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- 第二章过关检测卷(B) 试卷 0 次下载
- 第2节 分子晶体与共价晶体 试卷 试卷 1 次下载
- 第3节 第1课时 金属晶体与离子晶体 试卷 试卷 0 次下载
- 第4节 配合物与超分子 试卷 试卷 0 次下载
- 第三章过关检测卷(B) 试卷 0 次下载
第三章过关检测卷(A)
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这是一份第三章过关检测卷(A),共10页。
第三章过关检测卷(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括18个小题,每小题2分,共36分。每小题四个选项只有一项符合题目要求)
1.“可燃冰”是一种新能源,其主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物(CH4·nH2O)。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌氧性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气),其中许多天然气被包进水分子中,在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体,这就是“可燃冰”。这种可燃冰的晶体类型是( )。
A.离子晶体 B.分子晶体
C.共价晶体 D.金属晶体
答案:B
解析:可燃冰实际上是冰晶体的空腔内容纳甲烷分子,故该晶体为分子晶体。
2.(2020上海黄浦区一模)下列有关化学键与晶体的说法正确的是( )。
A.两种元素组成的分子中一定只有极性键
B.熔融状态时能导电的化合物一定是离子晶体
C.非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
D.分子晶体的熔、沸点随着共价键的增强而升高
答案:B
解析:不同种元素的原子形成的共价键是极性键,两种元素组成的分子中可能有非极性键,如H2O2, A项错误。熔融状态时能导电的化合物是离子化合物,说明该化合物中含有自由移动的离子, B项正确。由非金属元素组成的化合物可能为离子化合物,如氯化铵,所以由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物, C项错误。分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力,而与化学键无关, D项错误。
3.下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是( )。
A.共价晶体的硬度通常比分子晶体的大
B.共价晶体的熔、沸点较高
C.部分分子晶体的水溶液能导电
D.金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体
答案:D
解析:由于共价晶体中粒子间以共价键结合,而分子晶体中分子间以分子间作用力结合,故共价晶体通常比分子晶体的熔、沸点高,硬度大,A项和B项正确;有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电,如H2SO4、HCl,C项正确;干冰(CO2)是分子晶体,D项错误。
4.共价键、金属键、离子键和分子间作用力都是构成物质粒子间的不同相互作用力,下列含有上述两种相互作用力的晶体是( )。
A.SiC晶体 B.Ar晶体 C.NaCl晶体 D.NaOH晶体
答案:D
解析:SiC晶体、Ar晶体、NaCl晶体中都只含有一种作用力,分别是共价键、范德华力、离子键。
5.具有下列原子序数的各组元素,能组成化学式为AB2型化合物,并且该化合物在固态时为共价晶体的是( )。
A.6和8 B.20和17 C.14和6 D.14和8
答案:D
解析:A项,C和O形成的AB2型化合物是CO2,CO2是分子晶体;B项,Ca和Cl形成的AB2型化合物是CaCl2,CaCl2是离子晶体;C项,Si和C不能形成AB2型共价化合物;D项,Si和O形成的AB2型化合物是SiO2,SiO2是共价晶体。
6.在NH4+中存在4个N—H共价键,则下列说法中正确的是( )。
A.4个共价键的键长完全相同
B.4个共价键的键长完全不同
C.原来的3个N—H的键长完全相同,但与通过配位键形成的N—H的键长不同
D.4个N—H的键长相同,但键能不同
答案:A
解析:NH4+可看成NH3分子结合1个H+后形成的,在NH3中中心原子N采取sp3杂化,孤电子对占据1个杂化轨道,3个未成键电子占据另外3个杂化轨道,分别结合3个H形成3个σ键,由于孤电子对的排斥,所以分子的空间结构为三角锥形,键角减小为107°。但结合H+时,N上的孤电子对会进入H+的空轨道,以配位键形成NH4+,这样N上就不再存在孤电子对,键角恢复至109°28',故NH4+为正四面体形,4个N—H完全相同,配位键与普通共价键的形成过程不同,但性质相同。
7.下列化合物,按其晶体的熔点由高到低排列正确的是( )。
A.SiO2、CsCl、CBr4、CF4 B.SiO2、CsCl、CF4、CBr4
C.CsCl、SiO2、CBr4、CF4 D.CF4、CBr4、CsCl、SiO2
答案:A
解析:SiO2是共价晶体,CsCl是离子晶体,一般来说,共价晶体的熔点高于离子晶体的熔点。CBr4和CF4都是分子晶体,一般来说,组成相似的分子,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高。所以熔点由高到低的顺序是:SiO2>CsCl>CBr4>CF4。
8.在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时,与化学键的强弱无关的是( )。
A.钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高,硬度逐渐增大
B.金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点
C.KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低
D.F2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点逐渐升高
答案:D
解析:钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高,硬度逐渐增大,这是因为它们晶体中的金属键逐渐增强,与化学键的强弱有关;金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点,这是因为C—C的键长比Si—Si的键长短,C—C的键能比Si—Si的键能大,也与化学键的强弱有关;KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低,这是因为它们晶体中的离子键的强度逐渐减弱,与化学键的强弱有关。
9.下表给出几种氯化物的熔点和沸点,下列叙述与表中数据相吻合的是( )。
氯化物
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
熔点/℃
801
714
190
-70
沸点/℃
1 413
1 412
180
57.57
A.AlCl3在加热条件下能升华
B.SiCl4晶体属于共价晶体
C.AlCl3晶体是典型的离子晶体
D.MgCl2在晶体中有分子存在
答案:A
解析:由表中AlCl3的熔点和沸点,可知其沸点要低于熔点,可以升华,A项正确。从表中看SiCl4的熔点是-70 ℃,可知其熔点低,属于分子晶体的特征,B项错误。离子晶体的熔、沸点通常较高,而AlCl3的熔、沸点不高,故AlCl3肯定不属于典型的离子晶体,C项错误。MgCl2的熔、沸点均很高,不可能是分子晶体,故晶体中不存在单个分子,D项错误。
10.对硫氮化合物的研究是现代无机化学最为活跃的领域之一。已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构如图所示。下列说法正确的是( )。
A.该物质的分子式为SN
B.该物质的分子中既有极性键又有非极性键
C.该物质具有很高的熔、沸点
D.该物质与化合物S2N2互为同素异形体
答案:B
解析:题中图示表示的是一种分子(不是晶胞),故该化合物为分子晶体,分子式为S4N4。从分子结构图上可知,分子中存在N—S极性键和S—S非极性键。
11.科学家曾合成了一系列具有独特化学特性的氢铝化合物——(AlH3)n。已知,最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150 ℃,燃烧热极高。Al2H6球棍模型如图所示。下列有关说法肯定错误的是( )。
A.Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体
B.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料
C.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水
D.Al2H6中含有离子键和极性共价键
答案:D
解析:由“最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150 ℃”可知,该晶体为分子晶体,H—Al为共价键,而不是离子键,D项错误。
12.石墨的片层结构如图所示。在片层结构中,碳原子数、C—C数、六元环数之比为( )。
A.1∶1∶1 B.2∶2∶3
C.1∶2∶3 D.2∶3∶1
答案:D
解析:在石墨的片层结构中,以一个六元环为研究对象,由于一个碳原子为三个六元环共用,即属于每个六元环的碳原子数为6×13=2;一个碳碳键为两个六元环共用,即属于每个六元环的碳碳键的数目为6×12=3。
13.(2020山东枣庄三中高二下月考)下列数据是对应物质的熔点:
物质
BCl3
Al2O3
Na2O
NaCl
AlF3
AlCl3
干冰
SiO2
熔点/℃
-107
2 073
920
801
1 291
190
-57
1 723
下列判断中错误的是( )。
A.铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体
B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D.Al2O3可能是偏向共价晶体的过渡晶体
答案:B
解析:由表中数据分析,氧化铝和氟化铝的熔点高,两者不是分子晶体, A项正确。表中氯化铝、氯化硼和干冰的沸点都较低,是分子晶体, B项错误。碳和硅同主族,但氧化物的晶体类型不同,分别属于分子晶体和共价晶体, C项正确。Al2O3的熔点很高,可能是偏向共价晶体的过渡晶体,D项正确。
14.(2020四川雅安高二上期末)甲烷晶体的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是( )。
A.甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B.晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子
C.甲烷晶体熔化时需克服共价键
D.1个CH4晶胞中含有8个CH4分子
答案:B
解析:甲烷晶体的构成粒子是甲烷分子,所以甲烷晶胞中的球表示甲烷分子, A项错误。晶体中1个CH4分子周围紧邻的CH4分子个数为3×8÷2=12, B项正确。甲烷晶体为分子晶体,所以甲烷晶体熔化时需要克服分子间作用力, C项错误。 1个CH4晶胞中CH4分子个数为8×18+6×12=4, D项错误。
15.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示(灰球代表Fe,白球代表Mg)。下列说法不正确的是( )。
A.铁镁合金的化学式为Mg2Fe
B.晶体中存在的化学键类型为金属键
C.熔点:氧化钙>氧化镁
D.该晶胞的质量是416NA g(设NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案:C
解析:依据均摊规则,晶胞中共有4个铁原子、8个镁原子,故铁镁合金的化学式为Mg2Fe,一个晶胞的质量为4×104 gNA=416NA g。在元素周期表中,镁元素在钙元素的上一周期,故Mg2+半径比Ca2+半径小,氧化镁的熔点高于氧化钙的熔点,C项错误。
16.水分子间可通过一种叫“氢键”的作用彼此结合而形成(H2O)n,在冰中n值为5。即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体,如图所示为(H2O)5单元,由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体,即冰。下列有关叙述正确的是( )。
A.1 mol冰中含有4 mol氢键
B.1 mol冰中含有4×5 mol氢键
C.平均每个水分子只含有2个氢键
D.平均每个水分子只含有54个氢键
答案:C
解析:由题图可知,每个水分子(处于四面体的中心)与4个水分子(处于四面体的四个顶点)形成4个氢键,因为每个氢键都是由2个水分子共同形成的,所以每个水分子形成的氢键数为4×12=2。
17.如图所示,a为乙二胺四乙酸(EDTA),易与金属离子形成螯合物,b为EDTA与Ca2+形成的螯合物。下列叙述正确的是( )。
a
b
A.a和b中氮原子均采取sp3杂化
B.b中Ca2+的配位数为4
C.a中配位原子是碳原子
D.b中含有共价键(包含配位键)和离子键
答案:A
解析:a中N上有3个σ键电子对和1个孤电子对;b中N上有4个σ键电子对,没有孤电子对,则a、b中N均采取sp3杂化,A项正确。b为配离子,Ca2+的配位数为6,B项错误。a不是配合物,C项错误。Ca2+与N、O之间形成配位键,其他原子之间形成一般共价键,不含离子键,D项错误。
18.(2020福建福州模拟)生物固氮与模拟生物固氮都是重大基础性研究课题。某科研团队设计合成了一类新型邻苯二硫酚桥联双核铁配合物,建立了双铁分子仿生化学固氮新的功能分子模型。如图是所发论文插图。下列说法错误的是( )。
A.催化剂不能改变反应的焓变
B.催化剂不能改变反应的活化能
C.图中反应中间体NxHy数值y∶x<3
D.图示催化剂分子中包含配位键
答案:B
解析:催化剂能够改变反应途径,不能改变反应物和生成物的能量,因此不能改变反应的焓变, A项正确。催化剂能够改变化学反应速率,是因为催化剂能够改变反应途径,降低反应的活化能, B项错误。在过渡态中,氮气分子可能打开三键的全部或部分共价键,然后在催化剂表面与氢原子形成中间产物,形成的中间产物中,氮原子可能连接1个或2个氢原子,因此图中反应中间体NxHy中y∶x的数值为1或2,即y∶x<3, C项正确。根据图示可知,中间体的Fe原子含有空轨道,在S原子、N原子上有孤电子对,Fe与S、N之间以配位键连接,所以催化剂分子中包含配位键, D项正确。
二、非选择题(本题包括6个小题,共64分)
19.(6分)(1)判断下列晶体类型。
①SiI4:熔点为120.5 ℃,沸点为271.5 ℃,易水解,为 。
②硼:熔点为2 300 ℃,沸点为2 550 ℃,硬度大,为 。
③硒:熔点为217 ℃,沸点为685 ℃,溶于氯仿,为 。
④锑:熔点为630.74 ℃,沸点为1 750 ℃,可导电,为 。
(2)三氯化铁常温下为固体,熔点为306 ℃,沸点为316 ℃,在300 ℃以上易升华。易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为 (填晶体类型)。
答案:(1)①分子晶体 ②共价晶体 ③分子晶体 ④金属晶体 (2)分子晶体
解析:(1)①SiI4为低熔点化合物,为分子晶体;②晶体硼熔点高,硬度大,是典型的共价晶体;③硒的熔、沸点低,易溶于CHCl3,为分子晶体;④锑可导电,为金属晶体。(2)FeCl3的熔、沸点低,易溶于水及有机溶剂,应为分子晶体。
20.(14分)氮化硼(BN)晶体是一种新型无机合成材料。用硼砂(Na2B4O7)与尿素反应可以得到氮化硼:Na2B4O7+2CO(NH2)24BN+Na2O+4H2O+2CO2↑。
根据要求回答下列问题。
(1)组成反应物的所有元素中,第一电离能最大的是 。
(2)尿素分子()中π键与σ键数目之比为 ;尿素分子中处于同一平面的原子最多有 个。
(3)尿素分子一定条件下形成六角形“超分子”(结构如图,球的大小不反映原子的实际大小)。“超分子”中尿素分子间主要通过 (填一种作用力)结合。
(4)图示“超分子”的纵轴方向有一“通道”。直链烷烃分子刚好能进入通道,并形成“超分子”的包合物;支链烷烃因含有侧链,空间体积较大而无法进入“通道”。利用这一性质可以实现直链烷烃和支链烷烃的分离。
①直链烷烃分子进入通道时,通过 (填作用力名称)与“超分子”结合,从而形成“超分子”包合物。
②下列物质可以通过尿素“超分子”进行分离的是 。
A.乙烷和正丁烷 B.丁烷和异丁烷
C.异戊烷和新戊烷 D.氯化钠和氯化钾
(5)BN晶体有α、β两种类型,且α-BN结构与石墨相似、β-BN结构与金刚石相似。
①α-BN晶体中N原子的杂化方式是 。
②β-BN晶体中,每个硼原子形成 个共价键。这些共价键中,有 个配位键。
答案:(1)N (2)1∶7 6 (3)氢键 (4)①范德华力 ②B (5)①sp2 ②4 1
解析:(2)一个尿素分子内只含一个碳氧双键,即只含一个π键,其他均为σ键,数目为7;碳氧双键及相连的原子一定共平面,即O、C、N原子一定共平面,与每个N相连的H可能共平面。
(3)由于存在的粒子为分子,应从分子间作用力方面考虑,H与N相连,且分子内还含有极性较强的碳氧双键,可以想到分子间可形成氢键。
(4)①直链烷烃分子与“超分子”间不具备形成分子间氢键的条件,只能考虑作用力为范德华力;②根据不含支链的分子可通过,含有支链的分子不能通过,可进行判断。A项中两种物质都不含支链,不可分离;B项中丁烷不含支链,异丁烷含有支链,可以分离;C项中异戊烷和新戊烷都含有支链,不可分离;D项中氯化钠和氯化钾均为离子化合物,不可分离。
(5)①α-BN晶体结构与石墨相似,石墨中C以sp2杂化;②β-BN晶体结构与金刚石相似,金刚石中C原子形成4个共价键;β-BN晶体中B原子最外层有3个电子占据3个杂化轨道,只能形成3个共价键,还有一个空轨道,可用于形成配位键。
21.(16分)(1)氯酸钾熔化,粒子间克服了 ;二氧化硅熔化,粒子间克服了共价键;碘的升华,粒子间克服了分子间作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是 。
(2)下列六种晶体:①CO2 ②NaCl ③Na ④Si ⑤CS2 ⑥金刚石,它们的熔点从低到高的顺序为 (填序号)。
(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中,能形成分子晶体的物质是 ,含有氢键的晶体的化学式是 ,属于离子晶体的是 ,属于共价晶体的是 ,五种物质的熔点由高到低的顺序是 。
(4)A、B、C、D为四种晶体,性质如下:
A:固态时能导电,能溶于盐酸
B:能溶于CS2,不溶于水
C:固态时不导电,液态时能导电,可溶于水
D:固态、液态时均不导电,熔点为3 500 ℃
请推断它们的晶体类型:A ;B ;C ;D 。
(5)下图中A~D是中学化学常见的几种晶体结构模型,请填写相应物质的名称:
A ,B ,C ,D 。
答案:(1)离子键 SiO2>KClO3>I2
(2)①⑤③②④⑥
(3)H2、CO2、HF HF (NH4)2SO4 SiC SiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2
(4)金属晶体 分子晶体 离子晶体 共价晶体
(5)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石
解析:(1)由于共价晶体是由共价键形成的三维骨架结构的晶体,所以共价晶体的熔点最高,其次是离子晶体;由于分子间作用力与化学键相比较要小得多,所以碘的熔点最低。
(2)先把六种晶体分类。共价晶体有④⑥;离子晶体有②;金属晶体有③;分子晶体有①⑤。由于C原子半径小于Si原子半径,所以金刚石的熔点高于晶体硅;CO2和CS2同属于分子晶体,其熔点与相对分子质量成正比,故CS2的熔点高于CO2的熔点;Na在通常状况下是固态,而CS2是液态,CO2是气态,所以Na的熔点高于CS2和CO2的熔点;Na在水中即熔化成小球,说明它的熔点比NaCl的熔点低。
(3)H2、CO2是非极性分子,HF是极性分子,它们均形成分子晶体;(NH4)2SO4属于离子晶体,SiC属于共价晶体。
22.(8分)Ⅰ.元素X位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
(1)在1个晶胞中,X离子的数目为 。
(2)该化合物的化学式为 。
Ⅱ.(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 区分晶体、准晶体和非晶体。
(2)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。
答案:Ⅰ.(1)4 (2)ZnS
Ⅱ.(1)X射线衍射实验 (2)16
解析:Ⅰ.元素X的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s2,则X是锌。元素Y的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,则Y是硫。(1)在每个晶胞中,Zn2+的数目为8×18+6×12=4。(2)每个晶胞中S2-的数目也为4,所以该化合物的化学式为ZnS。
Ⅱ.(1)区分晶体、准晶体和非晶体可用X射线衍射实验。(2)根据“均摊法”计算,每个晶胞中含有的氧原子数为4+6×12+8×18=8,再结合化学式Cu2O知,每个晶胞中含有16个铜原子。
23.(8分)配位化合物在生产生活中有重要应用,请根据要求回答下列问题。
(1)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]-生成,则[Al(OH)4]-中存在 (填字母)。
a.共价键 b.非极性键
c.配位键 d.σ键
e.π键
(2)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,已知Co3+的配位数是6,为确定钴的配合物的结构,现对两种配合物进行了如下实验:在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,产生白色沉淀,在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,则无明显现象。则第一种配合物的结构可表示为 ,第二种配合物的结构可表示为 。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液,则产生的现象是 。(提示:TiCl(H2O)5Cl2这种配合物的结构可表示为[TiCl(H2O)5]Cl2)
答案:(1)acd
(2)[CoBr(NH3)5]SO4 [Co(SO4)(NH3)5]Br 生成淡黄色沉淀
解析:(2)若加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,则硫酸根离子为配合物的外界,在水溶液中以离子形式存在,配合物为[CoBr(NH3)5]SO4。若加入BaCl2溶液时无明显现象,说明硫酸根离子在内界,所以配合物为[Co(SO4)(NH3)5]Br;溴离子为配合物的外界,在水溶液中以离子的形式存在,若加入AgNO3溶液,会产生淡黄色沉淀溴化银。
24.(12分)氮元素可形成丰富多彩的物质。
(1)光化学烟雾易在PM2.5的催化作用下形成,其中含有NOx、O3、CH2CHCHO、HCOOH等二次污染物。下列说法正确的是 (填字母)。
A.不能用排空气法收集NO
B.O3的沸点高于O2的沸点
C.CH2CHCHO分子中碳原子采取sp2和sp3杂化
D.HCOOH在水中的溶解度大,与氢键有关
(2)NH3、NH4+、NH2OH中不能作为配合物中配体的是 。
(3)六方氮化硼晶体的结构如图1所示,该晶体中存在的作用力有 。
图1
图2
(4)六方氮化硼在高温高压下可转化为立方氮化硼,立方氮化硼的晶胞结构如图2所示,晶胞棱长为d cm,该晶胞中含有 个氮原子、 个硼原子,立方氮化硼晶体的密度为 g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
答案:(1)ABD (2)NH4+ (3)共价键、范德华力
(4)4 4 100d3·NA
解析:(1)O3、O2均为分子晶体,O3的相对分子质量较大,分子间作用力更强,所以O3的沸点高于O2的沸点,B项正确。CH2CHCHO分子中每个碳原子均形成3个σ键,没有孤电子对,故碳原子采取sp2杂化,C项错误。HCOOH与水形成分子间氢键,故HCOOH在水中的溶解度大,D项正确。
(2)NH3、NH2OH中N上均含有孤电子对,均可作为配体,而NH4+中N上没有孤电子对,不能作为配体。
(3)层内氮原子与硼原子之间形成共价键,层间作用力为范德华力。
(4)1个晶胞中所含氮原子个数为4,硼原子个数为8×18+6×12=4,则1个晶胞的质量为4×25NA g,晶体的密度为4×25NA g÷(d cm)3=100d3·NA g·cm-3。
第三章过关检测卷(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括18个小题,每小题2分,共36分。每小题四个选项只有一项符合题目要求)
1.“可燃冰”是一种新能源,其主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物(CH4·nH2O)。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌氧性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气),其中许多天然气被包进水分子中,在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体,这就是“可燃冰”。这种可燃冰的晶体类型是( )。
A.离子晶体 B.分子晶体
C.共价晶体 D.金属晶体
答案:B
解析:可燃冰实际上是冰晶体的空腔内容纳甲烷分子,故该晶体为分子晶体。
2.(2020上海黄浦区一模)下列有关化学键与晶体的说法正确的是( )。
A.两种元素组成的分子中一定只有极性键
B.熔融状态时能导电的化合物一定是离子晶体
C.非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
D.分子晶体的熔、沸点随着共价键的增强而升高
答案:B
解析:不同种元素的原子形成的共价键是极性键,两种元素组成的分子中可能有非极性键,如H2O2, A项错误。熔融状态时能导电的化合物是离子化合物,说明该化合物中含有自由移动的离子, B项正确。由非金属元素组成的化合物可能为离子化合物,如氯化铵,所以由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物, C项错误。分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力,而与化学键无关, D项错误。
3.下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是( )。
A.共价晶体的硬度通常比分子晶体的大
B.共价晶体的熔、沸点较高
C.部分分子晶体的水溶液能导电
D.金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体
答案:D
解析:由于共价晶体中粒子间以共价键结合,而分子晶体中分子间以分子间作用力结合,故共价晶体通常比分子晶体的熔、沸点高,硬度大,A项和B项正确;有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电,如H2SO4、HCl,C项正确;干冰(CO2)是分子晶体,D项错误。
4.共价键、金属键、离子键和分子间作用力都是构成物质粒子间的不同相互作用力,下列含有上述两种相互作用力的晶体是( )。
A.SiC晶体 B.Ar晶体 C.NaCl晶体 D.NaOH晶体
答案:D
解析:SiC晶体、Ar晶体、NaCl晶体中都只含有一种作用力,分别是共价键、范德华力、离子键。
5.具有下列原子序数的各组元素,能组成化学式为AB2型化合物,并且该化合物在固态时为共价晶体的是( )。
A.6和8 B.20和17 C.14和6 D.14和8
答案:D
解析:A项,C和O形成的AB2型化合物是CO2,CO2是分子晶体;B项,Ca和Cl形成的AB2型化合物是CaCl2,CaCl2是离子晶体;C项,Si和C不能形成AB2型共价化合物;D项,Si和O形成的AB2型化合物是SiO2,SiO2是共价晶体。
6.在NH4+中存在4个N—H共价键,则下列说法中正确的是( )。
A.4个共价键的键长完全相同
B.4个共价键的键长完全不同
C.原来的3个N—H的键长完全相同,但与通过配位键形成的N—H的键长不同
D.4个N—H的键长相同,但键能不同
答案:A
解析:NH4+可看成NH3分子结合1个H+后形成的,在NH3中中心原子N采取sp3杂化,孤电子对占据1个杂化轨道,3个未成键电子占据另外3个杂化轨道,分别结合3个H形成3个σ键,由于孤电子对的排斥,所以分子的空间结构为三角锥形,键角减小为107°。但结合H+时,N上的孤电子对会进入H+的空轨道,以配位键形成NH4+,这样N上就不再存在孤电子对,键角恢复至109°28',故NH4+为正四面体形,4个N—H完全相同,配位键与普通共价键的形成过程不同,但性质相同。
7.下列化合物,按其晶体的熔点由高到低排列正确的是( )。
A.SiO2、CsCl、CBr4、CF4 B.SiO2、CsCl、CF4、CBr4
C.CsCl、SiO2、CBr4、CF4 D.CF4、CBr4、CsCl、SiO2
答案:A
解析:SiO2是共价晶体,CsCl是离子晶体,一般来说,共价晶体的熔点高于离子晶体的熔点。CBr4和CF4都是分子晶体,一般来说,组成相似的分子,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高。所以熔点由高到低的顺序是:SiO2>CsCl>CBr4>CF4。
8.在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时,与化学键的强弱无关的是( )。
A.钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高,硬度逐渐增大
B.金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点
C.KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低
D.F2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点逐渐升高
答案:D
解析:钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高,硬度逐渐增大,这是因为它们晶体中的金属键逐渐增强,与化学键的强弱有关;金刚石的硬度大于晶体硅的硬度,其熔点也高于晶体硅的熔点,这是因为C—C的键长比Si—Si的键长短,C—C的键能比Si—Si的键能大,也与化学键的强弱有关;KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低,这是因为它们晶体中的离子键的强度逐渐减弱,与化学键的强弱有关。
9.下表给出几种氯化物的熔点和沸点,下列叙述与表中数据相吻合的是( )。
氯化物
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
熔点/℃
801
714
190
-70
沸点/℃
1 413
1 412
180
57.57
A.AlCl3在加热条件下能升华
B.SiCl4晶体属于共价晶体
C.AlCl3晶体是典型的离子晶体
D.MgCl2在晶体中有分子存在
答案:A
解析:由表中AlCl3的熔点和沸点,可知其沸点要低于熔点,可以升华,A项正确。从表中看SiCl4的熔点是-70 ℃,可知其熔点低,属于分子晶体的特征,B项错误。离子晶体的熔、沸点通常较高,而AlCl3的熔、沸点不高,故AlCl3肯定不属于典型的离子晶体,C项错误。MgCl2的熔、沸点均很高,不可能是分子晶体,故晶体中不存在单个分子,D项错误。
10.对硫氮化合物的研究是现代无机化学最为活跃的领域之一。已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构如图所示。下列说法正确的是( )。
A.该物质的分子式为SN
B.该物质的分子中既有极性键又有非极性键
C.该物质具有很高的熔、沸点
D.该物质与化合物S2N2互为同素异形体
答案:B
解析:题中图示表示的是一种分子(不是晶胞),故该化合物为分子晶体,分子式为S4N4。从分子结构图上可知,分子中存在N—S极性键和S—S非极性键。
11.科学家曾合成了一系列具有独特化学特性的氢铝化合物——(AlH3)n。已知,最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150 ℃,燃烧热极高。Al2H6球棍模型如图所示。下列有关说法肯定错误的是( )。
A.Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体
B.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料
C.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水
D.Al2H6中含有离子键和极性共价键
答案:D
解析:由“最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150 ℃”可知,该晶体为分子晶体,H—Al为共价键,而不是离子键,D项错误。
12.石墨的片层结构如图所示。在片层结构中,碳原子数、C—C数、六元环数之比为( )。
A.1∶1∶1 B.2∶2∶3
C.1∶2∶3 D.2∶3∶1
答案:D
解析:在石墨的片层结构中,以一个六元环为研究对象,由于一个碳原子为三个六元环共用,即属于每个六元环的碳原子数为6×13=2;一个碳碳键为两个六元环共用,即属于每个六元环的碳碳键的数目为6×12=3。
13.(2020山东枣庄三中高二下月考)下列数据是对应物质的熔点:
物质
BCl3
Al2O3
Na2O
NaCl
AlF3
AlCl3
干冰
SiO2
熔点/℃
-107
2 073
920
801
1 291
190
-57
1 723
下列判断中错误的是( )。
A.铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体
B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D.Al2O3可能是偏向共价晶体的过渡晶体
答案:B
解析:由表中数据分析,氧化铝和氟化铝的熔点高,两者不是分子晶体, A项正确。表中氯化铝、氯化硼和干冰的沸点都较低,是分子晶体, B项错误。碳和硅同主族,但氧化物的晶体类型不同,分别属于分子晶体和共价晶体, C项正确。Al2O3的熔点很高,可能是偏向共价晶体的过渡晶体,D项正确。
14.(2020四川雅安高二上期末)甲烷晶体的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是( )。
A.甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B.晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子
C.甲烷晶体熔化时需克服共价键
D.1个CH4晶胞中含有8个CH4分子
答案:B
解析:甲烷晶体的构成粒子是甲烷分子,所以甲烷晶胞中的球表示甲烷分子, A项错误。晶体中1个CH4分子周围紧邻的CH4分子个数为3×8÷2=12, B项正确。甲烷晶体为分子晶体,所以甲烷晶体熔化时需要克服分子间作用力, C项错误。 1个CH4晶胞中CH4分子个数为8×18+6×12=4, D项错误。
15.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示(灰球代表Fe,白球代表Mg)。下列说法不正确的是( )。
A.铁镁合金的化学式为Mg2Fe
B.晶体中存在的化学键类型为金属键
C.熔点:氧化钙>氧化镁
D.该晶胞的质量是416NA g(设NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案:C
解析:依据均摊规则,晶胞中共有4个铁原子、8个镁原子,故铁镁合金的化学式为Mg2Fe,一个晶胞的质量为4×104 gNA=416NA g。在元素周期表中,镁元素在钙元素的上一周期,故Mg2+半径比Ca2+半径小,氧化镁的熔点高于氧化钙的熔点,C项错误。
16.水分子间可通过一种叫“氢键”的作用彼此结合而形成(H2O)n,在冰中n值为5。即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体,如图所示为(H2O)5单元,由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体,即冰。下列有关叙述正确的是( )。
A.1 mol冰中含有4 mol氢键
B.1 mol冰中含有4×5 mol氢键
C.平均每个水分子只含有2个氢键
D.平均每个水分子只含有54个氢键
答案:C
解析:由题图可知,每个水分子(处于四面体的中心)与4个水分子(处于四面体的四个顶点)形成4个氢键,因为每个氢键都是由2个水分子共同形成的,所以每个水分子形成的氢键数为4×12=2。
17.如图所示,a为乙二胺四乙酸(EDTA),易与金属离子形成螯合物,b为EDTA与Ca2+形成的螯合物。下列叙述正确的是( )。
a
b
A.a和b中氮原子均采取sp3杂化
B.b中Ca2+的配位数为4
C.a中配位原子是碳原子
D.b中含有共价键(包含配位键)和离子键
答案:A
解析:a中N上有3个σ键电子对和1个孤电子对;b中N上有4个σ键电子对,没有孤电子对,则a、b中N均采取sp3杂化,A项正确。b为配离子,Ca2+的配位数为6,B项错误。a不是配合物,C项错误。Ca2+与N、O之间形成配位键,其他原子之间形成一般共价键,不含离子键,D项错误。
18.(2020福建福州模拟)生物固氮与模拟生物固氮都是重大基础性研究课题。某科研团队设计合成了一类新型邻苯二硫酚桥联双核铁配合物,建立了双铁分子仿生化学固氮新的功能分子模型。如图是所发论文插图。下列说法错误的是( )。
A.催化剂不能改变反应的焓变
B.催化剂不能改变反应的活化能
C.图中反应中间体NxHy数值y∶x<3
D.图示催化剂分子中包含配位键
答案:B
解析:催化剂能够改变反应途径,不能改变反应物和生成物的能量,因此不能改变反应的焓变, A项正确。催化剂能够改变化学反应速率,是因为催化剂能够改变反应途径,降低反应的活化能, B项错误。在过渡态中,氮气分子可能打开三键的全部或部分共价键,然后在催化剂表面与氢原子形成中间产物,形成的中间产物中,氮原子可能连接1个或2个氢原子,因此图中反应中间体NxHy中y∶x的数值为1或2,即y∶x<3, C项正确。根据图示可知,中间体的Fe原子含有空轨道,在S原子、N原子上有孤电子对,Fe与S、N之间以配位键连接,所以催化剂分子中包含配位键, D项正确。
二、非选择题(本题包括6个小题,共64分)
19.(6分)(1)判断下列晶体类型。
①SiI4:熔点为120.5 ℃,沸点为271.5 ℃,易水解,为 。
②硼:熔点为2 300 ℃,沸点为2 550 ℃,硬度大,为 。
③硒:熔点为217 ℃,沸点为685 ℃,溶于氯仿,为 。
④锑:熔点为630.74 ℃,沸点为1 750 ℃,可导电,为 。
(2)三氯化铁常温下为固体,熔点为306 ℃,沸点为316 ℃,在300 ℃以上易升华。易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为 (填晶体类型)。
答案:(1)①分子晶体 ②共价晶体 ③分子晶体 ④金属晶体 (2)分子晶体
解析:(1)①SiI4为低熔点化合物,为分子晶体;②晶体硼熔点高,硬度大,是典型的共价晶体;③硒的熔、沸点低,易溶于CHCl3,为分子晶体;④锑可导电,为金属晶体。(2)FeCl3的熔、沸点低,易溶于水及有机溶剂,应为分子晶体。
20.(14分)氮化硼(BN)晶体是一种新型无机合成材料。用硼砂(Na2B4O7)与尿素反应可以得到氮化硼:Na2B4O7+2CO(NH2)24BN+Na2O+4H2O+2CO2↑。
根据要求回答下列问题。
(1)组成反应物的所有元素中,第一电离能最大的是 。
(2)尿素分子()中π键与σ键数目之比为 ;尿素分子中处于同一平面的原子最多有 个。
(3)尿素分子一定条件下形成六角形“超分子”(结构如图,球的大小不反映原子的实际大小)。“超分子”中尿素分子间主要通过 (填一种作用力)结合。
(4)图示“超分子”的纵轴方向有一“通道”。直链烷烃分子刚好能进入通道,并形成“超分子”的包合物;支链烷烃因含有侧链,空间体积较大而无法进入“通道”。利用这一性质可以实现直链烷烃和支链烷烃的分离。
①直链烷烃分子进入通道时,通过 (填作用力名称)与“超分子”结合,从而形成“超分子”包合物。
②下列物质可以通过尿素“超分子”进行分离的是 。
A.乙烷和正丁烷 B.丁烷和异丁烷
C.异戊烷和新戊烷 D.氯化钠和氯化钾
(5)BN晶体有α、β两种类型,且α-BN结构与石墨相似、β-BN结构与金刚石相似。
①α-BN晶体中N原子的杂化方式是 。
②β-BN晶体中,每个硼原子形成 个共价键。这些共价键中,有 个配位键。
答案:(1)N (2)1∶7 6 (3)氢键 (4)①范德华力 ②B (5)①sp2 ②4 1
解析:(2)一个尿素分子内只含一个碳氧双键,即只含一个π键,其他均为σ键,数目为7;碳氧双键及相连的原子一定共平面,即O、C、N原子一定共平面,与每个N相连的H可能共平面。
(3)由于存在的粒子为分子,应从分子间作用力方面考虑,H与N相连,且分子内还含有极性较强的碳氧双键,可以想到分子间可形成氢键。
(4)①直链烷烃分子与“超分子”间不具备形成分子间氢键的条件,只能考虑作用力为范德华力;②根据不含支链的分子可通过,含有支链的分子不能通过,可进行判断。A项中两种物质都不含支链,不可分离;B项中丁烷不含支链,异丁烷含有支链,可以分离;C项中异戊烷和新戊烷都含有支链,不可分离;D项中氯化钠和氯化钾均为离子化合物,不可分离。
(5)①α-BN晶体结构与石墨相似,石墨中C以sp2杂化;②β-BN晶体结构与金刚石相似,金刚石中C原子形成4个共价键;β-BN晶体中B原子最外层有3个电子占据3个杂化轨道,只能形成3个共价键,还有一个空轨道,可用于形成配位键。
21.(16分)(1)氯酸钾熔化,粒子间克服了 ;二氧化硅熔化,粒子间克服了共价键;碘的升华,粒子间克服了分子间作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是 。
(2)下列六种晶体:①CO2 ②NaCl ③Na ④Si ⑤CS2 ⑥金刚石,它们的熔点从低到高的顺序为 (填序号)。
(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中,能形成分子晶体的物质是 ,含有氢键的晶体的化学式是 ,属于离子晶体的是 ,属于共价晶体的是 ,五种物质的熔点由高到低的顺序是 。
(4)A、B、C、D为四种晶体,性质如下:
A:固态时能导电,能溶于盐酸
B:能溶于CS2,不溶于水
C:固态时不导电,液态时能导电,可溶于水
D:固态、液态时均不导电,熔点为3 500 ℃
请推断它们的晶体类型:A ;B ;C ;D 。
(5)下图中A~D是中学化学常见的几种晶体结构模型,请填写相应物质的名称:
A ,B ,C ,D 。
答案:(1)离子键 SiO2>KClO3>I2
(2)①⑤③②④⑥
(3)H2、CO2、HF HF (NH4)2SO4 SiC SiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2
(4)金属晶体 分子晶体 离子晶体 共价晶体
(5)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石
解析:(1)由于共价晶体是由共价键形成的三维骨架结构的晶体,所以共价晶体的熔点最高,其次是离子晶体;由于分子间作用力与化学键相比较要小得多,所以碘的熔点最低。
(2)先把六种晶体分类。共价晶体有④⑥;离子晶体有②;金属晶体有③;分子晶体有①⑤。由于C原子半径小于Si原子半径,所以金刚石的熔点高于晶体硅;CO2和CS2同属于分子晶体,其熔点与相对分子质量成正比,故CS2的熔点高于CO2的熔点;Na在通常状况下是固态,而CS2是液态,CO2是气态,所以Na的熔点高于CS2和CO2的熔点;Na在水中即熔化成小球,说明它的熔点比NaCl的熔点低。
(3)H2、CO2是非极性分子,HF是极性分子,它们均形成分子晶体;(NH4)2SO4属于离子晶体,SiC属于共价晶体。
22.(8分)Ⅰ.元素X位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
(1)在1个晶胞中,X离子的数目为 。
(2)该化合物的化学式为 。
Ⅱ.(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 区分晶体、准晶体和非晶体。
(2)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。
答案:Ⅰ.(1)4 (2)ZnS
Ⅱ.(1)X射线衍射实验 (2)16
解析:Ⅰ.元素X的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s2,则X是锌。元素Y的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,则Y是硫。(1)在每个晶胞中,Zn2+的数目为8×18+6×12=4。(2)每个晶胞中S2-的数目也为4,所以该化合物的化学式为ZnS。
Ⅱ.(1)区分晶体、准晶体和非晶体可用X射线衍射实验。(2)根据“均摊法”计算,每个晶胞中含有的氧原子数为4+6×12+8×18=8,再结合化学式Cu2O知,每个晶胞中含有16个铜原子。
23.(8分)配位化合物在生产生活中有重要应用,请根据要求回答下列问题。
(1)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]-生成,则[Al(OH)4]-中存在 (填字母)。
a.共价键 b.非极性键
c.配位键 d.σ键
e.π键
(2)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,已知Co3+的配位数是6,为确定钴的配合物的结构,现对两种配合物进行了如下实验:在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,产生白色沉淀,在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,则无明显现象。则第一种配合物的结构可表示为 ,第二种配合物的结构可表示为 。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液,则产生的现象是 。(提示:TiCl(H2O)5Cl2这种配合物的结构可表示为[TiCl(H2O)5]Cl2)
答案:(1)acd
(2)[CoBr(NH3)5]SO4 [Co(SO4)(NH3)5]Br 生成淡黄色沉淀
解析:(2)若加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,则硫酸根离子为配合物的外界,在水溶液中以离子形式存在,配合物为[CoBr(NH3)5]SO4。若加入BaCl2溶液时无明显现象,说明硫酸根离子在内界,所以配合物为[Co(SO4)(NH3)5]Br;溴离子为配合物的外界,在水溶液中以离子的形式存在,若加入AgNO3溶液,会产生淡黄色沉淀溴化银。
24.(12分)氮元素可形成丰富多彩的物质。
(1)光化学烟雾易在PM2.5的催化作用下形成,其中含有NOx、O3、CH2CHCHO、HCOOH等二次污染物。下列说法正确的是 (填字母)。
A.不能用排空气法收集NO
B.O3的沸点高于O2的沸点
C.CH2CHCHO分子中碳原子采取sp2和sp3杂化
D.HCOOH在水中的溶解度大,与氢键有关
(2)NH3、NH4+、NH2OH中不能作为配合物中配体的是 。
(3)六方氮化硼晶体的结构如图1所示,该晶体中存在的作用力有 。
图1
图2
(4)六方氮化硼在高温高压下可转化为立方氮化硼,立方氮化硼的晶胞结构如图2所示,晶胞棱长为d cm,该晶胞中含有 个氮原子、 个硼原子,立方氮化硼晶体的密度为 g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
答案:(1)ABD (2)NH4+ (3)共价键、范德华力
(4)4 4 100d3·NA
解析:(1)O3、O2均为分子晶体,O3的相对分子质量较大,分子间作用力更强,所以O3的沸点高于O2的沸点,B项正确。CH2CHCHO分子中每个碳原子均形成3个σ键,没有孤电子对,故碳原子采取sp2杂化,C项错误。HCOOH与水形成分子间氢键,故HCOOH在水中的溶解度大,D项正确。
(2)NH3、NH2OH中N上均含有孤电子对,均可作为配体,而NH4+中N上没有孤电子对,不能作为配体。
(3)层内氮原子与硼原子之间形成共价键,层间作用力为范德华力。
(4)1个晶胞中所含氮原子个数为4,硼原子个数为8×18+6×12=4,则1个晶胞的质量为4×25NA g,晶体的密度为4×25NA g÷(d cm)3=100d3·NA g·cm-3。
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