人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第二节 原子结构与元素的性质免费同步达标检测题

第二节综合拔高练

五年选考练

1.(2018课标Ⅱ,35节选,★★☆)下图为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

2.(2015课标Ⅰ,37节选,★★☆)(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于　　　　晶体。 

(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:

①在石墨烯晶体中,每个C原子连接　　　　个六元环,每个六元环占有　　　　个C原子。 

②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接　　　　个六元环,六元环中最多有　　　　个C原子在同一平面。 

3.(2019课标Ⅲ,35节选,★★☆)苯胺()的晶体类型是　　　　　　。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃),原因是　　　　　　　　　　。 

4.(2017课标Ⅱ,35节选,★★☆)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题:

(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。

①从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为　　　　,不同之处为　　　　。(填标号) 

A.中心原子的杂化轨道类型

B.中心原子的价层电子对数

C.立体结构

D.共价键类型

②R中阴离子中的σ键总数为　　　　个。分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为),则中的大π键应表示为　　　　。 

③图(b)中虚线代表氢键,其表示式为(N)N—H…Cl、　　　　　　　　、　　　　　　　　。 

(4)R的晶体密度为d g·cm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为　　　　　　。 

5.(2017课标Ⅲ,35节选,★★★)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2 CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:

(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为　　            　

和　　　　。 

(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为　　　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在　　　　　　　　。 

(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为

　　　　nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a'=0.448 nm,则r(Mn2+)为　　　　nm。 

6.(2016课标Ⅲ,37节选,★★☆)(4)GaF3的熔点高于1 000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是 　　　　　　　　。 

(5)GaAs的熔点为1 238 ℃,密度为 ρ g·cm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为　　　　　,Ga与As以　　　键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol-1和MAs g·mol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为　　　　　　　　　　　　　。 

三年模拟练

1.(2018山西临汾一中高二月考,★★☆)分子晶体具有的本质特征是(　　)

A.晶体的基本构成微粒是分子

B.熔融时不导电

C.晶体内微粒间以分子间作用力相结合

D.熔点一般比原子晶体低

2.(2019河南洛阳高二上期末,★★☆)根据量子力学计算,氮化碳有五种结构,其中一种β-氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料,已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列有关该氮化碳的说法不正确的是(　　)

A.该晶体中的碳、氮原子核外最外层都满足8电子稳定结构

B.氮化碳中碳元素显+4价,氮元素显-3价

C.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子和三个碳原子相连

D.氮化碳的分子式为C3N4

3.(2020黑龙江哈三中高二上学期期末,★★☆)下列各物质的晶体中,晶体类型相同的是(　　)

A.O2和SiO2 B.NaI和I2

C.CO2和H2O D.CCl4和NaCl

4.(2018四川成都石室中学高一下期末,★★☆)高压下氮气聚合生成高聚氮,其晶体中每个氮原子都通过三个单键与三个氮原子结合并向空间伸展构成立体网状结构。已知晶体中N—N键的键能为160 kJ/mol,而键的键能为942 kJ/mol。则下列说法不正确的是(　　)

A.键能越大说明化学键越牢固,所构成的物质越稳定

B.高聚氮晶体属于原子晶体

C.该晶体中氮原子数目与氮氮键数目之比为2∶3

D.由高聚氮生成1 mol N2会放出702 kJ能量

5.(2020山东平度九中高三上学期期中,★★☆)下列关于物质的组成、结构或性质的叙述中,正确的是(　　)

A.第三周期主族元素中,第一电离能和电负性最大的都是Cl

B.HF的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键

C.基态原子价电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素属于第ⅧB族

D.金刚石、金刚砂(SiC)、单晶硅为原子晶体,共价键依次增强,熔点依次升高

6.(★★☆)Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体,氮化铝的晶胞结构如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.氮化铝属于离子晶体

B.氮化铝可用于制造切割金属的刀具

C.1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子

D.氮化铝晶体中Al的配位数为2

7.(2019安徽合肥六中高二下开学考试,★★☆)下列各组物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是(　　)

①SiO2和SO3　②晶体硼和HCl　③CO2和SO2

④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和碘

A.③④⑥ B.①②③ 

C.④⑤⑥ D.①③⑤

8.(★★☆)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)

A.18 g冰中含O—H键的数目为2NA

B.28 g晶体硅中含有Si—Si键的数目为2NA

C.44 g干冰中含有NA个晶胞

D.石墨烯是碳原子单层片状新材料,12 g石墨烯中含C—C键的数目为1.5NA

9.(★★☆)根据下表中给出的有关数据判断下列说法中错误的是(　　)

A.SiCl4是分子晶体

B.晶体硼是原子晶体

C.AlCl3是分子晶体,加热能升华

D.金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱

答案全解全析

五年选考练

1.答案　S8相对分子质量大,分子间范德华力强

解析　S8和SO2均为分子晶体,S8的相对分子质量比SO2的相对分子质量大很多,范德华力更强,所以S8的熔点和沸点要比SO2的高很多。

2.答案　(4)分子

(5)①3　2

②12　4

解析　(4)Fe(CO)5的熔点为253 K,较低,沸点也不高,所以其固体属于分子晶体。

(5)①由题中石墨烯和金刚石的晶体结构图示可得,在石墨烯晶体中,每个C原子应连接3个六元环,每个六元环由6个C原子构成,每个六元环所占有的C原子数为6×=2;②在金刚石晶体中,每个C原子与其他4个C原子相连,每个C原子连接的六元环个数应为12个,而每一个碳原子与其他4个C原子形成的4个共价键的键角均为109°28',形成正四面体,由此可得在金刚石晶体的六元环中最多有4个C原子共面。

3.答案　分子晶体　苯胺分子之间存在氢键

解析　中只含有共价键,根据其熔、沸点数据可知,苯胺的晶体类型为分子晶体。苯胺分子间存在氢键,导致其熔、沸点高于甲苯。

4.答案　(3)①ABD　C　②5　　

③(H3O+)O—H…N()　(N)N—H…N()

(4)(或×10-21)

解析　(3)①H3O+中σ键数为3,中心原子孤电子对数为×(6-1-3×1)=1,价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3,立体结构为三角锥形;N中σ键数为4,中心原子孤电子对数为×(5-1-4×1)=0,价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3,立体结构为正四面体形;H3O+和N中均含极性共价键和配位键,故两种阳离子的相同之处为A、B、D,不同之处为C。②由图(b)中的结构可知中的σ键数为5;中的5个原子参与形成大π键,每个原子中参与形成大π键的电子数为1(孤电子对不参与),故参与形成大π键的电子数为5+1=6,中大π键应表示为。(4)晶体的密度为d g· cm-3,晶胞的体积为(a×10-7)3cm3,晶胞的质量为×y,则×y=d×(a×10-7)3,y==×10-21。

5.答案　(2)sp　sp3

(3)H2O>CH3OH>CO2>H2　H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大、范德华力较大

(4)离子键和π键(键)

(5)0.148　0.076

解析　(2)CO2分子中C原子采取sp杂化,CH3OH分子中C原子采取sp3杂化。(4)Mn(NO3)2属于离子化合物,含有离子键,N中既有σ键又有π键。(5)由晶胞结构可知r(O2-)=a =0.148 nm,r(Mn2+)==0.076 nm。

6.答案　(4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体

(5)原子晶体　共价　×100%

解析　(5)GaAs为原子晶体,Ga和As之间以共价键键合。该晶胞中原子个数:Ga为4个,As为8×+6×=4个,晶胞中原子所占体积为π(+)×4 pm3;则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%=×100%。

三年模拟练

1.C　分子晶体的熔、沸点较低,硬度较小,其本质原因是晶体的基本构成微粒间的相互作用(范德华力或氢键)较弱。

2.D　根据题图结构可知,每个碳原子周围有四个共价键,每个氮原子周围有三个共价键,碳原子最外层有4个电子,形成四个共价键后成8电子稳定结构,氮原子最外层有5个电子,形成三个共价键后也是8电子稳定结构,A正确;由于元素的非金属性N>C,所以形成共价键时,共用电子对偏向N,偏离C,所以氮化碳中碳元素显+4价,氮元素显-3价,B正确;根据晶体结构可知每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子和三个碳原子相连,C正确;由于氮化碳是原子晶体,不存在分子,因此没有分子式,D错误。

3.C　O2是分子晶体,SiO2是原子晶体,晶体类型不相同,故A错误;NaI是离子晶体,I2是分子晶体,晶体类型不相同,故B错误;CO2和H2O都是分子晶体,晶体类型相同,故C正确;CCl4是分子晶体,NaCl是离子晶体,晶体类型不相同,故D错误。

4.D　键能越大说明化学键越牢固,所构成的物质越稳定,A正确;高聚氮晶体中每个氮原子都通过三个单键与三个氮原子结合并向空间伸展构成立体网状结构,属于原子晶体,B正确;因为晶体中每个氮原子都通过三个单键与三个氮原子结合,每两个氮原子形成一个氮氮键,则每个氮原子平均形成1.5个氮氮键,氮原子数目与氮氮键数目之比为2∶3,C正确;由高聚氮生成1 mol N2的过程中断开了3 mol N—N键,同时生成了1 mol键,则放出的能量为1 mol×942 kJ/mol-3 mol×160 kJ/mol=462 kJ,D错误。

5.A　同一周期,从左到右元素第一电离能呈增大趋势,故第三周期主族元素中第一电离能最大的是Cl,同一周期从左到右,元素的电负性逐渐增大,则第三周期主族元素中Cl的电负性最大,A正确;HF的稳定性很强,是因为其分子内的H—F键很强,与氢键无关,B错误;在元素周期表中,基态原子价电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素属于第Ⅷ族,而不是第ⅧB族,C错误;金刚石、金刚砂(SiC)、单晶硅为原子晶体,由于原子半径C<Si,所以键长C—C键<C—Si键<Si—Si键,键长越长,共价键的键能越小,越容易断裂,物质的熔点越低,所以金刚石、金刚砂(SiC)、单晶硅的熔点依次降低,D错误。

6.B　根据氮化铝晶体的硬度、熔点很高,可知它属于原子晶体,故A项错误;氮化铝晶体属于原子晶体,硬度很高,能用于制造切割金属的刀具,故B项正确;根据氮化铝的晶胞结构可知,一个氮化铝晶胞中含有的Al原子数目为8×+1=2,故C项错误;观察晶胞结构,可知氮化铝晶体中Al的配位数为4,故D项错误。

7.A　①固体SO3是分子晶体,二氧化硅是原子晶体,二氧化硅、三氧化硫都只含共价键,故①错误;②固体HCl是分子晶体,晶体硼是原子晶体,二者都只含共价键,故②错误;③CO2和SO2都是分子晶体,二者都只含共价键,故③正确;④晶体硅和金刚石都是原子晶体,二者都只含共价键,故④正确;⑤晶体氖和晶体氮都是分子晶体,晶体氖中不含共价键,晶体氮中含共价键,故⑤错误;⑥硫黄和碘都是分子晶体,二者都只含共价键,故⑥正确。

8.C　1个水分子中含有2个O—H键,18 g冰的物质的量为1 mol,含O—H键的数目为2NA,A正确;28 g晶体硅中含有1 mol Si原子,晶体硅中,每个硅原子与4个Si形成4个Si—Si键,则每个硅原子形成的共价键数目为×4=2,则1 mol晶体硅含有2 mol Si—Si键,即含有2NA个Si—Si键,B正确;1个晶胞中含有4个二氧化碳分子,44 g干冰中含有晶胞的个数小于NA,C错误;在石墨烯中,每个碳原子周围有两个C—C键和一个CC键,所以每个碳原子实际占有的化学键数目为1.5个,12 g石墨烯的物质的量为1 mol,所含碳碳键数目为1.5NA,D正确。

9.D　SiCl4和AlCl3的熔、沸点低,都是分子晶体,AlCl3的沸点低于其熔点,即在未熔化的温度下它就能升华,故AlCl3加热能升华,A、C项正确;晶体硼的熔、沸点高,所以晶体硼是原子晶体,B正确;C原子的半径比Si原子的半径小,金刚石中的C—C键键长比晶体硅中的Si—Si键键长短,金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键强,D错误。