高中化学第3章不同聚集状态的物质与性质测评含解析鲁科版选择性必修第二册

第3章测评

(时间:90分钟　分值:100分)

一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)

1.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是(　　)

A.NH3、HD、C10H8 B.PCl3、CO2、H2SO4

C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2

答案B

解析A中HD为单质,不是化合物,C中SiO2晶体为共价晶体,D中Na2S晶体为离子晶体。

2.下列有关晶体的说法正确的是(　　)

A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定

B.共价晶体中共价键越强,熔点越高

C.冰融化时水分子中共价键发生断裂

D.氯化钠熔化时离子键未被破坏

答案B

解析分子的稳定性与化学键的键能有关,与分子间作用力无关,A错误;冰融化时破坏的是分子间作用力,C错误;氯化钠熔化时离子键被破坏,D错误。

3.下列说法中正确的是(　　)

A.离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子

B.金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子,电子定向运动

C.分子晶体的熔、沸点低,常温下均呈液态或气态

D.共价晶体中的各相邻原子以共价键相结合

答案D

解析选项A,离子晶体中每个离子周围吸引带相反电荷的离子数目与离子半径有关,如一个Cs+可同时吸引8个Cl-;选项B,金属内部的自由电子不是在外加电场的作用下产生的;选项C,分子晶体在常温下也有呈固态的,如I2。

4.下列叙述正确的是(　　)

A.干冰升华时碳氧键发生断裂

B.CaO和SiO2晶体中都不存在单个分子

C.Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同

D.Br2蒸气被活性炭吸附时共价键被破坏

答案B

解析A、D项所述变化属于物理变化,化学键均未被破坏;C项,Na2O只含离子键,Na2O2既含有离子键又含有非极性共价键。

5.下列关于晶体的说法正确的组合是(　　)

①分子晶体中都存在共价键　②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子　③金刚石、晶体硅、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低　④离子晶体中只有离子键没有共价键,分子晶体中肯定没有离子键　⑤晶格能由大到小的顺序:NaF>NaCl>NaBr>NaI　⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合

⑦分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定

A.①②③⑥ B.①②④

C.③⑤⑥⑦ D.③⑤

答案D

解析①分子晶体中不一定都存在共价键,如稀有气体分子是单原子分子,在分子内不存在共价键,故错误。②在晶体中有阳离子不一定有阴离子,如金属晶体中存在的微粒是金属阳离子和自由电子,故错误。③不同类型晶体熔点的高低顺序一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体;在共价晶体中,原子半径越大,熔点越低;在离子晶体中,离子半径越大,熔点越低,离子所带电荷越多,熔点越高;在分子晶体中,组成和结构相似的物质的熔点与相对分子质量成正比(含有氢键的物质除外),所以这几种物质的熔点由高到低的顺序是金刚石、晶体硅、NaF、NaCl、H2O、H2S,故正确。④离子晶体中一定含有离子键,可能含有共价键,分子晶体中肯定没有离子键,故错误。⑤F-、Cl-、Br-、I-的离子半径逐渐增大,所以晶格能由大到小的顺序:NaF>NaCl>NaBr>NaI,故正确。⑥硅原子的最外层电子数为4,1个硅原子可与4个氧原子形成4个硅氧键,故错误。⑦分子稳定性与分子内共价键的强弱有关,与分子间作用力无关,故错误。

6.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.①②③ B.④⑤⑥

C.③④⑥ D.①③⑤

答案C

解析①SiO2是共价晶体,SO3是分子晶体,二者都只含共价键,故①错误;②HCl是分子晶体,晶体硼是共价晶体,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共价晶体,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,晶体氮中含有共价键,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。

7.下列说法中正确的是(　　)

A.金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成

B.Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1∶1

C.1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键

D.金刚石化学性质稳定,即使在高温下也不会和O2反应

答案A

解析Na2O2晶体中存在的阴、阳离子分别是、Na+,其个数比为1∶2;SiO2晶体中一个Si原子与周围4个O原子形成共价键,所以1molSiO2中含有4molSi—O键;在高温条件下金刚石能和O2反应。

8.MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是 (　　)

A.MgO>Rb2O>BaO>CaO

B.MgO>CaO>BaO>Rb2O

C.CaO>BaO>MgO>Rb2O

D.CaO>BaO>Rb2O>MgO

答案B

解析四种离子晶体所含阴离子相同,所含阳离子不同。Mg2+、Rb+、Ca2+、Ba2+中,Rb+所带电荷数最少且半径最大,与O2-形成的离子键最弱,Rb2O的熔点最低。Mg2+、Ca2+、Ba2+所带正电荷数一样多,半径:Mg2+<Ca2+<Ba2+,与O2-形成的离子键由强到弱的顺序是Mg2+>Ca2+>Ba2+,相应离子晶体的熔点由高到低的顺序是MgO>CaO>BaO。综上所述,四种离子晶体熔点的高低顺序是MgO>CaO>BaO>Rb2O。

9.通常情况下,氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分别如图所示:

下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是 (　　)

A.同一主族的元素与另一相同元素所形成的化学式相似的物质不一定具有相同的晶体结构

B.氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都有立方的晶胞结构,它们具有相似的物理性质

C.二氧化碳晶体是分子晶体,其中不仅存在分子间作用力,而且也存在共价键

D.在二氧化硅晶体中,每个硅原子与周围氧原子形成4个Si—O共价单键

答案B

解析SiO2和CO2的化学式相似,但二者晶体结构不同,A项正确;二氧化碳晶体为分子晶体,因此分子间存在分子间作用力,而分子内部碳原子和氧原子间形成共价键,氯化钠和氯化铯为离子晶体,所以三者物理性质不同,B项不正确,C项正确;根据二氧化硅的晶体结构可判断D项正确。

10.下列物质所属晶体类型分类正确的是(　　)

答案D

解析A选项中石墨为混合型晶体,B选项中生石灰为离子晶体,C选项中氯化铯为离子晶体。

二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)

11.下列有关晶体结构或性质的描述中不正确的是 (　　)

A.冰中存在非极性键、分子间作用力和氢键

B.因金属性K>Na,故金属钾的熔点高于金属钠

C.各1 mol的金刚石与石墨晶体中所含的C—C键的数目不相同

D.氧化镁的晶格能大于氯化钠,故其熔点高于氯化钠

答案AB

解析冰中存在极性键、分子间作用力和氢键,A错误;因原子半径:K>Na,故金属钾的熔点低于金属钠,B错误;金刚石中每个碳原子与周围碳原子形成4个C—C键,石墨中每个碳原子与周围碳原子形成3个C—C键,因此各1mol的金刚石与石墨晶体中所含的C—C键的数目不相同,C正确;氧化镁的晶格能大于氯化钠,故其熔点高于氯化钠,D正确。

12.碱金属卤化物是典型的离子晶体,它们的晶格能与成正比(d0是晶体中最邻近的导电性离子的核间距)。下面说法错误的是(　　)

A.晶格能的大小与离子半径成正比

B.阳离子相同、阴离子不同的离子晶体,阴离子半径越大,晶格能越小

C.阳离子不同、阴离子相同的离子晶体,阳离子半径越小,晶格能越大

D.碱金属卤化物中,晶格能越小,氧化性越强

答案AD

解析由表中数据可知,晶格能的大小与离子半径成反比,A项错误;由NaF、NaCl、NaBr、NaI晶格能的大小即可确定B项正确;由LiF、NaF、KF晶格能的大小即可确定C项正确;阳离子相同时,表中晶格能最小的为碘化物,但还原性:F-<Cl-<Br-<I-,可知D项错误。

13.朱经武(Paul Chu)教授等发现钇钡铜氧化合物在90 K时即具有超导性,该化合物的部分结构如图所示:

该化合物以Y2O3、BaCO3和CuO为原料,经研磨烧结而成,其原料配比(物质的量之比)为(　　)

A.1∶1∶1 B.1∶4∶6

C.1∶2∶3 D.2∶2∶3

答案B

解析图示晶胞中钡原子个数为2,铜原子个数为×8+×8=3,钇原子个数为1,则Y2O3、BaCO3、CuO的物质的量之比为∶2∶3=1∶4∶6。

14.石墨晶体是层状结构,在每一层内,每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。据图分析,石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为(　　)

A.2∶3 B.2∶1 C.1∶3 D.3∶2

答案A

解析石墨晶体中,每一个六边形占有的碳原子数目为×6=2,占有碳碳单键的数目为×6=3,所以石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为2∶3,答案选A。

15.下列说法中正确的是(　　)

①干冰是CO2分子通过氢键和分子间作用力有规则排列成的分子晶体　②正四面体构型的分子,键角都是109°28',其晶体类型可能是共价晶体或分子晶体

③分子晶体中都含有化学键　④含4.8 g碳原子的金刚石晶体中的共价键的物质的量为0.8 mol

A.①②③ B.只有④ C.②④ D.③④

答案B

解析①CO2分子间不能形成氢键,①不正确;②正四面体构型的分子,若为AB4型,键角都是109°28',若为A4型,键角为60°,②不正确;③稀有气体形成的分子晶体中不含有化学键,③不正确;④4.8g碳原子的物质的量为0.4mol,金刚石晶体中平均每个碳原子形成2个共价键,所以共价键的物质的量为0.4mol×2=0.8mol,④正确。

三、非选择题(本题共5小题,共60分)

16.(10分)X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素,且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的,Y原子有三个能级,且每个能级上的电子数相等,Z原子未成对电子数在同周期元素中最多,W与Z同周期,第一电离能比Z的小,R与Y同一主族,Q原子的最外层只有一个电子,其他电子层均处于饱和状态。请回答下列问题:

(1)Q+的核外电子排布式为　　　　　　　　　。 

(2)化合物X2W2中W的杂化方式为　　　　,Z的空间构型是　　　　。 

(3)Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是　　　　(填化学式),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)Y有多种同素异形体,其中一种同素异形体的晶胞结构如图,该晶体一个晶胞所含的Y原子数为　　　　,Y原子的配位数为　　　　;若晶胞的边长为a pm,晶体的密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数的数值为　　　　(用含a和ρ的代数式表示)。 

答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)

(2)sp3杂化　角形

(3)SiO2　SiO2为共价晶体,CO2为分子晶体

(4)8　4　

解析X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素,且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的,则X为H元素;Y原子有三个能级,且每个能级上的电子数相等,核外电子排布为1s22s22p2,故Y为C元素;R与Y同一主族,结合原子序数可知,R为Si;而Z原子未成对电子数在同周期元素中最多,则价电子排布为ns2np3,原子序数小于Si,故Z为N元素;W与Z同周期,第一电离能比Z的小,则W为O元素;Q原子的最外层只有一个电子,其他电子层均处于饱和状态,不可能为短周期元素,且原子序数小于30,故核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,则Q为Cu元素。

(1)Cu+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。

(2)化合物H2O2的结构式为H—O—O—H,O原子价电子对数为2+=4,故O原子采取sp3杂化;N中N原子孤电子对数为=1,价电子对数为2+1=3,故其空间构型是角形。

(3)Y、R的最高价氧化物分别为二氧化碳、二氧化硅,SiO2为共价晶体,CO2为分子晶体,故沸点较高的是SiO2。

(4)碳有多种同素异形体,其中一种同素异形体的晶胞结构如题图,该晶体一个晶胞所含的Y原子数为4+8×+6×=8;每个Y与周围的4个Y原子相邻,故Y原子的配位数为4;若晶胞的边长为apm,则晶胞体积为(a×10-10)3cm3,晶体的密度为ρg·cm-3,则晶胞质量为(a×10-10)3cm3×ρg·cm-3=ρa3×10-30g,则8×g=ρa3×10-30g,故NA=。

17.(10分)钠和铜的单质及其化合物在社会实际中有着广泛的应用。

(1)NaCl晶体的晶胞结构如图所示,每个NaCl的晶胞中含有的阴离子的个数为　　　,阳离子周围最近且等距离的阴离子的个数为　　　　。 

(2)碘化钠溶液和硫酸铜溶液能反应生成一种铜的碘化物A(白色沉淀),A的晶胞如右图所示,则A的化学式是　　　　　,A中铜元素的化合价为　　　　　。 

(3)向硫酸铜溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀,再滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到深蓝色溶液,继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O沉淀,该物质中的NH3通过　　　键与中心离子C结合,NH3分子中N原子的杂化方式是　　　。与NH3分子互为等电子体的一种阳离子是　　　　　　　。 

答案(1)4　6　(2)CuI　+1价　(3)配位　sp3

H3O+

解析(1)黑色球表示氯离子,白色球表示钠离子,该晶胞中钠离子数目=1+12×=4,氯离子数目=×8+×6=4,所以每个NaCl晶胞中含有的Na+和Cl-的数目均是4,一个钠离子周围最近且等距离的氯离子有6个,所以Na+的配位数为6。

(2)根据A的晶胞结构可知,黑球的个数是×8+×6=4,白球的个数为4,所以A的化学式是CuI,A中铜元素显+1价。

(3)NH3中N原子提供孤电子对,Cu2+提供空轨道,二者形成配位键,NH3分子中,N原子的孤电子对数为1,成键电子对数为3,则N原子的杂化方式为sp3;与NH3分子互为等电子体的阳离子具有相同的价电子数8和原子数4,可以是H3O+等。

18.(15分)铁、铜是人类最早大规模使用的金属,它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答以下问题:

(1)铁元素在周期表中的位置是　　　　,铜的基态原子核外电子排布式为　　　　　　,元素铁与铜的第二电离能分别为:ICu=1 958 kJ·mol-1、IFe=1 561 kJ·mol-1,ICu比IFe大得多的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)二茂铁[Fe(C5H5)2],橙色晶型固体,有类似樟脑的气味,抗磁性。熔点为172.5~173 ℃,100 ℃以上升华,沸点为249 ℃。据此判断二茂铁的晶体类型为　　　　　　　　。 

(3)蓝矾(CuSO4·5H2O)的结构如下图所示:

图中虚线表示　　　　　　　　,S的立体构型是　　　　　　,其中S原子的杂化轨道类型是　　　　　　;O原子的价电子轨道表示式为　　　　　　　　　　。 

(4)铁有δ、γ、α三种同素异形体,下图是它们的晶体结构图。三种晶体中,一个铁原子周围距离最近的铁原子个数之比为　　　　　　。 

(5)某种具有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积的结构,晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,该晶体中微粒之间的作用力是　　　　　　　　。氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构(晶胞结构如图)相似,该晶体储氢后的化学式为　　　　　　　　。 

答案(1)第4周期Ⅷ族　1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1　铜失去的是全充满的3d10上的电子,而铁失去的是4s1上的电子

(2)分子晶体

(3)氢键　正四面体　sp3　

(4)4∶6∶3　(5)金属键　Cu3AuH8

解析(1)铁为26号元素,位于周期表中第4周期Ⅷ族;铜位于第4周期ⅠB族,即基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。

(2)熔点为172.5~173℃,100℃以上升华,沸点为249℃,符合分子晶体的特点,即二茂铁属于分子晶体。

(3)氧原子形成2个共价键达到8电子稳定结构,因此图中虚线为氢键;S中硫原子与4个氧原子形成4个σ键,孤电子对数是=0,因此价电子对数为4,空间结构是正四面体;杂化轨道数=价电子对数=4,即硫原子的杂化轨道类型为sp3;O原子的价电子是其最外层电子,即价电子排布式为2s22p4,价电子轨道表示式为。

(4)δ-Fe晶胞中,每个铁原子周围距离最近的铁原子数为8;γ-Fe晶胞中,每个铁原子周围距离最近的铁原子数为12;α-Fe晶胞中,每个铁原子周围距离最近的铁原子数为6,故三者比值为4∶6∶3。

(5)Cu、Au两种原子都是金属原子,因此存在的作用力是金属键;根据晶胞的“切割法”,Cu位于面心,晶胞中铜原子的个数为6×=3,Au位于顶点,个数为8×=1,储氢后,8个氢原子进入晶胞内部,因此化学式为Cu3AuH8。

19.(10分)化学中的某些元素是与生命活动密不可分的元素,请回答下列问题。

(1)NH4NO3是一种重要的化学肥料,其中N原子的杂化方式是　　　　　　　　　　。 

(2)维生素C是一种水溶性维生素,水果和蔬菜中含量丰富,该物质结构简式如图所示。以下关于维生素C的说法正确的是　　　　。 

a.分子中既含有极性键又含有非极性键

b.1 mol分子中含有4 mol π键

c.该物质的熔点可能高于NaCl

d.分子中所含元素电负性由大到小的顺序为O>C>H

(3)维生素C晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有　。 

(4)KSCN溶液可用于Fe3+的检验,原因是铁离子外围有较多能量相近的空轨道,因此能与一些分子或离子形成配合物。Fe3+的价电子排布式为　　　　,与之形成配合物的分子或离子中的配位原子应具备的结构特征是　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)sp3和sp2

(2)ad

(3)氢键、范德华力

(4)3d5　有孤电子对

解析(1)N为正四面体结构,所以N原子的杂化方式为sp3,N中价电子对数为3,其离子构型为三角形,N原子采取sp2杂化。

(2)维生素C中含C—C非极性键和C—H、C—O极性键,a正确;1mol维生素C分子中含有2molπ键,b错误;维生素C形成的是分子晶体,而氯化钠是离子晶体,氯化钠熔点更高,c错误;d正确。

(3)维生素C可形成分子内氢键,故晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有氢键和范德华力。

(4)Fe失去最外层2个电子和3d轨道上的1个电子变为Fe3+,则Fe3+的价电子排布式为3d5,它有空轨道,则与之配位的原子需有孤电子对。

20.(15分)铁、铜及其化合物在日常生产、生活中有着广泛的应用。请回答下列问题:

(1)铜在元素周期表中的位置是　　　　　　　　,基态铁原子的核外电子排布式为　　　　　　。 

(2)配合物Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5 ℃,沸点为103 ℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x晶体属于　　　　　　　　(填晶体类型)。CO2在高温高压下所形成的晶体其晶胞如下图所示。则该晶体的类型属于　　　　　　　　(填晶体类型)。 

(3)铜晶体中铜原子的堆积方式如下图所示。其中铜原子的配位数为　　　　。 

(4)CuCl2和CuCl是铜的两种常见的氯化物。

①下图表示的是　　　　(填“CuCl2”或“CuCl”)的晶胞。 

②原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。上图中各原子坐标参数A为(0,0,0),B为(0,1,1),C为(1,1,0),则D原子的坐标参数为　　　。 

③图示晶胞中C、D两原子核间距为298 pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体密度为　　　　(列出计算式即可)g·cm-3。 

答案(1)第4周期ⅠB族　[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2　

(2)分子晶体　共价晶体

(3)12

(4)①CuCl　②()

③

解析(1)铜元素位于第4周期ⅠB族;Fe为26号元素,基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2。

(2)Fe(CO)x晶体熔、沸点较低,易溶于非极性溶剂,所以属于分子晶体;由CO2在高温高压下所形成的晶体的晶胞图可知,在晶胞中原子之间通过共价键结合形成空间网状结构,故属于共价晶体。

(3)金属铜中原子采用面心立方最密堆积,铜原子配位数=3×8×=12。

(4)①图示晶胞中Cl的个数为8×+6×=4,Cu的个数为4,则化学式为CuCl,属于CuCl的晶胞。②D与周围4个原子形成正四面体结构,D与顶点C的连线处于晶胞体对角线上,且DC间距离为体对角线长的,则D原子的坐标参数为()。③已知一个晶胞中含有4个CuCl,设晶胞的边长为apm,则CD间距离为apm,则a=,晶胞的密度为 g·cm-3。