高中化学苏教版 (2019)选择性必修2专题1 揭示物质结构的奥秘第二单元 物质结构研究的范式与方法习题

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[基础过关练]
1．下列说法正确的是( )
A．互称为同分异构体的物质不可能具有相同的通式
B．通式相同的不同有机物一定属于同系物
C．互为同分异构体的物质之间物理性质一定不同，但化学性质一定相似
D．具有相同官能团的有机物不一定是同系物
D [A．互称为同分异构体的物质具有相同的通式，如环烷烃和单烯烃，通式都是CnH2n，故A错误；B．根据选项A的分析，不一定属于同系物，故B错误；C．物理性质不一定相同，化学性质不一定相同，如选项A中的分析，环烷烃不能发生加成反应，但单烯烃可以发生加成反应，故C错误；D．还需要看结构是否相似，官能团的数目是否相同，如乙醇和丙三醇，都含有羟基，但不属于同系物，故D正确。]
2．下列说法正确的是( )
A．电子离核越近，能量越高
B．原子核外电子的运动没有规律
C．在多电子原子中，核外电子分层排布
D．电子一般尽可能排布在能量高的电子层中
C [能量低的电子在离核近的区域运动，能量高的电子在离核远的区域运动，在多电子原子中，核外电子分层排布，故A、B、D错误，C正确。]
3．元素周期律的发现使得化学研究减少了盲目性。发现元素周期律的化学家是( )
A．波义耳B．门捷列夫
C．拉瓦锡D．道尔顿
B [A．波义耳提出了元素说，A错误；B．门捷列夫设计了元素周期表，B正确；C．拉瓦锡测定了空气的成分，C错误；D．道尔顿提出的是原子理论，D错误。]
4．含有一个双键的烯烃和H2加成后的产物结构如图，则该烯烃中碳碳双键位置异构的种数有( )
A．8 种B．7种
C．6种D．5种
D [根据烯烃与H2加成反应的原理，推知该烷烃分子中相邻碳原子上均含有氢原子的碳原子间是对应烯烃存在C===C的位置，该烷烃中能形成双键键位置有：1和2之间、2和3之间、3和4之间、3和8之间、6和7之间(10和11之间，且二者等效)，则符合条件的烯烃共有5种，故选D。]
5．关于氢键，下列说法正确的是( )
A．甲硫醇(CH3SH)比甲醇的熔点低的原因是甲醇分子间易形成氢键
B．氯化钠易溶于水是因为形成了氢键
C．氨易液化与氨分子间存在氢键无关
D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致
A [A．由于O的电负性较大，甲醇中含有氢键，导致甲醇的熔点比甲硫醇的高，故A正确；B．氯化钠是离子化合物不可能形成氢键，B不正确；C．氨气分子内存在氢键，沸点较高，易液化，故C错误；D．氢键影响物质的物理性质，水是非常稳定的化合物，是指水不易分解，属于化学性质，由水分子内O—H决定，故D错误。]
[拓展培优练]
6．下列关于元素金属性、非金属性的说法正确的是( )
A．HCl的酸性强于H2S，故非金属性：Cl>S
B．第ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素
C．仅用AlCl3溶液、MgCl2溶液、NaOH溶液，无法验证Mg、Al的金属性强弱
D．第ⅦA族元素的阴离子还原性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强
B [A．HCl、H2S都不是最高价氧化物对应水化物形成的酸，无法根据二者酸性比较Cl、S元素的非金属性，故A错误；B．同一周期元素，元素的金属性随着原子序数的增大而减弱，所以ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素，故B正确；C．氢氧化铝溶于NaOH，而氢氧化镁不溶，说明氢氧化铝为两性氢氧化物，氢氧化镁则为金属氢氧化物，金属性越强，元素对应最高价化合物的氧化物的水化物的碱性越强，所以金属性比较：Na>Mg>Al，则可仅用AlCl3、MgCl2、NaOH三种溶液验证Mg、Al的金属性强弱，故C错误；D．ⅦA族元素的阴离子还原性越强，对应元素的非金属性越弱，则其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱，故D错误]。
7．下列关于元素周期表的说法错误的是( )
A．元素周期表是元素周期律的具体表现形式
B．是先有元素周期律，再有元素周期表的
C．中学课本上的元素周期表是常用的一种形式，也是唯一的一种形式
D．元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化的规律
C [A．周期表是按照原子序数大小排列的，每一周期具有相同电子层数，每一族元素的价电子数目相等，性质相似，同时按照原子序数的递增呈周期性变化，即元素周期表是元素周期律的具体表现形式，故A说法正确；B．元素周期表是元素周期律的具体表现形式，先有了元素周期律，然后门捷列夫才做出了元素周期表，故B说法正确；C．不只有门捷列夫作出了元素周期表，还有别人的不一样的排列方式，故C说法错误；D．原子核外电子呈现周期性的变化，因此元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化的规律，故D说法正确]。
8．门捷列夫在研究周期表时预言了包括“类铝”“类硅”在内的11种元素。
(1)门捷列夫预言的“类硅”，多年后被德国化学家文克勒发现，命名为锗(Ge)。
①已知主族元素锗的最高化合价为＋4价，其最高价氧化物的水化物为两性氢氧化物。试比较元素的非金属性Si________Ge(用“>”或“<”表示)。
②若锗位于硅的下一周期，写出“锗”在周期表中的位置________。根据锗在周期表中处于金属和非金属分界线附近，预测锗单质的一种用途是________。
③硅和锗单质分别与H2反应时，反应较难进行的是____________________
_______________________________(填“硅”或“锗”)。
(2)“类铝”在门捷列夫预言4年后，被布瓦博德朗在一种矿石中发现，命名为镓(Ga)。
①由镓的性质推知，镓与铝同主族，且位于铝的下一周期。试从原子结构的角度解释镓与铝性质相似的原因________________。冶炼金属镓通常采用的方法是________________。
②为判断Ga(OH)3是否为两性氢氧化物，设计实验时，需要选用的试剂有GaCl3溶液、________和________。
[解析] (1)①同主族自上而下非金属性逐渐减弱，已知主族元素锗的最高化合价为＋4价，其最高价氧化物的水化物为两性氢氧化物，而Si的最高价氧化物的水化物为弱酸，则元素的非金属性Si＞Ge；
②锗位于硅的下一周期，则“锗”在周期表中的位置是第4周期ⅣA族；锗在周期表中处于金属和非金属分界线附近，因此锗单质的一种用途是半导体材料；
③硅的非金属性强于锗，因此硅和锗单质分别与H2反应时，反应较难进行的是锗。
(2)①由于镓与铝同主族，原子最外层电子数都是3个，因此镓与铝性质相似；同主族自上而下金属性逐渐增强，因此镓的金属性强于铝，所以冶炼金属镓通常采用的方法是电解法；
②既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的化合物是两性化合物，则为判断Ga(OH)3是否为两性氢氧化物，设计实验时，需要选用的试剂有GaCl3溶液、NaOH溶液和硫酸或盐酸。
[答案] (1)①＞ ②第4周期ⅣA族 制作半导体材料 ③锗 (2)①原子最外层电子数都是3个 电解法 ② NaOH溶液 硫酸或盐酸
9．超重元素的假说预言自然界中可以存在原子序数为114 号的稳定同位素eq \\al(298,114)X，请根据原子结构理论和元素周期律预测：
(1)该元素位于元素周期表第________周期，第______________________
________________________________族。
(2)写出该元素的最高价氧化物为________，其对应水化物的化学式为________________，并估计后者为_____________________________性(“酸”、“碱”)。
[解析] 114号元素的原子结构中有7个电子层，最外层电子数为4。
(1)周期数等于电子层数，最外层电子数等于族序数，则位于第7周期ⅣA族。
(2)该元素最高价为＋4价，最高价氧化物为XO2；其对应水化物的化学式为H2XO3，根据同主族的最高价氧化物的水化物碳酸、硅酸均为酸性，估计H2XO3为酸性。
[答案] (1)7 ⅣA (2)XO2 H2XO3 酸
10．假定元素周期表是有限的，根据已知的元素周期表的某些事实和理论可归纳出一些假说。
(1)已知元素周期表中的各周期可排元素种类如下：
人们预测元素周期表第8周期将来也会排满，那么该周期排满后的元素种数是________________。
A．18B．32
C．50D．无法判断
(2)根据周期表中每个周期非金属元素的种数(把稀有气体元素看作非金属元素)，预测周期表中应该有___________________________________种非金属元素，还有________种未发现。未发现的非金属元素处于________周期________族。
(3)小明同学所在的化学探究小组，在查阅相关资料后归纳出元素周期表的另一种画法——三角形元素周期表的一部分，图上标有第ⅦA族和碳、钾两种元素的位置。
回答下列问题：
①请在图中将过渡元素所在的位置涂黑。
②推测B元素最高价氧化物的酸性与HClO4 的强弱？
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析] (1)根据表中数据，1、2周期差6，3、4周期差10，5、6周期差14，因此7、8周期差18，即第8周期排满共有50种元素，即选项C正确。
(2)除第1周期外，每增加一周期少一种非金属元素，每周期非金属种数分别是2、6、5、4、3、2，第7周期1种，第八周期没有，因此共有23种非金属元素，还有一种非金属元素未被发现，位于第7周期ⅦA族。
(3)①通过观察三角形元素周期表发现，每一横行代表一周期，每一纵行代表一族，过渡元素是指元素周期表中副族元素和第Ⅷ族，即最下面两行中的第3－12列，图是：
；
②B代表S元素，其最高价氧化物对应的水化物是硫酸，弱于高氯酸。
[答案] (1)C (2)23 1 7 ⅦA
(3)
弱于高氯酸周期
1
2
3
4
5
6
7
元素种类
2
8
8
18
18
32
32