2022-2023学年湖北省武汉市洪山高级中学高二下学期2月月考试题化学含解析

 汉市洪山高级中学2022—2023学年度第二学期高二2月考试
学化学试卷
试题分值：100分考试时长：75分钟
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
可能用到的相对原子质量：H1 C12 O16 K39 Ti48
一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列化学用语的书写正确的是
A. 的电子式为
B. 基态Ge原子的简化电子排布式为
C. 基态的核外电子排布式为
D. 基态Mg原子的核外电子排布图为
【答案】C
【解析】
【详解】A．为离子化合物，电子式为，A不正确；
B．Ge为32号元素，基态Ge原子简化电子排布式为，B不正确；
C．Cu为29号元素，基态的核外有28个电子，电子排布式为，C正确；
D．Mg为12号元素，基态Mg原子的核外电子排布图为，D不正确；
故选C。
2. 下列描述正确的是(　　)
A. CS2为V形极性分子
B. SiF4与SO32-的中心原子均为sp3杂化
C. C2H2分子中σ键与π键的数目比为1∶1
D. 水加热到很高温度都难分解是因水分子间存在氢键
【答案】B
【解析】
【详解】A．依据价层电子对互斥理论可知，CS2中C原子的价层电子对数=2+×（4-2×2）=2，为sp杂化，为直线形，CS2为直线形非极性分子，键角是180°，A错误；
B.SiF4中Si原子的价层电子对数=4+×（4-4×1）=4，为sp3杂化，SO32- 中S原子的价层电子对数=3+×（6+2-3×2）=4，为sp3杂化,B正确；
C.C2H2分子的结构式是H—C≡C—H，σ键与π键的数目比为3∶2，C错误；
D.水加热到很高温度都难分解是因水分子内的O—H键的键能较大，与分子之间是否存在氢键无关，D错误；
故合理选项是B。
3. 俗称硼砂(硼砂在水溶液中存在水解平衡)，其结构如下图所示。下列说法错误的是

A. B和O原子的杂化方式完全相同
B. 硼砂写成氧化物的形式为
C. 第一电离能：
D. 硼砂的水溶液显碱性
【答案】A
【解析】
【详解】A．B原子有sp2和sp3杂化，O原子均为sp3杂化，A错误；
B．根据硼砂的结构，写成氧化物的形式为，B正确；
C．同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势，同主族第一电离能从上到下有逐渐减小趋势，故第一电离能：NaY
C. 同周期元素形成的单质中Y氧化性最强 D. 同周期中第一电离能小于X的元素有4种
【答案】D
【解析】
【分析】Y位于第三周期，且最高正价与最低负价的代数和为6，则Y是Cl元素，由X、Y形成的阴离子和阳离子知，X与Y容易形成共价键，根据化合物的形式知X是P元素。
【详解】A．P与Cl在同一周期，则P半径大，即X>Y，A项不符合题意；
B．两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，半径是P3->Cl-，所以PH3的失电子能力强，还原性强，即X>Y，B项不符合题意；
C．同周期元素从左往右，金属性减弱，非金属性增强，各元素对应的金属单质还原性减弱，非金属单质的氧化性增强，所以Cl2的氧化性最强，C项不符合题意；
D．同一周期，从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第VA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能；所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，所以有5种，D项符合题意；
故选D。
13. LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体。电池充电时，LiFePO4脱出Li+的转化过程如图(图中已给出各晶胞对应的化学式)。下列说法正确的是

A. LiFePO4晶胞中含有1个LiFePO4
B. Li(1-x)FePO4中和的数目之比为1∶1
C. 当1个FePO4晶胞转化为Li(1-x)FePO4晶胞时，消耗(1-x)个Li+
D. 1 LiFePO4晶胞完全转化为Li(1-x)FePO4晶胞的过程中，转移的电子数为
【答案】D
【解析】
【详解】A．均摊法可知，晶胞中Li+数目为8×+4×+4×=4，故每个晶胞中含有LiFePO4单元数有4个，A错误；
B．由图可知，(a)→(b)充电过程中，晶胞失去1个棱心、1个面心位置的Li+，Li(1-x)FePO4晶胞中Li+数目为8×+3×+3×=，Fe原子数目不变，有4个，故(1-x):1=：4，解得x=，则Fe的平均化合价为，假设含a个Fe2+，则Fe3+为b个，则有：=，解得：a:b=13:3，B错误；
C．由A项分析可知，每个LiFePO4晶胞中含有LiFePO4的单元数有4个，根据Fe原子不变可知，当1个LiFePO4晶胞转化为Li(1-x)FePO4晶胞时，消耗4(1-x)个Li+，C错误；
D．由B项分析可知，Li(1-x)FePO4晶胞中Fe的化合价为，1mol LiFePO4晶胞完全转化为Li(1-x)FePO4晶胞的过程中，转移的电子数为4×(-2)×NAmol-1=0.75NA，D正确；
故答案为：D。
14. 的晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示，其中m、n、p、q的原子坐标分别为；；。下列说法正确的是

A. 图中所示微粒中，代表O原子的是m、p B. i的原子坐标为
C. p点的原子坐标为 D. 该晶体的密度为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于晶胞中相同位置的原子相同，若m、p代表O原子,则晶胞中含有O原子数为1+8×18=2, Ti原子数为4×12+2=4，根据TiO2的化学式可知，该晶胞中应含有1个Ti原子，与晶胞结构不符合，故代表氧原子的是n、q，代表Ti原子的是m、p；故选项A错误；
B．根据晶胞可以知道，q、i位置的O原子与体心Ti原子处于同一平面，且处于对角线上，q的坐标为(0.19a,0.81a,0.5c)，则i原子的坐标为(0.81a,0.19a,0.5c)，故选项B错误；
C．由图可知，p点位于晶胞的顶点，则p点的原子坐标为(a,a,c)，故C选项正确；
D．根据“均摊法”，每个晶胞中含有Ti原子数为1+8×18=2, 含有O原子数为4×12+2=4，则晶胞的质量为m(晶胞)=80NA×2g；晶胞的体积为V(晶胞)=(a×10−10cm)2×(c×10−10cm)=a2c×10−30cm3，故该晶胞体的密度为ρ=m(晶胞)V(晶胞)=80NA×2ga2c×10−30cm3=160NAa2c×1030g/cm3；故选项D错误。
15. 在的晶体空隙中插入金属离子可获得超导体。一种超导体的面心立方晶胞如图1所示，已知：晶胞参数为，各点的原子分数坐标分别为，。下列说法错误的是

A. 通过A原子的对角面结构如图2所示 B. 相邻两个的最短距离为
C. 晶胞中C点原子分数坐标为 D. 该晶体的密度表达式为
【答案】D
【解析】
【详解】A．通过A原子的对角面，则4个顶点位于长方形顶点，面心的位于长边的中点，棱中心的为于短边的中点，体心、体内的位于长方形内部，结构如图2所示，A正确；
B．由图可知，相邻两个的最短距离为体对角线长度的四分之一，则为，B正确；
C．晶胞中C点原子在xyz轴上的投影坐标分别为、、，则其分数坐标为，C正确；
D．根据“均摊法”，晶胞中含个、个，则晶体密度为；D错误；
故选D。
二、非选择题：本题共4共小题，共55分。
16. 回答下列问题
（1）元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是___________。

（2）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。
（3）利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素功能陶瓷，下图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为___________，该功能陶瓷的化学式为___________。

（4）某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是___________，在晶体中1个原子或1个原子周围距离最近的O原子数目分别为___________个、___________个。

（5）有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，其结构如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为___________(填字母)。

A. B. C. D.
【答案】（1）
（2）16 （3） ①. 2 ②.
（4） ①. ②. 6 ③. 12 （5）A
【解析】
【小问1详解】
由晶胞结构可知白球有8个位于顶点，6个位于面心，个数为，黑球4个在体内，则Cu和Cl的原子个数比为1：1，化学式为，故答案为：；
【小问2详解】
内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则氧原子个数为：，结合化学式可知铜原子个数为O的2倍，含16个，故答案为：16；
【小问3详解】
黑球有1个在体内、4个在棱上，个数为：，白球1个在体内、8个在顶点，个数为：，则该晶胞种B、N个数均为2，化学式为BN。故答案为：2；BN；
【小问4详解】
该晶胞中6个O原子位于面心，个数为，Co原子由8个位于顶点，个数为，Ti原子1个在体内，则该晶胞的化学式为：，由晶胞结构可知1个Ti原子周围有6个O原子，1个Co周围有12个O，故答案为：；6；12；
【小问5详解】
该结构表示团簇分子，含有14个Ti和13个C，化学式为，故答案为：；
17. 回答下列问题：

（1）图(a)为的结构，其硫原子的杂化轨道类型为___________。
（2）气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的空间结构为___________；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为___________。
（3）分子中所有原子均满足８电子构型，分子中键和键的个数比为___________，中心原子的杂化方式为___________。
（4）的分子结构如图所示，其中原子的杂化方式为___________。

（5）中，原子的轨道杂化方式为___________。
【答案】（1）
（2） ①. 平面三角形 ②.
（3） ①. ②.
（4）
（5）
【解析】
【小问1详解】
S8的S原子价层电子对数是2+=4，所以其硫原子的杂化轨道类型SP3杂化；
【小问2详解】
O3的价层电子对数是3+=3，S原子上无孤对电子，根据价层电子对互斥理论可判断出气态三氧化硫的立体构型为平面三角形；固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，在该分子中S原子形成4个化学键，价层电子对数是4，所以在该分子中S原子的杂化轨道类型为sp3杂化；
【小问3详解】
CCl4和COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，在CCl4中含有4个σ键；在COCl2分子中含有3个σ键和1个π键，所以CCl4和COCl2分子中的σ键个数比为4：3；在COCl2分子中的中心C原子形成3个σ键，故采用sp2杂化类型。
【小问4详解】
As4O6的分子中As原子形成3个As-O键，含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，为sp3杂化；
【小问5详解】
AlH4-中Al原子孤电子对数==0，杂化轨道数目=4+0=4，为sp3杂化。
18. 科学家合成一种新化合物(如图所示)。

其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，W是所在周期中第一电离能最小的元素，Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数，Z元素的原子核外最外层电子数是X核外电子数的一半。
回答下列问题：
（1）W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为___________(用对应的元素符号表示)。
（2）Z的核外电子排布式为___________。
（3）基态X原子价电子轨道表示式为___________。
（4）Y元素与同族相邻元素所形成的氢化物中进行比较，氢化物沸点的大小顺序是___________(填化学式)，试解释原因___________。
（5）Z元素可分别与W和X元素形成两种晶体，两种晶体熔沸点大小顺序是___________(填化学式)，试解释原因___________。
【答案】（1）
（2）或
（3） （4） ①. ②. 分子间可以形成氢键，而和分子间不能形成氢键，分子间氢键的存在使物质熔沸点升高，故沸点高于和；和结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点越高，所以沸点大于
（5） ①. ②. 为离子晶体，为分子晶体，离子键的键能大于分子间作用力，所以熔沸点高于
【解析】
【分析】W、X、Y、Z为短周期元素，且位于同一周期，据题图可知X能形成4个共价键，则X应为第ⅣA族元素，X为C或Si。Z原子核外最外层电子数是X原子核外电子数的一半，若X为C，则Z为B，不符合题图成键规律，所以X为Si，Z为Cl，四种元素位于第三周期；Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数，则核外电子排布式为，即Y为P元素；根据题图可知，W元素的阳离子带一个单位正电荷，且W是所在周期中第一电离能最小的元素，则W为Na元素，然后根据物质的性质及结构分析解答。
【小问1详解】
根据上述分析可知：W是Na，X是Si，Y是P，Z是Cl元素。同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，则W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为Na＞Si＞P＞Cl；
【小问2详解】
Z是Cl元素，根据构造原理可知基态Cl原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p5或简写为[Ne]3s23p5；
【小问3详解】
X是Si元素，原子核外电子是2、8、4，原子核外最外层有4个电子，基态的价电子排布式为3s23p2，则基态硅原子价电子的轨道表示式是 ；
【小问4详解】
Y元素是P，同族相邻元素N、As，它们形成的氢化物沸点的大小顺序为：；因为分子间可以形成氢键，而和分子间不能形成氢键，分子间氢键的存在使物质熔沸点升高，故沸点高于和；和结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点越高，所以沸点大于；
【小问5详解】
Z是Cl、W是Na、X是Si，形成的两种晶体分别为NaCl、SiCl4，由于为离子晶体，为分子晶体，离子键的键能大于分子间作用力，所以熔沸点高于。
19. (Ⅰ)如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶胞结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。

（1）该晶胞结构中，元素氧、钛、钙离子个数比是___________，该物质的化学式可表示为___________。
（2）若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶胞结构图中正方体边长(钛原子之间的距离)为，阿伏加德罗常数为，则该晶胞的密度为___________。
(Ⅱ)氮化碳的结构如下图所示：已知氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定。

（3）氮化硅的硬度___________(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是___________；
（4）已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连，同时每个原子都满足最外层8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：___________。
（5）第ⅢA、ⅤA族元素组成的化合物等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与晶体硅相似。在晶体中与同一个原子相连的N原子构成的空间构型为___________，属于___________晶体。
【答案】（1） ①. ②.
（2）
（3） ①. 小于 ②. 硅原子半径大于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短，故氮碳形成的共价键的键能大，氮化碳的硬度大
（4）
（5） ①. 正四面体形 ②. 共价
【解析】
【分析】（I）根据晶胞的结构可以知道，利用均摊法可以确定离子个数比及化学式；根据，计算密度。
（II）原子晶体键长越短，键能越大，晶体硬度越大；根据最外层8电子稳定结构，写出氮化硅的化学式；GaN晶体与晶体硅结构相似，为原子晶体，空间构型为正四面体结构。
【小问1详解】
利用均摊法可以知道在每个晶胞中钛离子个数为8=1，氧离子的个数为12，钙离子个数为1，所以氧、钛、钙的离子个数比是3:1:1，化学式可表示为CaTiO3，因此，本题正确答案是: 3:1:1；CaTiO3；
【小问2详解】
因为在每个晶胞中含有一个CaTiO3，根据可以知道密度为[(a+b+c)1021]/(d310-7)3NAg/cm3= g/cm3，因此，本题正确答案是: ；
【小问3详解】
氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定，这说明二者形成的晶体都是原子晶体，由于硅原子半径大于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短，键能大，所以氮化硅的硬度小于氮化碳的硬度，故答案为：小于；硅原子半径大于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短，故氮碳形成的共价键的键能大；
【小问4详解】
N的最外层电子数为5，要满足8电子稳定结构，需要形成3个共价键，Si的最外层电子数为4，要满足8电子稳定结构，需要形成4个共价键，所以氮化硅的化学式为：Si3N4，故答案为：Si3N4；
【小问5详解】
GaN的晶体结构与晶体硅相似，则GaN属于共价晶体，每个Ga原子与4个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为正四面体形，故答案为：正四面体形；共价。