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【化学】河北省宣化区第一中学2019-2020学年高二4月月考(解析版) 试卷
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河北省宣化区第一中学2019-2020学年高二4月月考
一、单选题(本大题共24小题,共48.0分)
1.下列元素电负性最大的是
A. C B. F C. Cl D. N
【答案】B
【解析】
【详解】同周期自左而右电负性增大,同主族自上而下电负性减小,C、N、F处于同一周期,同周期自左而右电负性增大,故电负性C<N<F,F、Cl处于同一主族,同主族自上而下电负性降低,故电负性,故F元素电负性最大,答案选B。
【点睛】本题考查同周期、同主族电负性的变化规律,比较基础,注意同周期自左而右电负性增大,同主族自上而下电负性减小规律应用。
2.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小分子
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】
【详解】A.干冰升华时破坏的是分子间作用力,而不是化学键,A选项错误;
B.CaO是离子晶体,其构成微粒是阴离子和阳离子,SiO2是原子晶体,其构成微粒是原子,都不存在单个小分子,B选项正确;
C.Na2O只含有离子键,而Na2O2既含有离子键,又含有非极性共价键,因此两者化学键类型不同,C选项错误;
D.活性炭吸附是物理性质,化学键未被破坏,D选项错误;
答案选B。
【点睛】A、D为解答的难点,掌握物质变化的实质是解答的关键,平时的学习中要建立物质变化与化学键关系的思维模型。
3.下列各组元素属于p区的是( )
A. 原子序数为1、2、7的元素
B. S、O、P
C. Fe、Ar、Cl
D. Na、Li、Mg
【答案】B
【解析】
【详解】根据区划分标准知,属于p区的元素最后填入的电子是p电子;
A.原子序数为1的H元素属于S区,故A错误;
B.O,S,P最后填入的电子都是p电子,所以属于p区,故B正确;
C.铁属于d区,故C错误;
D.锂、钠最后填入的电子是s电子,属于s区,故D错误;
故答案为B。
4. 利用电负性数值可以预测
A. 分子的极性 B. 分子的对称性
C. 分子的空间构型 D. 化学键的极性
【答案】D
【解析】
【详解】元素的电负性越大,其吸引电子的能力越大,元素电负性数值越大,原子在形成化学键时对成键电子的吸引力越强,则形成的化学键极性就越大,所以电负性数值可以预测化学键的极性,故选D。
5.下列说法中不正确的是
A. 气体单质中,一定有键,可能有π键
B. 键比π键重叠程度大,形成的共价键强
C. 两个原子间形成共价键时,最多有一个键
D. N2分子有一个键,两个π键
【答案】A
【解析】
【详解】A. 稀有气体的单质中不存在化学键,多原子分子中一定有键,可能有π键,A项错误;
B. 键“头碰头”重叠,π键“肩并肩”重叠,则键比π键重叠程度大,形成的共价键强,B项正确;
C. 两个原子间形成共价键时,单键一定为键,双键中有一个键,三键中有一个键,则两个原子间形成共价键时,最多有一个键,C项正确;
D. 分子存在,三键中有一个键、两个π键,D项正确;
答案选A。
6.下列各分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是( )
A. BeCl2 B. BF3 C. PCl5 D. N2
【答案】D
【解析】
【详解】A、BeCl2分子中Be原子最外层的2个电子分别与Cl原子形成共价键,电子式为,分子中Be原子最外层4个电子,A错误;
B、BF3分子中B原子最外层的3个电子分别与F原子形成共价键,电子式为,分子中B原子最外层6个电子,B错误;
C、PCl5分子中P原子最外层的5个电子分别与Cl原子形成共价键,电子式为,分子中P原子最外层10个电子,C错误;
D、N2电子式为,N原子最外层均达到8电子结构,D正确;
正确答案D。
7.原子序数为1—1818种元素中,原子最外层不成对电子数与它的电子层数相等的元素共有( )
A. 6种 B. 5种 C. 4种 D. 3种
【答案】C
【解析】
【详解】1~18号元素中,电子层数为一层时,最外层不成对电子数为1的是H元素;电子层数为两层时,最外层不成对电子数为2的包括2s22p2与2s22p4两种,分别是C元素和O元素;电子层数为三层时,最外层不成对电子数为3的只有3s23p3,对应的是P元素,所以满足条件的一共有4种。正确答案C。
【点睛】根据泡利原理,各种电子排布中不成对电子数的情况包括(nf一般不需要掌握,以下均省略):1个不成对电子的ns1、np1、np5、nd1、nd9;2个不成对电子的np2、np4、nd2、nd8;3个不成对电子的np3、nd3、nd7;4个不成对电子的nd4、nd6;5个不成对电子的nd5。而实际原子外围电子排布中不成对电子数目需要注意原子外围电子排布中出现的上述各种可能。
8.五种短周期元素的原子半径,最高正化合价及最低负化合价见下表:
元素代号
L
M
Q
R
T
原子半径/nm
0.160
0.089
0.143
0.102
0.074
化合价
+2
+2
+3
+6,-2
-2
下列叙述正确的是( )。
A. L、M的单质与稀盐酸反应速率L
B. Q、T两元素间可形成两性化合物
C. R、T两元素的氢化物分子间均能形成氢键
D. L、R两元素的简单离子的核外电子数可能相等
【答案】B
【解析】
【详解】L、M分别是Mg、Be(第ⅡA族);R、T分别为S、O(第ⅥA族);Q为Al元素。
A.Mg比Be活泼,选项A不正确;
B.Al2O3属于两性氧化物,选项B正确;
C.S元素的氢化物H2S分子间不能形成氢键,选项C不正确;
D.Mg2+与S2-核外电子数分别为10和18,选项D不正确。
答案选B。
9.下列对一些实验事实的理论解释正确的是( )
选项
实验事实
理论解释
A
氮原子的第一电离能大于氧原子
氮原子2p能级半充满
B
SO2为直线形分子
SO2分子中S=O之间的夹角为180°
C
金刚石的熔点低于石墨
金刚石是分子晶体,石墨是原子晶体
D
HF的沸点高于HCl
HF的相对分子质量小于HCl
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A、同周期各元素的第一电离能呈增大的趋势,但是最外层全满、半满的亚稳态第一电离能比相邻的元素大,N最外层电子排布为2s22p3,2p3是一种半充满的亚稳态,所以第一电离能比相邻的C、O都要大,A正确:
B、SO2分子中,中心原子S孤对数目为(6-2×2+0)/2=1,成键电子对数为2,S采取sp2杂化,是一种V形分子,键角120°,B错误;
C、金刚石相邻原子间都存在共价键,属于原子晶体,熔点低于石墨是由于金刚石中的碳碳键键长大于石墨中的碳碳键键长,所以石墨中的碳碳键更稳定,熔点更高,C错误;D、HF、HCl晶体都属于分子晶体,但是HF存在分子间氢键,所以沸点更高,D错误;
正确答案A。
【点睛】①同一周期从左到右各元素第一电离能呈增大的趋势,但是处于全满和半满是一种亚稳定状态,第一电离能比相邻的元素高;同一主族从上到下各元素第一电离能递减。②简单分子、离子中心原子的杂化轨道数等于中心原子直接连接的原子数加中心原子的孤对电子数。
10.X、Y两元素可形成XY3型共价化合物,则X、Y最外层的电子排布可能是( )
A. X:3s23p2 Y:3s23p5 B. X:2s22p3 Y:2s22p4
C. X:3s23p1 Y:2s22p5 D. X:2s22p3 Y:1s1
【答案】D
【解析】
【详解】A、通过元素原子核外电子排布可知,X为Si元素、Y为Cl元素,二者不可能形成XY3(SiCl3不存在);
B、X为N元素,Y为O元素,不存在NO3,B错误;
C、X为Al元素,Y为F元素,二者形成的AlF3不是共价化合物,C错误;
D、X为N元素,Y为H元素,二者可形成NH3分子且属于共价化合物,D正确;
正确答案选D。
11. 下列说法正确的是
A. 分子晶体中一定存在分子间作用力,不一定存在共价键
B. 分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸
C. 含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体
D. 元素的非金属性越强,其单质的活泼性一定越强
【答案】A
【解析】
【详解】A、分子晶体中一定含有分子间作用力,但不一定含有共价键,如稀有气体分子中不含共价键,正确;
B、分子中含有2个H原子的酸不一定是二元酸,如甲酸为一元酸,错误;
C、含有金属阳离子的晶体还可能是金属晶体,错误;
D、元素的非金属性越强,其单质的活泼性不一定越强,如N元素的非金属性大于P,但氮气比P单质稳定,错误。
答案选A。
12.制造光导纤维的材料是一种很纯的硅氧化物,它是具有立体网状结构的晶体,下图是简化了的平面示意图,关于这种制造光纤的材料,下列说法正确的是( )
A. 它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1:4
B. 它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1:6
C. 这种氧化物是原子晶体
D. 这种氧化物是分子晶体
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知,该晶体具有立体网状结构,是原子晶体,一个Si原子与4个O原子形成4个Si-O键,一个O原子与2个Si原子形成2个Si-O键,所以在晶体中硅原子与氧原子数目比是1:2,答案选C。
13.下列说法中正确的是( )
A. ABn型分子中,若中心原子没有孤对电子,则ABn为空间对称结构,属于非极性分子
B. 水很稳定是因为水中含有大量的氢键所致
C. H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C分别形成2个、3个、4个键,故O、N、C原子分别采取sp、sp2、sp3 杂化
D. 配合物[Cu(H2O)4]SO4中,中心离子是Cu2+,配位体是SO42-,配位数是1
【答案】A
【解析】
A.依据判断极性分子和非极性分子的经验规律可知,ABn型分子中,若中心原子没有孤对电子,则ABn为空间对称结构,属于非极性分子,A项正确;B.水很稳定的原因是水分子中H-O键的键能大,而水分子间的氢键使得水的熔、沸点升高,B项错误;C.在NH3、H2O、CH4中N、O、C均采取sp3杂化,只不过NH3、H2O分子中孤对电子占据着杂化轨道,C项错误;D.Cu(H2O)4]SO4中配位体是H2O,配位数是4,D项错误。答案选A。
14.常见的晶体有如下类型:①分子晶体;②离子晶体;③原子晶体;④金属晶体。短周期非金属元素所形成的单质或化合物中,固态时的晶体类型可能是
A. ①③ B. ①③④ C. ①②③ D. ①②④
【答案】C
【解析】
【详解】常见短周期非金属元素有:H、C、N、O、F、S、Si、P、Cl等,H常与其它元素形成分子晶体,C、Si的单质属于原子晶体,Cl-与铵根离子间易形成离子化合物,答案选C。
15.有五种元素X、Y、Z、Q、T。X元素为主族元素,X原子的M层p能级上有两个未成对电子且无空轨道;Y原子的价电子排布为3d64s2;Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道;Q原子的L电子层的P能级上只有一对成对电子;T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是
A. 元素Y和Q可形成化合物Y2Q3
B. X与T的最高价氧化物对应的水化物,前者的酸性比后者强
C. X和Q结合生成的化合物为离子化合物
D. ZQ2是极性键构成的非极性分子
【答案】C
【解析】
【详解】由上述分析可知,X为Cl、Y为Fe、Z为C、Q为O、T为S,
A. Fe、O可形成化合物氧化铁,化学式为,A项正确;
B. 非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强,则X与T的最高价氧化物对应的水化物,前者的酸性比后者强,B项正确;
C. X和Q结合生成的化合物只含共价键,为共价化合物,C项错误;
D. 的结构式为O=C=O,含极性键,为直线结构,为非极性分子,D项正确;
答案选C。
16.已知某离子晶体的晶胞示意图如图所示,其摩尔质量为Mg/mol,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为dg/cm3下列说法中正确的是
A. 晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为1
B. 晶体中阴、阳离子的配位数都是4
C. 该晶胞可能是NaCl的晶胞
D. 该晶体中两个距离最近的阳离子的核间距为4M/(NAd)cm
【答案】C
【解析】
【详解】A. 根据均摊法可知,在这个晶胞中阴离子位于棱上和体心,数目,阳离子位于顶点、面心,数目,A项错误;
B. 晶体中,由体心的阳离子看出周围有6个阴离子,每个阴离子周围有6个阳离子,所以晶体中,阴、阳离子的配位数都为6,B项错误;
C. 根据均摊法可知,在这个晶胞中阴、阳离子的个数都为4,阴、阳离子的配位数都为6,可能是NaCl的晶胞,C项正确;
D. 设阳离子之间最短距离为a cm,则晶胞棱长为,晶胞体积,晶胞中阴、阳离子的个数都为4,,,D项错误;
答案选C。
17.某烃的结构简式为 分子中处于四面体结构中心的碳原子数为a,一定在同一平面内的碳原子数为b,一定在同一直线上的碳原子数为c,则a,b,c依次为()
A. 4,5,3 B. 4,6,3 C. 2,4,5 D. 4,4,6
【答案】B
【解析】
【详解】有机物中,含有乙烯的共面基本结构部分,含有乙炔的共线基本结构,线可以在面上,所以一定在同一平面内的碳原子数为6个,即b=6,在同一直线上的碳原子数即为符合乙炔的结构的碳原子,最多为3个,即c=3,甲基碳和乙基碳原子是含有四面体结构的碳原子(即饱和碳原子),共4个,故a=4;
故选B。
18.某有机物在氧气中充分燃烧,生成的水蒸气和CO2的物质的量之比为1∶1,由此可得出的结论是
A. 该有机物分子中C、H、O的个数比为1∶2∶3
B. 分子中碳、氢原子个数比为2∶1
C. 有机物中必定含氧
D. 无法判断有机物中是否含有氧元素
【答案】D
【解析】
【详解】A.有机物的质量未给出,只根据生成产物为二氧化碳和水,无法判断该有机物中是否含有氧原子,故A错误;
B.生成CO2和H2O的物质的量比为1:1,则n(C):n(H)=1:(1×2)=1:2,故B错误;
C.题干信息无法确定该有机物分子中是否含有氧原子,故C错误;
D.有机物的质量未给出,无法判断有机物中是否含有氧元素,故D正确。
故选D。
【点睛】本题考查利用质量守恒判断有机物元素组成,根据碳元素、氢元素的质量之和与有机物的质量,判断有机物中是否含有元素是解答的关键。
19.下列各化合物的命名中正确的是( )
A. H2C=CH-CH=CH21,3-二丁烯 B. 1-甲基-1-丙醇
C. 甲基苯酚 D. 2-乙基-1-丁烯
【答案】D
【解析】
【详解】A、CH2=CH-CH=CH2结构中含有2个碳碳双键,位置在1、3号,是二烯烃,正确的名称为1,3-丁二烯,故A错误;
B、该物质要从离羟基近的一端编号,正确的名称为2-丁醇,故B错误;
C、物质正确的名称为邻甲基苯酚,或2-甲基苯酚,故C错误;
D、含有碳碳双键最长的碳链是4个C,为丁烯,从碳碳双键开始编号,碳碳双键在1号位,2号位上有个乙基,名称为2-乙基-1-丁烯,故D正确;
故选D。
【点晴】判断有机物的命名是否正确或对有机物进行命名,其核心是准确理解命名规范:1)命名要符合“一长、一近、一多、一小”,也就是主链最长,编号起点离支链最近,支链数目要多,支链位置号码之和最小;2)有机物的名称书写要规范;3)对于结构中含有苯环的,命名时可以依次编号命名,也可以根据其相对位置,用“邻”、“间”、“对”进行命名;4)含有官能团的有机物命名时,要选含官能团的最长碳链作为主链,官能团的位次最小。
20.下列烷烃的分子式可以表示3种不同结构的是( )
A. C5H12 B. C4H10 C. C3H8 D. C2H6
【答案】A
【解析】
【详解】CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3 无同分异构体,丁烷有正丁烷、异丁烷2种同分异构体,戊烷有正戊烷、异戊烷、新戊烷3种同分异构体。
答案选A。
21. 下列有机物中属于苯的同系物的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
同系物是指结构相似,组成相差若干个CH2原子团的有机物。
【详解】A、结构中含有C=C键,而苯中没有该结构,A错误;
B、结构中的环结构与苯不同,不是苯的同系物,B错误;
C、都含有一个苯环,其他C原子都通过单键连接,组成相差3个CH2,因此是苯的同系物,C正确;
D、结构中含有羟基—OH,一定不是苯的同系物,D错误;
正确答案C。
【点睛】理解同系物概念时,“结构相似”需要从两个方面了解,一是官能团及特征结构需要同时含有,二是对应相同的官能团及特征结构数目一致。
22.一种固态烃的分子式为C12H12,经测定分子中无环状结构,由此推测该烃分子中最多含有碳碳双键的数目为( )
A. 6 B. 7 C. 10 D. 14
【答案】B
【解析】
【详解】碳原子数为12的饱和烷烃分子式为C12H26,因此C12H12分子比饱和烷烃分子减少了14个H原子,不饱和度为=7,由于该分子中无环状结构,所以分子中含有的碳碳双键数目最多为7,如果含有碳碳三键时,碳碳双键的数目相应减少。正确答案B。
【点睛】烃和烃的含氧有机物不饱和度:。
23.充分燃烧0.1mol气态烃A,在标准状况下生成4.48L CO2和5.4g H2O,则烃A是
A. C4H6 B. C2H6 C. C2H4 D. C2H2
【答案】B
【解析】
【详解】标准状况下生成的物质的量,的物质的量为,根据元素守恒,故烃A分子中碳原子个数,氢原子个数,故烃A的分子式为,答案选B。
24.下列各组有机物不是同分异构体的是
A. CH3CH2CH2OH和CH3-O-CH2CH3
B. 和
C. 和CH3(CH2)2CHO
D. 和
【答案】B
【解析】
【详解】A. 和的分子式都为,结构不同,属于同分异构体,A项不选;
B. 和的分子式分别为、,分子式不同,不是同分异构体,符合题意,B项选;
C. 和的分子的分子式都是,分子式相同,结构不同,属于同分异构体,C项不选;
D. 和的分子式都为,结构不同,属于同分异构体,D项不选;
答案选B。
二、填空题(本大题共2小题,共12.0分)
25.按官能团的不同,可以对有机物进行分类,请指出下列有机物的种类,填在横线上.
①CH3CH=CHCH3______;
②______;
③______;
④______.
【答案】 (1). 烯烃 (2). 酚 (3). 酯 (4). 羧酸
【解析】
【分析】
根据物质的官能团,判断物质的种类与性质。
【详解】①分子含有1个C=C双键的链烃,属于烯烃,故答案为:烯烃;
②-OH与苯环直接相连,属于酚,故答案为:酚;
③分子中含有酯基,属于酯,故答案:酯;
④分子中含有双键-COOH,属于羧酸,故答案为:羧酸。
26.按系统命名法命名
①CH3CH(C2H5)CH(CH3)2的名称______
②(CH3)2C=C(CH3)2的名称______
【答案】 (1). 2,3-二甲基戊烷 (2). 2,3-二甲基-2-丁烯
【解析】
【分析】
根据烷烃命名原则,进行解答。
【详解】①CH3CH(C2H5)CH(CH3)2的主链为5C,两个-CH3分别在2,3号C原子上,所以命名为2,3-二甲基戊烷,故答案为:2,3-二甲基戊烷;
②(CH3)2C=C(CH3)2是主链为4个C原子的烯烃,C=C在2号C原子上,两个-CH3分别在2,3号C原子上,所以命名为2,3-二甲基-2-丁烯,故答案为:2,3-二甲基-2-丁烯。
【点睛】本题重点,掌握系统命名法。具体有:(1)烷烃命名原则①长:选最长碳链为主链;②多:遇等长碳链时,支链最多为主链;③近:离支链最近一端编号;④小:支链编号之和最小。看下面结构简式,从右端或左端看,均符合“近-----离支链最近一端编号”的原则;⑤简:两取代基距离主链两端等距离时,从简单取代基开始编号,如取代基不同,就把简单的写在前面,复杂的写在后面;(2)含有官能团的有机物命名时,要选含官能团的最长碳链作为主链,官能团的位次最小。
三、简答题(本大题共4小题,共40.0分)
27.氧元素与多种元素具有亲和力,所形成化合物的种类很多。
(1)氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为______。氧元素与氟元素能形成OF2分子,该分子的空间构型为______
(2)根据等电子体原理,在NO2+中氮原子轨道杂化类型是______;1molO22+中含有的π键数目为______个
(3)氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物,如和铬可生成Cr2O3、CrO3、CrO5等。Cr基态核外电子排布式为______
(4)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是______
A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BeCl2
(5)O3分子是否为极性分子______
【答案】 (1). (2). V形 (3). sp (4). 2NA (5). 1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1) (6). C (7). 是
【解析】
【分析】
(1)同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第VA族元素第一电离能大于相邻元素;分子中O原子价层电子对个数,且含有2个孤电子对;
(2)NO2+离子中氮原子价层电子对个数,所以为sp杂化;O22+和N2分子为等电子体,其结构和N2结构相似;
(3)Cr元素的原子序数是24号元素,根据构造原理其核外电子排布式为;
(4)O3分子的结构如图,在臭氧O3中,中心的氧原子以sp2杂化,与两旁的配位氧原子键合生成两个σ键,有一对孤电子对,使O3分子呈V形;
(5)O3中的中心O原子为sp2杂化,有两个σ键和一对孤电子对,正负电荷重心不重合,所以是极性分子。
【详解】(1)同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第VA族元素第一电离能大于相邻元素,所以这三种元素第一电离能大小顺序是:;分子中O原子价层电子对个数,且含有2个孤电子对,所以其空间构型为V形,故答案为:;V形;
(2)NO2+离子中氮原子价层电子对个数,所以为sp杂化;O22+和N2分子为等电子体,其结构和N2结构相似,一个氮气分子中含有2个π键,所以一个O22+中含有两个π键,则1mol O22+中含有的π键数目为2NA;故答案为:sp;2NA;
(3)Cr元素的原子序数是24号元素,其原子核外有24个电子,根据构造原理其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故答案为:1s22s22p63s23p63d54s1;
(4)O3分子的结构如图,在臭氧O3中,中心的氧原子以sp2杂化,与两旁的配位氧原子键合生成两个σ键,有一对孤电子对,使O3分子呈V形;
A.H2O中含有2对σ键,2对孤电子对,O原子sp3杂化,空间结构为V形,故A错误;
B.CO2为含有2个σ键,没有孤电子对,为sp杂化,空间结构为直线形,故B错误;
C.SO2分子呈“V”字形结构,其成键方式与O3类似,S原子sp2杂化,有一对孤电子对,故C正确;
D.BeCl2含有2个σ键,没有孤电子对,为sp杂化,空间结构为直线形,故D错误,故答案为:C;
(5)O3中中心O原子为sp2杂化,有两个σ键和一对孤电子对,正负电荷重心不重合,所以是极性分子,故答案为:是。
28.一种离子晶体的晶胞如图,其中阳离子A以表示,阴离子B以表示。
(1)每个晶胞中含A离子的数目为______,含B离子数目为_______。
(2)若A的核外电子排布与Ne相同,B的电子排布与Ar相同,则该离子化合物的化学式是___________;
(3)阳离子周围距离最近的阳离子数为_____,阳离子周围距离最近的阴离子数_____。
【答案】 (1). 4 (2). 8 (3). MgCl2 (4). 12 (5). 8
【解析】
【详解】(1)A离子位于立方体的顶点和面心位置,数目为,B离子位于立方体内部,数目为8。正确答案:4、8;
(2)有A分析可知该晶体化学式为AB2,所以阳离子A为A2+,A的核外电子排布与Ne相同,所以A2+是Mg2+,阴离子B为B-,B的电子排布与Ar相同,所以B-是Cl-,该离子化合物是MgCl2;
(3)如下图Ⅱ,以底面右前顶点的一个阳离子作为研究对象,图中该点对应原图的正面、侧面、底面各有一个距离最近的阳离子,由于晶胞在各方向“无隙并置”,所以三个面应当各有4个距离最近的阳离子,所以距离最近的阳离子数目为12。以正面面心的阳离子作为研究对象,距离最近的阴离子为紧贴这一侧的四个阴离子(如下图Ⅰ),由于晶胞在各方向“无隙并置”,所以对应还有4个阴离子,既距离最近的阴离子数8。正确答案:12、8。
【点睛】晶胞在晶体中的各个方向上都可以重复排列,所以晶胞表面的粒子都是与相邻的晶胞共用的,晶胞粒子数研究中,表面的粒子只占到其中的几分之一,晶胞内部的粒子则完全属于该晶胞。例如常见的立方体的晶胞,顶点的粒子晶胞占1/8,棱边上的粒子晶胞占1/4,面上的粒子晶胞占1/2。
29.已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数A<B<C<D<E。B原子的p轨道半充满,形成的氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的。D原子得到一个电子后3p轨道全充满。A+比D原子形成的离子少一个电子层。C与A形成A2C型离子化合物。E的原子序数为26,E原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物。请根据以上情况,回答下列问题:(答题时,A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
(1)A、B、C、D的电负性由小到大的顺序为________________。
(2)C的最高价氧化物分子是________(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)与B同主族元素X,其气态氢化物是同主族元素的氢化物中沸点最高的,解释X的气态氢化物极易溶于水的原因:①_______________②_______________
(4)E的一种常见配合物E(CO)5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E(CO)5的晶体类型为____;E(CO)5在一定条件下发生分解反应:E(CO)5===E(s)+5CO,反应过程中,断裂的化学键只有配位键,形成的化学键是________________。
(5)金属E单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞如图所示。
体心立方晶胞和面心立方晶胞中E原子的配位数之比为________________。
【答案】 (1). Na<P<S<Cl (2). 非极性 (3). NH3和H2O均为极性分子,根据相似相溶原理 (4). NH3和H2O分子间易形成氢键 (5). 分子晶体 (6). 金属键 (7). 2:3
【解析】
【详解】(1)B原子p轨道半充满电子排布为np3,价电子排布为ns2np3,因此B属于第ⅤA,前四周期B形成的氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的,因此该氢化物为PH3,B 为P元素;D原子得到一个电子后3p轨道全充满,因此D原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p5,为Cl元素,则C只能是S元素;D形成的离子是Cl-,有3个电子层,则A+有两个电子层,为Na+,A为Na元素,AC2为Na2S,是一种离子化合物;E的原子序数为26,E是Fe元素。Na、P、S、Cl同属第三周期,电负性Na<P<S<Cl 。正确答案:Na<P<S<Cl ;
(2)C为S元素,最高价氧化物为SO3,中心原子S形成3个成键对且物孤对,S采用sp2杂化,所以SO3是一种平面三角形结构,属于非极性分子。正确答案:非极性;
(3)B是P元素,同主族元素中,NH3分子由于形成分子间氢键,沸点较PH3等都高,因此X为N元素,X的气态氢化物是NH3,NH3易溶于水一方面是由于NH3和H2O都是极性分子,根据相似相溶原理NH3易溶于H2O,另一方面,NH3与H2O分子间可以形成分子间氢键也使得NH3在H2O中的易溶。正确答案: NH3和H2O均为极性分子,根据相似相溶原理NH3易溶于H2O、NH3和H2O分子间易形成氢键;
(4)Fe(CO)5熔沸点低,易溶于特定溶剂,这些性质只有分子晶体中的一部分物质符合,因此该晶体属于分子晶体。Fe(CO)5中Fe与CO以配位键结合,C与O之间形成共价键,分解生成的Fe原子间是金属键,所以形成的化学键是金属键。正确答案:分子晶体、金属键;
(5)体心立方晶胞中Fe的配位数为8,面心立方晶胞Fe的配位数为12,配位数之比为2:3。正确答案:2:3。
【点睛】利用晶体的性质判断晶体类型一般至少要有两条物理性质。如本题Fe(CO)5,常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃(熔沸点只能算一个物理性质),满足条件的可能是分子晶体和部分金属晶体,其中易溶于特定溶剂的只有分子晶体。
30.钒(23V)是我国的丰产元素,广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题:
(1)钒在元素周期表中的位置为_______,其价层电子排布图为____________。
(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为____、_____。
(3)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是__对,分子的立体构型为___;SO3气态为单分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为____;SO3的三聚体环状结构如图2所示,该结构中S原子的杂化轨道类型为___;该结构中S—O键长有两类,一类键长约140pm,另一类键长约为160pm,较短的键为__(填图2中字母),该分子中含有___个σ键。
(4)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4),该盐阴离子立体构型为___;也可以得到偏钒酸钠,其阴离子呈如图3所示的无限链状结构,则偏钒酸钠的化学式为_______。
【答案】 (1). 第四周期ⅤB族 (2). (3). 4 (4). 2 (5). 3 (6). V形 (7). sp2杂化 (8). sp3杂化 (9). a (10). 12 (11). 正四面体形 (12). NaVO3
【解析】
【详解】(1)由题意知,钒的核电荷数为23,则可以推知钒在元素周期表中的位置为第四周期ⅤA族,根据核外电子的轨道能量排布顺序,可以推断其电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,处于d区,钒处于第四周期第ⅤB族,其价层电子排布图为;
(2)由晶胞可知,V位于顶点和体心,阳离子个数为1+8×1/8=2,O有4个位于面心,2个位于体心,则阴离子个数为4×1/2+2=4,所以晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为4,2;
(3)SO2分子中S原子形成2个键,孤电子对数为(6-2×2)÷2=1,SO2分子中S原子价层电子对数是3,为V形结构,SO3气态为单分子,该分子中S原子形成3个键,没有孤对电子,则为sp2杂化,SO3的三聚体中S原子形成4个键,为sp3杂化;SO3的三聚体中每个S存在S=O键和S-O键,S=O键长较短,即a较短,该分子中含有键数目为3×4=12;
(4)VO43-中,V形成4个键,孤电子对数为(5+3-4×2)÷2=0,为正四面体结构,由链状结构可知每个V与3个O形成阴离子,且V的化合价为+5价,则形成的化合物化学式为NaVO3。
一、单选题(本大题共24小题,共48.0分)
1.下列元素电负性最大的是
A. C B. F C. Cl D. N
【答案】B
【解析】
【详解】同周期自左而右电负性增大,同主族自上而下电负性减小,C、N、F处于同一周期,同周期自左而右电负性增大,故电负性C<N<F,F、Cl处于同一主族,同主族自上而下电负性降低,故电负性,故F元素电负性最大,答案选B。
【点睛】本题考查同周期、同主族电负性的变化规律,比较基础,注意同周期自左而右电负性增大,同主族自上而下电负性减小规律应用。
2.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小分子
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】
【详解】A.干冰升华时破坏的是分子间作用力,而不是化学键,A选项错误;
B.CaO是离子晶体,其构成微粒是阴离子和阳离子,SiO2是原子晶体,其构成微粒是原子,都不存在单个小分子,B选项正确;
C.Na2O只含有离子键,而Na2O2既含有离子键,又含有非极性共价键,因此两者化学键类型不同,C选项错误;
D.活性炭吸附是物理性质,化学键未被破坏,D选项错误;
答案选B。
【点睛】A、D为解答的难点,掌握物质变化的实质是解答的关键,平时的学习中要建立物质变化与化学键关系的思维模型。
3.下列各组元素属于p区的是( )
A. 原子序数为1、2、7的元素
B. S、O、P
C. Fe、Ar、Cl
D. Na、Li、Mg
【答案】B
【解析】
【详解】根据区划分标准知,属于p区的元素最后填入的电子是p电子;
A.原子序数为1的H元素属于S区,故A错误;
B.O,S,P最后填入的电子都是p电子,所以属于p区,故B正确;
C.铁属于d区,故C错误;
D.锂、钠最后填入的电子是s电子,属于s区,故D错误;
故答案为B。
4. 利用电负性数值可以预测
A. 分子的极性 B. 分子的对称性
C. 分子的空间构型 D. 化学键的极性
【答案】D
【解析】
【详解】元素的电负性越大,其吸引电子的能力越大,元素电负性数值越大,原子在形成化学键时对成键电子的吸引力越强,则形成的化学键极性就越大,所以电负性数值可以预测化学键的极性,故选D。
5.下列说法中不正确的是
A. 气体单质中,一定有键,可能有π键
B. 键比π键重叠程度大,形成的共价键强
C. 两个原子间形成共价键时,最多有一个键
D. N2分子有一个键,两个π键
【答案】A
【解析】
【详解】A. 稀有气体的单质中不存在化学键,多原子分子中一定有键,可能有π键,A项错误;
B. 键“头碰头”重叠,π键“肩并肩”重叠,则键比π键重叠程度大,形成的共价键强,B项正确;
C. 两个原子间形成共价键时,单键一定为键,双键中有一个键,三键中有一个键,则两个原子间形成共价键时,最多有一个键,C项正确;
D. 分子存在,三键中有一个键、两个π键,D项正确;
答案选A。
6.下列各分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是( )
A. BeCl2 B. BF3 C. PCl5 D. N2
【答案】D
【解析】
【详解】A、BeCl2分子中Be原子最外层的2个电子分别与Cl原子形成共价键,电子式为,分子中Be原子最外层4个电子,A错误;
B、BF3分子中B原子最外层的3个电子分别与F原子形成共价键,电子式为,分子中B原子最外层6个电子,B错误;
C、PCl5分子中P原子最外层的5个电子分别与Cl原子形成共价键,电子式为,分子中P原子最外层10个电子,C错误;
D、N2电子式为,N原子最外层均达到8电子结构,D正确;
正确答案D。
7.原子序数为1—1818种元素中,原子最外层不成对电子数与它的电子层数相等的元素共有( )
A. 6种 B. 5种 C. 4种 D. 3种
【答案】C
【解析】
【详解】1~18号元素中,电子层数为一层时,最外层不成对电子数为1的是H元素;电子层数为两层时,最外层不成对电子数为2的包括2s22p2与2s22p4两种,分别是C元素和O元素;电子层数为三层时,最外层不成对电子数为3的只有3s23p3,对应的是P元素,所以满足条件的一共有4种。正确答案C。
【点睛】根据泡利原理,各种电子排布中不成对电子数的情况包括(nf一般不需要掌握,以下均省略):1个不成对电子的ns1、np1、np5、nd1、nd9;2个不成对电子的np2、np4、nd2、nd8;3个不成对电子的np3、nd3、nd7;4个不成对电子的nd4、nd6;5个不成对电子的nd5。而实际原子外围电子排布中不成对电子数目需要注意原子外围电子排布中出现的上述各种可能。
8.五种短周期元素的原子半径,最高正化合价及最低负化合价见下表:
元素代号
L
M
Q
R
T
原子半径/nm
0.160
0.089
0.143
0.102
0.074
化合价
+2
+2
+3
+6,-2
-2
下列叙述正确的是( )。
A. L、M的单质与稀盐酸反应速率L
C. R、T两元素的氢化物分子间均能形成氢键
D. L、R两元素的简单离子的核外电子数可能相等
【答案】B
【解析】
【详解】L、M分别是Mg、Be(第ⅡA族);R、T分别为S、O(第ⅥA族);Q为Al元素。
A.Mg比Be活泼,选项A不正确;
B.Al2O3属于两性氧化物,选项B正确;
C.S元素的氢化物H2S分子间不能形成氢键,选项C不正确;
D.Mg2+与S2-核外电子数分别为10和18,选项D不正确。
答案选B。
9.下列对一些实验事实的理论解释正确的是( )
选项
实验事实
理论解释
A
氮原子的第一电离能大于氧原子
氮原子2p能级半充满
B
SO2为直线形分子
SO2分子中S=O之间的夹角为180°
C
金刚石的熔点低于石墨
金刚石是分子晶体,石墨是原子晶体
D
HF的沸点高于HCl
HF的相对分子质量小于HCl
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A、同周期各元素的第一电离能呈增大的趋势,但是最外层全满、半满的亚稳态第一电离能比相邻的元素大,N最外层电子排布为2s22p3,2p3是一种半充满的亚稳态,所以第一电离能比相邻的C、O都要大,A正确:
B、SO2分子中,中心原子S孤对数目为(6-2×2+0)/2=1,成键电子对数为2,S采取sp2杂化,是一种V形分子,键角120°,B错误;
C、金刚石相邻原子间都存在共价键,属于原子晶体,熔点低于石墨是由于金刚石中的碳碳键键长大于石墨中的碳碳键键长,所以石墨中的碳碳键更稳定,熔点更高,C错误;D、HF、HCl晶体都属于分子晶体,但是HF存在分子间氢键,所以沸点更高,D错误;
正确答案A。
【点睛】①同一周期从左到右各元素第一电离能呈增大的趋势,但是处于全满和半满是一种亚稳定状态,第一电离能比相邻的元素高;同一主族从上到下各元素第一电离能递减。②简单分子、离子中心原子的杂化轨道数等于中心原子直接连接的原子数加中心原子的孤对电子数。
10.X、Y两元素可形成XY3型共价化合物,则X、Y最外层的电子排布可能是( )
A. X:3s23p2 Y:3s23p5 B. X:2s22p3 Y:2s22p4
C. X:3s23p1 Y:2s22p5 D. X:2s22p3 Y:1s1
【答案】D
【解析】
【详解】A、通过元素原子核外电子排布可知,X为Si元素、Y为Cl元素,二者不可能形成XY3(SiCl3不存在);
B、X为N元素,Y为O元素,不存在NO3,B错误;
C、X为Al元素,Y为F元素,二者形成的AlF3不是共价化合物,C错误;
D、X为N元素,Y为H元素,二者可形成NH3分子且属于共价化合物,D正确;
正确答案选D。
11. 下列说法正确的是
A. 分子晶体中一定存在分子间作用力,不一定存在共价键
B. 分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸
C. 含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体
D. 元素的非金属性越强,其单质的活泼性一定越强
【答案】A
【解析】
【详解】A、分子晶体中一定含有分子间作用力,但不一定含有共价键,如稀有气体分子中不含共价键,正确;
B、分子中含有2个H原子的酸不一定是二元酸,如甲酸为一元酸,错误;
C、含有金属阳离子的晶体还可能是金属晶体,错误;
D、元素的非金属性越强,其单质的活泼性不一定越强,如N元素的非金属性大于P,但氮气比P单质稳定,错误。
答案选A。
12.制造光导纤维的材料是一种很纯的硅氧化物,它是具有立体网状结构的晶体,下图是简化了的平面示意图,关于这种制造光纤的材料,下列说法正确的是( )
A. 它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1:4
B. 它的晶体中硅原子与氧原子数目比是1:6
C. 这种氧化物是原子晶体
D. 这种氧化物是分子晶体
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知,该晶体具有立体网状结构,是原子晶体,一个Si原子与4个O原子形成4个Si-O键,一个O原子与2个Si原子形成2个Si-O键,所以在晶体中硅原子与氧原子数目比是1:2,答案选C。
13.下列说法中正确的是( )
A. ABn型分子中,若中心原子没有孤对电子,则ABn为空间对称结构,属于非极性分子
B. 水很稳定是因为水中含有大量的氢键所致
C. H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C分别形成2个、3个、4个键,故O、N、C原子分别采取sp、sp2、sp3 杂化
D. 配合物[Cu(H2O)4]SO4中,中心离子是Cu2+,配位体是SO42-,配位数是1
【答案】A
【解析】
A.依据判断极性分子和非极性分子的经验规律可知,ABn型分子中,若中心原子没有孤对电子,则ABn为空间对称结构,属于非极性分子,A项正确;B.水很稳定的原因是水分子中H-O键的键能大,而水分子间的氢键使得水的熔、沸点升高,B项错误;C.在NH3、H2O、CH4中N、O、C均采取sp3杂化,只不过NH3、H2O分子中孤对电子占据着杂化轨道,C项错误;D.Cu(H2O)4]SO4中配位体是H2O,配位数是4,D项错误。答案选A。
14.常见的晶体有如下类型:①分子晶体;②离子晶体;③原子晶体;④金属晶体。短周期非金属元素所形成的单质或化合物中,固态时的晶体类型可能是
A. ①③ B. ①③④ C. ①②③ D. ①②④
【答案】C
【解析】
【详解】常见短周期非金属元素有:H、C、N、O、F、S、Si、P、Cl等,H常与其它元素形成分子晶体,C、Si的单质属于原子晶体,Cl-与铵根离子间易形成离子化合物,答案选C。
15.有五种元素X、Y、Z、Q、T。X元素为主族元素,X原子的M层p能级上有两个未成对电子且无空轨道;Y原子的价电子排布为3d64s2;Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道;Q原子的L电子层的P能级上只有一对成对电子;T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是
A. 元素Y和Q可形成化合物Y2Q3
B. X与T的最高价氧化物对应的水化物,前者的酸性比后者强
C. X和Q结合生成的化合物为离子化合物
D. ZQ2是极性键构成的非极性分子
【答案】C
【解析】
【详解】由上述分析可知,X为Cl、Y为Fe、Z为C、Q为O、T为S,
A. Fe、O可形成化合物氧化铁,化学式为,A项正确;
B. 非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强,则X与T的最高价氧化物对应的水化物,前者的酸性比后者强,B项正确;
C. X和Q结合生成的化合物只含共价键,为共价化合物,C项错误;
D. 的结构式为O=C=O,含极性键,为直线结构,为非极性分子,D项正确;
答案选C。
16.已知某离子晶体的晶胞示意图如图所示,其摩尔质量为Mg/mol,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为dg/cm3下列说法中正确的是
A. 晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为1
B. 晶体中阴、阳离子的配位数都是4
C. 该晶胞可能是NaCl的晶胞
D. 该晶体中两个距离最近的阳离子的核间距为4M/(NAd)cm
【答案】C
【解析】
【详解】A. 根据均摊法可知,在这个晶胞中阴离子位于棱上和体心,数目,阳离子位于顶点、面心,数目,A项错误;
B. 晶体中,由体心的阳离子看出周围有6个阴离子,每个阴离子周围有6个阳离子,所以晶体中,阴、阳离子的配位数都为6,B项错误;
C. 根据均摊法可知,在这个晶胞中阴、阳离子的个数都为4,阴、阳离子的配位数都为6,可能是NaCl的晶胞,C项正确;
D. 设阳离子之间最短距离为a cm,则晶胞棱长为,晶胞体积,晶胞中阴、阳离子的个数都为4,,,D项错误;
答案选C。
17.某烃的结构简式为 分子中处于四面体结构中心的碳原子数为a,一定在同一平面内的碳原子数为b,一定在同一直线上的碳原子数为c,则a,b,c依次为()
A. 4,5,3 B. 4,6,3 C. 2,4,5 D. 4,4,6
【答案】B
【解析】
【详解】有机物中,含有乙烯的共面基本结构部分,含有乙炔的共线基本结构,线可以在面上,所以一定在同一平面内的碳原子数为6个,即b=6,在同一直线上的碳原子数即为符合乙炔的结构的碳原子,最多为3个,即c=3,甲基碳和乙基碳原子是含有四面体结构的碳原子(即饱和碳原子),共4个,故a=4;
故选B。
18.某有机物在氧气中充分燃烧,生成的水蒸气和CO2的物质的量之比为1∶1,由此可得出的结论是
A. 该有机物分子中C、H、O的个数比为1∶2∶3
B. 分子中碳、氢原子个数比为2∶1
C. 有机物中必定含氧
D. 无法判断有机物中是否含有氧元素
【答案】D
【解析】
【详解】A.有机物的质量未给出,只根据生成产物为二氧化碳和水,无法判断该有机物中是否含有氧原子,故A错误;
B.生成CO2和H2O的物质的量比为1:1,则n(C):n(H)=1:(1×2)=1:2,故B错误;
C.题干信息无法确定该有机物分子中是否含有氧原子,故C错误;
D.有机物的质量未给出,无法判断有机物中是否含有氧元素,故D正确。
故选D。
【点睛】本题考查利用质量守恒判断有机物元素组成,根据碳元素、氢元素的质量之和与有机物的质量,判断有机物中是否含有元素是解答的关键。
19.下列各化合物的命名中正确的是( )
A. H2C=CH-CH=CH21,3-二丁烯 B. 1-甲基-1-丙醇
C. 甲基苯酚 D. 2-乙基-1-丁烯
【答案】D
【解析】
【详解】A、CH2=CH-CH=CH2结构中含有2个碳碳双键,位置在1、3号,是二烯烃,正确的名称为1,3-丁二烯,故A错误;
B、该物质要从离羟基近的一端编号,正确的名称为2-丁醇,故B错误;
C、物质正确的名称为邻甲基苯酚,或2-甲基苯酚,故C错误;
D、含有碳碳双键最长的碳链是4个C,为丁烯,从碳碳双键开始编号,碳碳双键在1号位,2号位上有个乙基,名称为2-乙基-1-丁烯,故D正确;
故选D。
【点晴】判断有机物的命名是否正确或对有机物进行命名,其核心是准确理解命名规范:1)命名要符合“一长、一近、一多、一小”,也就是主链最长,编号起点离支链最近,支链数目要多,支链位置号码之和最小;2)有机物的名称书写要规范;3)对于结构中含有苯环的,命名时可以依次编号命名,也可以根据其相对位置,用“邻”、“间”、“对”进行命名;4)含有官能团的有机物命名时,要选含官能团的最长碳链作为主链,官能团的位次最小。
20.下列烷烃的分子式可以表示3种不同结构的是( )
A. C5H12 B. C4H10 C. C3H8 D. C2H6
【答案】A
【解析】
【详解】CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3 无同分异构体,丁烷有正丁烷、异丁烷2种同分异构体,戊烷有正戊烷、异戊烷、新戊烷3种同分异构体。
答案选A。
21. 下列有机物中属于苯的同系物的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
同系物是指结构相似,组成相差若干个CH2原子团的有机物。
【详解】A、结构中含有C=C键,而苯中没有该结构,A错误;
B、结构中的环结构与苯不同,不是苯的同系物,B错误;
C、都含有一个苯环,其他C原子都通过单键连接,组成相差3个CH2,因此是苯的同系物,C正确;
D、结构中含有羟基—OH,一定不是苯的同系物,D错误;
正确答案C。
【点睛】理解同系物概念时,“结构相似”需要从两个方面了解,一是官能团及特征结构需要同时含有,二是对应相同的官能团及特征结构数目一致。
22.一种固态烃的分子式为C12H12,经测定分子中无环状结构,由此推测该烃分子中最多含有碳碳双键的数目为( )
A. 6 B. 7 C. 10 D. 14
【答案】B
【解析】
【详解】碳原子数为12的饱和烷烃分子式为C12H26,因此C12H12分子比饱和烷烃分子减少了14个H原子,不饱和度为=7,由于该分子中无环状结构,所以分子中含有的碳碳双键数目最多为7,如果含有碳碳三键时,碳碳双键的数目相应减少。正确答案B。
【点睛】烃和烃的含氧有机物不饱和度:。
23.充分燃烧0.1mol气态烃A,在标准状况下生成4.48L CO2和5.4g H2O,则烃A是
A. C4H6 B. C2H6 C. C2H4 D. C2H2
【答案】B
【解析】
【详解】标准状况下生成的物质的量,的物质的量为,根据元素守恒,故烃A分子中碳原子个数,氢原子个数,故烃A的分子式为,答案选B。
24.下列各组有机物不是同分异构体的是
A. CH3CH2CH2OH和CH3-O-CH2CH3
B. 和
C. 和CH3(CH2)2CHO
D. 和
【答案】B
【解析】
【详解】A. 和的分子式都为,结构不同,属于同分异构体,A项不选;
B. 和的分子式分别为、,分子式不同,不是同分异构体,符合题意,B项选;
C. 和的分子的分子式都是,分子式相同,结构不同,属于同分异构体,C项不选;
D. 和的分子式都为,结构不同,属于同分异构体,D项不选;
答案选B。
二、填空题(本大题共2小题,共12.0分)
25.按官能团的不同,可以对有机物进行分类,请指出下列有机物的种类,填在横线上.
①CH3CH=CHCH3______;
②______;
③______;
④______.
【答案】 (1). 烯烃 (2). 酚 (3). 酯 (4). 羧酸
【解析】
【分析】
根据物质的官能团,判断物质的种类与性质。
【详解】①分子含有1个C=C双键的链烃,属于烯烃,故答案为:烯烃;
②-OH与苯环直接相连,属于酚,故答案为:酚;
③分子中含有酯基,属于酯,故答案:酯;
④分子中含有双键-COOH,属于羧酸,故答案为:羧酸。
26.按系统命名法命名
①CH3CH(C2H5)CH(CH3)2的名称______
②(CH3)2C=C(CH3)2的名称______
【答案】 (1). 2,3-二甲基戊烷 (2). 2,3-二甲基-2-丁烯
【解析】
【分析】
根据烷烃命名原则,进行解答。
【详解】①CH3CH(C2H5)CH(CH3)2的主链为5C,两个-CH3分别在2,3号C原子上,所以命名为2,3-二甲基戊烷,故答案为:2,3-二甲基戊烷;
②(CH3)2C=C(CH3)2是主链为4个C原子的烯烃,C=C在2号C原子上,两个-CH3分别在2,3号C原子上,所以命名为2,3-二甲基-2-丁烯,故答案为:2,3-二甲基-2-丁烯。
【点睛】本题重点,掌握系统命名法。具体有:(1)烷烃命名原则①长:选最长碳链为主链;②多:遇等长碳链时,支链最多为主链;③近:离支链最近一端编号;④小:支链编号之和最小。看下面结构简式,从右端或左端看,均符合“近-----离支链最近一端编号”的原则;⑤简:两取代基距离主链两端等距离时,从简单取代基开始编号,如取代基不同,就把简单的写在前面,复杂的写在后面;(2)含有官能团的有机物命名时,要选含官能团的最长碳链作为主链,官能团的位次最小。
三、简答题(本大题共4小题,共40.0分)
27.氧元素与多种元素具有亲和力,所形成化合物的种类很多。
(1)氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为______。氧元素与氟元素能形成OF2分子,该分子的空间构型为______
(2)根据等电子体原理,在NO2+中氮原子轨道杂化类型是______;1molO22+中含有的π键数目为______个
(3)氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物,如和铬可生成Cr2O3、CrO3、CrO5等。Cr基态核外电子排布式为______
(4)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是______
A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BeCl2
(5)O3分子是否为极性分子______
【答案】 (1). (2). V形 (3). sp (4). 2NA (5). 1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1) (6). C (7). 是
【解析】
【分析】
(1)同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第VA族元素第一电离能大于相邻元素;分子中O原子价层电子对个数,且含有2个孤电子对;
(2)NO2+离子中氮原子价层电子对个数,所以为sp杂化;O22+和N2分子为等电子体,其结构和N2结构相似;
(3)Cr元素的原子序数是24号元素,根据构造原理其核外电子排布式为;
(4)O3分子的结构如图,在臭氧O3中,中心的氧原子以sp2杂化,与两旁的配位氧原子键合生成两个σ键,有一对孤电子对,使O3分子呈V形;
(5)O3中的中心O原子为sp2杂化,有两个σ键和一对孤电子对,正负电荷重心不重合,所以是极性分子。
【详解】(1)同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第VA族元素第一电离能大于相邻元素,所以这三种元素第一电离能大小顺序是:;分子中O原子价层电子对个数,且含有2个孤电子对,所以其空间构型为V形,故答案为:;V形;
(2)NO2+离子中氮原子价层电子对个数,所以为sp杂化;O22+和N2分子为等电子体,其结构和N2结构相似,一个氮气分子中含有2个π键,所以一个O22+中含有两个π键,则1mol O22+中含有的π键数目为2NA;故答案为:sp;2NA;
(3)Cr元素的原子序数是24号元素,其原子核外有24个电子,根据构造原理其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故答案为:1s22s22p63s23p63d54s1;
(4)O3分子的结构如图,在臭氧O3中,中心的氧原子以sp2杂化,与两旁的配位氧原子键合生成两个σ键,有一对孤电子对,使O3分子呈V形;
A.H2O中含有2对σ键,2对孤电子对,O原子sp3杂化,空间结构为V形,故A错误;
B.CO2为含有2个σ键,没有孤电子对,为sp杂化,空间结构为直线形,故B错误;
C.SO2分子呈“V”字形结构,其成键方式与O3类似,S原子sp2杂化,有一对孤电子对,故C正确;
D.BeCl2含有2个σ键,没有孤电子对,为sp杂化,空间结构为直线形,故D错误,故答案为:C;
(5)O3中中心O原子为sp2杂化,有两个σ键和一对孤电子对,正负电荷重心不重合,所以是极性分子,故答案为:是。
28.一种离子晶体的晶胞如图,其中阳离子A以表示,阴离子B以表示。
(1)每个晶胞中含A离子的数目为______,含B离子数目为_______。
(2)若A的核外电子排布与Ne相同,B的电子排布与Ar相同,则该离子化合物的化学式是___________;
(3)阳离子周围距离最近的阳离子数为_____,阳离子周围距离最近的阴离子数_____。
【答案】 (1). 4 (2). 8 (3). MgCl2 (4). 12 (5). 8
【解析】
【详解】(1)A离子位于立方体的顶点和面心位置,数目为,B离子位于立方体内部,数目为8。正确答案:4、8;
(2)有A分析可知该晶体化学式为AB2,所以阳离子A为A2+,A的核外电子排布与Ne相同,所以A2+是Mg2+,阴离子B为B-,B的电子排布与Ar相同,所以B-是Cl-,该离子化合物是MgCl2;
(3)如下图Ⅱ,以底面右前顶点的一个阳离子作为研究对象,图中该点对应原图的正面、侧面、底面各有一个距离最近的阳离子,由于晶胞在各方向“无隙并置”,所以三个面应当各有4个距离最近的阳离子,所以距离最近的阳离子数目为12。以正面面心的阳离子作为研究对象,距离最近的阴离子为紧贴这一侧的四个阴离子(如下图Ⅰ),由于晶胞在各方向“无隙并置”,所以对应还有4个阴离子,既距离最近的阴离子数8。正确答案:12、8。
【点睛】晶胞在晶体中的各个方向上都可以重复排列,所以晶胞表面的粒子都是与相邻的晶胞共用的,晶胞粒子数研究中,表面的粒子只占到其中的几分之一,晶胞内部的粒子则完全属于该晶胞。例如常见的立方体的晶胞,顶点的粒子晶胞占1/8,棱边上的粒子晶胞占1/4,面上的粒子晶胞占1/2。
29.已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数A<B<C<D<E。B原子的p轨道半充满,形成的氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的。D原子得到一个电子后3p轨道全充满。A+比D原子形成的离子少一个电子层。C与A形成A2C型离子化合物。E的原子序数为26,E原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物。请根据以上情况,回答下列问题:(答题时,A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
(1)A、B、C、D的电负性由小到大的顺序为________________。
(2)C的最高价氧化物分子是________(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)与B同主族元素X,其气态氢化物是同主族元素的氢化物中沸点最高的,解释X的气态氢化物极易溶于水的原因:①_______________②_______________
(4)E的一种常见配合物E(CO)5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E(CO)5的晶体类型为____;E(CO)5在一定条件下发生分解反应:E(CO)5===E(s)+5CO,反应过程中,断裂的化学键只有配位键,形成的化学键是________________。
(5)金属E单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞如图所示。
体心立方晶胞和面心立方晶胞中E原子的配位数之比为________________。
【答案】 (1). Na<P<S<Cl (2). 非极性 (3). NH3和H2O均为极性分子,根据相似相溶原理 (4). NH3和H2O分子间易形成氢键 (5). 分子晶体 (6). 金属键 (7). 2:3
【解析】
【详解】(1)B原子p轨道半充满电子排布为np3,价电子排布为ns2np3,因此B属于第ⅤA,前四周期B形成的氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的,因此该氢化物为PH3,B 为P元素;D原子得到一个电子后3p轨道全充满,因此D原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p5,为Cl元素,则C只能是S元素;D形成的离子是Cl-,有3个电子层,则A+有两个电子层,为Na+,A为Na元素,AC2为Na2S,是一种离子化合物;E的原子序数为26,E是Fe元素。Na、P、S、Cl同属第三周期,电负性Na<P<S<Cl 。正确答案:Na<P<S<Cl ;
(2)C为S元素,最高价氧化物为SO3,中心原子S形成3个成键对且物孤对,S采用sp2杂化,所以SO3是一种平面三角形结构,属于非极性分子。正确答案:非极性;
(3)B是P元素,同主族元素中,NH3分子由于形成分子间氢键,沸点较PH3等都高,因此X为N元素,X的气态氢化物是NH3,NH3易溶于水一方面是由于NH3和H2O都是极性分子,根据相似相溶原理NH3易溶于H2O,另一方面,NH3与H2O分子间可以形成分子间氢键也使得NH3在H2O中的易溶。正确答案: NH3和H2O均为极性分子,根据相似相溶原理NH3易溶于H2O、NH3和H2O分子间易形成氢键;
(4)Fe(CO)5熔沸点低,易溶于特定溶剂,这些性质只有分子晶体中的一部分物质符合,因此该晶体属于分子晶体。Fe(CO)5中Fe与CO以配位键结合,C与O之间形成共价键,分解生成的Fe原子间是金属键,所以形成的化学键是金属键。正确答案:分子晶体、金属键;
(5)体心立方晶胞中Fe的配位数为8,面心立方晶胞Fe的配位数为12,配位数之比为2:3。正确答案:2:3。
【点睛】利用晶体的性质判断晶体类型一般至少要有两条物理性质。如本题Fe(CO)5,常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃(熔沸点只能算一个物理性质),满足条件的可能是分子晶体和部分金属晶体,其中易溶于特定溶剂的只有分子晶体。
30.钒(23V)是我国的丰产元素,广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题:
(1)钒在元素周期表中的位置为_______,其价层电子排布图为____________。
(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为____、_____。
(3)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是__对,分子的立体构型为___;SO3气态为单分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为____;SO3的三聚体环状结构如图2所示,该结构中S原子的杂化轨道类型为___;该结构中S—O键长有两类,一类键长约140pm,另一类键长约为160pm,较短的键为__(填图2中字母),该分子中含有___个σ键。
(4)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4),该盐阴离子立体构型为___;也可以得到偏钒酸钠,其阴离子呈如图3所示的无限链状结构,则偏钒酸钠的化学式为_______。
【答案】 (1). 第四周期ⅤB族 (2). (3). 4 (4). 2 (5). 3 (6). V形 (7). sp2杂化 (8). sp3杂化 (9). a (10). 12 (11). 正四面体形 (12). NaVO3
【解析】
【详解】(1)由题意知,钒的核电荷数为23,则可以推知钒在元素周期表中的位置为第四周期ⅤA族,根据核外电子的轨道能量排布顺序,可以推断其电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,处于d区,钒处于第四周期第ⅤB族,其价层电子排布图为;
(2)由晶胞可知,V位于顶点和体心,阳离子个数为1+8×1/8=2,O有4个位于面心,2个位于体心,则阴离子个数为4×1/2+2=4,所以晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为4,2;
(3)SO2分子中S原子形成2个键,孤电子对数为(6-2×2)÷2=1,SO2分子中S原子价层电子对数是3,为V形结构,SO3气态为单分子,该分子中S原子形成3个键,没有孤对电子,则为sp2杂化,SO3的三聚体中S原子形成4个键,为sp3杂化;SO3的三聚体中每个S存在S=O键和S-O键,S=O键长较短,即a较短,该分子中含有键数目为3×4=12;
(4)VO43-中,V形成4个键,孤电子对数为(5+3-4×2)÷2=0,为正四面体结构,由链状结构可知每个V与3个O形成阴离子,且V的化合价为+5价,则形成的化合物化学式为NaVO3。
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