第三章測評(時間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共15小題,每小題3分,共45分。每小題只有一個選項符合題意)1.下列有關(guān)等離子體、液晶的敘述中不正確的是()。A.等離子體是一種整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)B.液晶材料顯示圖像和文字,移去電場后,液晶分子恢復(fù)到原來狀態(tài)C.等離子體、液晶不是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài)D.液晶分子聚集在一起時,其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響答案:C解析:等離子體是由電子、陽離子和電中性的分子或原子組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì),A項正確;液晶材料的顯示原理為施加電場時,液晶分子的長軸取向發(fā)生不同程度的改變,移去電場后,液晶分子恢復(fù)到原來狀態(tài),B項正確;由等離子體、液晶的定義可知等離子體、液晶是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài),C項錯誤;液晶分子聚集在一起時,其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響,這是液晶的性質(zhì),也可以用來解釋為什么可以用液晶來做液晶顯示器,D項正確。2.配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于離子檢驗。若以NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,則下列說法不正確的是()。A.此配合物中存在離子鍵、配位鍵、極性鍵,不存在非極性鍵B.配離子為[Fe(CN)5(NO)]2,中心離子為Fe3+,配位數(shù)為6,配位原子有C和NC.1mol配合物中含σ鍵的數(shù)目為10NAD.該配合物為離子化合物,易電離,1mol配合物電離共得到3NA陰、陽離子答案:C解析:配合物中存在配位鍵,內(nèi)界和外界之間存在離子鍵,內(nèi)界CN、NO中存在極性鍵,但不存在非極性鍵,A項正確;配離子為[Fe(CN)5(NO)]2,中心離子為Fe3+,配體為CN和NO,配位原子為C和N,配位數(shù)為6,B項正確;配位鍵也屬于σ鍵,配體CN中含有1個σ鍵,NO中含有1個σ鍵,所以1mol配合物中σ鍵的數(shù)目為(6+1×5+1)NA=12NA,C項錯誤;配合物為離子化合物,易電離,完全電離成Na+和[Fe(CN)5(NO)]2,1mol配合物電離共得到3NA陰、陽離子,D項正確。3.納米材料是最有前途的新型材料之一,世界各國對這一新材料給予了極大的關(guān)注。納米粒子是指直徑為1~100nm的超細粒子(1nm=109m)。由于表面效應(yīng)和體積效應(yīng),使其常有奇特的光、電、磁、熱等性質(zhì),可開發(fā)為新型功能材料,下列有關(guān)納米粒子的敘述不正確的是()。A.因納米粒子半徑太小,故不能將其制成膠體B.一定條件下納米粒子可催化水的分解C.一定條件下,納米TiO2陶瓷可發(fā)生任意彎曲,可塑性好D.納米粒子半徑小,表面活性高答案:A解析:題中涉及納米材料這一新型材料,根據(jù)納米粒子大小,判斷出其分散質(zhì)粒子大小剛好處在膠體分散質(zhì)粒子直徑大小的范圍內(nèi),因此要結(jié)合膠體知識,并緊密聯(lián)系題干中的有關(guān)知識分析討論。4.用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松,同時用射頻電火花噴射氮氣,此時碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物薄膜,這種化合物可以比金剛石更堅硬,其原因可能是()。A.碳、氮原子構(gòu)成具有共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的共價晶體B.該晶體為分子晶體C.碳氮鍵的鍵長比金剛石中碳碳鍵的鍵長長D.氮原子最外層電子數(shù)比碳原子最外層電子數(shù)多答案:A解析:碳氮化合物薄膜比金剛石更堅硬,根據(jù)共價晶體的特點可以判斷此薄膜屬于共價晶體;因為原子半徑N<C,故此共價晶體中共價鍵的鍵長應(yīng)該比金剛石中C—C的短,而氮原子最外層電子數(shù)比碳原子最外層電子數(shù)多不是根本原因。5.下列有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)或性質(zhì)的描述正確的是()。A.冰中存在極性鍵、范德華力,不存在氫鍵B.因金屬性K>Na,故金屬鉀的熔點高于金屬鈉的C.1mol金剛石與1mol石墨晶體中所含的C—C的數(shù)目相同D.氧化鎂中的離子鍵強度大于氯化鈉中的離子鍵強度,故氧化鎂的熔點高于氯化鈉的答案:D解析:冰中存在極性鍵、范德華力和氫鍵,A項錯誤;金屬鉀的熔點低于金屬鈉的熔點,B項錯誤;金剛石中每個C原子形成4個C—C,1molC形成2mol共價鍵,石墨中每個C原子與其他3個C原子形成3個C—C,1molC形成1.5mol共價鍵,C項錯誤;氧化鎂中的離子鍵強度大于氯化鈉中的離子鍵強度,故其熔點高于氯化鈉的熔點,D項正確。6.有下列離子晶體的晶胞示意圖:為陽離子,為陰離子。以M代表陽離子,N代表陰離子,化學(xué)式為MN2的晶體結(jié)構(gòu)為()。答案:B解析:A項,晶胞中M的個數(shù)為8×18+6×12=4,N的個數(shù)為1,故化學(xué)式為M4N;B項,晶胞中M的個數(shù)為4×18=12,N的個數(shù)為1,故化學(xué)式為MN2;C項,晶胞中M的個數(shù)為3×18=38,N的個數(shù)為1,故化學(xué)式為M3N8;D項,晶胞中M7.元素X的某價態(tài)離子Xn+中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層,它與N3形成晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是()。A.X元素的原子序數(shù)是19B.該晶體中陽離子與陰離子個數(shù)比為3∶1C.Xn+中n=1D.晶體中每個Xn+周圍有2個距離最近的N3答案:A解析:從“元素X的某價態(tài)離子Xn+中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層”可以看出,Xn+共有28個電子,A項錯誤。圖中Xn+位于每條棱的中點,一個晶胞擁有的Xn+個數(shù)為12×14=3;N3位于頂角,一個晶胞擁有N3的個數(shù)為8×18=1,B、D項正確。由于該物質(zhì)的化學(xué)式為X3N,故X顯+1價8.已知銅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則在銅的晶胞中所含銅原子數(shù)及配位數(shù)分別是()。銅晶胞A.14、6 B.14、8C.4、8 D.4、12答案:D解析:在銅的晶胞中,頂角原子為8個晶胞共用,面心上的銅原子為兩個晶胞共用,因此,金屬銅的一個晶胞中所含銅原子數(shù)為8×18+6×12=4。在銅的晶胞中,與每個頂角的銅原子距離相等的銅原子共有12個,因此其配位數(shù)為9.下列有關(guān)冰和干冰的敘述不正確的是()。A.干冰和冰都是由分子緊密堆積形成的晶體B.冰是由氫鍵形成的晶體,每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子C.干冰比冰的熔點低得多,常壓下易升華D.干冰中只存在范德華力,不存在氫鍵,一個分子周圍有12個緊鄰的分子答案:A解析:干冰晶體中CO2分子間作用力只有范德華力,分子采取緊密堆積,一個分子周圍有12個緊鄰的分子;冰晶體中水分子間除了范德華力,還存在氫鍵,由于氫鍵具有方向性,每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子,采取非緊密堆積的方式,空間利用率小,因而密度小。干冰熔化只需克服范德華力,冰融化還需要克服氫鍵,由于氫鍵比范德華力的作用力大,所以干冰比冰的熔點低得多,而且常壓下易升華。10.準晶原子雖然排列有序,但不具備普通晶體的長程平移對稱性,而且原子位置之間有間隙(如下圖)。下列關(guān)于準晶的說法不正確的是()。A.石墨是共價晶體,0.12g石墨中約含6.02×1021個碳原子B.與類似的普通晶體比較,準晶延展性較差C.與類似的普通晶體比較,準晶密度較小D.普通玻璃屬于非晶體,其成分中存在共價鍵答案:A解析:石墨是混合型晶體,0.12g石墨中約含6.02×1021個碳原子,A項錯誤;由于準晶不具備普通晶體的長程平移對稱性,故與類似的普通晶體比較,準晶延展性較差,B項正確;由于準晶原子位置之間有間隙,故與類似的普通晶體比較,準晶密度較小,C項正確;普通玻璃屬于非晶體,其成分中存在硅氧共價鍵,D項正確。11.有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如下圖所示,下列說法中錯誤的是()。A.鈦酸鈣的化學(xué)式為CaTiO3B.在金剛石晶體中,碳原子與碳碳鍵(C—C)數(shù)目之比為1∶2C.硒化鋅晶體中與1個Se2距離最近且相等的Se2有8個D.1個CaF2晶胞中平均含有4個Ca2+和8個F答案:C解析:根據(jù)題圖所示,晶胞中含有鈣原子數(shù)為8×18=1,氧原子數(shù)為6×12=3,鈦原子數(shù)為1,所以Ca、Ti、O的原子數(shù)之比為1∶1∶3,化學(xué)式為CaTiO3,A項正確。在金剛石晶體中,每個碳原子參與形成4個共價鍵,每兩個碳原子形成1個共價鍵,則每個碳原子形成的共價鍵平均為4×12=2,所以在金剛石晶體中,碳原子與碳碳鍵數(shù)目之比為1∶2,B項正確。在硒化鋅晶體中,與1個Se2距離最近且相等的Se2有12個,C項錯誤。Ca2+位于晶胞的頂角和面心,晶胞中含有Ca2+的個數(shù)為8×18+612.氫氣是一種重要而潔凈的能源,要利用氫氣作能源,必須安全有效地儲存氫氣。有報道稱某種合金材料有較大的儲氫容量,其晶體結(jié)構(gòu)的最小單元如圖所示,則這種合金的化學(xué)式為()。A.LaNi3 B.LaNi4 C.LaNi5 D.LaNi6答案:C解析:根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)分析知,位于該晶胞頂角的原子被6個晶胞(六棱柱)共有,面上的原子被2個晶胞共有。則1個晶胞中含有La的個數(shù)為12×16+2×12=3,含有Ni的個數(shù)為18×12+6=15,故N(La)∶N(Ni)=3∶15=1∶5,其化學(xué)式為13.已知冰晶石(Na3AlF6)熔融時的電離方程式為Na3AlF63Na++AlF63-?，F(xiàn)有冰晶石的結(jié)構(gòu)單元如圖所示,“”位于大立方體頂角和面心,“”位于大立方體的12條棱的中點和8個小立方體的體心,“”是圖中、中的一種。下列說法正確的是()。A.冰晶石是共價晶體B.大立方體的體心處“”代表AlF6C.與Na+距離最近的Na+有6個D.冰晶石晶體的密度約為1395a3答案:D解析:由冰晶石熔融時能發(fā)生電離,可知冰晶石是離子晶體,A項錯誤;每個晶胞中含有“”的個數(shù)為8×18+6×12=4,“”的個數(shù)為12×14+8=11,根據(jù)冰晶石的化學(xué)式可知,AlF63-與Na+的個數(shù)比為1∶3,故“”與“”必然表示同一種粒子,即為Na+,B項錯誤;與Na+距離最近的Na+有8個,C項錯誤;晶體的密度約為4×2106.02×1023×(a14.鋅與硫所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。下列判斷不正確的是()。A.該晶體屬于離子晶體B.該晶胞中Zn2+和S2數(shù)目相等C.陽離子的配位數(shù)為6D.氧化鋅的熔點高于硫化鋅的熔點答案:C解析:該晶體屬于離子晶體,A項正確;從晶胞示意圖分析,含有Zn2+的數(shù)目為8×18+6×12=4,S2位于立方體內(nèi),S2的數(shù)目為4,所以該晶胞中Zn2+與S2的數(shù)目相等,B項正確;在ZnS晶胞中,1個S2周圍距離最近的Zn2+有4個,1個Zn2+周圍距離最近的S2有4個,則S2的配位數(shù)為4,Zn2+的配位數(shù)也為4,C項錯誤;ZnO和ZnS晶體相比較,因O2的半徑小于S2的半徑,陰、陽離子所帶的電荷數(shù)均相等,所以ZnO中的離子鍵比ZnS中的離子鍵強,熔點高15.氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相,與石墨相似,具有層狀結(jié)構(gòu),可作高溫潤滑劑;立方相氮化硼是超硬材料,有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,下列關(guān)于這兩種晶體的說法正確的是()。A.六方相氮化硼能導(dǎo)電B.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵,所以硬度大C.兩種晶體均為分子晶體D.六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形答案:D解析:六方相氮化硼晶體中1個硼原子與3個氮原子形成平面三角形結(jié)構(gòu),最外層電子全部成鍵,沒有可以自由移動的電子或離子,所以不導(dǎo)電,A項錯誤;立方相氮化硼中只含有σ鍵,B項錯誤;六方相氮化硼與石墨相似,屬于混合型晶體,立方相氮化硼是共價晶體,C項錯誤;由六方相氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)可知,每個硼原子與相鄰3個氮原子構(gòu)成平面三角形,D項正確。二、非選擇題(本題共5小題,共55分)16.(9分)B、C、N是常見的非金屬元素,它們形成的各種化合物在自然界中廣泛存在。[H3O]+[]R圖1圖2(1)基態(tài)硼原子的電子排布式為。

(2)BF3與一定量的水可形成如圖1的晶體R。①晶體R中各種粒子間的作用力涉及(填字母);

a.離子鍵 b.共價鍵c.配位鍵 d.金屬鍵②R中陰離子的空間結(jié)構(gòu)為。

(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)與CaCl2溶液可形成配離子(結(jié)構(gòu)如圖2),乙二胺分子中氮原子的雜化類型為;乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺,但乙二胺比三甲胺的沸點高得多,原因是。

答案:(1)1s22s22p1(2)①abc②四面體形(3)sp3雜化乙二胺分子之間可以形成氫鍵,三甲胺分子之間不能形成氫鍵解析:(1)硼原子核外有5個電子,其核外電子排布式為1s22s22p1。(2)晶體R中各種粒子間的作用力涉及離子鍵、共價鍵、配位鍵;陰離子的中心原子B原子形成4個σ鍵且不含孤電子對,所以B原子采用sp3雜化方式,陰離子的空間結(jié)構(gòu)為四面體形。(3)乙二胺中每個N原子均形成3個σ鍵,含有1對孤電子對,雜化軌道數(shù)為4,采取sp3雜化;乙二胺分子之間可以形成氫鍵,三甲胺分子之間不能形成氫鍵,故乙二胺的沸點較高。17.(10分)由P、S、Cl、Ni等元素組成的新型材料有著廣泛的用途?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)Cl原子核外電子占有的原子軌道數(shù)目為,P、S、Cl的第一電離能由大到小的排列順序為。

(2)PCl3分子中的中心原子雜化軌道類型是,該分子的空間結(jié)構(gòu)為。

(3)PH4Cl的電子式為,Ni與CO能形成配合物Ni(CO)4,該分子中π鍵與σ鍵個數(shù)比為。

(4)已知MgO與NiO的晶體結(jié)構(gòu)相同,其中Mg2+和Ni2+的離子半徑分別為66pm和69pm,則熔點:MgO(填“>”“<”或“=”)NiO,理由是。

答案:(1)9Cl>P>S(2)sp3三角錐形(3)[H··P··H··H·(4)>Mg2+半徑比Ni2+小,MgO中的離子鍵比NiO中的離子鍵強解析:(1)基態(tài)Cl原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5,其核外電子占有的原子軌道數(shù)為9。一般來說,同周期元素隨原子序數(shù)增大,元素第一電離能呈增大趨勢,由于P元素原子的3p能級為半充滿的穩(wěn)定狀態(tài),能量較低,第一電離能高于同周期相鄰元素,故第一電離能:Cl>P>S。(2)PCl3中P原子雜化軌道數(shù)為12×(5+3)=4,采取sp3雜化方式,有1對孤電子對,(3)PH4Cl的電子式為[H··P··H··H··H]+[··Cl······];Ni與CO能形成配合物Ni(CO)4,該分子中Ni與C形成配位鍵(即σ鍵),CO中含有1個σ鍵和2個π鍵,則σ鍵個數(shù)為1(4)Mg2+的半徑比Ni2+的半徑小,所帶電荷數(shù)相同,所以MgO中的離子鍵比NiO中的離子鍵強,則熔點:MgO>NiO。18.(12分)自然界中存在大量金屬元素,其中鈉、鎂、鋁、鐵、銅等在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。(1)請寫出Fe的基態(tài)原子的核外電子排布式:。

(2)金屬元素A的原子只有3個電子層,其第一至第四電離能(單位:kJ·mol1)如下:I1I2I3I47381451773310540則A原子的價層電子排布式為。

(3)合成氨工業(yè)中,原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅溶液來吸收原料氣中的CO,其反應(yīng)是(Ac代表CH3COO):[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3CO]Ac(醋酸羰基三氨合銅)。①配合物[Cu(NH3)3CO]Ac中心離子的配位數(shù)為。

②在一定條件下NH3與CO2能合成尿素[CO(NH2)2],尿素中C原子和N原子的雜化類型分別為;1mol尿素分子中,σ鍵的數(shù)目為NA(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。

(4)(NH4)2SO4、NH4NO3等顆粒物及揚塵等易引起霧霾。其中NH4+的空間結(jié)構(gòu)是(5)NaCl和MgO都屬于離子晶體,NaCl的熔點為801.3℃,MgO的熔點高達2800℃。造成兩種晶體熔點差距的主要原因是。

(6)銅的化合物種類很多,如圖是氯化亞銅的晶胞結(jié)構(gòu),已知晶胞的棱長為acm,則氯化亞銅密度的計算式為ρ=g·cm3(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。

答案:(1)[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2(2)3s2(3)①4②sp2雜化、sp3雜化7(4)正四面體形(5)MgO晶體中陰、陽離子的半徑小,且陰、陽離子所帶電荷數(shù)多,離子鍵強(6)4解析:(2)觀察金屬元素A的第一至第四電離能知其在失去第3個電子時需要的能量非常大,所以A原子很容易失去最外層2個電子,且A原子核外有3個電子層,所以A是Mg,Mg的價層電子排布式為3s2。(3)①配合物[Cu(NH3)3CO]Ac的中心離子的配體有3個NH3和1個CO,所以其配位數(shù)為4。②尿素[CO(NH2)2]的結(jié)構(gòu)式為,尿素中C原子和N原子的雜化類型分別為sp2雜化、sp3雜化;1mol尿素分子中σ鍵的數(shù)目為7NA。(6)根據(jù)CuCl的晶胞結(jié)構(gòu)可知,1個晶胞中含有Cu+的數(shù)目為8×18+6×12=4,含Cl的數(shù)目為4,所以1個晶胞中含有4個CuCl,則ρ=mV=4×99.5NAa319.(12分)堿金屬及其化合物在科學(xué)研究、生產(chǎn)生活中有廣泛應(yīng)用。請回答下列問題:(1)基態(tài)鈉原子核外電子占據(jù)能級數(shù)為,核外電子共有種不同的運動狀態(tài)。

(2)與K同周期的元素中,最外層電子數(shù)與K相同的為(寫元素符號)。

(3)在同周期元素中,堿金屬元素的(填“電負性”“原子半徑”或“第一電離能”)最小。

(4)氫化鈉晶胞類似氯化鈉晶胞(晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示)。設(shè)氫化鈉晶體中鈉離子半徑為apm,氫離子半徑為bpm,并且它們在晶體中緊密堆積,則氫化鈉晶胞中離子的空間利用率為。(5)NaBrO、NaBrO2、NaBrO3、NaBrO4四種鈉鹽中,Br的雜化方式均為;上述四種鈉鹽對應(yīng)的酸的酸性依次增強,試解釋HBrO4的酸性強于HBrO3的原因:。

(6)鈉晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示,配位數(shù)為。若鈉晶胞的邊長為ccm,NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值,則鈉晶體的密度為g·cm3。

答案:(1)411(2)Cr、Cu(3)電負性、第一電離能(4)2π((5)sp3雜化HBrO3和HBrO4可分別表示為(HO)BrO2和(HO)BrO3,HBrO3中的Br為+5價而HBrO4中的Br為+7價,后者正電性更高,導(dǎo)致O、H之間的電子對向O偏移,更易電離出H+(6)846解析:(1)基態(tài)鈉原子核外電子排布式為1s22s22p63s1,占據(jù)1s、2s、2p、3s四個能級;每個電子的運動狀態(tài)都不相同,所以基態(tài)鈉原子核外電子有11種運動狀態(tài)。(2)鉀原子最外層有1個電子,Cr、Cu原子最外層也有1個電子。(3)同周期元素中,堿金屬元素的原子半徑最大,第一電離能和電負性均最小。(4)氫化鈉晶體中鈉離子的半徑為apm,氫離子的半徑為bpm,在1個氫化鈉晶胞中含有4個Na+與4個H,晶胞中離子總體積為V=4×43π(a3+b3)pm3,晶胞體積V'=[2(a+b)]3pm3,故離子的空間利用率=2π(a3+b3)3(a+b)3×100%。(5)四種陰離子中,Br原子的價層電子對數(shù)均為4,所以Br原子的雜化方式均為sp3雜化。(6)每個鈉原子周圍最近的鈉原子有8個,所以配位數(shù)是8。運用均攤法可知每個晶胞中含有2個鈉原子,設(shè)鈉晶體密度為ρ,故23×2NA20.(12分)單晶邊緣納米催化劑技術(shù)為工業(yè)上有效利用二氧化碳提供了一條經(jīng)濟可行的途徑,其中單晶氧化鎂負載鎳催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的抗積碳和抗燒結(jié)性能。(1)基態(tài)鎳原子的核外電子排布式為;元素Mg、O和C的第一電離能由小到大排序為。

(2)氧化鎂載體及鎳催化反應(yīng)中涉