第五章物質結構與性質(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題:本題共10小題,每小題2分,共20分。每小題只有一個選項符合題目要求。1.人們發現組成為鋁—銅—鐵—鉻的準晶體具有低摩擦系數、高硬度、低表面能以及低傳熱性,正被開發為炒菜鍋的鍍層。下列說法不正確的是()A.鋁是主族元素 B.鐵與氯氣反應形成離子鍵C.自然界中不存在準晶體 D.銅、鐵都是過渡元素2.工業制乙醇的反應為CH2CH2+H2OCH3CH2OH。下列有關化學用語錯誤的是()A.乙烯的電子式:H··B.碳的原子結構示意圖:C.水的結構式: D.中子數為8的氧的核素:83.下列說法正確的是()A.次氯酸分子式為HClO,其分子為直線形的極性分子B.乳酸()分子中含有一個手性碳原子C.SO2和SO3分子中心原子分別為sp2和sp3雜化,空間結構分別為V形、平面三角形D.配位鍵常用A→B表示,其中A原子可以提供接受孤電子對的空軌道4.下列現代分析手段中,可用于檢驗水中痕量銅元素的是()A.X射線衍射 B.原子光譜C.質譜 D.紅外光譜5.觀察下列模型并結合有關信息,判斷有關說法正確的是()硼晶體結構單元SF6分子S8HCN結構模型示意圖備注熔點1873K—易溶于CS2—A.單質硼屬于共價晶體 B.SF6是由極性鍵構成的極性分子C.固態硫S8屬于共價晶體 D.HCN的結構式為H·6.X、Y、Z、R、W為原子序數依次增大的短周期元素,X、R最外層電子數相同,R的原子半徑在同周期主族元素中最大。其中,X、Y、Z、W形成的某種化合物可表示為[YX4]+[WZ4]-。下列說法正確的是()A.電負性:W>Z>Y>X>R B.第一電離能:W>Z>Y>RC.簡單離子的半徑:W>Y>Z>R D.簡單氫化物的沸點:R>W>Z>Y7.下列對一些實驗事實的理論解釋正確的是()選項實驗事實理論解釋A氮原子的第一電離能大于氧原子氮原子2p能級半充滿BCO2為直線形分子CO2分子中CO之間的夾角為180°C金剛石的熔點低于石墨金剛石是分子晶體,石墨是共價晶體DHF的沸點高于HClHF的相對分子質量小于HCl8.W、X、Y、Z、M為原子序數依次遞增的短周期主族元素,其最外層電子數可用如圖表示。下列有關說法錯誤的是()A.原子半徑:Z>WB.簡單氫化物的沸點:X>YC.Z的單質可與X的最高價氧化物發生置換反應D.Y和M的最高價氧化物對應的水化物均為強酸9.缺電子化合物是指電子數不符合路易斯結構(一個原子通過共享電子使其價層電子數達到8,H原子價層電子數達到2所形成的穩定分子結構)要求的一類化合物。下列說法錯誤的是()A.NH3、BF3、BF4-中只有BF3B.BF3、BF4-中心原子的雜化方式分別為sp2C.BF3與NH3反應時有配位鍵生成 D.BF4-10.某種離子化合物結構如圖,該物質由兩種陽離子和兩種陰離子構成,其中有兩種10電子離子和一種18電子離子。X、Y、Z、M均為短周期元素,且均不在同一族;X是半徑最小的元素,Z是空氣中含量最多的元素,Y的電負性大于Z。下列說法不正確的是()A.X與Y形成的化合物沸點高于Y同族元素與X形成化合物的沸點,主要原因是容易形成分子間氫鍵B.Z的最高價氧化物對應水化物的陰離子中Z的雜化方式為sp2雜化C.元素第一電離能:Y<ZD.該鹽中,存在離子鍵、極性共價鍵、非極性共價鍵、配位鍵和氫鍵等化學鍵二、選擇題:本題共5小題,每小題4分,共20分。每小題有一個或兩個選項符合題目要求,全部選對得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分。11.根據元素周期律,對下列事實進行推測,其中推測不合理的是()選項事實推測AMg與冷水反應緩慢,Ca與冷水反應較快Ba(第ⅡA族元素的單質)與冷水反應更快BSi是半導體材料,Ge也是半導體材料同族82Pb的單質是半導體材料CHCl在1500℃時分解,HI在230℃時分解HBr的分解溫度介于兩者之間DH3PO4是中強酸,H2SO4是強酸HClO是強酸12.Fe為過渡金屬元素,在工業生產中具有重要的用途。已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)n]SO4,該配合物的中心離子的最外層電子數與配體提供的電子總數之和為26。下列有關說法不正確的是()A.該配合物的化學式為[Fe(NO)(H2O)5]SO4B.該配合物中所含非金屬元素均位于元素周期表p區C.1mol該配合物與足量Ba(OH)2溶液反應可生成1mol沉淀D.該配合物中陰離子呈正四面體結構13.部分短周期主族元素的有關信息如表所示:元素代號元素性質或原子結構T原子最外層上的電子數是次外層的72R在短周期主族元素中,原子半徑最大L簡單離子L3+與Tn-的核外電子數相等Q與T同族下列說法不正確的是()A.T的相鄰主族元素與R形成的化合物中只有離子鍵B.R、L、Q最高價氧化物對應的水化物兩兩間均能反應C.簡單氫化物的沸點:Q>TD.四種元素形成的簡單離子半徑:Q>T>R>L14.硫化鋅有兩種常見的晶體,分別是六方硫化鋅(晶胞結構如圖甲所示)和立方硫化鋅(晶胞結構如圖乙所示)。下列說法錯誤的是()A.可用X射線衍射實驗鑒別硫化鋅是否屬于晶體B.每個六方硫化鋅晶胞中含2個S原子C.立方硫化鋅中鋅的配位數為4D.氧化鋅的熔點低于六方硫化鋅和立方硫化鋅15.硒化鋅材料是一種黃色透明的多晶材料,用于制造透紅外材料及紅外線光學儀器,其晶胞如圖所示(其中白色球表示硒原子),已知晶胞邊長為anm,NA表示阿伏加德羅常數的值,下列說法錯誤的是()A.單質硒的熔點為221℃,晶體類型為分子晶體B.硒化鋅晶體中Zn原子的配位數為4C.緊鄰的Se2-與Zn2+之間的距離為34D.硒化鋅的密度為4×144NA(a三、非選擇題:本題共5小題,共60分。16.(6分)下表是元素周期表中的一部分。族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA01A2EFHJ3BCDGI根據A～J在元素周期表中的位置,用元素符號或化學式回答下列問題:(1)電負性最強的元素是,第一電離能最小的單質是。(2)最高價氧化物對應的水化物中,酸性最強的是,呈兩性的是。

(3)A分別與E、F、G、H、I形成的化合物中,沸點最高的是。

(4)在B、C、D、G、I中,形成的簡單離子半徑最大的元素是。

17.(10分)X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素,其中原子序數依次增大;X2-和Y+有相同的核外電子排布;Z的氣態氫化物的沸點比其上一周期同族元素氣態氫化物的沸點低;R的基態原子在前四周期元素的基態原子中單電子數最多;W為金屬元素,X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應可用于實驗室制取Z的氣體單質。回答下列問題(相關回答均用元素符號表示):(1)R的基態原子的核外電子排布式是。

(2)Z的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低的原因是

。

(3)X與Z中電負性較大的是。Z的某種含氧酸鹽常用于實驗室制取X形成的單質,此酸根離子的空間結構為,此離子中所含化學鍵的類型是,X—Z—X的鍵角(填“>”“<”或“=”,已知:孤電子對之間的斥力>孤電子對與成鍵電子對之間的斥力>成鍵電子對之間的斥力)109°28′。

18.(15分)據報道,選擇碲化鋯(ZrTe5)為材料驗證了三維量子霍爾效應,并發現了金屬—絕緣體的轉換。Te屬于第ⅥA族元素。回答下列問題:(1)鋯(Zr)的簡化電子排布式為[Kr]4d25s2,鋯原子中d軌道上的電子數是,Zr2+的價層電子排布圖是。

(2)Zr、Te、Cl的電負性由大到小的順序是,H2O、H2S、H2Te的沸點由高到低的順序是,酸性強弱比較:H2SO4(填“>”或“<”)H2TeO4。

(3)H2Te和CO2均為三原子分子,但它們的鍵角差別較大,試用雜化軌道理論解釋,理由是

。(4)[Zr(C2H5O)2]2+是Zr4+形成的一種配離子,其中的配位原子是(填元素符號),1個[Zr(C2H5O)2]2+中含共價鍵的數目是。

(5)立方氧化鋯是一種人工合成的氧化物,其硬度極高,可用于陶瓷和耐火材料,其晶胞結構如圖所示。Zr原子的配位數是。若晶胞中距離最近的兩個氧原子間的距離為anm,則立方氧化鋯的密度為g·cm-3(設NA為阿伏加德羅常數的值,寫出計算表達式)。19.(15分)(1)氫化鋁鈉(NaAlH4)是一種新型輕質儲氫材料,其晶胞結構如圖所示,為長方體。寫出與AlH4(填化學式)。

NaAlH4晶體中,與AlH4-緊鄰且等距的Na+有個;NaAlH4晶體的密度為g·cm-3(用含a、N(2)氮化鉬作為鋰離子電池負極材料具有很好的發展前景。它屬于填隙式氮化物,N原子部分填充在Mo原子立方晶格的八面體空隙中,晶胞結構如圖所示。氮化鉬的化學式為。氮化鉬晶胞邊長為anm,晶體的密度ρ=g·cm-3(列出計算式,設NA為阿伏加德羅常數的值)。(3)①已知MgO與NiO的晶體結構(如圖1所示)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。

②若NiO晶胞中離子坐標參數A為(0,0,0),B(1,1,0),則C的坐標參數為。

③一定溫度下,NiO晶體可以自發地分散并形成“單分子層”,可以認為O2-作密置單層排列,Ni2+填充其中(如圖2所示)。已知O2-的半徑為am,每平方米上分散的該晶體的質量為g[用含a、NA(設NA為阿伏加德羅常數的值)的式子表示]。

20.(14分)納米TiO2被廣泛應用于光催化、精細陶瓷等領域。以鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3)為原料制備納米TiO2的步驟如下(已知:25℃時,Ksp[TiO(OH)2]=1×10-29;Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38;Ksp[Fe(OH)2]=8×10-16)。(1)酸浸:向磨細的鈦鐵礦中加入濃硫酸,充分反應后,所得溶液中主要含有TiO2+、Fe2+、Fe3+、H+和SO42-(2)除鐵、沉鈦:向溶液中加入鐵粉,充分反應,趁熱過濾。所得濾液冷卻后過濾得到富含TiO2+的溶液;調節除鐵后溶液的pH,使TiO2+水解生成TiO(OH)2,過濾。①若沉鈦后c(TiO2+)<1×10-5mol·L-1,則需要調節溶液的pH略大于。

②TiO2+水解生成TiO(OH)2的離子方程式為。

③加入鐵粉的作用是。(3)煅燒:在550℃時煅燒TiO(OH)2,可得到納米TiO2。①TiO2的一種晶胞結構如圖1所示,每個O周圍距離最近的Ti的數目是。

②納米TiO2在室溫下可有效催化降解空氣中的甲醛。H2O和甲醛都可在催化劑表面吸附,光照時,吸附的H2O與O2產生HO·,從而降解甲醛。空氣的濕度與甲醛降解率的關系如圖2所示,甲醛降解率隨空氣濕度變化的原因為

。

(4)純度測定:取納米TiO2樣品2.000g,在酸性條件下充分溶解,加入適量鋁粉將TiO2+還原為Ti3+,過濾并洗滌,將所得濾液和洗滌液合并配成250mL溶液。取合并液25.00mL于錐形瓶中,加幾滴KSCN溶液作指示劑,用0.1000mol·L-1NH4Fe(SO4)2標準溶液滴定,將Ti3+氧化為TiO2+,消耗0.1000mol·L-1NH4Fe(SO4)2標準溶液23.00mL。該樣品中TiO2的質量分數為(保留4位有效數字)。

第五章物質結構與性質1.C鋁在第三周期第ⅢA族,是主族元素,A正確;鐵和氯氣反應生成的氯化鐵為離子化合物,鐵與氯氣反應形成離子鍵,B正確;組成為鋁—銅—鐵—鉻的準晶體中,銅、鋁、鉻、鐵四種金屬元素在自然界中均存在,所以準晶體在自然界中可能存在,C錯誤;銅在第四周期第ⅠB族,鐵在第四周期第Ⅷ族,屬于過渡元素,D正確。2.A乙烯分子中2個C原子之間形成共價雙鍵,剩余的2個價電子分別與2個H原子形成共價鍵,其電子式為H·3.BHClO中O原子的雜化方式為sp3雜化,有2對孤電子對,所以是V形,A錯誤;手性碳原子指該原子連有4個不同基團,則乳酸()分子中含有一個手性碳原子,B正確;SO2和SO3的價層電子對數都為3,雜化軌道類型均為sp2雜化,C錯誤;配位鍵常用A→B表示,是表明共用電子對由A原子提供給B原子而形成配位鍵,D錯誤。4.BX射線衍射用于測晶體結構,A不符合題意;原子光譜是利用特征譜線定性、定量地鑒定元素,B符合題意;質譜可用于測定相對分子質量等,C不符合題意;紅外光譜可確定分子中含有何種化學鍵或官能團,D不符合題意。5.ASF6空間結構高度對稱,是由極性鍵構成的非極性分子,B錯誤;根據S8易溶于CS2,符合“相似相溶”原理,知固態硫S8屬于分子晶體,C錯誤;HCN的結構式應為H—C≡N,D錯誤。6.CR的原子半徑在同周期主族元素中最大,且X、Y、Z、R、W為原子序數依次增大的短周期元素,故R為Na;X、R最外層電子數相同,故X為H;X、Y、Z、W形成的某種化合物可表示為[YX4]+[WZ4]-,故Y為N,Z為O,W為Cl,即[YX4]+[WZ4]-為NH4ClO4。非金屬性越強,電負性越大,同周期元素自左而右電負性逐漸增大,故電負性Z>W,A錯誤;元素核外電子排布處于全滿或半滿的狀態下第一電離能較大,N>O,即Y>Z,B錯誤;核外電子排布相同的離子,核電荷數越大,離子半徑越小,離子半徑大小為Cl->N3->O2->Na+,C正確;水分子之間存在氫鍵,沸點高于HCl,D錯誤。7.A選項B理論解釋與實驗事實無因果關系;選項C的理論解釋錯誤,原因是石墨中碳碳鍵鍵能大于金剛石中碳碳鍵鍵能,金剛石不是分子晶體;選項D的理論解釋錯誤,原因是HF分子間存在氫鍵。8.BW、X、Y、Z、M為原子序數依次遞增的短周期主族元素,由題圖可知,W、X、Y、Z、M的最外層電子數依次為1、4、5、2、7,則推得W、X、Y、Z、M分別為H、C、N、Mg、Cl,據此解答。原子半徑Mg>H,A正確;由于NH3分子間可形成氫鍵,甲烷分子間不能形成氫鍵,則沸點NH3>CH4,B錯誤;Mg與CO2可發生置換反應2Mg+CO22MgO+C,C正確;N和Cl的最高價氧化物對應的水化物分別為硝酸和高氯酸,均為強酸,D正確。9.DNH3電子式為H··N··H····H,符合路易斯結構,BF3電子式為

··F······B

··F······

··F······,B原子價層電子數為6,不符合路易斯結構,BF4-電子式為[··F······B

··10.DX、Y、Z、M均為短周期元素,且均不在同一族,X是半徑最小的元素,則X為H元素,Z是空氣中含量最多的元素,則Z為N元素;離子化合物由兩種陽離子和兩種陰離子構成,其中有兩種10電子離子和一種18電子離子,由化合物的結構和Y的電負性大于Z可知,Y為O元素、M為Cl元素,化合物中的陽離子為H3O+和NH4+,陰離子為Cl-和N511.BD同主族元素的金屬性從上到下逐漸增強,與水反應越來越劇烈,第ⅡA族元素從上到下依次為Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra,已知Mg與冷水反應緩慢,Ca與冷水反應較快,所以Ba與冷水反應會更快,故A正確;同主族元素從上到下,非金屬性逐漸減弱,金屬性逐漸增強,第ⅣA族元素從上到下依次為C、Si、Ge、Sn、Pb,其中C不導電(除了石墨),Si、Ge在金屬元素和非金屬元素分界線上,都是半導體材料,但Sn、Pb都是金屬,是電的良導體,推測不合理,故B錯誤;同主族元素從上到下,非金屬性逐漸減弱,形成的氣態氫化物的穩定性也逐漸減弱,已知HCl在1500℃時才分解,而HI在230℃時即分解,由此推測HBr的分解溫度介于兩者之間,故C正確;同周期從左到右,元素的非金屬性逐漸增強,其最高價含氧酸酸性增強,H3PO4是中強酸,H2SO4是強酸,HClO4是強酸,HClO是弱酸,推測不合理,故D錯誤。12.B題給配合物中Fe顯+2價,Fe2+最外層電子排布式為3s23p63d6,即最外層電子數為14,則配體提供的電子總數為12,每個NO和H2O均可提供2個電子,故n=5,該配合物的化學式為[Fe(NO)(H2O)5]SO4,A正確;氫元素位于元素周期表s區,B錯誤;題給配合物中只有SO42-能與Ba2+13.AC短周期主族元素中,T原子最外層上的電子數是次外層的72倍,則其K層電子數為2,L層電子數為7,故T為F;在短周期主族元素中,R的原子半徑最大,則R為Na;簡單離子L3+與Tn-(F-)的核外電子數相等,則L為Al;Q與T(F)同族,則Q為Cl。F的相鄰主族元素為O,O與Na形成的Na2O2中含有離子鍵和非極性共價鍵,故A錯誤;R、L、Q最高價氧化物對應的水化物分別為NaOH、Al(OH)3、HClO4,Al(OH)3為兩性氫氧化物,能夠與強堿、強酸反應,NaOH與HClO4反應為中和反應,故B正確;HF分子間存在氫鍵,因此沸點高于HCl,故C錯誤;F-、Na+、Al3+的核外電子排布相同,核內質子數越多,其半徑越小,Cl-核外電子層數相較最多,因此簡單離子半徑大小為Cl->F->Na+>Al3+14.D晶體與非晶體最本質的區別是組成物質的粒子在微觀空間是否有序排列,X射線衍射可以看到微觀結構,所以可用X射線衍射實驗鑒別硫化鋅是否屬于晶體,A正確;每個六方硫化鋅晶胞中有2個S原子,B正確;據題圖可知,Zn原子位于4個S原子形成的正四面體空隙中,所以立方硫化鋅中鋅的配位數為4,C正確;O2-的半徑小于S2-,所以O2-與Zn2+形成的離子鍵更強,熔點更高,D錯誤。15.D單質硒的熔點為221℃,熔點較低,則說明該晶體屬于分子晶體,A正確;根據題圖結構可知,Zn原子(小黑球)的配位數為4,B正確;晶胞邊長為anm,NA表示阿伏加德羅常數的值,則根據幾何關系可知,緊鄰的Se2-與Zn2+之間的距離為體對角線的14,即310-7cm=10-9m,計算時單位換算錯誤,D錯誤。16.解析:由元素在元素周期表中的位置可知,A為H,B為Na,C為Mg,D為Al,E為C,F為N,G為S,H為F,I為Cl,J為Ne。答案:(1)FNa(2)HClO4Al(OH)3(3)HF(4)S17.解析:(1)依據洪特規則可推知,前四周期基態原子中單電子數最多的,其價層電子排布式為3d54s1(單電子數為6),則R為鉻元素,其基態原子核外電子排布式為[Ar]3d54s1。(2)結合題干信息可推知元素X、Y、Z、W分別為O、Na、Cl、Mn。因HF分子間存在氫鍵,而HCl分子間不存在氫鍵,故沸點HF>HCl。(3)O與Cl中電負性較大的是O;Cl的含氧酸鹽中常用于實驗室制取氧氣的鹽為KClO3,ClO3-的價層電子對數為4(3個σ鍵、1對孤電子對),故ClO3-的空間結構為三角錐形;ClO3答案:(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)(2)HF分子間存在氫鍵,而HCl分子間不存在氫鍵(3)O三角錐形共價鍵(或答極性鍵均可)<18.解析:(1)鋯(Zr)的原子序數為40,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d25s2,鋯原子中3d軌道上的電子數是10,4d軌道上的電子數是2,則其d軌道上的電子數為12;Zr失去最外層兩個電子,則Zr2+價層電子排布式為4d2,價層電子排布圖是。(2)非金屬性越強,電負性越大,Zr為金屬元素,Te和Cl為非金屬元素,且非金屬性Cl>Te,則Zr、Te、Cl的電負性由大到小的順序是Cl>Te>Zr;H2O受氫鍵影響,所以沸點最高,H2S、H2Te的沸點主要受范德華力影響,相對分子質量越大,沸點越高,即H2O、H2S、H2Te的沸點由高到低的順序是H2O>H2Te>H2S;S和Te屬于同主族元素,從上而下,非金屬性逐漸減弱,原子序數Te>S,則非金屬性S>Te,非金屬性越強,其最高價氧化物對應水化物的酸性越強,酸性H2SO4>H2TeO4。(3)H2Te中Te原子價層電子對數為4,采用sp3雜化,由于有兩對孤電子對,分子為V形結構,CO2中C原子價層電子對數為2,采用sp雜化,分子為直線形,故兩者的鍵角差別較大。(4)[Zr(C2H5O)2]2+是Zr4+形成的一種配離子,配體中O原子含有孤電子對,所以配位原子為O原子;1個[Zr(C2H5O)2]2+中同種非金屬元素之間形成非極性鍵,不同非金屬元素之間形成極性鍵,共價單鍵為σ鍵,該離子的結構中含共價鍵的數目是16。(5)由題圖結構可知,晶胞中Zr原子位于頂點和面心,個數為8×18+6×12=4,O原子位于晶胞內,個數為8,Zr、O原子個數比為4∶8=1∶2,鋯原子的配位數是8;若晶胞中距離最近的兩個氧原子間的距離為anm,這兩個氧原子之間的距離為晶胞棱長的一半,則晶胞棱長為2anm,晶胞體積V=(2a×10-7cm)3,則立方氧化鋯的密度為123×4(2a×10-7)3NA答案:(1)12(2)Cl>Te>ZrH2O>H2Te>H2S>(3)H2Te中Te為sp3雜化,由于兩對孤電子對的排斥作用使其鍵角小于109°28′,CO2中C為sp雜化,鍵角為180°(4)O16(5)8619.解析:(1)與AlH4-空間結構相同的分子有甲烷、CCl4等;NaAlH4晶體中,與AlH4-緊鄰且等距的Na+有8個;晶胞體積為(a×a×2a×10-21)cm3,晶胞中Na+個數為6×12+4×14=4,AlH4-個數為8×18+4×12+1=4,NaAlH4晶體的密度為mV=54(2)由題圖和題中信息知,Mo原子位于晶胞的頂點和面心,1個晶胞含有Mo原子的個數為6×12+8×18=4,N原子位于晶胞的棱上和體心,1個晶胞含有N原子的個數為4×14+1=2,故氮化鉬的化學式為Mo24×96+2×14NAa3×10-21g·cm(3)①離子晶體結構相同時,離子半徑越小,晶格能越大,熔、沸點越高。故熔點MgO>NiO。②題中已經給出了坐標系的三個方向示意圖,晶胞是邊長為1的正方體,因此C的坐標參數是(1,12,12)。③在題圖2中的“單分子層”中可以畫出二維重復單元,如,。重復單元呈菱形,是相鄰四個氧離子中心的連線組成的,每個重復單元包含1個氧離子和1個鎳離子,NiO的相對分子質量為75;重復單元所占的面積為(2a×3a)m2=23a2m2,則1平方米上分散的該晶體的質量為