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单元质量评估(三)
第三章
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括13小题,每小题4分,共52分)
1.在单质的晶体中确定不存在的微粒是 ( )
A.原子 B.分子 C.阴离子 D.阳离子
2.下列关于晶体的说法正确的是 ( )
A.在晶体中只要有阴离子就确定有阳离子
B.在晶体中只要有阳离子就确定有阴离子
C.原子晶体的熔点确定比金属晶体的高
D.分子晶体的熔点确定比金属晶体的低
3.(2022·大纲版全国卷)下列有关化学键的叙述,正确的是 ( )
A.离子化合物中确定含有离子键
B.单质分子中均不存在化学键
C.含有极性键的分子确定是极性分子
D.含有共价键的化合物确定是共价化合物
4.下列微粒的个数比不是1∶1的是 ( )
A.NaHCO3晶体中阴、阳离子 B.NH3分子中的质子和电子
C.Na2O2固体中阴、阳离子 D.原子中的质子和中子
5.下列物质的熔、沸点凹凸挨次正确的是 ( )
A.金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅
B.CI4>CBr4>CCl4>CF4
C.MgO>H2O>N2>O2
D.金刚石>生铁>钠>纯铁
6.(2022·上海高考)氮氧化铝(AlON)属原子晶体,是一种超强透亮 材料,下列描述错误的是 ( )
A.AlON和石英的化学键类型相同 B.AlON和石英晶体类型相同
C.AlON和Al2O3的化学键类型不同 D.AlON和Al2O3晶体类型相同
7.(双选)金属晶体和离子晶体是重要晶体类型,下列关于它们的说法中,正确的是 ( )
A.金属晶体和离子晶体在确定条件下都能导电
B.在镁晶体中,1个Mg2+只与2个价电子存在猛烈的相互作用
C.金属晶体和离子晶体都可实行“紧密积累”方式
D.金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等猛烈的相互作用,很难断裂,因而都具有延展性
8.下列物质性质变化规律不正确的是 ( )
A.金属Na、Mg、Al的硬度依次上升
B.HI、HBr、HCl、HF的沸点依次降低
C.干冰、冰、钠的熔点依次上升
D.O、F、H的原子半径依次减小
9.X是核外电子数最少的元素,Y是地壳中含量最丰富的元素,Z在地壳中的含量仅次于Y,W可以形成自然界最硬的原子晶体。下列叙述错误的是 ( )
A.WX4是沼气的主要成分
B.固态X2Y是分子晶体
C.ZW是原子晶体
D.ZY2的水溶液俗称“水玻璃”
10.下列有关晶体的叙述中,不正确的是 ( )
A.金刚石网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子
B.氯化钠晶体中,每个Na+四周距离相等的Na+共有12个
C.氯化铯晶体中,每个Cs+四周紧邻8个Cl-
D.干冰晶体中,每个CO2分子四周紧邻10个CO2分子
11.下列关于晶体的说法中确定正确的是 ( )
A.分子晶体中都存在共价键
B.一般状况下,离子晶体的熔点比分子晶体的高
C.SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
12.下列推论正确的是 ( )
A.SiH4的沸点高于CH4,可推想PH3的沸点高于NH3
B.为正四周体结构,可推想也为正四周体结构
C.CO2晶体是分子晶体,可推想SiO2晶体也是分子晶体
D.C2H6是碳链为直线形的非极性分子,可推想C3H8也是碳链为直线形的非极性分子
13.下列表中数据是对应物质的熔点,有关的推断正确的是 ( )
A.只要含有金属阳离子的晶体就确定是离子晶体
B.在共价化合物分子中各原子都形成8电子结构
C.同族元素的氧化物不行能形成不同类型的晶体
D.金属晶体的熔点不愿定比分子晶体的高
二、非选择题(本题包括4小题,共48分)
14.(12分)X、Y、Z三种常见的短周期元素,可形成XY2、Z2Y、XY3、Z2Y2、Z2X等化合物,已知Y的离子和Z的离子具有相同的电子层结构,X离子比Y离子多一个电子层,试回答:
(1)X、Y、Z的单质的晶体分别属于 晶体、 晶体、
晶体。
(2)Z2Y2的电子式为 ,Z2Y2溶于水的化学方程式为____ 。
(3)XY3在标准状况下是针状晶体,它属于 晶体,XY3的水溶液与Z2Y2反应可生成一种具有漂白性的氧化剂H2Y2,其化学方程式为
。
15.(12分)(2021·南京高二检测)如图所示为PIC元件
(热敏电阻)的主要成分——钡钛矿晶体结构,该结构是具有代表性的最小重复单位,该晶体经X射线分析鉴定,重复单位为立方体,边长a=403.1 pm。顶点位置被Ti4+所占据,体心位置被Ba2+所占据,全部棱心位置被O2-所占据。
(1)写出该晶体的化学式 。
(2)若将Ti4+置于晶胞的体心,Ba2+置于晶胞顶点,则O2-处于立方体的
位置。
(3)在该物质的晶体中,每个Ti4+四周与它最邻近的且距离相等的Ti4+有 个;
它们的空间构型为 。
(4)指出Ti4+的氧配位数和Ba2+的氧配位数 。
16.(12分)(2021·新课标全国卷Ⅰ)硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题:
(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为 ,该能层具有的原子轨道数为 、电子数为 。
(2)硅主要以硅酸盐、 等化合物的形式存在于地壳中。
(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以
相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献 个原子。
(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上接受Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为 。
(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/
(kJ·mol-1)
356
413
336
226
318
452
①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,缘由是 。
②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,缘由是 。
(6)在硅酸盐中, 四周体[如下图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为 ,Si与O的原子数之比为 ,化学式为 。
17.(12分)(2022·大纲版全国卷)原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中,a的最外层电子数为其周期数的2倍;b和d的A2B型氢化物均为V形分子,c的+1价离子比e的-1价离子少8个电子。
回答下列问题:
(1)元素a为 ,c为 ;
(2)由这些元素形成的双原子分子为 ;
(3)由这些元素形成的三原子分子中,分子的空间结构属于直线形的是 ,非直线形的是 (写2种);
(4)这些元素的单质或由它们形成的AB型化合物中,其晶体类型属于原子晶体的是 ,离子晶体的是 ,金属晶体的是 ,分子晶体的是 ;(每空填一种)
(5)元素a和b形成的一种化合物与c和b形成的一种化合物发生的反应常用于防毒面具中,该反应的化学方程式为 。
答案解析
1.【解析】选C。单质的晶体中可能含有原子(如原子晶体金刚石)、分子(如分子晶体碘、氦等)、阳离子(如金属晶体钠中含有Na+)。晶体中若含阴离子,则确定含阳离子,该晶体是离子晶体。
2.【解析】选A。在原子晶体中构成晶体的粒子是原子;在离子晶体中构成晶体的粒子是阳离子和阴离子;在分子晶体中构成晶体的粒子是分子;在金属晶体中构成晶体的粒子是金属阳离子和自由电子,故选项A错误。晶体的熔点一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体,而金属晶体的熔点相差比较大。晶体硅的熔点
(1 410℃)要比金属钨的熔点(3 410℃)低,而金属汞的熔点(常温下是液体)比蔗糖、白磷(常温下是固态,分子晶体)等低。所以选项B、C、D不正确。
3.【解析】选A。离子化合物确定含有离子键,A正确;稀有气体分子中不存在化学键,其他非金属单质分子中存在化学键,B项错误;含有极性键且分子结构不对称的分子是极性分子,结构对称的是非极性分子,如CO2分子含有极性键,但是非极性分子,因此C项错误;含有共价键的化合物可能是共价化合物(如HCl),也可能是离子化合物(如NH4Cl),共价化合物是只含有共价键的化合物,因此D项错误。
4.【解析】选C。Na2O2固体是由Na+和构成的,阴、阳离子个数比为1∶2。
5.【解析】选B。A项中物质全部为原子晶体,推断其熔、沸点凹凸可比较其原子半径:Si>C>O,故键长关系为Si—Si>Si—C>Si—O>C—C,故A项中的熔、沸点挨次错误;B项为同种类型的分子晶体,可比较其相对分子质量大小,相对分子质量越大,熔、沸点越高;C项中,N2与O2为同种类型的分子晶体,O2的熔、沸点比N2高;D项中,熔、沸点关系为金刚石>纯铁>生铁>钠,合金的熔、沸点比纯金属低。
6.【解析】选D。AlON与石英均为原子晶体,所含化学键均为共价键,故A、B项正确;Al2O3为离子晶体,晶体中有离子键,不含共价键,故C项正确,D项错误。
【技法小结】依据晶体的组成微粒和微粒间的相互作用推断晶体类型的方法
(1)阴、阳离子～离子键→离子晶体;
(2)原子～共价键→原子晶体;
(3)分子～分子间作用力→分子晶体;
(4)金属阳离子、自由电子～金属键→金属晶体。
留意:应用上述概念时要留意分析组成微粒与微粒间的相互作用,不要依据周期表去推断,如干冰(CO2)是分子晶体,而石英(SiO2)则是原子晶体;稀有气体虽由单原子(实质上可认为单原子分子)组成,但使其聚集在一起的相互作用不是共价键,而是分子间作用力,因此仍为分子晶体。
7.【解析】选A、C。离子晶体在水溶液或熔融状态下能导电,金属晶体中有电子气,能导电,故A项正确;金属晶体中的电子气属于整个晶体,故B项不正确;D项中离子晶体没有延展性。
8.【解析】选B。A中Na、Mg、Al均为金属晶体,其硬度由金属键打算,金属键越强,硬度越大,而金属键又与离子所带电荷和粒子半径有关,所带电荷越多,半径越小,金属键越强,故A对;B中因HF存在氢键,沸点大于HCl,故B错;C中干冰和冰为分子晶体,常温时分别为气态和液态,而钠为金属晶体,常温下是固态,故Na的熔点大于干冰和冰,而冰又大于干冰,C对;D由原子半径比较知是正确的。
【易错提示】分子晶体熔、沸点凹凸易错点
分子晶体的熔、沸点凹凸取决于分子间作用力的强弱,而利用相对分子质量的大小来衡量分子熔、沸点凹凸时,必需留意其应用范围是组成和结构相像的分子,同时留意氢键对物质性质的影响。
9.【解析】选D。由题给条件可知:X为氢元素,Y为氧元素,Z为硅元素,W为碳元素。则WX4为CH4,X2Y为H2O,其晶体为分子晶体,ZW为SiC,属原子晶体,ZY2为SiO2,SiO2难溶于水,也不能与水反应。“水玻璃”是硅酸钠的水溶液。
10.【解析】选D。由金刚石的空间结构知,每6个碳原子构成1个最小的环,故A对;在NaCl晶体中,与每个Na+等距紧邻的Cl-有6个,但与之等距紧邻的Na+有12个,故B对;由CsCl晶体结构知,每个Cs+四周紧邻8个Cl-,故C对;干冰晶体中,每个CO2分子四周紧邻12个CO2分子。
11.【解析】选B。A项分子晶体中的稀有气体仅以分子间作用力结合,无共价键存在;B项正确;C项中每个硅原子连接4个氧原子;D项中金属Hg常温为液态,比I2、S的熔点低。
12.【解析】选B。由于氨分子之间存在氢键,故其沸点比磷化氢的高,A错误;氮原子与磷原子的原子结构相像,故与结构相像,B正确;CO2是分子晶体,SiO2为原子晶体,C错误;丙烷不是直线形分子,而是锯齿形,D错误。
13.【解析】选D。本题通过同学思维的易混淆点考查同学思维的全面性。金属晶体中含有金属阳离子,但不属于离子晶体,A错;在含有氢原子的共价分子中氢原子形成2个电子的稳定结构,B错;CO2和SiO2分别属于分子晶体和原子晶体,C错误;Na的熔点低于AlCl3,D正确。
【互动探究】(1)在题给共价化合物中,各原子都形成了8电子结构的物质是哪些?
提示:AlCl3、CO2和SiO2。
(2)几种化合物都属于哪些晶体类型?
提示:Na2O、AlF3、Al2O3是离子晶体;AlCl3、BCl3、CO2是分子晶体;SiO2是原子晶体。
14.【解析】由Y、Z形成的Z2Y、Z2Y2为Na2O和Na2O2或H2O和H2O2,由Y与Z的离子具有相同的电子层结构,可知Z为Na,Y为O,又依据X的离子比Y的离子多一个电子层可知,X为第3周期非金属元素,且能与Na形成Na2X,则X的离子为-2价,核外电子排布为,为硫元素。
答案:(1)分子 分子 金属
(2)Na+[··O······O······]2-Na+
2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑
(3)分子 H2SO4+Na2O2====Na2SO4+H2O2
15.【解析】
(1)在该晶胞中三元素原子个数比为Ba:Ti:O=1:(8×):(12×)=1:1:3。
(2)将共用一个Ti的8个晶胞的体心Ba连起来构成新的晶胞的顶点,则氧原子正好处在六个面心的位置。
(3)晶胞一个顶点的Ti4+与其前、后、左、右、上、下的Ti4+最近且均与它等距,若连接起来,形成正八面体,分布于其各顶点。
(4)Ti与其四周最近的等距氧原子有上、下、左、右、前、后共6个;立方晶胞12条棱上的12个氧原子均与体心Ba2+等距。
答案:(1)BaTiO3 (2)面心 (3)6 正八面体
(4)6、12
16.【解析】(1)基态硅原子中,电子占据的最高能层为第三层,符号为M,该能层中有3个能级:3s、3p和3d,3s能级有1个原子轨道,3p能级有3个原子轨道,3d能级有5个原子轨道,所以该能层具有的原子轨道数为9,填充的电子数为4。
(2)硅在自然界中主要以硅酸盐和二氧化硅等化合物的形式存在于地壳中。
(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以硅硅共价键相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置的有6个原子,每个面心原子贡献二分之一,所以6个面心原子对该晶胞贡献3个原子。
(4)依据题意:工业上接受Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为Mg2Si+4NH4Cl====SiH4+4NH3+2MgCl2。
(5)①分析表格中C—C键、C—H键、Si—Si键、Si—H键的键能,可以得出:
C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定,而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成,所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多;②分析表格中C—H键、C—O键、Si—H键、Si—O键的键能,可以得出:
C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键,所以SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物。
(6)题干图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中每个硅原子和4个氧原子形成四周体结构,所以硅原子的杂化形式为sp3,Si与O的原子数之比为1∶3,化学式为(或)。
答案:(1)M 9 4 (2)二氧化硅 (3)共价键 3
(4)Mg2Si+4NH4Cl====SiH4+4NH3+2MgCl2
(5)①C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂。导致长链硅烷难以生成 ②C—H键的键能大于C—O键,
C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
(6)sp3 1∶3 (或)
17.【解析】原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d、e中,a的最外层电子数为其周期数的2倍,b和d的A2B型氢化物均为V形分子,c的+1价离子比e的-1价离子少8个电子,可推出元素a为C、b为O、c为Na、d为S、e为Cl。由这些元素形成的双原子分子为CO、O2、Cl2;由这些元素形成的三原子分子中直线形的为CO2、CS2,非直线形的分子是ClO2、SO2、O3、SCl2等。这些元素的单质或由它们形成的AB型化合物中,其晶体类型属于原子晶体的是金刚石,离子晶体的是NaCl,金属晶体的是Na,分子晶体的是O2、Cl2、O3、S或CO;元素a和b形成的一种化合物(CO2)与c和b形成的一种化合物(Na2O2)发生的反应常用于防毒面具中,该反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2。
答案:(1)C Na (2)CO、O2、Cl2
(3)CO2 SO2、O3(其他合理答案也可)
(4)金刚石 NaCl Na S或CO
(5)2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2
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