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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.(2022·九江高二检测)下列对化学学问概括合理的是 ( )
A.原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体中都确定存在化学键
B.同素异形体之间的转化都是物理变化
C.原子晶体的熔点不愿定比金属晶体的高,分子晶体的熔点不愿定比金属晶体的低
D.一种元素可能有多种氧化物,但同种化合价只对应一种氧化物
【解析】选C。稀有气体的晶体中不含有化学键,A项错;3O22O3是化学变化,B项错;晶体硅的熔点比钨低,蔗糖的熔点比汞高,C项正确;氮元素显+4价的氧化物有NO2、N2O4,D项错。
2.(双选)下列物质性质的变化规律与分子间作用力有关的是 ( )
A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B.金刚石的硬度大于晶体硅,其熔、沸点也高于晶体硅
C.水蒸气比H2S气体易液化
D.F2、Cl2、Br2、I2的沸点依次上升
【解析】选C、D。A项氢化物的稳定性,B项中硬度、熔、沸点都与共价键有关,与分子间作用力无关。
3.(2022·廊坊高二检测)有关晶体的下列说法中正确的是 ( )
A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.原子晶体中共价键越强,熔点越高
C.冰溶化时水分子中共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏
【解析】选B。分子晶体中分子间作用力越大,则分子晶体的熔、沸点越高,分子内共价键键能越大,则分子越稳定;冰中水分子间存在氢键,冰溶化时断裂了氢键;NaCl中Na+、Cl-之间存在离子键,NaCl熔化成Na+、Cl-时确定破坏了离子键。
4.下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是 ( )
A.最小的环上,有3个硅原子和3个氧原子
B.最小的环上,硅和氧原子数之比为1∶2
C.最小的环上,有6个硅原子和6个氧原子
D.存在四周体结构单元,O处于中心,Si处于4个顶角
【解析】选C。二氧化硅晶体相当于将金刚石晶体中的碳原子换成硅原子,同时在每两个硅原子中心连线的中间加上一个氧原子,最小的环上有12个原子(6个硅原子和6个氧原子),A项错误,C项正确;最小的环上硅和氧原子数之比为1∶1,B项错误;SiO2晶体为空间网状结构,每个硅原子与相邻的4个氧原子以共价键相结合,前者位于正四周体的中心,后者位于正四周体的4个顶点,D错。
5.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
【解析】选C。离子晶体在固态时不导电;在金属晶体中,自由电子为整块金属全部,不专属于某个离子;金属键和离子键均无方向性和饱和性,使两类晶体均实行“紧密积累”方式;离子晶体无延展性。
6.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
【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。
【加固训练】下列化合物,按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 ( )
A.SiO2 CsCl CBr4 CF4
B.SiO2 CsCl CF4 CBr4
C.CsCl SiO2 CBr4 CF4
D.CF4 CBr4 CsCl SiO2
【解析】选A。SiO2为原子晶体,CsCl为离子晶体,CBr4和CF4都是分子晶体。一般来说,原子晶体的熔、沸点高于离子晶体,离子晶体的熔、沸点高于分子晶体,而分子晶体的熔、沸点凹凸主要由分子间作用力打算,一般来说,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔、沸点越高,同时分子晶体的熔、沸点又受氢键、分子的极性等影响。
7.(2022·新乡高二检测)如图是某无机化合物的二聚分子,该分子中A、B两种元素都是第3周期的元素,分子中全部原子的最外层电子数都达到8个电子的稳定结构。下列说法不正确的是 ( )
A.该化合物的化学式是Al2Cl6
B.该化合物是离子化合物,在熔融状态下能导电
C.该化合物在固态时所形成的晶体是分子晶体
D.该化合物中不存在离子键,也不含有非极性共价键
【解析】选B。由题中描述:“二聚分子”“该分子中”等词语,知该化合物为共价化合物,形成的晶体为分子晶体,不存在离子键,由图示知,只存在A、B之间的极性共价键;所以利用排解法结合题干描述知A、C、D项正确。
【加固训练】正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子之间通过氢键相连(层状结构如图所示,图中“虚线”表示氢键)。下列有关说法正确的是 ( )
A.含1 mol H3BO3的晶体中有6 mol氢键
B.分子中硼原子、氧原子最外层均为8e-的稳定结构
C.正硼酸晶体属于原子晶体
D.H3BO3分子的稳定性与氢键无关
【解析】选D。A项含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键;B项硼原子的最外层不是8e-的稳定结构;C项正硼酸晶体属于分子晶体。
8.(2022·济宁高二检测)下列有关晶胞的说法正确的是 ( )
A.晶胞中所含粒子数即为晶体的化学式
B.若晶胞为六棱柱,则侧棱上的粒子为2个晶胞共用
C.若晶胞为六棱柱,则顶点上的粒子为6个晶胞共用
D.晶胞中不行能存在多个粒子
【解析】选C。A项晶胞中的粒子数不愿定为晶体的化学式,如金属铜的晶胞中,铜原子个数为4;B项六棱柱侧棱上的粒子为3个晶胞所共用;C项如图所示顶点为6个晶胞所共用;D项,晶胞内可能存在多个粒子,如NaCl晶胞。
【加固训练】下列关于晶体的说法确定正确的是 ( )
A.分子晶体中都存在共价键
B.CaTiO3晶体中每个Ti4+与12个O2-相紧邻
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
【解析】选B。由于稀有气体所形成的晶体是单原子分子所形成的,故不存在共价键,A项错;从题图中CaTiO3晶体结构模型知,立方体的每一面上,每个Ti4+与4个O2-紧邻,即。从三维空间的立体结构考虑,有三个这样的正方形环绕Ti4+,即Ti4+在晶体中与O2-紧邻的个数共有3×4=12个,故B项正确;C项,在SiO2晶体中,每个Si与4个O以共价键相连,C项错;D项,金属Hg为金属晶体,其常温呈液态,而蔗糖为分子晶体,常温为固态,则D项错。
9.下列叙述中正确的是 ( )
A.离子晶体中确定不含非极性共价键
B.原子晶体的熔点确定高于其他晶体
C.由分子组成的物质其熔点一般较低
D.原子晶体中除去极性共价键外不行能存在其他类型的化学键
【解析】选C。A选项离子晶体中有时也含非极性共价键,例如Na2O2;B选项SiO2的熔点比钨(W)熔点低;C选项分子晶体一般熔点较低;D选项金刚石晶体C—C键为非极性共价键。
【易错提示】
(1)原子晶体的熔点不愿定比离子晶体高,如MgO的熔点为2 852℃,石英的熔点为1 710℃。
(2)金属晶体的熔点不愿定比分子晶体的熔点高,如Na的熔点为97.72℃,尿素的熔点为132.7℃。
10.(2022·十堰高二检测)科学家艾哈迈德·泽维尔使“运用激光技术观测化学反应时原子的运动”成为可能。泽维尔争辩发觉,当激光脉冲照射NaI时,Na+和I-两核间距在10～15A。(埃,1A。=1×10-10m),呈现离子键;当两核靠近约2.8A。时,呈现共价键。依据泽维尔的争辩成果能得出的结论是 ( )
A.NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物
B.共价键和离子键没有明显的界限
C.NaI晶体中既有离子键,又有共价键
D.离子晶体可能含有共价键
【解析】选B。NaI晶体在不同状况下属于不同的晶体类型,不是离子晶体和分子晶体的混合物,并且NaI晶体中的化学键在Na+和I-核间距发生变化时可能是离子键,也可能是共价键,说明共价键和离子键无明显界限;D项中内容不是依据泽维尔的争辩成果得出的结论。
【加固训练】科学家们乐观探究利用CO2气体的新方法,例如,人们已成功制得了CO2的原子晶体,利用CO2合成了可降解塑料聚二氧化碳等。下列说法正确的是
( )
A.二氧化碳是主要的大气污染物
B.CO2原子晶体具有较低的熔点和沸点
C.聚二氧化碳塑料可以通过加聚反应制得
D.CO2的原子晶体和聚二氧化碳塑料都属于纯洁物
【解析】选C。二氧化碳是能产生温室效应的气体,但它不属于大气污染物,A错。CO2原子晶体具有很高的熔、沸点,B错。二氧化碳分子中含有两个碳氧双键,可以通过加聚反应来合成聚二氧化碳塑料,C正确。聚二氧化碳塑料是混合物,D错。
11.(2022·扬州高二检测)某物质的晶体内部一个截面上原子的排布状况如图所示,则该晶体的化学式可表示为 ( )
A.A2B B.AB C.AB2 D.A3B
【解析】选B。观看图可以看出,在A原子的四周有4个B原子,同样在B原子的四周有4个A原子,故A、B原子的个数比为1∶1。
12.(2022·潍坊高二检测)原子序数小于18的8种连号元素,它们的单质熔点随原子序数增大而变化的趋势如图所示,图中X元素应属于 ( )
A.ⅢA族 B.ⅣA族 C.ⅤA族 D.ⅥA族
【解析】选B。X的熔点在8种元素中最高,说明X为原子晶体,常见的原子晶体有金刚石、晶体硅等,即X处在ⅣA族。
13.依据下列几种物质的熔点和沸点数据,推断下列有关说法中,错误的是
( )
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
单质B
熔点/℃
810
710
190
-68
2 300
沸点/℃
1 465
1 418
182.7
57
2 500
注:AlCl3熔点在2.5×105Pa条件下测定。
A.SiCl4是分子晶体
B.单质B是原子晶体
C.AlCl3加热能升华
D.MgCl2所含离子键的强度比NaCl大
【解析】选D。三类不同的晶体由于形成晶体的粒子和粒子间的作用力不同,因而表现出不同的性质。原子晶体具有较高的熔、沸点,硬度大,不能导电。离子晶体具有较高的熔、沸点,较大的硬度,在溶液中或熔融状态下能导电。分子晶体熔、沸点低,硬度小,不导电,熔融时无化学键断裂,依据这些性质可确定晶体类型。依据上述性质特点及表中数据进行分析,NaCl的熔沸点均比MgCl2高,所以NaCl晶体中的离子键应比MgCl2强,故D项不正确。
【方法规律】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,不要依据元素周期表去推断,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(实质上可认为是单原子分子)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。
二、非选择题(本题包括4小题,共48分)
14.(10分)(2022·池州高二检测)(1)分析下列物质的物理性质,推断其晶体类型:
A.碳化铝,黄色晶体,熔点2 200℃,熔融态不导电 ;
B.溴化铝,无色晶体,熔点98℃,熔融态不导电 ;
C.五氟化钒,无色晶体,熔点19.5℃,易溶于乙醇、氯仿、丙酮中 ;
D.溴化钾,无色晶体,熔融时或溶于水中都能导电 。
(2)卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物,XX'型卤素互化物与卤素单质结构相像、性质相近。如图是部分卤素单质和XX'型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系图。它们的沸点随着相对分子质量的增大而上升,其缘由是 。
试推想ICl的沸点所处的最小范围 。
【解析】(1)晶体的熔点凹凸、熔融态能否导电及溶解性相结合,是推断晶体类型的重要依据。原子晶体和离子晶体的熔点都很高或较高,两者最大的差异是熔融态的导电性不同。原子晶体熔融不导电,离子晶体熔融时或水溶液都能导电。原子晶体和分子晶体的区分则主要在于熔点、沸点有很大差异,一般原子晶体和分子晶体熔融态时都不能导电。另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。
(2)卤素及其互化物的分子结构相像,相对分子质量越大,分子间的作用力越强,物质的熔点、沸点越高。比较各种卤素及其互化物的相对分子质量可知,其最小范围为M(Br2)<M(ICl)<M(IBr),故ICl的沸点介于二者之间。
答案:(1)原子晶体 分子晶体 分子晶体 离子晶体
(2)相对分子质量越大,分子间的作用力越强 介于Br2的沸点和IBr的沸点之间
15.(12分)(2021·海南高考)Ⅰ.下列化合物中,含有非极性共价键的离子化合物是 ( )
A.CaC2 B.N2H4
C.Na2S2 D.NH4NO3
Ⅱ.图A所示的转化关系中(具体反应条件略),a、b、c和d分别为四种短周期元素的常见单质,其余均为它们的化合物,i的溶液为常见的酸。a的一种同素异形体的晶胞如图B所示。
回答下列问题:
(1)图B对应的物质名称是 ,其晶胞中的原子数为 ,晶体的类型为 。
(2)d中元素的原子核外电子排布式为 。
(3)图A中由二种元素组成的物质中,沸点最高的是 ,缘由是
_________________,该物质的分子构型为 ,中心原子的杂化轨道类型为 。
(4)图A中的双原子分子中,极性最大的分子是 。
(5)k的分子式为 ,中心原子的杂化轨道类型为 ,
属于 分子(填“极性”或“非极性”)。
【解析】Ⅰ.CaC2的电子式为,Na2S2的电子式为Na+[··S······S······]2-Na+,二者属于含有非极性键的离子化合物。N2H4为共价化合物;NH4NO3中没有非极性键。
Ⅱ.依据各物质的转化关系,a与水反应生成一种单质和一种化合物,a的一种同素异形体的晶胞如图B,图B对应的物质为金刚石,所以a为碳单质,b为H2,c为O2,d为Cl2,f为CO,g为CO2,i为HCl,k为COCl2。
答案:Ⅰ.A、C
Ⅱ.(1)金刚石 8 原子晶体
(2)1s22s22p63s23p5
(3)H2O 分子间形成氢键 V形(或角形) sp3
(4)HCl
(5)COCl2 sp2 极性
16.(12分)(2022·四川高考)X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题:
(1)Y基态原子的电子排布式是 ;
Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是 。
(2)XY2-的立体构型是 ;R2+的水合离子中,供应孤电子对的原子是 。
(3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如下图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是 。
(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是
。
【解析】X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大,XY2是红棕色的气体,该气体是NO2,则X是氮元素,Y是氧元素;X与氢元素可形成XH3,该气体是氨气;Z基态原子的M层与K层电子数相等,则该元素的原子序数是2+8+2=12,即为镁元素,R2+的3d轨道上有9个电子,因此R的原子序数是18+9+2=29,即为铜元素。
(1)氧元素的原子序数是8,依据核外电子排布规律可知,氧元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p4。同周期自左向右元素的第一电离能有渐渐增大的趋势,镁是第3周期的元素,其所在的周期中第一电离能最大的主族元素是氯元素。
(2)依据价层电子对互斥理论可知,NO2-的立体构型是V型;铜离子含有空轨道,而水分子中的氧原子含有孤电子对,因此在Cu2+的水合离子中,供应孤电子对的原子是氧原子。
(3)依据晶胞结构可知,阳离子在8个顶点和体心位置,因此晶胞中阳离子个数为1+8×1/8=2,阴离子在上下面各2个,晶胞内部2个,则阴离子个数=4×1/2+2=4,因此晶胞中阴离子与阳离子的个数比为2∶1。
(4)将铜单质的粉末加入氨气的浓溶液中,通入氧气,充分反应后溶液呈深蓝色,这说明在反应中铜被氧化成铜离子,与氨气结合形成配位键,则该反应的离子反应方程式是2Cu+8NH3·H2O+O2====2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。
答案:(1)1s22s22p4 Cl
(2)V型 O
(3)2∶1
(4)2Cu+8NH3·H2O+O2====2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O
17.(14分)(2022·成都高二检测)铜是重要金属,Cu的化合物在科学争辩和工业生产中具有很多用途,如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题:
(1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备,该反应的化学方程式为
__________________________________________________________________;
(2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分,其缘由是 ;
(3)SO42-中S以sp3杂化,SO42-的立体构型是 ;
(4)元素金(Au)处于周期表中的第6周期,与Cu同族,金原子最外层电子排布式为 ;一种铜合金晶体具有立方最密积累的结构,在晶胞中铜原子处于面心,金原子处于顶点位置,则该合金中铜原子与金原子数量之比为 ;该晶体中,原子之间的作用力是 ;
(5)CuSO4晶体的构成微粒是 和 ,微粒间的作用力是 ,该晶体属于 晶体;
(6)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入到由铜原子与金原子构成的四周体空隙中。若将铜原子与金原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相像,该晶体储氢后的化学式应为 。
【解析】(1)金属铜与浓硫酸在加热时反应生成硫酸铜、二氧化硫和水。
(2)白色的CuSO4粉末与水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O晶体,该反应常用于检验微量水的存在。
(3)硫原子以sp3杂化,且硫原子结合4个氧原子,因此SO42-的空间构型为正四周体形。
(4)铜的价电子排布式为3d104s1,最外层只有1个电子,最外层电子排布式为4s1,所以与Cu同族的第6周期的金原子最外层电子排布式为6s1。立方最密积累的结构中,顶点有8个金原子,顶点上的原子被8个晶胞共用,完全属于该晶胞的有8×18=1(个),6个面的中心共有6个铜原子,面上的原子被2个晶胞共用,完全属于该晶胞的有6×12=3(个),所以铜原子与金原子数量之比为3∶1。金属和合金属于金属晶体,微粒间的作用力为金属键。
(5)CuSO4为离子晶体,该晶体由Cu2+和SO42-以离子键结合。
(6)氟化钙的晶胞如图所示,在立方体里面有8个F-,每个F-恰好处于4个Ca2+围成的四周体的中间。若把该铜金合金中的铜原子和金原子等同看待,则铜原子和金原子相当于CaF2中的Ca2+,所储氢原子相当于F-,故其化学式为Cu3AuH8。
答案:(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)白色CuSO4粉末和水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O晶体
(3)正四周体形 (4)6s1 3∶1 金属键 (5)Cu2+ SO42- 离子键 离子 (6)Cu3AuH8
【互动探究】若已知在第(4)问中铜合金晶体的密度为ρg·cm-3,M(Cu)=ag·mol-1,
M(Au)=bg·mol-1,则
(1)其晶胞质量为多少?
提示:由于在晶胞中铜原子处于面心,金原子处于顶点位置,所以铜原子与金原子数量之比为3∶1,取1 mol晶胞,其质量m=(3a+b)g,故一个晶胞的质量为g。
(2)与金原子距离最近并且相等的铜原子的个数是多少?
提示:12个,从三个面上去考虑,每面上4个,共12个,即
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