专题5 第2讲 物质结构与性质（选修3）
一、选择题
1．(2011•海南琼海高三一模)下列说法中错误的是( )
A．SO2、SO3都是极性分子
B．在NH4＋和[Cu(NH3)4]2＋中都存在配位键
C．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强
D．原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大，熔点高，硬度大的特性
答案：A
点拨：SO2为角形(或V形)分子，因此SO2为极性分子，SO3为平面分子，SO3为非极性分子，A错误；NH4＋中[ ]＋存在N—H配位键，Cu2＋与NH3之间以配位键形成，B正确；电负性为原子吸引电子的能力大小，电负性越大的原子，吸引电子的能力越强；原子晶体的构成微粒为原子，原子之间以共价键结合，因此原子晶体的熔点高，硬度大。
2．在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是( )
A．最易失去的电子能量最高
B．电离能最小的电子能量最高
C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
D．在离核最近区域内运动的电子能量最低
答案：C
点拨：电子本身的能量越高，就越容易失去、电离能就越小，就在离核越远的区域内运动。如2p轨道电子的能量比3s轨道电子的能量要低。
3．(2010•全国Ⅰ)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Si原子和3个O原子
B．最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2
C．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子
D．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角
答案：C
点拨：SiO2的晶体结构与金刚石的晶体结构相似，相当于把金刚石中的碳原子换成硅原子，然后在两个硅原子中间插入一个氧原子，金刚石的晶体结构中每个最小的环上是6个碳原子，所以SiO2晶体中最小的环上应有6个硅原子和6个氧原子。
4．已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是( )
A．ZXY3 B．ZX2Y6
C．ZX4Y8 D．ZX8Y12
答案：A
点拨：由晶胞可知X占据8个顶点，属于该晶胞的X数为：8×18＝1；Y占据12条棱的中间，属于该晶胞的Y数为：12×14＝3；Z占据该晶胞的体心，属于该晶胞的Z数为：1。故化学式为ZXY3。
5．(2012•安徽合肥)气态原子生成＋1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能。元素的第一电离能是衡量元素金属性强弱的一种尺度。下列有关说法正确的是( )
A．元素的第一电离能越大，其金属性越强
B．元素的第一电离能越小，其金属性越强
C．金属单质跟酸反应的难易，只跟该金属元素的第一电离能有关
D．同周期元素，第一电离能随原子序数增大逐渐增大
答案：B
点拨：第一电离能越小，说明金属越易失电子，其金属性越强，但与酸反应却未必越易。
6．(2010•河南郑州)据美国《科学》杂志报道：在40 GPa高压下，用激光器加热到1 800 K，制得具有高熔点、高硬度的二氧化碳晶体。下列关于该晶体的说法正确的是( )
A．该晶体属于分子晶体
B．该晶体易汽化，可用作制冷
C．一定条件下，该晶体可跟氢氧化钠反应
D．每摩尔该晶体中含5 ol C—O键
答案：C
点拨：高熔点、高硬度是原子晶体的特点，故该二氧化碳晶体是原子晶体。
7．(2010•湖南浏阳一中)邓小平说过“中东有石油，中国有稀土”。 62144S与 62150S是稀土元素，下列有关说法不正确的是( )
A. 62144S与 62150S互为同位素
B．我国有丰富的稀土资
C. 62144S与 62150S是不同的核素
D．据 62144S与 62150S的质量数可以确定S元素的相对原子质量为147
答案：D
点拨： 62144S与 62150S质子数相同，中子数不同，互为同位素，A正确；我国有丰富的稀土资，B正确， 62144S与 62150S为不同的原子即不同的核素，C正确；要确定元素的相对原子质量需知道元素原子在自然界中的百分含量，故D错误，选D。
8．下列有关HF、HCl、HBr、HI的说法错误的是( )
A．均为直线形极性分子B．熔、沸点依次增大
C．稳定性依次减弱D．还原性依次增强
答案：B
点拨：HF分子间含有氢键导致其熔、沸点比较高。
9．短周期非金属元素X和Y能形成XY2型化合物，下列有关XY2的判断不正确的是( )
A．XY2一定是分子晶体
B．XY2的电子式可能是
C．XY2水溶液不可能呈碱性
D．X可能是ⅣA、ⅤA或ⅥA族元素
答案：A
点拨：短周期常见由非金属元素形成的XY2型化合物有很多，可结合具体例子分析，A项说法错误，XY2可能是分子晶体(CO2)，也可能是原子晶体(SiO2)；如果是CO2或者CS2，电子式可能为： 形式，B项说法正确；根据常见XY2型化合物，XY2水溶液不可能呈碱性，C项说法正确；ⅣA、ⅤA或ⅥA族元素都有可能为＋2或者＋4价，所以都有可能形成XY2型化合物，D项说法也正确。
10．(2010•东日照)下面有关晶体的叙述中，错误的是( )
A．金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子
B．在NaCl晶体中每个Na＋(或Cl－)周围都紧邻6个Cl－(或6个Na＋)
C．白磷晶体中，粒子之间通过共价键结合，键角为60°
D．离子晶体在熔化时，离子键被破坏；而分子晶体熔化时，化学键不被破坏
答案：C
点拨：金刚石的网状结构中，每个最小的碳环上有6个原子，以共价键为边；NaCl晶体的配位数为6，即每个晶胞中6个Na＋、6个Cl－；白磷的化学式为P4，结构为正四面体形，键角为60°，分子内以P—P共价键结合，而P4分子晶体以分子间力结合，而非共价键；离子晶体熔化时，离子键被断开，而分子晶体熔化时，分子并未发生改变。
11．(2010•东烟台)下列物质的变化过程中，有共价键明显被破坏的是( )
①I2升华 ②NaCl颗粒被粉碎 ③HCl溶于水得盐酸 ④从NH4HCO3中闻到了刺激性气味
A．①② B．②③
C．①④ D．③④
答案：D
点拨：①中由I2分子组成的物质的升华是物理变化，共价键未被破坏；②中NaCl是离子化合物，其中有离子键无共价键，NaCl颗粒被粉碎的过程有离子键被破坏；③中HCl是共价型分子，分子中有共价键。HCl溶于水形成盐酸的过程中有变化：HCl===H＋＋Cl－，此变化中H—Cl共价键被破坏；④中NH4HCO3是由NH4＋和HCO3－组成的离子化合物，NH4＋与HCO3－之间的化学键是离子键。NH4＋内有关原子之间，HCO3－内的有关原子之间的化学键是共价键。从NH4HCO3中闻到刺激性气味，是因为发生了化学反应：NH4HCO3===NH3↑＋CO2↑＋H2O。比较NH3与NH4＋、CO2与HCO3－的组成可知，NH4HCO3分解的过程既有离子键破坏，又有共价键破坏。
12．(2011试题调研)人们研究金星大气成分，发现金星大气中有一种称之为硫化羰(COS)的分子，其结构与CO2类似，硫化羰是一种与生命密切相关的物质，下列有关COS的推测肯定不正确的是( )
A．COS分子是含有极性键的极性分子
B．COS属于离子化合物
C．COS的结构式为S===C===O
D．COS分子中所有原子都满足8电子稳定结构
答案：B
点拨：COS的电子式为 ，结构式为S===C===O，是含有极性键的极性分子，所有原子都满足8电子稳定结构，故A、C、D的推测都正确，B推测不正确。
13．(2011•试题调研)已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只有以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法错误的是( )
A．该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石更牢固
B．该晶体中每个碳原子连接4个氮原子、每个氮原子连接3个碳原子
C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构
D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构
答案：D
点拨：C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，所以一定属于原子晶体，其化学键为C—N共价键，由于N原子半径小于C原子半径，C—N键比C—C键键长短，更加牢固，A项说法正确；根据碳原子与氮原子结构与元素化合价，碳原子形成4个共价键而氮原子形成3个共价键，每个碳原子连接4个氮原子、每个氮原子连接3个碳原子，二者均满足8电子稳定结构，B、C说法均正确；该晶体中C—N键属于极性共价键，所以D项错误。
二、非选择题
14．(2011•江苏南通第二次调研)能、和信息是现代社会的三大“支柱”。
(1)目前，利用金属或合金储氢的研究已取得很大进展，右图是一种镍基合金储氢后的晶胞结构图。
①Ni原子的价电子排布式是____________________________。
②该合金储氢后，含1 ol La的合金可吸附H2的数目为____________。
(2)南师大结构化学实验室合成了一种多功能材料——对硝基苯酚水合物(化学式为C6H5NO2•1.5H2O)。实验表明，加热至94℃时该晶体能失去结晶水，由黄色变成鲜亮的红色，在空气中温度降低又变为黄色，具有可逆热色性；同时实验还表明它具有使激光倍频的二阶非线性光学性质。
①晶体中四种基本元素的电负性由大到小的顺序是______________________________。
②对硝基苯酚水合物失去结晶水的过程中，破坏的微粒间作用力是________ __________。
(3)科学家把NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO32－互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构。
该阴离子的电子式是____________，其中心原子N的杂化方式是________________。
答案：(1)①3d84s2 ②3NA
(2)①O>N>C>H ②氢键
(3) sp3
点拨：(1)Ni的原子序数为28，则其电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，价电子排布式为3d84s2；该晶胞中含有La为8×18＝1个，含有H2为8×14＋2×12＝3个，则1 ol La可吸附3NA个H2。
(2)根据C、N、O、H在元素周期表中的位置，其电负性为O>N>C>H，由于94℃结晶水能失去，说明断裂的不是化学键。
(3)由于SO32－为42e－微粒，则只有NO43－才能符合42e－的结构特征，SO32－中的S原子采用sp3杂化，NO43－中的N原子也采用sp3杂化。
15．(2011高考命题研究专家原创卷)2011年3月11日日本发生了9.0级强地震。福岛第一核电站1号机组12日下午发生的氢气爆炸。随后在爆炸核电站周围检测到的放射性物质有碘131和铯137。碘131一旦被人体吸入，可能会引发甲状腺疾病。日本政府向核电站附近居民发放防止碘131辐射的药物碘片。
(1)Cs(铯)的最外层电子排布式为6s1，与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元素A、B、C的电离能如下表：
元素代号ABC
第一电离能(•ol－1)520496419
那么三种元素A、B、C的元素符号分别为________，形成其单质晶体的化学键类型是________。
(2)F与I同主族，BeF2与氢气爆炸的生成物H2O都是由三个原子构成的共价化合物分子，二者分子中的中心原子Be和O的杂化方式分别是____________、________。
(3)与碘同主族的氯具有较高的活泼性，能够形成大量的含氯化合物，如金属氯化物，非金属氯化物等。BCl3是一种非金属氯化物，该物质分子中B—Cl键的键角为________。
(4)碘131是碘单质，其晶胞结构如下图所示，该晶胞中含有________个I2分子；KI的晶胞结构如下图乙所示，每个K＋紧邻________个I－。
答案：(1)Li、Na、K 金属键
(2)sp sp3
(3)120°
(4)4 6
点拨：(1)由铯的最外层电子排布式为6s1，可知A、B、C为第ⅠA族，而ⅠA族前四周期的元素分别为H、Li、Na、K，又由提供的A、B的第一电离能的差值与B、C的第一电离能的差值相差不大可知，A、B、C不可能有H元素，而同主族元素随着电子层数的增加，第一电离能逐渐减小，故A、B、C分别为Li、Na、K。
(2)BeF2分子内中心原子为Be，其价电子数为2，F提供2个电子，所以Be原子的价层电子对数为(2＋2)/2＝2，Be原子的杂化类型为sp杂化；H2O分子的中心原子为O，其价电子数为6，H提供2个电子，所以O原子的价层电子对数为(6＋2)/2＝4，O原子杂化类型为sp3。
(3)硼原子价电子数为3，Cl提供3个电子，硼原子的价层电子数为3＋32＝3，因价层电子对中没有孤对电子，故BCl3平面正三角形结构，分子中B—Cl键的键角为120°。
(4)由碘晶胞可知，I2在晶胞的8个顶点和6个面上，故一个晶胞中含有4个I2分子；KI晶胞与NaCl晶胞结构相似，每个K＋紧邻6个I－。
16．(2011•吉林高三一检)已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期。A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍。同时含有A、B、D三种元素的化合物是一种居室污染气体，其分子中所有的原子共平面。A、B两种元素组成的原子个数比为1∶1的化合物N是常见的有机溶剂。E有“生物金属”之称，E4＋离子和氩原子的核外电子排布相同。
请回答下列问题：(答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
(1)下列叙述正确的是________(填字母)。
a．易溶于水，是因为与水分子间能形成氢键，且是极性分子；N不溶于水，是因为N是非极性分子
b．和二氧化碳分子中的中心原子均采用sp2杂化
c．N分子中含有6个σ键和3个π键
d．BD2晶体的熔沸点都比二氧化硅晶体的低
(2)金属E的晶胞是面心立方结构(如右图)，则E晶体的1个晶胞中E原子数为：________，E原子的配位数为：________。
(3)E的一种氧化物化学式为EO2，广泛用于制造高级白色油漆，也是许多反应的催化剂。工业上用含E的矿石[主要成分为FeEO3(不溶于水)]作原料制取EO2。矿石经过硫酸溶液浸泡，生成含EO2＋的溶液，再经稀释得EO2•xH2O，写出这两步反应的离子方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)X和Y分别是B和C的氢化物，这两种氢化物都含有18电子。X和Y的化学式分别是________、________。两者沸点的关系为X________Y(“>”或“<”)，原因是______________________________。
答案：(1)ad (2)4 12
(3)FeTiO3＋4H＋===Fe2＋＋TiO2＋＋2H2O
TiO2＋＋(x＋1)H2O===TiO2•xH2O＋2H＋
(4)C2H6 N2H4 < N2H4分子间有氢键，而C2H6分子间是范德华力。
点拨：根据题给信息确定A为H，B为碳，C为N，D为O，E为Ti， 为HCHO，N为C6H6。
(1)HCHO能溶于水，是由于—CHO与H2O之间形成氢键； 中C原子为sp2杂化，但CO2中的C原子为sp杂化；C6H6中π键是一种离域π键，C6H6中只有一个大π键和6个C—Hσ键；CO2为分子晶体，SiO2为原子晶体，CO2熔沸点低。
(2)E个数为8×18＋6×12＝4个，E的配位键为12个(X轴、Y轴、Z轴分别为4个)。
(3)根据题目信息，FeTiO3与H2SO4反应生成TiO2＋，其中Ti化合价未发生变化，TiO2＋与H2O反应生成TiO2，Ti的化合价也未发生变化，该一系列反应均为复分解反应。
(4)18e－微粒中C2H6、N2H4符合题意。由于N2H4与N2H4间可形成氢键，其熔沸点高。
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