高中化学同步讲义（选择性必修二）第23讲 物质结构和性质收官测试1（教师版）

第23课物质结构和性质收官测试1（考试时间：75分钟试卷满分：100分）可能用到的相对原子质量：H1C12O16S32K39Ni59Ge73Zr91Ba137Bi209第Ⅰ卷一、选择题：本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题意。1．是目前储氢密度最高的材料之一，其晶胞结构如图所示，晶胞边长为apm。Mg原子占据Fe形成的所有四面体空隙，储氢后，分子占据Fe形成的八面体空隙，化学式为。下列说法正确的是A．晶胞中，存在的化学键类型为金属键和离子键B．氢气储满后晶体的化学式为C．氢气储满后，和的最短距离为D．晶胞中Fe与Mg的配位数均为4【答案】C【解析】A．构成该晶体的元素均为金属元素，所以存在的化学键类型为金属键，A错误；B．原子形成的八面体空隙在晶胞的棱心和体心，所以每个晶胞中含有4个和8个，个，因此氢气储满后晶体的化学式为，B错误；C．和的最短距离为面对角线的二分之一，为，C正确；D．根据晶胞结构示意图可知，距离原子最近且等距的原子有4个，即的配位数为4，而该晶体的化学式为，所以的配位数为8，D错误。2．用价层电子对互斥模型预测和的空间结构，两个结论都正确的是A．直线形；正四面体形 B．V形；平面正方形C．直线形；平面正方形 D．V形；正四面体形【答案】D【解析】中S原子的孤电子对数为，键电子对数为2，S原子的价层电子对数为4，的空间结构为V形；中N的孤电子对数为，键电子对数为4，N原子的价层电子对数为4，的空间结构为正四面体形；故答案为：D。3．下列叙述正确且相关解释合理的是选项叙述解释A酸性：的第一电离能大于B热稳定性：键的键能大于键C熔点：的摩尔质量大于D水溶性：乙醇>正戊醇乙醇能与水形成氢键而正戊醇不能【答案】B【解析】A．的非金属性大于，所以酸性：，与第一电离能无关，故A错误；B．键的键能大于键，不易断键，则热稳定性：，故B正确；C．CO2是分子晶体，是共价晶体，则熔点：，与摩尔质量无关，故C错误；D．乙醇和正戊醇都能和水分子形成氢键，饱和一元醇中羟基的质量分数越大，其溶解性越强，则水溶性：乙醇>正戊醇，故D错误；故选B。4．下列说法中错误的是A．根据水的沸点高于氟化氢，推断分子间氢键数目：B．根据推电子基团种类不同，推断酸性：C．根据核外电子数不同，推断核外电子空间运动状态种类：D．根据中心原子电负性不同，推断键角：【答案】C【解析】A．水分子之间和HF分子之间都存在氢键，水常温下为液体，HF常温下为气体，则分子间氢键数目：，A正确；B．乙基的推电子能力比甲基大，则正丙酸中的羧基较难电离出氢离子，其酸性较弱，B正确；C．S的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，P的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，两者的核外电子空间运动状态种类都为1+1+3+1+3=9，C错误；D．N的电负性大于P，则N—H键中的共用电子对都更加偏向于N原子，相互之间斥力较大，键角大，D正确；故选C。5．下列每组分子的中心原子杂化方式相同的是A． B． C． D．【答案】A【解析】A．中心原子属于杂化，中心原子属于杂化，A正确；B．中心原子属于杂化，中心原子属于杂化，B错误；C．中心原子属于杂化，中心原子属于杂化，C错误；D．中心原子属于杂化，中心原子属于杂化，D错误；答案选A。6．下列有关VIA族元素及其化合物说法正确的是A．是非极性分子B．与的键角相等C．基态Se的价层电子排布式为D．VIA族元素氢化物的沸点从上到下依次升高【答案】C【解析】A．中S是杂化，四面体结构，没有对称中心，正电荷、负电荷中心不重合，为极性分子，A错误；B．为平面三角形，为三角锥形，二者的的键角不等，B错误；C．硒位于第四周期ⅥA族，其基态原子价层电子排布式为，C正确；D．VIA族元素氢化物中，分子间能形成氢键，水的熔沸点最高，D错误；故选C。7．下列化学用语中表示错误的是A．碳原子的价电子轨道表示式B．氢元素的三种不同核素：H、D、TC．的VSEPR模型为平面三角形D．钠原子电子云图【答案】C【解析】A．碳原子的价电子排布式为2s22p2，其价电子轨道表示式，A正确；B．H、D、T分别为1H、2H、3H，它们是氢元素的三种不同核素，B正确；C．的中心原子的σ键电子对数3，孤电子对为1，则价层电子对数4，其VSEPR模型为四面体，C错误；D．钠原子的2p轨道为哑铃形，其电子云图为，D正确；故选C。8．具有下列电子层结构的原子或离子，其对应元素一定属于同一周期的是A．两原子核外全部都是s电子B．最外层电子排布式为的原子和最外层电子排布式为的离子C．能级上只有一个空轨道的原子和能级上只有一个未成对电子的原子D．原子核外M层上的s、p能级都充满电子，而能级上没有电子的原子和离子【答案】C【解析】A．氢原子和锂原子的核外全部都是s电子，但氢元素和锂元素不在同一周期，故A错误；B．最外层电子排布式为3s23p6的原子为氩原子，最外层电子排布式为3s23p6的离子可能为钾离子，钾元素和氩元素不在同一周期，故B错误；C．3p能级上只有一个空轨道的原子为硅原子，3p能级上只有一个未成对电子的原子为氯原子，硅元素和氯元素都位于元素周期表第三周期，故C正确；D．原子核外M层上的s、p能级都充满电子，而3d能级上没有电子的原子为氩原子、离子可能为钾离子或钙离子，氩元素与钾元素或钙元素不在同一周期，故D错误；故选C。9．物质的结构决定其性质。下列实例与解释不相符的是选项实例解释A熔点：NH4NO3低于NaNO3摩尔质量M(NaNO3)>M(NH4NO3)B酸性：强于羟基极性：强于C冠醚15-冠-5能够与Na+形成超分子，而不能与K+形成超分子Na+的直径与冠醚空腔的直径相当D不存在稳定的H3、H2Cl和Cl3共价键具有饱和性【答案】A【解析】A．NH4NO3和NaNO3都是离子晶体，其熔点受离子半径和离子所带电荷的影响，离子半径越小、离子所带电荷越多，则该离子晶体的熔点越高，由于铵根离子半径大于钠离子半径，因此熔点：NH4NO3低于NaNO3，与摩尔质量无关，故A错误；B．Cl原子的电负性大于H，使羟基极性增强，易发生断裂，导致酸性增强，故B正确；C．超分子有“分子识别”的特性，冠醚15-冠-5能够与Na+形成超分子，而不能与K+形成超分子，可知Na+的直径与冠醚空腔的直径相当，故C正确；D．根据共价键的饱和性，H原子达到2电子稳定结构，H只能共用1对电子对，Cl原子最外层有7个电子，达到8电子稳定结构，Cl原子只能共用1对电子对，因此只存在H2、HCl、Cl2分子，不存在稳定的H3、H2Cl和Cl3，故D正确；故选A。10．钛酸钡()是一种新型太阳能电池材料，其制备原理为：。已知钛酸钡的晶胞结构均与接触)和元素周期表中钛的数据如图所示，晶胞参数为为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是A．Ti元素的质量数为47.87 B．晶体中与紧邻的有12个C．的化学式为 D．钛酸钡的密度约为【答案】C【解析】A．Ti元素的相对原子质量为47.87，故A错误；B．根据晶胞结构图，晶体中与紧邻的有6个，故B错误；C．根据均摊原则，晶胞中Ti4+数、Ba2+数1、O2-数为，钛酸钡的化学式为BaTiO3，根据元素守恒，的化学式为，故C正确；D．根据均摊原则，晶胞中Ti4+数1、Ba2+数1、O2-数为3，钛酸钡的密度约为，故D错误；选C。11．铋化锂晶胞结构如图所示。晶胞可以看作是由铋原子构成的面心立方晶格，锂原子填充在其中的四面体和八面体空隙处。设晶胞参数为apm，阿伏伽德罗常数为。下列叙述错误的是A．若A的坐标为，C的坐标为，则B的坐标为B．与Li距离最近的Bi的数目为6个C．铋原子的半径为D．晶体密度的计算表达式为【答案】B【解析】A．若A的坐标为，C的坐标为，根据结构图，则B的坐标为，故A正确；B．锂原子填充在其中的四面体和八面体空隙处，与Li距离最近的Bi的数目为4个，故B错误；C．设铋原子的半径为r，晶胞可以看作是由铋原子构成的面心立方晶格，晶胞的面对角线为4r，，铋原子的半径为，故C正确；D．根据均摊原则，晶胞中Bi原子数为，Li原子数为，晶体密度的计算表达式为，故D正确；选B。12．硫化钾主要用作分析试剂、脱毛剂，也可用于医药工业。其晶体具有如图所示的反萤石结构，已知晶胞参数为，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是A．图中X代表的是 B．之间的最短距离为C．硫化钾的密度为 D．填充在构成的正四面体空隙中【答案】B【分析】K2S中，K+和S2-个数比为2：1，晶胞中X个数为，晶胞中Y的个数为4个，都在晶胞内部，因此X代表K+，Y代表S2-。【解析】A．X代表的是，A正确；B．之间的最短距离为对角线的一半，等于，B错误；C．晶胞中有4个K2S，质量为g，体积为(a×10-10)3cm3，密度为，C正确；D．S2-离子围成1个正四面体，K+离子处于正四面体的中心，填充在构成的正四面体空隙中，D正确；答案选B。13．某立方晶系的锑钾合金可作为钾离子电池的电极材料，下图表示晶胞。下列说法中错误的是A．该晶胞的体积为 B．和原子数之比为C．与最邻近的原子数为4 D．该晶胞的俯视图为【答案】D【解析】A．晶胞的体积为，该晶胞的体积为，A正确；B．根据图示晶胞中平均含有原子数为，原子数为，和原子数之比为，B正确；C．由图可知，晶胞体心处最邻近的原子数为4，C正确；D．根据图示推出晶胞顶点、面心、内部存在原子，该晶胞的俯视图为，D错误；故选D。14．硅材料在生活中占有重要地位。Si(NH2)4(结构如图所示)受热分解可生成Si3N4和NH3。Si3N4是一种优良的耐高温结构陶瓷。下列有关说法错误的是A．电负性N>SiB．Si3N4属于分子晶体C．基态Si和N原子的未成对电子数之比为2：3D．Si(NH2)4中的Si、N原子轨道的杂化类型相同【答案】B【解析】A．C与N同周期，同周期从左到右电负性依次增大，则电负性：N>C；C与Si同主族，同主族从上到下电负性依次减小，则电负性：C>Si，所以电负性：N>Si，A不符合题意；B．由Si3N4是一种优良的耐高温结构陶瓷可知，Si3N4属于共价晶体，B符合题意；C．基态Si原子的未成对电子数为2，基态N原子的未成对电子数为3，C不符合题意；D．Si(NH2)4中的Si、N原子轨道的杂化类型均为sp3杂化，相同，D不符合题意；故选B。第Ⅱ卷二、非选择题：共4题，共58分。15．（12分）与同族，有3种常见晶胞结构，最为常见的是立方(晶胞为立方体)、四方(晶胞为长方体，其底面为正方形)，立方性质与钻石接近，可加工为璀璨夺目的饰品。

(1)Zr的价电子轨道表示式为。(2)将氧氯化锆配制成物质的量浓度为的溶液，持续煮沸50小时后过滤，即可得到粉末状的，制备的化学方程式。(3)上图所示立方的晶胞中，位于顶点的原子是。(4)上图所示四方的晶胞中，每个O原子周围，距离“最近”的Zr原子与其距离为或，其余Zr原子距离明显远于，距离每个O原子“最近”的Zr原子共个。(5)四方升温至2370℃时转化为立方，两种晶体中Zr原子间最近距离均为，则四方转化为立方时，密度(填“增大”“不变”或“减小”)。两种晶体中，密度较大的晶体的密度计算式为。(列出计算式即可。以表示阿伏加德罗常数的值。)【答案】(1)

（2分）

(2)（2分）(3)（2分）(4)4（2分）(5)增大（2分）（2分）【解析】（1）锆是40号元素，位于第五周期ⅣB族，其价电子为4d能级上有2个电子，5s能级上有2个电子，u轨道表示式为：。（2）溶于水形成溶液后持续煮沸促进其水解，水解生成的氯化氢挥发，最后得到氧化锆，方程式为：。（3）在立方中，白色的球位于顶点和面心，原子个数为，黑色的球在晶胞内部，有8个，结合化学式分析，晶胞中位于定点的原子为。（4）在四方的晶胞中，锆原子位于晶胞的顶点和体心，氧原子位于晶胞的面上，一个晶胞中每个氧原子与三个锆原子直接连接，一个为晶胞的体心，两个为晶胞的顶点，另外氧原子还有相邻的晶胞中体心的锆原子相连，故距离每个氧原子最近的锆原子个数为4个。（5）在一个立方晶胞中含有4个，立方晶胞的密度表示为，，一个四方晶胞中含有2个，密度表示为，故从四方晶胞变成立方晶胞密度增大。16．（16分）我国在新材料领域研究的重大突破，为“天宫”空间站的建设提供了坚实的物质基础。“天宫”空间站使用的材料中含有B、C、N、P、Ni、Fe等元素。回答下列问题：(1)下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是(填标号，下同)，用光谱仪可捕捉到发射光谱的是。A．B．

C．

D．(2)镍能形成多种配合物，其中Ni(CO)4是无色挥发性液体，K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是。(3)氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，质地软，可作润滑剂。立方相氮化硼与金刚石相似，是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构及晶胞如图所示。①石墨能导电，六方相氮化硼结构与石墨相似却不导电，原因是。②立方相氮化硼晶体中“一般共价键”与配位键的数目之比为。③立方相氮化硼晶胞边长为apm，NA代表阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为g·cm-3。(4)FeSO4·7H2O的结构如图所示，FeSO4·7H2O中∠1、∠2、∠3由大到小的顺序是。(5)镍的某种氧化物常用作催化剂，其晶胞有如图结构特征：镍离子形成面心立方结构，氧离子填充在镍离子构成的八面体空隙中，填充率为100%。①从该晶胞中能分割出来的结构图有(填标号)。a．

b．

c．

d．

e．②已知该晶体密度为ρg•cm-3，NA为阿伏加德罗常数的值。该晶胞中镍离子周围与其等距离且最近的镍离子有个，该距离为pm(用含ρ和NA的代数式表示)。【答案】(1)A（1分）CD（1分）(2)K2[Ni(CN)4]为离子晶体，熔化破坏离子键，离子键键能大，故熔沸点高，Ni(CO)4为分子晶体，熔化破坏分子间作用力，分子间作用力小，故熔沸点小（2分）(3)六方相氮化硼中氮的电负性大，π电子很大程度上被定域在氮原子周围，不能自由移动，不可以导电（2分）3：1（1分）（2分）(4)∠3>∠1>∠2（2分）(5)La2Cu5As3O2（2分）4（1分）（2分）【解析】（1）A中各轨道都处于全满状态比较稳定，较难失去电子，因此失去一个电子需要的能量最高；发射光谱是指电子从高能量轨道跃迁到低能量轨道时释放能量的现象，即原子从激发态到稳态过程发出电离辐射的过程，选项中处于激发态的原子为C、D；（2）K2[Ni(CN)4]为离子晶体，熔化破坏离子键，离子键键能大，故熔沸点高，Ni(CO)4为分子晶体，熔化破坏分子间作用力，分子间作用力小，故熔沸点小；（3）①石墨能导电，六方相氮化硼结构与石墨相似却不导电，原因是：六方相氮化硼与石墨一样都具有层状结构，但石墨中每个碳原子最外层4个电子，形成3条共价键后，还有1个电子自由移动，而六方相氮化硼中没有自由移动电子，不可以导电；②立方相氮化硼晶体中B-N原子之间存在“一般共价键”，N原子含有孤电子对，B原子含有空轨道，可以形成配位键，由立方相氮化硼晶体结构可知“一般共价键”与配位键的数目之比为：3：1；③由晶胞结构可知，晶胞中含有4个N、8×+6×=4个B，即4个BN，故晶胞的摩尔质量为[4×(11+14)]g/mol，NA=；（4）H2O中O原子是sp3杂化，有2个孤电子对，空间构型为V形，两个H-O之间的夹角∠2为105°，∠3为中两个氧硫键之间的夹角，中S原子是sp3杂化，且没有孤电子对，空间构型为正四面体形，键角为109°28′，∠3为109°28′，形成∠1的水分子中的O原子和Fe原子形成了配位键，仍然是sp3杂化，但只有1个孤电子对，空间构型为三角锥形，105°＜∠1＜109°28′，故FeSO4·7H2O中∠1、∠2、∠3由大到小的顺序是∠3>∠1>∠2；（5）由晶胞结构可知，晶胞中位于棱上和体内的镧原子个数为8×+1=4，位于面上、棱上的铜原子个数为18×+4×=10，位于顶点、棱上、面心的砷原子个数为8×+8×+4×=6，位于面上的氧原子个数为8×=4，则晶胞的化学式为La2Cu5As3O2；晶胞中8个氧原子分别位于4个不同的面心上，上下面心的原子坐标相同，则晶胞中原子分数坐标不同的氧原子有4个；设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=10—21a2cd，解得d=，故答案为：La2Cu5As3O2；4；。17．（15分）填空。(1)晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)；C为(，，0)。则D原子的坐标参数为。②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm，其密度为g·cm-3(列出计算式即可)。③GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是。

(2)单质铜及镍都是由键形成的晶体。某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为。②若合金的密度为dg/cm3，晶胞参数a=nm。

③第IIA族金属碳酸盐分解温度如下：BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3分解温度100℃540℃960℃1289℃1360℃分解温度为什么越来越高？。(3)GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm-3，其晶胞结构如左图所示。该晶体的类型为，Ga与As以键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol-1和MAsg·mol-1，原子半径分别为rGapm和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为。甲烷晶体的晶胞如图所示，该晶胞中含有个甲烷分子。

【答案】(1)①(，，)（2分）②（2分）③由于GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，所以离子晶体GaF3的熔沸点高（2分）(2)金属（1分）①3:1（1分）②（2分）③阳离子半径越小对氧的吸引力越大，夺取氧的能力越强（2分）(3)原子晶体（1分）共价键（1分）（2分）4（1分）【解析】（1）①根据各个原子的相对位置可知，D在各个方向的1/4处，所以其坐标是(，，)；②根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的Ge原子数是8×1/8+6×1/2+4=8，所以晶胞的密度=cm3；③由于GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，所以离子晶体GaF3的熔沸点高；（2）铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×（1/2）=3，镍原子的个数为8×1/8=1，则铜和镍原子的数量比为3：1；②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为dg/cm3，根据ρ=m÷V，则晶胞参数a=nm；③在离子晶体中，离子半径越小晶格能越大，所以在第ⅡA族金属碳酸盐中，阳离子半径越小对氧的吸引力越大，就越容易导致碳酸根的分解，所以在第ⅡA族金属碳酸盐中，随着原子序数的增加，原子半径增大，碳酸盐的分解温度也增大；（3）GaA