第三章測評(時間:60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意)1.下列有關等離子體、液晶的敘述中不正確的是()。A.等離子體是一種整體上呈電中性的氣態物質B.液晶材料顯示圖像和文字,移去電場后,液晶分子恢復到原來狀態C.等離子體、液晶不是物質的一種聚集狀態D.液晶分子聚集在一起時,其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響答案:C解析:等離子體是由電子、陽離子和電中性的分子或原子組成的整體上呈電中性的氣態物質,A項正確;液晶材料的顯示原理為施加電場時,液晶分子的長軸取向發生不同程度的改變,移去電場后,液晶分子恢復到原來狀態,B項正確;由等離子體、液晶的定義可知等離子體、液晶是物質的一種聚集狀態,C項錯誤;液晶分子聚集在一起時,其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響,這是液晶的性質,也可以用來解釋為什么可以用液晶來做液晶顯示器,D項正確。2.晶體具有各向異性。如藍晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同;又如石墨與層垂直方向上的電導率和與層平行方向上的電導率之比為1∶104。晶體各向異性的主要表現是()。①硬度②導熱性③導電性④光學性質A.①③ B.②④C.①②③ D.①②③④答案:D解析:晶體的各向異性反映了晶體內部粒子排列的有序性,表現在硬度、導熱性、導電性、光學性質等方面。3.納米材料是最有前途的新型材料之一,世界各國對這一新材料給予了極大的關注。納米粒子是指直徑為1~100nm的超細粒子(1nm=109m)。由于表面效應和體積效應,使其常有奇特的光、電、磁、熱等性質,可開發為新型功能材料,下列有關納米粒子的敘述不正確的是 ()。A.因納米粒子半徑太小,故不能將其制成膠體B.一定條件下納米粒子可催化水的分解C.一定條件下,納米TiO2陶瓷可發生任意彎曲,可塑性好D.納米粒子半徑小,表面活性高答案:A解析:題中涉及納米材料這一新型材料,根據納米粒子大小,判斷出其分散質粒子大小剛好處在膠體分散質粒子直徑大小的范圍內,因此要結合膠體知識,并緊密聯系題干中的有關知識分析討論。4.用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松,同時用射頻電火花噴射氮氣,此時碳、氮原子結合成碳氮化合物薄膜,這種化合物可以比金剛石更堅硬,其原因可能是()。A.碳、氮原子構成具有共價鍵三維骨架結構的共價晶體B.該晶體為分子晶體C.碳氮鍵的鍵長比金剛石中碳碳鍵的鍵長長D.氮原子最外層電子數比碳原子最外層電子數多答案:A解析:碳氮化合物薄膜比金剛石更堅硬,根據共價晶體的特點可以判斷此薄膜屬于共價晶體;因為原子半徑N<C,故此共價晶體中共價鍵的鍵長應該比金剛石中C—C的短,而氮原子最外層電子數比碳原子最外層電子數多不是根本原因。5.下列有關晶體結構或性質的描述正確的是()。A.冰中存在極性鍵、范德華力,不存在氫鍵B.因金屬性K>Na,故金屬鉀的熔點高于金屬鈉的C.1mol金剛石與1mol石墨晶體中所含的C—C的數目相同D.氧化鎂中的離子鍵強度大于氯化鈉中的離子鍵強度,故氧化鎂的熔點高于氯化鈉的答案:D解析:冰中存在極性鍵、范德華力和氫鍵,A項錯誤;金屬鉀的熔點低于金屬鈉的熔點,B項錯誤;金剛石中每個C原子形成4個C—C,1molC形成2mol共價鍵,石墨中每個C原子與其他3個C原子形成3個C—C,1molC形成1.5mol共價鍵,C項錯誤;氧化鎂中的離子鍵強度大于氯化鈉中的離子鍵強度,故其熔點高于氯化鈉的熔點,D項正確。6.有下列離子晶體的晶胞示意圖:為陽離子,為陰離子。以M代表陽離子,N代表陰離子,化學式為MN2的晶體結構為()。答案:B解析:A項,晶胞中M的個數為8×18+6×12=4,N的個數為1,故化學式為M4N;B項,晶胞中M的個數為4×18=12,N的個數為1,故化學式為MN2;C項,晶胞中M的個數為3×18=7.元素X的某價態離子Xn+中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層,它與N3形成晶體的晶胞結構如圖所示。下列說法錯誤的是()。A.X元素的原子序數是19B.該晶體中陽離子與陰離子個數比為3∶1C.Xn+中n=1D.晶體中每個Xn+周圍有2個距離最近的N3答案:A解析:從“元素X的某價態離子Xn+中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層”可以看出,Xn+共有28個電子,A項錯誤。圖中Xn+位于每條棱的中點,一個晶胞擁有的Xn+個數為12×14=3;N3位于頂角,一個晶胞擁有N3的個數為8×18=1,B、D項正確。由于該物質的化學式為X8.已知銅的晶胞結構如圖所示,則在銅的晶胞中所含銅原子數及配位數分別是 ()。銅晶胞A.14、6 B.14、8C.4、8 D.4、12答案:D解析:在銅的晶胞中,頂角原子為8個晶胞共用,面心上的銅原子為兩個晶胞共用,因此,金屬銅的一個晶胞中所含銅原子數為8×18+6×19.下列有關冰和干冰的敘述不正確的是()。A.干冰和冰都是由分子堆積形成的晶體B.冰是由氫鍵形成的晶體,每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子C.干冰比冰的熔點低得多,常壓下易升華D.干冰中只存在范德華力,不存在氫鍵,一個分子周圍有12個緊鄰的分子答案:A解析:干冰晶體中CO2分子間作用力只有范德華力,分子采取緊密堆積,一個分子周圍有12個緊鄰的分子;冰晶體中水分子間除了范德華力,還存在氫鍵,由于氫鍵具有方向性,每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子,采取非緊密堆積的方式,空間利用率小,因而密度小。干冰熔化只需克服范德華力,冰融化還需要克服氫鍵,由于氫鍵比范德華力的作用力大,所以干冰比冰的熔點低得多,而且常壓下易升華。10.準晶體原子雖然排列有序,但不具備普通晶體的長程平移對稱性,而且原子位置之間有間隙(如下圖)。下列關于準晶體的說法不正確的是()。A.石墨是共價晶體,0.12g石墨中約含6.02×1021個碳原子B.與類似的普通晶體比較,準晶體延展性較差C.與類似的普通晶體比較,準晶體密度較小D.普通玻璃屬于非晶體,其成分中存在共價鍵答案:A解析:石墨是混合型晶體,0.12g石墨中約含6.02×1021個碳原子,A項錯誤;由于準晶體不具備普通晶體的長程平移對稱性,故與類似的普通晶體比較,準晶體延展性較差,B項正確;由于準晶體原子位置之間有間隙,故與類似的普通晶體比較,準晶體密度較小,C項正確;普通玻璃屬于非晶體,其成分中存在硅氧共價鍵,D項正確。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意,全部選對得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)11.有關晶體的結構如下圖所示,下列說法中錯誤的是 ()。A.鈦酸鈣的化學式為CaTiO3B.在金剛石晶體中,碳原子與碳碳鍵(C—C)數目之比為1∶2C.硒化鋅晶體中與1個Se2距離最近且相等的Se2有8個D.1個CaF2晶胞中平均含有4個Ca2+和8個F答案:C解析:根據題圖所示,晶胞中含有鈣原子數為8×18=1,氧原子數為12×14=3,鈦原子數為1,所以Ca、Ti、O的原子數之比為1∶1∶3,化學式為CaTiO3,A項正確。在金剛石晶體中,每個碳原子參與形成4個共價鍵,每兩個碳原子形成1個共價鍵,則每個碳原子形成的共價鍵平均為4×12=2,所以在金剛石晶體中,碳原子與碳碳鍵數目之比為1∶2,B項正確。在硒化鋅晶體中,與1個Se2距離最近且相等的Se2有12個,C項錯誤。Ca2+位于晶胞的頂角和面心,晶胞中含有Ca2+的個數為8×1812.氫氣是一種重要而潔凈的能源,要利用氫氣作能源,必須安全有效地儲存氫氣。有報道稱某種合金材料有較大的儲氫容量,其晶體結構的最小單元如圖所示,則這種合金的化學式為()。A.LaNi3 B.LaNi4 C.LaNi5 D.LaNi6答案:C解析:根據晶體結構分析知,位于該晶胞頂角的原子被6個晶胞(六棱柱)共有,面上的原子被2個晶胞共有。則1個晶胞中含有La的個數為12×16+2×12=3,含有Ni的個數為18×12+6=15,故N(La)∶N(Ni)=3∶15=1∶13.已知冰晶石(Na3AlF6)熔融時的電離方程式為Na3AlF63Na++AlF63-。現有冰晶石的結構單元如圖所示,“”位于大立方體頂角和面心,“”位于大立方體的12條棱的中點和8個小立方體的體心,“”是圖中、中的一種。下列說法正確的是()。A.冰晶石是共價晶體B.大立方體的體心處“”代表Na+C.與Na+距離最近的Na+有6個D.冰晶石晶體的密度約為1395a3g·答案:BD解析:由冰晶石熔融時能發生電離,可知冰晶石是離子晶體,A項錯誤;每個晶胞中含有“”的個數為8×18+6×12=4,“”的個數為12×14+8=11,根據冰晶石的化學式可知,AlF63-與Na+的個數比為1∶3,故“”與“”必然表示同一種粒子,即為Na+,B項正確;與Na+距離最近的Na4×2106.02×1023×(14.鋅與硫所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。下列判斷正確的是()。A.該晶體屬于離子晶體B.該晶胞中Zn2+和S2數目不相等C.陽離子的配位數為6D.氧化鋅的熔點高于硫化鋅的熔點答案:AD解析:該晶體屬于離子晶體,A項正確;從晶胞示意圖分析,含有Zn2+的數目為8×18+6×12=4,S2位于立方體內,S2的數目為4,所以該晶胞中Zn2+與S2的數目相等,B項錯誤;在ZnS晶胞中,1個S2周圍距離最近的Zn2+有4個,1個Zn2+周圍距離最近的S2有4個,則S2的配位數為4,Zn2+的配位數也為4,C項錯誤;ZnO和ZnS晶體相比較,因O2的半徑小于S15.氮化硼(BN)晶體有多種相結構。六方相氮化硼是通常存在的穩定相,與石墨相似,具有層狀結構,可作高溫潤滑劑;立方相氮化硼是超硬材料,有優異的耐磨性。它們的晶體結構如圖所示,下列關于這兩種晶體的說法正確的是()。A.六方相氮化硼不導電B.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵,所以硬度大C.兩種晶體均為分子晶體D.六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間結構為平面三角形答案:AD解析:六方相氮化硼晶體中沒有可以自由移動的電子或離子,所以不導電,A項正確;立方相氮化硼中只含有σ鍵,B項錯誤;六方相氮化硼與石墨相似,屬于混合型晶體,立方相氮化硼是共價晶體,C項錯誤;由六方相氮化硼的晶體結構可知,每個硼原子與相鄰3個氮原子構成平面三角形,D項正確。三、非選擇題(本題共5小題,共60分)16.(12分)B、C、N是常見的非金屬元素,它們形成的各種化合物在自然界中廣泛存在。[H3O]+[]R圖1圖2(1)基態硼原子的電子排布式為。

(2)BF3與一定量的水可形成如圖1的晶體R。①晶體R中各種粒子間的作用力涉及(填字母);

a.離子鍵 b.共價鍵c.配位鍵 d.金屬鍵②R中陰離子的空間結構為。

(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)與CaCl2溶液可形成配離子(結構如圖2),乙二胺分子中氮原子的雜化類型為;乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺,但乙二胺比三甲胺的沸點高得多,原因是。

答案:(1)1s22s22p1(2)①abc②四面體(3)sp3雜化乙二胺分子之間可以形成氫鍵,三甲胺分子之間不能形成氫鍵解析:(1)硼原子核外有5個電子,其核外電子排布式為1s22s22p1。(2)晶體R中各種粒子間的作用力涉及離子鍵、共價鍵、配位鍵;陰離子的中心原子B原子形成4個σ鍵且不含孤電子對,所以B原子采用sp3雜化方式,陰離子的空間結構為四面體形。(3)乙二胺中每個N原子均形成3個σ鍵,含有1對孤電子對,雜化軌道數為4,采取sp3雜化;乙二胺分子之間可以形成氫鍵,三甲胺分子之間不能形成氫鍵,故乙二胺的沸點較高。17.(12分)由P、S、Cl、Ni等元素組成的新型材料有著廣泛的用途。回答下列問題:(1)基態Cl原子核外電子占有的原子軌道數目為,P、S、Cl的第一電離能由大到小的排列順序為。

(2)PCl3分子中的中心原子雜化軌道類型是,該分子的空間結構為。

(3)PH4Cl的電子式為,Ni與CO能形成配合物Ni(CO)4,該分子中π鍵與σ鍵個數比為。

(4)已知MgO與NiO的晶體結構相同,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。

答案:(1)9Cl>P>S(2)sp3三角錐形(3)[H··P··H··(4)>Mg2+半徑比Ni2+小,MgO中的離子鍵比NiO中的離子鍵強解析:(1)基態Cl原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5,其核外電子占有的原子軌道數為9。一般來說,同周期元素隨原子序數增大,元素第一電離能呈增大趨勢,由于P元素原子的3p能級為半充滿的穩定狀態,能量較低,第一電離能高于同周期相鄰元素,故第一電離能:Cl>P>S。(2)PCl3中P原子雜化軌道數為12×(5+3)=4,采取sp3(3)PH4Cl的電子式為[H··P··H··H··H]+[··Cl······];Ni與CO能形成配合物Ni(CO)4,該分子中Ni與C形成配位鍵(即σ鍵),CO中含有1個σ鍵和2個(4)Mg2+的半徑比Ni2+的半徑小,所帶電荷數相同,所以MgO中的離子鍵比NiO中的離子鍵強,則熔點:MgO>NiO。18.(12分)自然界中存在大量金屬元素,其中鈉、鎂、鋁、鐵、銅等在工農業生產中有著廣泛的應用。(1)請寫出Fe的基態原子的核外電子排布式:。

(2)金屬元素A的原子只有3個電子層,其第一至第四電離能(單位:kJ·mol1)如下:I1I2I3I47381451773310540則A原子的價層電子排布式為。

(3)合成氨工業中,原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅溶液來吸收原料氣中的CO,其反應是(Ac代表CH3COO):[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3CO]Ac(醋酸羰基三氨合銅)。①配合物[Cu(NH3)3CO]Ac中心離子的配位數為。

②在一定條件下NH3與CO2能合成尿素[CO(NH2)2],尿素中C原子和N原子的雜化類型分別為;1mol尿素分子中,σ鍵的數目為NA(NA表示阿伏加德羅常數的值)。

(4)(NH4)2SO4、NH4NO3等顆粒物及揚塵等易引起霧霾。其中NH4+的空間結構是(5)NaCl和MgO都屬于離子晶體,NaCl的熔點為801.3℃,MgO的熔點高達2800℃。造成兩種晶體熔點差距的主要原因是。

(6)銅的化合物種類很多,如圖是氯化亞銅的晶胞結構,已知晶胞的棱長為acm,則氯化亞銅密度的計算式為ρ=g·cm3(NA表示阿伏加德羅常數的值)。

答案:(1)[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2(2)3s2(3)①4②sp2雜化、sp3雜化7(4)正四面體形(5)MgO晶體中陰、陽離子的半徑小,且陰、陽離子所帶電荷數多,離子鍵強(6)4解析:(2)觀察金屬元素A的第一至第四電離能知其在失去第3個電子時需要的能量非常大,所以A原子很容易失去最外層2個電子,且A原子核外有3個電子層,所以A是Mg,Mg的價層電子排布式為3s2。(3)①配合物[Cu(NH3)3CO]Ac的中心離子的配體有3個NH3和1個CO,所以其配位數為4。②尿素[CO(NH2)2]的結構式為,尿素中C原子和N原子的雜化類型分別為sp2雜化、sp3雜化;1mol尿素分子中σ鍵的數目為7NA。(6)根據CuCl的晶胞結構可知,1個晶胞中含有Cu+的數目為8×18+6×12=4,含Cl的數目為4,所以1個晶胞中含有4個CuCl,則ρ=mV=4×99.5NAa19.(12分)堿金屬及其化合物在科學研究、生產生活中有廣泛應用。請回答下列問題:(1)基態鈉原子核外電子占據能級數為,核外電子共有種不同的運動狀態。

(2)與K同周期的元素中,最外層電子數與K相同的為(寫元素符號)。

(3)在同周期元素中,堿金屬元素的(填“電負性”“原子半徑”或“第一電離能”)最小。

(4)氫化鈉晶胞類似氯化鈉晶胞(晶胞結構如圖1所示)。設氫化鈉晶體中鈉離子半徑為apm,氫離子半徑為bpm,并且它們在晶體中緊密堆積,則氫化鈉晶胞中離子的空間利用率為。(5)NaBrO、NaBrO2、NaBrO3、NaBrO4四種鈉鹽中,Br的雜化方式均為;上述四種鈉鹽對應的酸的酸性依次增強,試解釋HBrO4的酸性強于HBrO3的原因:。

(6)鈉晶胞結構如圖2所示,配位數為。若鈉晶胞的邊長為ccm,NA代表阿伏加德羅常數的值,則鈉晶體的密度為g·cm3。

答案:(1)411(2)Cr、Cu(3)電負性、第一電離能(4)2π((5)sp3雜化HBrO3和HBrO4可分別表示為(HO)BrO2和(HO)BrO3,HBrO3中的Br為+5價而HBrO4中的Br為+7價,后者正電性更高,導致O、H之間的電子對向O偏移,更易電離出H+(6)846解析:(1)基態鈉原子核外電子排布式為1s22s22p63s1,占據1s、2s、2p、3s四個能級;每個電子的運動狀態都不相同,所以基態鈉原子核外電子有11種運動狀態。(2)鉀原子最外層有1個電子,Cr、Cu原子最外層也有1個電子。(3)同周期元素中,堿金屬元素的原子半徑最大,第一電離能和電負性均最小。(4)氫化鈉晶體中鈉離子的半徑為apm,氫離子的半徑為bpm,在1個氫化鈉晶胞中含有4個Na+與4個H,晶胞中離子總體積為V=4×43π(a3+b3)pm3,晶胞體積V'=[2(a+b)]3pm3,故離子的空間利用率=2π(a3+b3)3(a+b)3×100%。(5)四種陰離子中,Br原子的價層電子對數均為4,所以Br原子的雜化方式均為sp3雜化。(6)每個鈉原子周圍最近的鈉原子有8個,所以配位數是8。運用均攤法可知每個晶胞中含有2個鈉原子,設鈉晶體密度為ρ,故20.(12分)單晶邊緣納米催化劑技術為工業上有效利用二氧化碳提供了一條經濟可行的途徑,其中單晶氧化鎂負載鎳催化劑表現出優異的抗積碳和抗燒結性能。(1)基態鎳原子的核外電子排布式為;元素Mg、O和C的第一電離能由小到大排序為。

(2)氧化鎂載體及鎳催化反應中涉及CH4、CO2和CH3OH等物質。在CH4、CO2和