資源簡介

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密 ○ 封 ○ 裝 ○ 訂 ○ 線 密 ○ 封 ○ 裝 ○ 訂 ○ 線
密 封 線 內 不 要 答 題
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姓名 班級 考號
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專題3　微粒間作用力與物質性質
注意事項
1.全卷滿分100分,考試用時90分鐘。
2.可能用到的相對原子質量:H 1　B 11　C 12　N 14　O 16　F 19　Na 23　Mg 24　Si 28　Cl 35.5　Ca 40　I 127　Cs 133　Pb 207
一、選擇題(本題共15小題,每小題3分,共45分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)
1.科研人員發現在-50 ℃環境中,用水可制得直徑在0.8~10 μm的光纖,其性能與石英光纖相似。下列說法正確的是(　　)
A.石英光纖的主要成分是硅
B.等質量的冰和水中,冰中含有更多的氫鍵
C.冰光纖是一種膠體,具有丁達爾現象
D.冰光纖和石英光纖都是分子晶體
2.下表給出了幾種物質的熔點,對此有下列一些說法:①CaCl2屬于離子晶體;②SiCl4是分子晶體;③一個SiO2分子由1個Si原子和2個O原子構成;④MgCl2在熔融狀態下不能導電。上述說法中正確的有(　　)
物質 SiO2 MgCl2 CaCl2 SiCl4
熔點/℃ 1 723 712 782 -68
A.①②　　　B.①③　　　C.②④　　　D.①②③
3.將氫氧化鈉加熱至熔融后進行電解,可得到金屬鈉、氧氣和水,此過程中不存在(　　)
A.離子鍵破壞　　　B.共價鍵斷裂　　　C.離子鍵形成　　　D.共價鍵形成
4.利用反應CCl4+4Na 4NaCl+C(金剛石)可實現人工合成金剛石。下列說法正確的是(　　)
A.反應過程中有離子鍵的斷裂與形成
B.熔點:C(金剛石)>Na>NaCl>CCl4
C.NaCl晶體中,每個Cl-周圍距離其最近的Cl-有6個
D.金剛石晶胞中,若鍵長為a pm,則晶胞參數為a pm
5.下列說法正確的是(　　)
A.鐵元素位于元素周期表的ds區
B.石墨能導電,石墨沿層的平行方向的導電性強
C.中σ鍵和π鍵的數目比為6∶1
D.HNO3所含元素中第一電離能最大的是O
6.下列關于共價晶體、分子晶體的敘述中,正確的是(　　)
A.在SiO2晶體中,1個硅原子和2個氧原子形成2個共價鍵
B.分子晶體中一定存在共價鍵
C.HI的相對分子質量大于HF,但是HF的沸點高于HI
D.金剛石為共價鍵三維骨架結構,晶體中的最小環上有6個碳原子,且6個碳原子共面
7.W、X、Y、Z是原子序數依次增大的短周期元素,可“組合”成一種具有高效催化性能的超分子,其結構如圖(注:實線代表共價鍵,其他Y原子之間的重復單元中的W、X未展開標注),W、X、Z分別位于不同周期,Z是同周期中金屬性最強的元素。下列說法不正確的是(　　)
A.Y位于第二周期第ⅥA 族
B.XY2形成的晶體中一個XY2周圍緊鄰的XY2有12個
C.X單質存在能導電的混合型晶體
D.Y與Z可組成陰、陽離子數之比為1∶1的離子晶體
8.不同周期主族元素的簡單氫化物沸點變化曲線如圖,依據圖示下列說法錯誤的是(　　)
A.碳族元素簡單氫化物沸點逐漸升高,是由于其組成和結構相似,隨周期數增大,相對分子質量增加
B.氫鍵一般表示為A—H…B,則氯化氫分子間的氫鍵可表示為Cl—H…Cl
C.在沒有氫鍵存在的情況下,圖中氫化物的沸點主要取決于范德華力
D.N、O、F的簡單氫化物沸點高于同主族相鄰元素,是因為存在分子間氫鍵
9.下列有關圖示,能直觀形象地展示化學知識。關于下列圖示的說法正確的是(　　)
A.①可表示石墨的空間結構　　　　　　B.②可表示2s電子云輪廓圖
C.③可表示C60晶體的晶胞　　　　　　D.④可表示NaCl晶體的晶胞結構圖
10.下列關于晶體的說法中,正確的是(　　)
A.共價鍵的強弱可決定分子晶體的熔、沸點
B.含有金屬陽離子的晶體一定是離子晶體
C.晶體中原子呈周期性有序排列,有自范性;而非晶體中原子排列相對無序,無自范性
D.CsCl和NaCl晶體中陰、陽離子的配位數都為6
11.有關晶體或晶胞的結構如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.冰中的每個水分子均攤4個氫鍵
B.SiO晶體中每個硅原子被4個最小環所共有
C.金剛石晶胞中有6個碳原子
D.在CO2晶胞中,1個分子周圍有12個緊鄰分子
12.鈦酸鈣礦物的晶胞結構如圖(a)所示,某鈣鈦礦型太陽能光伏電池的有機半導體材料的結構如圖(b)所示,晶胞邊長為a cm,其中A為CH3N,另兩種離子為I-和Pb2+。令NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法錯誤的是(　　)
圖(a)　　圖(b)
A.鈦酸鈣晶體中距離Ca2+最近的Ti4+有8個
B.圖(b)中,X為I-
C.圖(b)所示的晶體密度為 g/cm3
D.鈦酸鈣晶胞中距離Ti4+最近的O2-形成了正八面體,Ti4+位于其體心
13.如圖是氯化銫晶體的晶胞示意圖,已知晶胞中2個最近的Cs+核間距為a cm,氯化銫(CsCl)的摩爾質量為M g·mol-1,NA為阿伏加德羅常數的值,則氯化銫晶體的密度為(　　)
A. g·cm-3　B. g·cm-3　C. g·cm-3　D. g·cm-3
14.LiMn2O4為尖晶石型錳系鋰離子電池材料,其晶胞由8個立方單元組成,這8個立方單元可分為A、B兩種類型。電池充電過程的總反應可表示為LiMn2O4+C6 Li1-xMn2O4+LixC6。已知:充、放電前后晶體中Mn的化合價只有+3、+4,分別表示為Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)。
下列說法不正確的是(　　)
A.每個LiMn2O4晶胞含8個Li
B.立方單元B中Mn、O原子個數比為5∶8
C.放電時,正極反應為Li1-xMn2O4+xLi++xe- LiMn2O4
D.若x=0.6,則充電后材料中Mn(Ⅲ)與Mn(Ⅳ)的個數比為4∶1
15.汞及其化合物在我國應用的歷史久遠。兩種含汞化合物的晶胞結構如圖所示,其中甲為四方晶胞結構,乙為立方晶胞結構。下列說法正確的是　　(　　)
甲　乙
A.甲和乙中Hg2+的配位數相同
B.甲的化學式為(NH4)2HgCl4
C.乙中相鄰的兩個S2-之間的距離為a nm
D.每個甲、乙晶胞中含有的陰離子數目相等
二、非選擇題(本題共5小題,共55分)16.(12分)Al和Si在元素周期表金屬和非金屬分界線附近,其單質和化合物在建筑業、電子工業和石油化工等方面應用廣泛。請回答下列問題:
(1)AlCl3是化工生產中常用的催化劑,熔點為192.6 ℃,熔融狀態以二聚體Al2Cl6形式存在,其中鋁原子與氯原子形成的化學鍵類型是　　　　。
(2)納米氮化鋁(AlN)在絕緣材料中的應用廣泛,AlN晶體與金剛石類似,每個Al原子與　　　　個N原子相連,與同一個Al原子相連的N原子構成的空間結構為　　　　　　。AlN屬于　　　　晶體。
(3)Si和C同主族,Si、C和O成鍵情況如下:
化學鍵 C—O CO Si—O
鍵能/kJ·mol-1 360 803 464 640
C和O之間可以通過雙鍵形成CO2分子,而Si和O卻不能像碳那樣形成穩定分子的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)下列數據是對應物質的熔點,有關的判斷錯誤的是　　　　。
Na2O Na AlF3 AlCl3
920 ℃ 97.8 ℃ 1 291 ℃ 190 ℃
Al2O3 BCl3 CO2 SiO2
2 073 ℃ -107 ℃ -57 ℃ 1 723 ℃
A.Na2O、AlF3是離子晶體;AlCl3、BCl3是分子晶體
B.同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體
C.SiO2是共價晶體
D.在表中涉及的共價化合物分子中各原子都形成8電子穩定結構
(12分)超分子化學已逐漸擴展到化學的各個分支,還擴展到生命科學和物理學等領域。由Mo將2個C60分子、2個p-甲酸丁酯吡啶及2個CO分子利用配位鍵自組裝的超分子結構如圖所示。
(1)Mo處于元素周期表第五周期第ⅥB族,核外電子排布與Cr相似,它的基態原子外圍電子排布式是　　　　;核外未成對電子數是　　　　。
(2)該超分子中存在的化學鍵類型有　　　　　。
A.σ鍵　　　B.π鍵　　　C.離子鍵　　　D.氫鍵
(3)從電負性角度解釋CF3COOH的酸性強于CH3COOH的原因:
　。
(4)C60與金剛石互為同素異形體,從結構與性質之間的關系解釋C60的熔點遠低于金剛石的原因是　 。
18.(9分)黨的十八大以來,我國在科技創新和重大工程建設方面取得了豐碩成果,在新時代更需要新科技。2018年3月5日,《自然》連刊兩文報道石墨烯超導重大發現,第一作者均為中國科大2010級少年班的曹原。曹原團隊在雙層石墨烯中發現新的電子態,可以簡單實現絕緣體到超導體的轉變。石墨烯是一種由碳原子組成六角形呈蜂巢晶格的二維碳納米材料(如圖甲),石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面結構會發生改變,轉化為氧化石墨烯(如圖乙)。
(1)圖乙中1號C與相鄰C有無形成π鍵 　　　　(填“有”或“無”)。
(2)我國制墨工藝將50 nm左右的石墨烯或氧化石墨烯溶于水,在相同條件下所得到的分散系后者沸點更高,其原因是　。
(3)一定條件下,CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結構(如下圖所示)的水合物晶體,其相關參數見下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。
　　　　　　參數 分子　　　　　　 分子直徑/nm 分子與H2O的結合 能E/kJ· mol-1
CH4 0.436 16.40
CO2 0.512 29.91
①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是　　　　。
②有科學家提出用CO2置換CH4的設想。已知圖中籠狀結構的空腔直徑為0.586 nm,結合表中內容從物質結構及性質的角度分析,該設想能否實現 　　　　(填“能”或“否”)。
19.(8分)2019年諾貝爾化學獎授予三位開發鋰離子電池的科學家。TiS2、LiCoO2和LiMnO2等都是他們研究鋰離子電池的載體。回答下列問題:
(1)基態Co原子的外圍電子軌道表示式為　　　　　　。
(2)已知第三電離能數據:I3(Mn)=3 246 kJ·mol-1,I3(Fe)=2 957 kJ·mol-1。錳的第三電離能大于鐵的第三電離能,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)工業上,采用電解熔融氯化鋰制備鋰,鈉還原TiCl4(g)制備鈦。已知:LiCl、TiCl4的熔點分別為605 ℃、-24 ℃,它們的熔點相差很大,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
20.(14分)回答下列問題。
(1)As2Se3是一種非晶態半導體,也稱玻璃半導體。區分晶體與非晶體的最可靠的科學方法是　　　　　　　　。
(2)鈷的一種化合物的立方晶胞結構如圖所示,已知A點的原子坐標參數為(0,0,0),B點的原子坐標參數為(),則C點的原子坐標參數為　　　　　　,Co2+周圍等距離且最近的O2-數目為　　　,該物質的化學式為　　　　。
(3)以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子分數坐標。CsSiB3O7屬正交晶系(長方體形)。晶胞參數為a pm、b pm、c pm。如圖為沿y軸投影的晶胞中所有Cs原子的分布圖和原子分數坐標。據此推斷該晶胞中Cs原子的數目為　　　　。CsSiB3O7的摩爾質量為M g·mol-1,設NA為阿伏加德羅常數的值,則CsSiB3O7晶體的密度為　　　　g·cm-3(用代數式表示)。點(0.5,0.8,0)與點(1.0,0.7,1.0)之間的距離為　　　　pm。
答案與解析
1.B　石英光纖的主要成分是二氧化硅,A錯誤;冰中水分子有序排列,分子間更容易形成氫鍵,相同質量的水和冰中,冰中含有更多的氫鍵,B正確;冰光纖不是膠體,C錯誤;冰光纖是分子晶體,石英光纖是共價晶體,D錯誤。
2.A　氯化鈣熔點高,屬于離子晶體,①正確;四氯化硅熔點很低,屬于分子晶體,②正確;二氧化硅為共價晶體,在SiO2晶體中無SiO2分子,③錯誤;氯化鎂是離子晶體,其在熔融狀態下能導電,④錯誤;A符合題意。
3.C　將氫氧化鈉加熱至熔融后進行電解,可得到金屬鈉、氧氣和水,該反應的化學方程式為4NaOH 4Na+2H2O+O2↑,在這個過程中有離子鍵、共價鍵的破壞,同時在生成水、氧氣的過程中有共價鍵的形成,金屬鈉中存在金屬鍵,該過程不涉及離子鍵的形成,選C。
4.D　反應過程中沒有離子鍵的斷裂,A項錯誤;金剛石為共價晶體,NaCl為離子晶體,Na為金屬晶體,CCl4為分子晶體,熔點:C(金剛石)>NaCl>Na>CCl4,B項錯誤;NaCl晶體中,每個Cl-周圍距離其最近且等距的Cl-個數為=12,C項錯誤;聯想晶胞結構可知金剛石晶胞中,最近的兩個碳原子間的距離為晶胞體對角線長的,設晶胞參數為x pm,則a,D項正確。
5.B　鐵元素位于元素周期表的d區,A錯誤;單鍵是σ鍵,一個雙鍵中含一個σ鍵和一個π鍵,因此中σ鍵和π鍵的數目比為7∶1,C錯誤;第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一電離能高于同一周期與之相鄰的主族元素,故HNO3所含元素中第一電離能最大的是N,D錯誤。
6.C　在SiO2晶體中,1個硅原子和4個氧原子形成4個共價鍵,A錯誤;部分分子晶體(如稀有氣體形成的晶體)中不含有共價鍵,B錯誤;金剛石為共價鍵三維骨架結構,晶體中的最小碳環上有6個碳原子,6個碳原子不共面,D錯誤。
7.D　W、X、Y、Z是原子序數依次增大的短周期元素,W、X、Z分別位于不同周期,W只形成1個共價鍵,W為H元素,由超分子的結構可知,X能形成4個共價鍵,則X為C元素;Y能形成2個共價鍵,則Y為O元素;Z是同周期中金屬性最強的元素,則Z為Na元素。Y為氧元素,位于第二周期第ⅥA族,A項正確;XY2形成的晶體干冰中一個二氧化碳分子周圍緊鄰的二氧化碳分子有12個,B項正確;由碳元素形成的單質中,石墨是能導電的混合型晶體,C項正確;Y與Z可形成氧化鈉、過氧化鈉,陰、陽離子數之比均為1∶2,D項錯誤。
8.B　隨周期數增大,碳族元素簡單氫化物沸點逐漸升高,是由于其組成和結構相似,相對分子質量增加,范德華力增大,A項正確;HCl分子間不存在氫鍵,B項錯誤;若沒有氫鍵存在,氫化物的沸點主要取決于范德華力,C項正確;N、O、F的簡單氫化物沸點高于同主族相鄰元素,是因為存在分子間氫鍵,D項正確。
9.D　石墨晶體形成二維網狀結構,①可以表示金剛石的空間結構,A錯誤;s電子云是球形的,②不能表示2s電子云輪廓圖,B錯誤;③表示C60分子的球棍模型,不為C60的晶胞,C錯誤;氯化鈉是離子晶體,④可以表示NaCl晶體的晶胞結構圖,D正確。
10.C　分子晶體熔化時破壞分子間作用力,不破壞共價鍵,分子間作用力決定分子晶體的熔、沸點,A錯誤;含有金屬陽離子的晶體不一定是離子晶體,如金屬晶體中含有金屬陽離子,但不屬于離子晶體,B錯誤;NaCl晶體中,陰、陽離子的配位數都為6,CsCl晶體中,陰、陽離子的配位數都為8,D錯誤。
11.D　根據圖中信息冰中每個水分子與周圍四個水分子形成分子間氫鍵,每個氫鍵都為兩個水分子所共有,因而每個水分子均攤氫鍵數為4×=2,A錯誤;在SiO2晶體結構中每個Si原子被12個最小環所共有,B錯誤;如題圖所示的金剛石晶胞中碳原子有8個在頂點,6個在面心,4個在體內,因此含有8×+4=8個碳原子,C錯誤。
12.C　Ca2+位于晶胞圖(a)的頂點,離Ca2+最近的Ti4+位于晶胞的體心,所以晶體中離Ca2+最近的Ti4+有8個,A項正確;晶胞圖(b)中含有1個A,3個X,1個B,A為CH3N,則B為Pb2+,X為I-,化學式為PbCH3NH3I3,摩爾質量為620 g/mol,該晶體的密度為 g/cm3,B項正確,C項錯誤;由晶胞圖(a)可知,鈦酸鈣晶胞中離Ti4+最近的O2-形成了正八面體,Ti4+位于其體心,D項正確。
13.C　ρ= g·cm-3= g·cm-3。
14.D　一個A中含2個Li,一個晶胞中含4個A,所以每個LiMn2O4晶胞中含8個Li,故A項正確;1個立方單元B中Mn原子個數為1+6×,O原子個數為8×=4,所以立方單元B中Mn、O原子個數比為5∶8,B項正確;放電時,在正極Li1-xMn2O4得電子被還原,電極反應為Li1-xMn2O4+xLi++xe- LiMn2O4,C項正確;令電極材料Li1-xMn2O2為1 mol,若x=0.6,設Mn(Ⅲ)有a mol,Mn(Ⅳ)有b mol,則a+b=2,1×(1-0.6)+3×a+4×b-2×4=0,解得a=0.4,b=1.6,即充電后材料中Mn(Ⅲ)與Mn(Ⅳ)的個數比為1∶4,D項錯誤。
15.C　乙中Hg2+的配位數為4,甲中Hg2+的配位數顯然不為4,A項錯誤;甲晶胞中,含N個數為1,含Cl-個數為3,含Hg2+個數為1,則其化學式為NH4HgCl3,B項錯誤;乙中相鄰兩個S2-之間的距離等于晶胞面對角線長的,即a nm,C項正確;1個甲晶胞(陰離子僅有Cl-)中含有3個Cl-,1個乙晶胞(陰離子僅有S2-)中含有4個S2-,D項錯誤。
16.答案　(每空2分)(1)共價鍵(或σ鍵)　(2)4　正四面體　共價　(3)鍵的鍵能大于2倍的C—O鍵的鍵能,鍵的鍵能小于2倍的鍵的鍵能,所以Si和O不能以雙鍵結合形成穩定分子　(4)D
解析　(1)AlCl3熔點為192.6 ℃,熔融狀態以二聚體Al2Cl6形式存在,可以推出其分子為共價化合物,因此原子間形成的化學鍵為共價鍵。(2)AlN晶體與金剛石類似,可以知道AlN為共價晶體,因此每個Al原子與4個N原子以共價鍵相連,且與同1個Al原子相連的4個N原子構成正四面體結構。(4)Na2O、AlF3的熔點較高,是活潑的金屬元素與活潑的非金屬元素形成的離子晶體;AlCl3、BCl3的熔點較低,且兩種物質的組成元素的電負性相差都小于1.7,所以AlCl3、BCl3是分子晶體,A項正確。C、Si都是第ⅣA族的元素,它們形成的氧化物中,CO2是分子晶體,而SiO2是共價晶體,B項正確,C項正確。BCl3分子中B原子最外層只有6個電子,沒有形成8電子穩定結構,D項錯誤。
17.答案　(除注明外,每空2分)(1)4d55s1　6　(2)AB　(3)F的電負性強于H,對電子的吸引能力強,共用電子對偏向F,使羧基中氧氫鍵較易斷裂(3分)　(4)C60是分子晶體,金剛石是共價晶體,共價晶體熔化時破壞共價鍵所需的能量遠高于分子晶體熔化時克服分子間作用力所需的能量(3分)
解析　(1)Cr的基態原子外圍電子排布式為3d54s1,而Mo與Cr同族,但在Cr的下一周期,Mo的基態原子外圍電子排布式為4d55s1,其核外未成對電子數為6。(2)觀察題圖可知,該超分子中含有雙鍵,說明有σ鍵和π鍵,分子中不存在離子鍵,根據題給信息知Mo形成配位鍵,答案為AB。
18.答案　(除標注外,每空2分)(1)無　(2)氧化石墨烯可與水形成分子間氫鍵(3分)　(3)①氫鍵、范德華力　②能
解析　(1)圖乙中,1號碳原子形成4個共價單鍵,與相鄰C沒有形成π鍵。(2)氧化石墨烯可與水分子形成氫鍵,而石墨烯不能。(3)①“可燃冰”中分子間存在范德華力和氫鍵。②由表中數據可知:二氧化碳的分子直徑小于籠狀結構的空腔直徑,能順利進入籠狀空腔內,且二氧化碳分子與水分子的結合能大于甲烷分子與H2O分子的結合能。
19.答案　(1) (2分)　(2)Mn2+的外圍電子排布式為3d5,達半滿穩定狀態,不易再失去電子形成Mn3+,Fe2+的外圍電子排布式為3d6,易再失去1個電子3d軌道達半滿穩定狀態(3分)　(3)氯化鋰屬于離子晶體,氯化鈦屬于分子晶體,離子晶體里的離子鍵要比分子晶體里的分子間作用力強(3分)
解析　(1)Co原子的外圍電子軌道表示式為
。(3)采用電解熔融氯化鋰制備鋰,可知LiCl為離子晶體,TiCl4的熔點為-24 ℃,說明TiCl4為分子晶體
20.答案　(每空2分)(1)X射線衍射法
(2)()　6　TiCoO3
(3)4　
解析　(1)區分晶體與非晶體的最可靠的科學方法是X射線衍射法。(2)A點的原子坐標參數為(0,0,0),B點的原子坐標參數為(),C點在體心,因此C點的原子坐標參數為();Co2+周圍等距離且最近的O2-數目為6;該晶胞中Co2+有1個,O2-有6×=3個,Ti4+有8×=1個,該物質的化學式為TiCoO3。(3)晶胞體內,Cs原子位置分別為,則晶胞中Cs原子數目為1+4×=4。由化學式CsSiB3O7,可知晶胞中相當于含4個“CsSiB3O7”,CsSiB3O7的摩爾質量為M g·mol-1,NA為阿伏加德羅常數的值,則CsSiB3O7晶體的密度為ρ=×1030 g·cm-3。點(0.5,0.8,0)與點(1.0,0.7,1.0)之間的距離為 pm= pm。

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