2023春高中化学选择性必修2 （苏教2019）物质结构与性质 模块综合试卷（含解析）

物质结构与性质 模块综合试卷
(满分：100分)
一、选择题(本题共16小题，每小题3分，共48分。每小题只有一个选项符合题意)
1．下列说法正确的是(　　)
A．任何一个电子层最多只有s、p、d、f四个能级
B．用n表示电子层数，则每一电子层最多可容纳的电子数为2n2
C．核外电子运动的概率分布图就是原子轨道
D．电子的运动状态可从电子层、能级、原子轨道三个方面进行描述
2．下列化学用语正确的是(　　)
A．Zn的电子排布式：1s22s22p63s23p64s2
B．Fe2＋的电子排布式：[Ar]3d6
C．C的外围电子轨道表示式：
D．HClO的电子式：
3．下列说法错误的是(　　)
A．CO2、SO3都是极性分子
B．KF是离子化合物，HF为共价化合物
C．在NH和[Cu(NH3)4]2＋中都存在配位键
D．PCl3和NF3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
4．某物质的晶体内部一个截面上原子的排布情况如图所示，则该晶体的化学式可表示为(　　)
A．A2B B．AB
C．AB2 D．A3B
5．某晶体的一部分如图所示(正三棱柱)，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是(　　)
A．1∶4∶2 B．2∶9∶4
C．3∶8∶4 D．3∶9∶4
6．美国科学家用有机分子和球形笼状分子C60，首次制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。下列说法正确的是(　　)
A．我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动
B．“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段
C．“纳米车”是一种分子晶体
D．C60熔点比金刚石熔点高
7．X、Y、Z 为短周期元素，X原子最外层只有一个电子，Y 原子的最外层电子数比内层电子总数少 4，Z 的最外层电子数是内层电子总数的 3 倍。下列有关叙述正确的是(　　)
A．Y 的外围电子排布式为3s23p4
B．简单氢化物稳定性：Y＞Z
C．第一电离能：Y＞Z
D．X、Y两元素形成的化合物一定为离子化合物
8．已知NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是(　　)
A．60 g SiO2晶体中含有2NA个Si—O键
B．12 g金刚石中含有C—C键的数目为4NA
C．18 g冰中含有的氢键数目为4NA
D．1 mol CO2晶体中C==O键数目为2NA
9．已知硼砂的构成为Na2[B4O5(OH)4]·8H2O，其阴离子的结构如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．硼砂中含有氢键
B．硼砂中B原子均采用sp2杂化
C．硼砂中存在离子键和共价键
D．硼砂中存在配位键
10．[Zn(CN)4]2－在水溶液中可与HCHO发生反应生成[Zn(H2O)4]2＋和HOCH2CN，下列说法错误的是(　　)
A．Zn2＋基态核外电子排布式为[Ar]3d10
B．1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为3NA
C．HOCH2CN分子中碳原子的杂化轨道类型是sp3
D．[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键，结构可表示为
11．某物质的结构如图所示，下列对该物质的分析判断正确的是(　　)
A．该物质属于离子化合物
B．该物质的分子中只含有共价键、配位键两种作用力
C．该物质是一种配合物，其中Ni原子为中心原子
D．该物质中C、N、O原子均存在孤电子对
12．毒奶粉事件震惊全国，主要是由于奶粉中含有毒的伪蛋白——三聚氰胺，其结构简式为，下列关于三聚氰胺的说法正确的是(　　)
A．所有碳原子均采用sp2杂化，所有氮原子均采用sp3杂化
B．一个分子中共含有3个π键
C．它属于极性分子，故极易溶于水
D．它的微粒之间以金属键结合
13．有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6]，经X射线衍射实验研究发现，其晶体中阴离子的最小结构单位如图所示。它的结构特征是Fe3＋和Fe2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上，则下列说法正确的是(　　)
A．x＝2，y＝1
B．该晶体属于离子晶体，M呈＋1价
C．M的离子可能在立方体的体心位置
D．与每个Fe3＋距离最近且相等的CN－有3个
14．“冰面为什么滑？”，这与冰层表面的结构有关(如图)。下列有关说法错误的是(　　)
A．由于氢键的存在，水分子的稳定性好，高温下也很难分解
B．第一层固态冰中，水分子间通过氢键形成空间网状结构
C．第二层“准液体”中，水分子间形成氢键的机会比固态冰中少
D．当高于一定温度时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂，产生“流动性的水分子”，使冰面变滑
15．我国科学家曾合成如图所示的离子化合物，该物质由两种阳离子和两种阴离子构成，其中有两种10电子离子和一种18电子离子。X、Y、Z、M均为短周期元素，且均不在同一族；X是半径最小的元素，Z是空气中含量最多的元素，Y的电负性大于Z。下列说法不正确的是(　　)
A．X与Y形成的化合物沸点高于Y同族元素与X形成化合物的沸点
B．Z的最高价氧化物对应的水化物无强氧化性
C．元素第一电离能：Y＜Z
D．在该盐中，存在极性共价键和非极性键
16.元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成的晶体结构如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．Xn＋的核外电子数为19
B．该晶体中阳离子与阴离子的个数比为3∶1
C．Xn＋中n＝1
D．晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－
二、非选择题(本题共5小题，共52分)
17．(8分)过渡金属配合物的一些特有性质的研究正受到许多研究人员的关注，因为这方面的研究无论是理论上还是工业应用上都有重要意义。
氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时，会生成紫色配合物，其配离子结构如图所示：
(1)此配离子中含有的作用力有____(填字母)。
A．离子键 B．金属键
C．极性键 D．非极性键
E．配位键 F．氢键
G．σ键 H．π键
(2)此配合物中碳原子的杂化轨道类型有____________________。
(3)与H2O分子互为等电子体的阴离子为_____________________________________。
(4)下列微粒中键角按由大到小的顺序排列为__________________________(用序号填写)。
①CO2　②SiF4　③SCl2　④CO　⑤H3O＋
18．(12分)A、B、C、D、E代表五种常见元素，它们的核电荷数依次增大。其中A的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，B是地壳中含量最多的元素，C是短周期中最活泼的金属元素，D与C可形成CD型离子化合物，元素E的基态原子的3d轨道上有2个电子。
请回答下列问题：
(1)E的基态原子外围电子排布式为________。
(2)AB2分子中，中心原子A采用_________________________________________杂化；1个AB2分子中，含有__________个π键和________个σ键。
(3)AB2形成的晶体的熔点________(填“高于”或“低于”)CD形成的晶体的熔点，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)D元素的基态原子中，电子占据的最高电子层符号为____________，该电子层具有的原子轨道数为____________________。
(5)如图为C、D形成的化合物的晶胞结构图，则该晶胞中含有的阴、阳离子的个数分别是________________________________________________________________________、
______________。
19．(8分)氧是地壳中含量最多的元素。
(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为______。
(2)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为___________。
的沸点比高，原因是________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用____________杂化。
(4)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为a g·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则CaO晶胞的体积为__________ cm3。
20．(12分)二甲基亚砜()是一种重要的非质子极性溶剂。铬和锰等过渡金属卤化物在二甲基亚砜中有一定溶解度，故可以应用在有机电化学中。回答下列问题：
(1)铬和锰基态原子核外未成对电子数之比为____________。
(2)已知：二甲基亚砜能够与水和丙酮()分别以任意比互溶。
①二甲基亚砜分子中硫原子的杂化类型为____________________________________。
②丙酮分子中各原子电负性由大到小的顺序为__________。
③沸点：二甲基亚砜________(填“>”或“<”)丙酮，原因为_________________。
④二甲基亚砜能够与水以任意比互溶的原因为________________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知硫化锰(MnS)晶胞如图所示，该晶胞参数α＝120°，β＝γ＝90°。
①该晶体中锰原子的配位数为______________________________________________；
②已知锰和硫的原子半径分别为r1 nm和r2 nm，该晶体中原子的空间利用率为________________________(列出计算式即可)。
21．(12分)铁是一种重要的材料金属，与氮形成的化合物可用于制备催化剂、磁流体、吸波剂等，与镧、锑形成的合金具有热电效应。回答下列问题：
(1)Sb是与N同主族的第5周期元素，基态Sb原子的外围电子轨道表示式为______________；基态Fe2＋核外占据最高能级电子的电子云有________个伸展方向。
(2)NH4NO2能为制备氮化铁提供氮源。
①1 mol NH4NO2中含有配位键的数目为__________________。
②NO的空间结构为________，其中氮原子的杂化方式为____________。
③氮及其同周期相邻元素原子的第一电离能由大到小的顺序为____________(用元素符号表示)，其原因为___________________________________________________________
________________________________________________________________________，
④分子中的大π键可用符号“Π”表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，则NO中的大π键可表示为
____________________。
(3)La、Sb、Fe形成合金的立方晶胞中，Fe原子填入Sb原子形成的正八面体空隙；La和Fe的位置如图1所示；沿x、y、z轴的投影图中Sb的位置相同，如图2所示。
①La原子周围距离最近的Sb原子数目为____________________________________。
②若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体密度为________________g·cm－3(用含a、NA的代数式表示)。
模块综合试卷
1．B　[在多电子原子中，随着电子层数的增大，能级逐渐增多，能级分为s、p、d、f等，A项错误；用n表示电子层数，则每一电子层最多容纳的电子数为2n2，B项正确；电子云就是用小点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，核外电子运动的概率分布图(电子云)并不完全等同于原子轨道，C项错误；电子的运动状态可从电子层、能级、轨道、自旋状态4个方面进行描述，D项错误。]
2．B　[Zn是30号元素，故其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，A错误；铁是26号元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe2＋的电子排布式为[Ar]3d6，B正确；C的最外层上有4个电子，故其外围电子轨道表示式：，C错误；HClO的电子式：，D错误。]
3．A　[CO2、SO3分别是直线形和平面三角形，都是非极性分子，故A错误；KF是由钾离子和氟离子构成的离子化合物，HF为非金属元素原子通过共价键形成的共价化合物，故B正确；NH中氢离子含有空轨道，氮原子含有孤电子对，所以能形成配位键，[Cu(NH3)4]2＋中铜离子含有空轨道，氮原子含有孤电子对，所以铜离子和氨分子能形成配位键，故C正确。]
4．B　[观察题图可以看出，在A原子的周围有4个B原子，同样在B原子的周围有4个A原子，故A、B原子的个数比为1∶1，B项正确。]
5．A　[根据均摊法，一个晶胞中粒子A的个数为6×＝0.5，粒子B的个数为6×＋3×＝2，粒子C的个数为1，所以A、B、C三种粒子数之比为0.5∶2∶1＝1∶4∶2。]
6．B　[根据图像我们只能看到每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成，由于其质量和体积都很小，因此不可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动，A错误；“纳米车”的诞生，说明人类可以控制、操纵物质的分子，使操纵分子的技术进入一个新阶段，B正确；“纳米车”用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成，是微观粒子，并非晶体，C错误；C60是由分子构成的分子晶体，其分子之间以微弱的分子间作用力结合，故其熔点比金刚石熔点低，D错误。]
7．A　[X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层只有一个电子，则X为H、Li或Na；Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，则Y有3个电子层，最外层有6个电子，则Y为S；Z的最外层电子数是内层电子总数的三倍，则Z有2个电子层，最外层电子数为6，则Z为O，据此解答。基态硫原子的外围电子排布式为3s23p4，故A正确；非金属性：O＞S，非金属性越强，简单氢化物越稳定，简单氢化物稳定性：Z＞Y，故B错误；Y为S，Z为O，第一电离能：Y＜Z，故C错误；X为H、Li或Na，Y为S，H、Li或Na与S均可以形成化合物，其中硫化氢属于共价化合物，硫化钠和硫化锂属于离子化合物，故D错误。]
8．D　[60 g二氧化硅的物质的量为＝1 mol，而1 mol二氧化硅中含有4 mol硅氧键，故A错误；12 g(即1 mol)金刚石中含有1 mol C原子，在金刚石晶体中，每个C原子与4个C原子相连，每个C—C键为2个C原子所共用，C—C键数为2NA，故B错误；18 g冰的物质的量为1 mol，1个水分子形成4个氢键，每个氢键为2个水分子所共用，故18 g冰中含有的氢键数目为2NA，故C错误；1个CO2分子中含有2个C===O键，故1 mol CO2晶体中含有C==O键的数目为2NA，故D正确。]
9．B　[硼砂中的结晶水可以与[B4O5(OH)4]2－形成氢键，A说法正确；由图中信息可知，2个B原子形成4个σ键，这2个B原子采用sp3杂化，B说法错误；硼砂中[B4O5(OH)4]2－与钠离子之间形成离子键，[B4O5(OH)4]2－内部的原子间以及水分子内的原子间形成共价键，C说法正确；[B4O5(OH)4]2－中有2个B原子形成4个σ键，其中有一个是B原子与OH－的O原子之间形成的配位键，D说法正确。]
10．C　[Zn的原子序数为30，所以Zn2＋基态核外电子排布式为[Ar]3d10，A选项正确；1分子HCHO含2个C—H键和1个C==O键，共有3个σ键，所以1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为3NA，B选项正确；HOCH2CN分子中与羟基相连的C为sp3杂化，—CN(—C≡N)中的C为sp杂化，C选项错误；[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键，Zn为sp3杂化，所以[Zn(CN)4]2－的结构可表示为，D选项正确。]
11．C　[由物质结构示意图可知，该物质是由分子构成的，属于共价化合物，A错误；在该物质分子中存在共价键、配位键、氢键三种作用力，B错误；由分子结构可知，该物质是一种配合物，其中Ni原子为中心原子，提供空轨道，C正确；由结构示意图可知，在分子中，C原子的4个外围电子都形成共价键，无孤电子对，D错误。]
12．B　[从三聚氰胺的结构简式可知，所有碳原子均采用sp2杂化，—NH2上氮原子采用sp3杂化，环上氮原子采用sp2杂化，A错误；由于分子结构对称，它为非极性分子，但—NH2能与H2O形成氢键，故能溶于水，C错误；三聚氰胺是分子晶体，微粒之间以分子间作用力相结合，D错误。]
13．B　[Fe3＋在立方体的顶点，每个Fe3＋被8个晶胞共用，故每个晶胞中Fe3＋的个数为4×＝，同理每个晶胞中Fe2＋的个数为，CN－位于棱上，每个CN－被4个晶胞共用，故每个晶胞中CN－的个数为12×＝3，已知晶体的化学式为MxFey(CN)6，则y＝2，晶体中的阴离子为[Fe2(CN)6]－，根据化合价代数和为0得晶体的化学式为MFe2(CN)6。综上可知，x＝1，y＝2，A项错误；因为有阴、阳离子，故该晶体属于离子晶体，M呈＋1价，B项正确；若M的离子在立方体的体心位置，则该晶体的化学式可表示为MFe(CN)3，C项错误；与每个Fe3＋距离最近且相等的CN－有6个，D项错误。]
14．A　[水分子的稳定性是由水分子内氢氧共价键的键能决定的，与分子间形成的氢键无关，A错误；固态冰中，1个水分子与周围的4个水分子通过氢键相连接，从而形成空间网状结构，B正确；“准液体”中，水分子间的距离不完全相等，所以1个水分子与少于4个的水分子间距离适合形成氢键，形成氢键的机会比固态冰中少，C正确；当温度达到一定数值时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键被破坏，使一部分水分子能够自由流动，从而产生“流动性的水分子”，造成冰面变滑，D正确。]
15．B　[该物质由两种阳离子和两种阴离子构成，其中有两种10电子离子和一种18电子离子，且X、Y、Z、M均为短周期元素，且均不在同一族，根据图示可知，X为H、Y为O、Z为N、M为Cl，含有的离子为NH、H3O＋、N、Cl－，据此解答。H2O分子之间存在氢键，其沸点明显高于O族其他元素的氢化物，如H2S等，故A正确；N的最高价氧化物对应的水化物为HNO3，具有强氧化性，故B错误；由于N元素的2p能级为半充满的稳定状态，故元素第一电离能：O＜N，故C正确；NH、H3O＋中存在极性共价键，N存在非极性共价键，故D正确。]
16．A　[利用均摊法可知，每个晶胞中N3－的个数为8×＝1，Xn＋的个数为12×＝3，即晶体的化学式为X3N，根据电荷守恒可以确定Xn＋中n＝1，由Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层知，Xn＋为Cu＋，其核外电子数为28，晶体中与Cu＋等距离且最近的N3－有2个。]
17．(1)CDEGH　(2)sp2、sp3　(3)NH
(4)①＞④＞②＞⑤＞③　
解析　(1)在该配离子中含有C—O、C—H等极性键，含有C—C非极性键，O原子与Fe3＋之间的配位键，共价单键为σ键，共价双键含有一个σ键、一个π键，因此此配离子中含有的作用力有极性键、非极性键、配位键、σ键、π键。(2)该配离子中含有的碳碳双键和碳氧双键中的碳原子形成3个σ键，C原子采取sp2杂化，而—CH3、—CH2—中的碳原子形成4个σ键，C原子采取sp3杂化，所以此配合物中碳原子的杂化轨道类型有sp2、sp3。(3)原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，与水互为等电子体的阴离子为NH。(4)①CO2是直线形结构，键角为180°；②SiF4为正四面体形结构，键角为109°28′；③SCl2中S采用sp3杂化，为V形结构；④CO中C采用sp2杂化，为平面三角形结构，键角为120°；⑤H3O＋中O采用sp3杂化，为三角锥形结构，③中2对孤电子对之间的斥力较大，使得③中键角小于⑤，同理⑤中键角小于②，因此键角由大到小顺序排列为①④②⑤③。
18．(1)3d24s2　(2)sp　2　2　(3)低于　CO2形成的晶体为分子晶体，NaCl形成的晶体为离子晶体，通常情况下，离子晶体的熔点高于分子晶体　(4)M　9　(5)4　4
解析　A的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，则A为C；B是地壳中含量最多的元素，则B为O；C是短周期中最活泼的金属元素，则C为Na；D与C可形成CD型离子化合物，且A、B、C、D、E的核电荷数依次增大，则D为Cl；元素E的基态原子3d轨道上有2个电子，则E为Ti，据此解答。(1)Ti的基态原子外围电子排布式为3d24s2。(2)CO2分子为直线形，中心原子C采用sp杂化；1个CO2分子中含有2个π键和2个σ键。(4)Cl的基态原子中，能量最高的电子层是第三电子层，符号为M，该电子层有9个原子轨道。(5)由晶胞结构可知，Na＋为黑球，Cl－为白球，该晶胞中Na＋位于棱上和体心，个数为1＋12×＝4；Cl－位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4。
19．(1)2　(2)O—H键、氢键、范德华力　形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大　(3)sp3　(4)
解析　(1)氧元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4,2p轨道上有2个未成对电子。(2)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O—H键、氢键、范德华力；分子间氢键使物质熔、沸点升高。(3)H3O＋中O原子为sp3杂化。(4)以1个晶胞为研究对象，1个晶胞中含有4个Ca2＋、4个O2－，根据m＝ρ·V，则×4 g＝a g·cm－3 ×V，V＝ cm3。
20．(1)6∶5　(2)①sp3　②O>C>H　③>　二甲基亚砜相对分子质量大，因此分子间的范德华力较大，沸点较高　④二甲基亚砜与水均为极性分子，且能够与水形成分子间氢键
(3)①4　②
21．(1)　5
(2)①NA(或6.02×1023)　②V形　sp2　③N>O>C　基态N原子的2p能级为半充满状态，相对稳定，O原子半径小于C原子半径　④Π　(3)①12　②
解析　(1)由题给信息知，Sb为第5周期ⅤA族元素，则基态Sb原子的外围电子轨道表示式为；基态Fe2＋核外占据最高能级的电子填充在3d能级，其电子云有5个伸展方向。
(2)①NH中含有1个配位键，则1 mol NH4NO2中含有配位键的数目为NA(或6.02×1023)。②NO中N原子的价电子对数为3，孤电子对数为1，空间结构为V形，其中氮原子的杂化方式为sp2。③与氮同周期的相邻元素为C、O，三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C，其原因为基态N原子的2p能级为半充满状态，相对稳定，第一电离能大于O，O原子半径小于C，第一电离能大于C。④NO与O3互为等电子体，结构相似，O3中的大Π键可表示为Π，故NO中的大π键可表示为Π。
(3)①由题给信息和晶胞结构知，每个晶胞中含有2个La原子、8个Fe原子、24个Sb原子。La原子周围距离最近的Sb原子数目为12。②晶体密度为＝ g·cm－3。