第一单元 物质结构研究的内容 课后练
1. (2021·福建师范大学附中期末)随着科学技术的不断进步,研究物质的手段和途径越来越多,N、H3、O4、C60等已被发现。下列说法正确的是( )
A. H2 和 H3 属于同素异形体
B. C60 的摩尔质量为 720 g
C. O2 和 O4 属于同位素
D. N中含有 36 个电子
2. 下列说法正确的是( )
A. HO和HO互为同位素
B. 金刚石和金刚烷()互为同素异形体
C. 符合通式CnH2n+2且n不同的烃,一定属于同系物(n≥1)
D. CH3COOCH2CH3和CH3CH2OOCCH3互为同分异构体
3. 下列说法正确的是( )
A. 红磷转化为白磷,属于物理变化
B. 石墨导电、金刚石不导电,故二者不是同素异形体
C. O2和O3分子式不同,结构相同
D. 单质硫有S2、S4、S6等,它们都是硫的同素异形体
4. (2022·北京汇文中学期中)已知 33As、35Br位于同一周期。下列关系正确的是( )
A. 原子半径:As>Cl>P
B. 热稳定性:HCl>AsH3>HBr
C. 还原性:As3->S2->Cl-
D. 酸性:H3AsO4>H2SO4>H3PO4
5. 碳纳米管是一种新型材料,它是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体,其质轻、可弯曲、强度好、弹性强。下列不可能是碳纳米管的用途的是( )
A. 用它可做成攀登月球的“太空天梯”
B. 能解决室温下,低气压、高容量储存氢气的难题
C. 作为优秀的绝缘材料
D. 制成电脑芯片可大大提升计算机系统的计算能力
6. (2021·泉州现代中学期中)下列各组微粒中,互为同素异形体的是( )
A. C和C
B. 红磷和白磷
C. H2O和H2O2
D. 正丁烷和异丁烷
7. (2022·礼嘉中学阶段调研)我国科学家成功合成的3 mm长的管状定向碳纳米管,长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)大、密度小(只有钢的四分之一)、熔点高、化学稳定性好的特点,因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法错误的是( )
A. 它是制造飞机的理想材料
B. 它的主要组成元素是碳
C. 它的结构与石墨不同
D. 碳纤维复合材料为一种高分子化合物
8. (2021·重庆南开中学期末)三位分别来自法国、美国、荷兰的科学家因研究“分子机器的设计与合成”而获得2016年诺贝尔化学奖。纳米分子机器日益受到关注,机器的“车轮”常用组件如图。
下列说法不正确的是( )
A. ①②③④均属于烃
B. ②与苯是同分异构体
C. ③和金刚石是同素异形体
D. ①②④的一氯代物分别为3种、1种、2种
9. (2020·南京二十九中月考)意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示,下列说法正确的是( )
A. N4属于一种新型的化合物
B. N4的相对分子质量为56 g
C. N4与N2互为同素异形体
D. N4转化为N2属于物理变化
10. 元素X、Y、Z的原子序数之和为36,X、Y在同一周期,X+与Z2-具有相同的核外电子层结构。下列推测错误的是( )
A. 同周期元素中X的金属性最强
B. 离子半径X+>Z2-
C. 同族元素中Z的氢化物稳定性最强
D. 同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强
11. 下列说法正确的是( )
A. 硅原子的半径比碳原子小
B. SiH4、PH3、H2S、HCl的热稳定性依次减弱
C. Na和Cs属于ⅠA族元素,Cs失电子能力比Na强
D. Cl、Br、I的最高价氧化物对应的水化物都显酸性,而且酸性依次增强
12. (2020·北京朝阳区期末)CO与O2反应生成CO2的历程如下(部分微粒未画出):
下列分析不正确的是( )
A. CO2分子的空间结构是直线形
B. 在该过程中,CO断键形成C和O
C. CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D. CO和O生成CO2的过程涉及了电子转移
13. (2021·长治二中月考)将下列各组物质进行分类:
⑨丙烯和环丙烷
⑩丙烯和环丁烷
(1) 互为同分异构体的是____________________________________________;
(2) 互为同位素的是____________________________________________;
(3) 互为同素异形体的是____________________________________________;
(4) 属于同一物质的是____________________________________________;
(5) 互为同系物的是____________________________________________;
14. 钋(Po)是一种低熔点金属,极其稀有,毒性和放射性极强。回答下列问题:
(1) Po具有放射性,经α衰变成稳定的铅,在衰变过程中释放一个He2+,Pb的原子核中质子数为________,中子数为________,Po元素能形成较稳定的+4价离子,质量为w g的Po4+含有的电子的物质的量为____________。
(2) 半衰期是指由大量原子组成的放射性样品中,放射性元素原子核有50%发生衰变所需的时间,已知Po的半衰期为138天,质量为64 g的Po,经276天后,得到铅的质量为____________。
15. 有A、B、C、D、E五种微粒:
Ⅰ. A微粒不带电,其质量数为1;
Ⅱ. B微粒呈电中性,得2个电子后,其电子层结构与Ne相同;
Ⅲ. C微粒带有一个单位的正电荷,核电荷数为11;
Ⅳ. D微粒核内有14个中子,核外M层上有3个电子;
Ⅴ. E微粒核外有18个电子,当失去一个电子时呈电中性。
(1) A微粒的元素符号为________,B微粒的结构示意图为________,C微粒的电子式为________,D微粒的质量数为________,E微粒的结构示意图为________。
(2) B、C、E所属三种元素可组成多种物质,请写出它们的化学式________、________。
16. 通常状况下,X、Y和Z是三种气态单质。X的组成元素是第3周期原子半径最小的元素(稀有气体元素除外);Y和Z均由元素R组成,Y能氧化I-,反应的离子方程式为Y+2I-+2H+===I2+Z+H2O。
(1) 写出物质的分子式:X________,Y________,Z________。
(2) Y、Z的关系是________(填字母)。
a. 互为同位素
b. 属于同一物质
c. 互为同素异形体
d. 互为同分异构体
(3) 导致大气中Y减少的主要物质是________。
(4) 将Y和二氧化硫分别通入品红溶液中,都能使品红溶液褪色。利用褪色的溶液区别二者的实验方法是____________________________________________;
(5) 举例说明X的氧化性比硫单质的氧化性强:___________________________________________________(用化学方程式表示)。
专题1 揭示物质结构的奥秘
第一单元 物质结构研究的内容
1. A 解析:H2 和 H3 是同种元素形成的结构不同的单质,属于同素异形体,A正确;C60 的摩尔质量为720 g·mol-1,B错误;O2 和 O4是同种元素形成的结构不同的单质,属于同素异形体,C错误;N原子核外有7个电子,因此N中含有 34 个电子,D错误。
2. C 解析:同位素是同种元素不同原子的互称,而HO和HO是两种化合物,A错误;金刚石为碳的单质,而金刚烷为碳、氢元素组成的烃,二者不互为同素异形体,B错误;CnH2n+2为烷烃的通式,n不同时,两种烷烃的结构相似、组成上相差若干个“CH2”原子团,所以二者一定属于同系物(n≥1),C正确;CH3COOCH2CH3和CH3CH2OOCCH3为同一种有机物(都是乙酸乙酯),二者不互为同分异构体,D错误。
3. D 解析:白磷和红磷是不同种物质,它们之间的相互转化为化学变化,A错误;金刚石与石墨是由碳元素组成的不同单质,互为同素异形体,与其有无导电性无关,B错误;O2和O3化学式不同,结构也不同,是由氧元素组成的不同单质,互为同素异形体,C错误;S2、S4、S6是硫元素组成的不同单质,互为同素异形体,D正确。
4. C 解析:原子半径比较时,电子层数越多,半径越大;电子层相同时,核电荷数越大,吸电子能力越强,半径越小,因此原子半径大小顺序是As>P>Cl,A错误;非金属性越强,气态氢化物越稳定,而同一周期从左到右非金属性增强,同一主族从上到下非金属性减弱,因此热稳定性:HCl>HBr>AsH3,B错误;单质的氧化性:Cl2>S>As,所以阴离子的还原性:As3->S2->Cl-,C正确;非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物酸性越强,因此酸性:H2SO4>H3PO4>H3AsO4,D错误。
5. C 解析:碳纳米管由碳原子构成,能导电,不能作为绝缘材料。
6. B 解析:6C和6C是碳元素的不同核素,互为同位素,A错误;红磷和白磷是磷元素的不同单质,互为同素异形体,B正确;H2O和H2O2的组成元素相同,是化合物,不是单质,不是同素异形体,C错误;正丁烷和异丁烷结构分子式相同结构不同,是同分异构体,D错误。
7. D 解析:碳纤维主要组成元素是碳,不是高分子化合物,D错误。
8. A 解析:富勒烯只含有碳原子,不属于烃,A错误;②的分子式为C6H6,与苯的分子式相同,结构不同,二者互为同分异构体,B正确;③和金刚石均为C元素的单质,二者互为同素异形体,C正确;①中有3种氢原子,一氯代物有3种,②中有1种氢原子,一氯代物有1种,④中含有2种氢原子,一氯代物有2种,D正确。
9. C 解析:N4中只有氮元素,因此N4属于单质,A错误; N4的相对分子质量为56,没有单位,B错误;N4与N2是N元素形成的不同性质的单质,二者互为同素异形体,C正确;N4与N2是两种不同的分子,因此N4转化为N2时有新物质产生,发生的变化属于化学变化,D错误。
10. B 解析:X+与Z2-具有相同的核外电子层结构,则X为ⅠA族元素,Z为ⅥA族元素,且在周期表中,X在Z元素的下一周期,元素X、Y、Z原子序数之和为36,X、Y在同一周期,则X、Y不可能处于第4周期,第4周期二者原子序数之和最小为19+20=39,则X、Y处于第3周期、Z处于第2周期,X为Na、Z为O,Y为Cl。同周期自左而右金属性减弱,第3周期中Na的金属性最强,A正确;Na+、O2-电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,离子半径Na+<O2-,B错误;同主族自上而下非金属性减弱,O元素非金属性最强,对应的氢化物的稳定性最强,C正确;同周期自左而右非金属性增强,非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,HClO4的酸性最强,D正确。
11. C 解析:因硅原子比碳原子多一个电子层,硅原子的半径较大,A错误;同周期从左到右,主族元素的金属性依次减弱,非金属性依次增强,SiH4、PH3、H2S、HCl的热稳定性依次增强,B错误;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,失电子能力逐渐增强,因此Cs失电子能力比Na强,C正确;Cl、Br、I的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次减弱,D错误。
12. B 解析:根据过程示意图,CO中的化学键没有断裂形成C和O,B错误。
13. (1) ④⑨ (2) ②③ (3) ① (4) ⑥⑦⑧ (5) ⑤
14. (1) 82 124 mol (2) 47.09 g
解析:(1) Po的质子数是84,它释放出的He2+的质子数是2,所以Pb的质子数=84-2=82;Po的中子数是210-84=126,它释放出的He2+的中子数=4-2=2,所以Pb的中子数=126-2=124;84Po4+的质量数为210,所以Po的摩尔质量数值为210,质量为w g的Po的物质的量为mol,一个Po原子含的电子数为84,一个Po4+含的电子数为84-4=80,所以w g Po4+所含的电子的物质的量为 mol×80= mol;(2) 经过第一个半衰期生成的Pb的物质的量为×50% mol,剩余的Po的物质的量为×50% mol;再经过第二个半衰期生成的Pb的物质的量为×50%×50% mol,所以经过276天所得Pb的质量为×206 g·mol-1=47.09 g。
15. (1) H Na+ 27
(2) NaClO NaClO3
解析:A微粒不带电,其质量数为1,则A为H;B微粒呈电中性,得2个电子后,其电子层结构与Ne相同,则B为O;C微粒带有一个单位的正电荷,核电荷数为11,则C为Na;D微粒核内有14个中子,核外M层上有3个电子,则D为Al;E微粒核外有18个电子,当失去一个电子时呈电中性,则E为Cl。(1) A微粒的元素符号为H,B微粒的结构示意图为,C微粒的电子式为Na+,D微粒的质量数为27,E微粒的结构示意图。(2) B、C、E所属三种元素可组成多种物质,如NaClO、NaClO3。
16. (1) Cl2 O3 O2 (2) c
(3) 氟氯烃或氟利昂
(4) 加热褪色后的溶液,若溶液恢复红色,则通入的气体为SO2;若溶液不变红,则通入的气体是O3
(5)Cl2+H2S===S↓+2HCl(其他合理答案也可)
解析:(1) 通常状况下,X、Y和Z是三种气态单质,X的组成元素是第3周期原子半径最小的元素(稀有气体元素除外),则X为Cl2;Y和Z均由元素R组成,反应Y+2I-+2H+===I2+Z+H2O常作为Y的鉴定反应,由元素守恒可知,Y、Z为O元素的同素异形体,R为O元素;可推知Y为O3、Z为O2;(2) Y和Z都是由氧元素形成的结构不同的单质,二者互为同素异形体;(3) 氟利昂能够破坏臭氧层,导致大气中O3减少;(4) 将O3和二氧化硫分别通入品红溶液,都能使品红褪色,由于臭氧具有强氧化性,褪色后的溶液不能恢复原来的颜色,二氧化硫是与有色物质结合生成无色不稳定的物质,加热后恢复原来的颜色。(5) 氯气的氧化性比硫单质的氧化性强,能够将硫从硫化氢(氢硫酸)中置换出来。