专题3《微粒间作用力与物质性质》同步练习
一、单选题
1.我国的激光技术在世界上处于领先地位,科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松,与此同时再用射频电火花喷射氮气,碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。所得化合物可能比金刚石更坚硬,其原因可能是
A.碳、氮原子构成平面结构的晶体
B.碳氮键长比金刚石中的碳碳键长更短
C.氮原子电子数比碳原子电子数多
D.碳、氮的单质的化学性质均不活泼
2.金属键的实质是
A.金属阳离子和自由电子之间的相互排斥
B.阴、阳离子之间的相互作用
C.金属阳离子和自由电子之间的相互吸引
D.金属阳离子和自由电子之间的相互作用
3.下列物质中,含有离子键的是
A.NH3 B.CO2 C.H2 D.MgCl2
4.钛有“二十一世纪的金属”、“全能金属”、“现代金属”的美称。镁与熔融的四氯化钛反应可制取钛:2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。下列说法正确的是
A.基态Ti原子的价层电子排布式:3d4
B.Cl-结构示意图:
C.MgCl2的电子:
D.TiCl4熔点是-25℃,沸点是136.4℃,可溶于苯和CCl4,该晶体属于共价晶体
5.下列电子式或结构式错误的是
A.OH-的电子式: B.NH4Br的电子式:
C.CCl4的电子式: D.NH3的结构式:
6.和的电荷与半径之比相近,导致两元素性质相似。下列说法错误的是
A.与都能在水中与氨形成配合物
B.和的熔点都比的低
C.和均可表现出弱酸性
D.和的氢化物都不能在酸中稳定存在
7.活泼金属与活泼非金属化合形成的物质通常含有离子键,下列物质含有离子键的是
A.NO B.CO C.CO2 D.NaCl
8.下列物质中,只含有非极性键的是
A. B. C. D.
9.周期表中ⅢA族单质及其化合物应用广泛。极易水解生成(在水中完全电离为和)和硼酸(),硼酸是一元弱酸,能溶于水。硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成挥发性的硼酸甲酯,硼酸甲酯主要用作热稳定剂、木材防腐剂等。高温下和焦炭在氯气的氛围中获得。的结构与晶体硅类似,是第三代半导体研究的热点。铊()位于元素周期表中第6周期,于1861年发现。下列物质性质与用途具有对应关系的是
A.极易水解,可用作催化剂 B.硼酸甲酯具有挥发性,可用作木材防腐剂
C.硬度大,可用作半导体材料 D.熔点高,可用作耐火材料
10.晶体的结构模型如图所示,下列说法正确的是
A.基态钙原子核外有2个未成对电子
B.晶体中与每个最邻近的有12个(如图是其晶胞结构模型)
C.的摩尔质量为136
D.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
11.自然界中时刻存在着氮的转化。实现氮按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题,如图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图,下列叙述错误的是
A.NH3、NO都是非电解质
B.催化剂a、b表面氮原子均发生了氧化反应
C.催化剂a、b表面都形成了极性键
D.H、N、O既能形成共价化合物,也能形成离子化合物
12.以下对于化学键的理解中,正确的是
A.化学键是分子(或晶体)内相邻的两个或多个原子(或离子)之间强烈的作用力
B.化学键存在于任何分子内
C.化学键只存在于离子化合物和共价化合物中
D.氢键和范德华力也是一种化学键
13.下面有关晶体的叙述中,不正确的是
A.金刚石为空间网状结构,由共价键形成的碳原子环上,最小的环上有6个碳原子
B.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子
C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl-
D.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+共有6个
14.钙钛矿是一种陶瓷类氧化物,是性能优异、用途广泛的新型功能材料。其晶胞结构如图,对钙钛矿描述错误的是
A.钙钛矿的化学式是CaTiO3
B.由钙钛矿制备的TiO2可用作白色颜料
C.Ti 原子核外未成对电子有 3 个
D.钙钛矿晶体具有较大的硬度
二、填空题
15.用电子式表示下列物质的形成过程:
(1)CaCl2:_______;
(2)H2O:_______。
16.分析第三周期前几种元素的氧化物中,化学键中离子键成分的百分数的变化趋势并解释其原因。进一步描述第三周期主族元素的氧化物的晶体类型的变化趋势_______。
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键的百分数/% 62 50 41 33
17.钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。CaTiO3的晶胞如图所示,其组成元素钙位于元素周期表中的_______区,晶胞中Ti4+的配位数是_______。
18.三氟化氮(NF3)是一种无色、无臭的气体。三氟化氮在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,反应产物中生成酸M、酸N和一种无色气体(遇空气变成红棕色),其中酸M是一种弱酸,酸N为常见的含氧强酸。
(1)写出该反应的化学方程式_________。
(2)酸M是弱酸(难电离)的原因是____________
(3)一旦NF3泄漏,可以用NaOH溶液喷淋的方法减少污染,其产物除NaNO3、NaF等盐外,还可以生成的盐是____________(填化学式)。
19.消毒剂在生产、生活中有重要的作用,常见的含氯消毒剂有 NaClO2、NaClO、ClO2和Cl2。
回答下列问题:
(1)基态 Cl 原子核外有______种不同能量的电子,Cl 元素处于元素周期表的______区,其基态原子中,核外电子占据的电子云轮廓图为球形的能级有_______个。
(2)NaClO2 所含的化学键类型有___________。
(3)消毒剂投入水中,一段时间后与氨结合得到一种结合性氯胺(NH2C1)。NH2C1 在中性或酸性条件下也是一种强杀菌消毒剂,常用于城市自来水消毒。其理由是___________(用化学方程式表示)。
(4)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克 Cl2 的氧化能力。上述四种含氯消毒剂中消毒能力最强的是_____。
(5)自来水厂用ClO2处理后的水中,要求ClO2的浓度在0.1~0.8 mg·L-1之间。用碘量法检测 ClO2处理后的自来水中ClO2 浓度的实验步骤如下:
步骤 I.取一定体积的水样,加入足量碘化钾,再用氢氧化钠溶液调至中性,并加入淀粉溶液。
步骤Ⅱ.用 Na2S2O3 溶液滴定步骤 I 中所得的溶液。
已知:a.操作时,不同 pH 环境中粒子种类如下表所示。
pH 2 7
粒子种类 Cl- ClO2
b. 2S2O32-+I2 =S4O62-+2I 。
① 步骤Ⅱ中反应结束时溶液呈____(填“蓝色”或“无色”)。
② 若水样的体积为1.0L,在步骤Ⅱ中消耗10mL1.0×10-3mol·L-lNa2S2O3溶液,则该水样中c(ClO2)=____mg·L-1。
20.铝的下列用途主要是由它的哪种性质决定的?
(1)作盛放浓硝酸的容器:___________;
(2)作导线:___________。
(3)作包装铝箔:___________。
(4)焊接铁轨:___________。
(5)冶炼钒、铬、锰:___________。
21.根据晶体结构知识,回答下列问题:
(1)如图所示为二维平面晶体示意图,所表示的化学式为AX3的是_______。(填字母标号)
(2)Al的晶体中原子的堆积方式如图甲所示,其晶胞特征如图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。
若已知Al的原子半径为d,NA表示阿伏伽德罗常数,Al的相对原子质量为M,则:
①晶胞中Al原子的配位数为_______。
②该晶体的密度为_______(用字母表示)。
(3)下图为氟化钙晶胞,试回答下列问题:
每个F-周围有_______个Ca2+与之紧邻,每个F-周围与其距离最近的F-的数目是_______。
(4)已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图),其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个顶点上各有1个B原子。通过观察图形及推算,此晶体结构单元由_______个硼原子构成。
22.晶体也是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为_______(保留三位有效数字)nm,
23.①O2 ②H2O2 ③MgCl2 ④硫酸 ⑤NaAlO2 ⑥NH4Cl ⑦CO2 ⑧Al(OH)3 ⑨盐酸 ⑩NaHCO3
(1)这些物质中,只含有共价键的化合物是_______;属于强电解质的是_______。
(2)写出②H2O2的结构式_______。
(3)写出NH4Cl的电子式 _______。
(4)用电子式表示CO2的形成_______。
(5)写出Al(OH)3的酸式电离的电离方程式_______。
(6)将足量的CO2通入NaAlO2溶液中反应的离子方程式_______。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.B
【详解】A.根据“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体,共价晶体是一种空间网状结构而不是平面结构,A选项错误。
B.氮原子的半径比碳原子的半径小,两者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短,所以该晶体的熔、沸点和硬度应该比金刚石更高,B项正确。
C.原子的电子数一般不会影响到所形成的晶体的硬度等,C项错误。
D.单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等,D项错误。
故选B。
2.D
【详解】金属晶体中存在金属阳离子和自由电子之间的吸引作用,金属阳离子之间的排斥作用、自由电子之间的排斥作用,故选:D。
3.D
【详解】A.NH3是共价化合物,N原子和H原子形成共价键,A不符合题意;
B.CO2是共价化合物,C原子和O原子形成共价键,B不符合题意;
C.H2分子中只含有共价键,C不符合题意;
D.MgCl2是离子化合物,Mg2+和Cl-形成离子键,D符合题意;
答案选D。
4.C
【详解】A.已知Ti是24号元素,故基态Ti原子的价层电子排布式:3d24s2,A错误;
B.Cl-的最外层上有8个电子,则Cl-结构示意图为:,B错误;
C.已知MgCl2是由Mg2+和Cl-通过离子键形成的离子化合物,则MgCl2的电子为:,C正确;
D.TiCl4熔点是-25℃,沸点是136.4℃,即熔沸点较低,可溶于苯和CCl4,该晶体属于分子晶体,共价晶体的熔沸点很高,一般不溶于任何溶剂中,D错误;
故答案为:C。
5.C
【详解】A.OH-的电子式 ,A正确;
B.NH4Br是离子化合物,其电子式为 ,B正确;
C.CCl4的电子式为 ,C错误;
D.NH3的结构式为 ,D正确;
故选C。
6.A
【详解】A.半径小,不能容纳6个氮原子和它配位,则不能在水中与氨形成配合物,A项错误;
B.和属于分子晶体,而属于离子晶体,则和的熔点都比的低,B项正确;
C.和均为两性氢氧化物,则均可表现出弱酸性,C项正确;
D.和的氢化物与酸反应,生成对应的盐和氢气,则都不能在酸中稳定存在,D项正确;
答案选A。
7.D
【详解】离子键指阴离子、阳离子间通过静电作用形成的化学键;离子键往往在金属与非金属间形成,失去电子的往往是金属元素的原子,而获得电子的往往是非金属元素的原子,通常活泼金属与活泼非金属形成离子键,如钾、钠、钙等金属和氯、溴等非金属化合时,都能形成离子键。
共价键一般指非金属与非金属间通过共用电子对形成的化学键 (当然也有特殊,例如氯化铝中,铝是金属,氯是非金属,其化学键为共价键,而非离子键)。
综上所述,NO、CO、CO2中只含有共价键;NaCl 中只有离子键;
答案选D。
8.C
【详解】一般活泼的金属和活泼的非金属容易形成离子键,非金属元素的原子间容易形成共价键,则A.NaOH中含有离子键和极性键,选项A错误;
B.NaCl中只含有离子键,选项B错误;
C.H2分子中只有非极性键,选项C正确;
D.H2S中只有极性键,选项D错误;
答案选C。
9.D
【详解】A.极易水解生成和硼酸,与用作催化剂无关,A不符合题意;
B.硼酸甲酯可用作木材防腐剂应该与杀菌、稳定等性质有关,与具有挥发性无关,B不符合题意;
C.的结构与晶体硅类似可用作半导体材料;硬度大不是导电性的体现,与可用作半导体材料无关,C不符合题意;
D.熔点高耐高温,可用作耐火材料,与性质有关,D符合题意;
故选D。
10.B
【详解】A.Ca原子核外有20个电子,基态Ca原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,基态钙原子核外没有未成对电子,A错误;
B.图示晶胞中直观观察到与Ti4+最邻近的O2-位于3个面心,Ti4+位于晶胞的顶点,为8个晶胞共用,面心O2-为2个晶胞共用,则CaTiO3晶体中与每个Ti4+最邻近的O2- 有=12个,B正确;
C.CaTiO3的摩尔质量为136g/mol,C错误;
D.在晶体中有阳离子不一定有阴离子,如金属晶体,D错误;
答案选B。
11.B
【分析】氮气和氢气在催化剂a表面断键生成N原子和H原子,然后再结合成NH3,氨气和氧气在催化剂b表面反应生产NO和H2O。
【详解】A.NH3和NO自身均不能电离,属于非电解质,故A正确;
B.在催化剂a表面,N原子被还原,发生还原反应;在催化剂b表面,N原子被氧化,发生氧化反应,故B错误;
C.在催化剂a表面,形成N—H键,属于极性键;在催化剂b表面形成H—O等极性键,故C正确;
D.H、N、O形成的共价化合物为;形成的离子化合物为,故D正确;
故选B。
12.A
【分析】
【详解】A.化学键是分子(或晶体)内相邻的两个或多个原子(或离子)之间强烈的作用力,可能为共价键或离子键,选项A正确;
B.稀有气体的分子中不存在化学键,选项B不正确;
C.化学键也可存在于单质中,如氢气分子内存在共价键,选项C不正确;
D.氢键和范德华力不属于化学键,作用力比化学键弱的多,只是分子间作用力的一种,选项D不正确;
故选A。
13.D
【详解】A.金刚石网状结构中,每个碳原子含有4个共价键,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子,故A正确;
B.二氧化碳晶体属于面心立方,每个二氧化碳分子周围紧邻二氧化碳分子个数=3×8÷2=12,故B正确;
C.氯化铯晶体中,铯离子的配位数是8,故C正确;
D.氯化钠晶胞中,每个钠离子周围距离最近的钠离子个数=3×8÷2=12,故D错误;
故选D。
14.C
【详解】A.由上述晶胞结构图可知,钛酸钙的晶胞中位于8个顶点、位于6个面心、位于体心,根据均摊法可以确定、、的数目分别为=1、=3、1,因此其化学式为CaTiO3,A正确;
B.由钙钛矿制备的TiO2俗称钛白,是目前最好的白色颜料,B正确;
C.Ti 原子的价电子排布式为3d24s2,其未成对电子为2个,C错误;
D.钙钛矿是新型功能材料,根据晶体化学式和结构模型可看出属于离子晶体,具有较大的硬度,D正确;
故选C。
15.(1)
(2)
【详解】(1)CaCl2属于离子化合物,钙离子与2个氯离子通过离子键结合,钙最外层两个电子被两个Cl原子得到,用电子式表示形成过程为:;
(2)水含有极性共价键,两个氢原子和氧原子通过共用电子对结合,用电子式表示形成过程为:。
16.Na2O、MgO、Al2O3、SiO2的离子键的百分数呈逐渐减小的趋势,P2O5、 SO3、Cl2O,都是分子晶体,原因是第三周期元素从左到右,电负性逐渐增强,与氧元素的电负性的差值逐渐减小。第三周期主族元素的氧化物的晶体的变化趋势为离子晶体→共价晶体→分子晶体。离子键成分的百分数更小了,而且共价键不再贯穿整个晶体,而是局限干晶体微观空间的一个个分子中了
【解析】略
17. s 6
【详解】CaTiO3的晶胞如图所示,其组成元素钙的价电子排布式为4s2,位于元素周期表中的s区;Ti4+的上下、左右、前后各有一个O2-,则晶胞中Ti4+的配位数是6。
18. 3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF H—F键键能大,结合能力强;HF与HF、HF与H2O间有氢键 NaNO2
【分析】(1)氟化氮在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,生成弱酸、含氧强酸和NO气体,即该反应中N元素化合价由+3价变为+2价、+5价,结合原子守恒可知还生成HF,据此写出化学方程式;
(2)F原子半径小,电负性大,使H-F键长较短,较牢固,同时氟化氢分子间形成氢键抑制氟化氢电离;
(3)NF3与NaOH溶液生成NaNO3、NaF,发生了氧化还原反应,则还可以生成的盐是NaNO2。
【详解】(1)由题可知,NF3与水发生反应,生成NO,另外还有两种酸,根据元素守恒可知,强酸为硝酸,弱酸为HF,根据化合价升降守恒以及原子守恒可知该反应的方程式为:NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF;
故答案为:NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF;
(2)HF中F元素电负性较大,吸引电子对能力较大,且F与H的半径较小,键长较短,键能较大,且HF与HF之间能够形成氢键、HF与H2O之间也能形成氢键,因此HF电离所需吸收的能量较高,故难以电离;
故答案为:H—F键键能大,结合能力强;HF与HF、HF与H2O间有氢键;
(3)NF3与水反应生成物中有NO、HNO3,NO与空气中氧气反应生成NO2,NO2与NaOH能够发生反应生成NaNO3、NaNO2,故还可以生成的盐为NaNO2;
故答案为:NaNO2。
19. 5 p 3 离子键,极性共价键 NH2Cl+H2O=HClO+NH3 ClO2 无色 0.675
【详解】(1)基态 Cl 原子核外电子排布为1S22S22P63S23P5,所以基态 Cl 原子核外有5种不同能量的电子;根据电子排布规律Cl 元素处于元素周期表的P区,其基态原子中,核外电子占据的电子云轮廓图为球形的能级有3个。答案:5 . p 3。
(2)NaClO2是离子型化合物,含有的化学键类型有离子键、极性共价键;
(3)NH2C1在中性或酸性条件下也是一种强杀菌消毒剂,是由于NH2C1在水溶液中水解生成HClO,HClO有强氧化性,可用于自来水消毒,发生反应的化学方程式为NH2Cl+H2O=NH3+HClO(或NH2C1+2H2O=NH3·H2O+HClO);
(4)1gNaClO2的物质的量=mol,依据电子转移数目相等,NaClO2~Cl-~4e-,Cl2~2Cl-~2e-,可知对应氯气的物质的量为×4×mol=mol;1gNaClO的物质的量为=mol,依据电子转移数目相等,NaClO~Cl-~2e-,Cl2~2Cl-~2e-,可知对应氯气的物质的量为×2×mol=mol;1gClO2的物质的量为=mol,依据电子转移数目相等,ClO2~Cl-~5e-,Cl2~2Cl-~2e-,可知对应氯气的物质的量为×5×mol=mol;1g氯气的物质的量为=mol;由此可知四种含氯消毒剂中消毒能力最强的是ClO2;
(5)①步骤Ⅱ中未滴定前溶液显蓝色,反应结束时溶液呈无色;
②10mL1.0×10-3 mol·L-l Na2S2O3溶液中Na2S2O3物质的量为0.01L×1.0×10-3 mol·L-l=1.0×10-5 mol,用氢氧化钠溶液调至中性,由图知,此条件下粒子种类为 ClO2,ClO2将加入的碘化钾氧化为I2,自身被还原成ClO2-,离子方程式为:2ClO2+2I-=2ClO2-+I2,
根据:2ClO2~~2I-~~I2~~2S2O32-,可知n(ClO2)=1.0×10-5 mol,该水样中c(ClO2)==0. 675mg/L。
20. 钝化 良好的导电性 良好的延展性 强还原性 强还原性
【详解】(1)铝在冷的浓硝酸中发生钝化,所以铝用作盛放浓硝酸的容器;
(2)铝有良好的导电性,所以用铝作导线;
(3)铝具有良好的延展性,所以铝可用作包装铝箔;
(4)铝具有强还原性,铝和氧化铁能发生铝热反应,所以可用铝热反应来焊接铁轨;
(5) 铝具有强还原性,所以可用铝冶炼钒、铬、锰等金属。
21.(1)b
(2) 12
(3) 4 6
(4)12
【详解】(1)a中每个黑球周围有6个白球,每个白球周围有3个黑球,所以分子式应为AX2,b中每个黑球周围有6个白球,每个白球周围有2个黑球,分子式应为AX3,故答案为b;
(2)①以图乙中任一面心的Al原子为例,该面心所在面的顶点以及与该面相邻面的面心,距离该Al原子最近且距离相同,所以Al原子的配位数为12;
②根据均摊法,一个晶胞中含有=4,所以晶胞的质量为g,面对角线上的三个Al原子相切,Al原子半径为d,则晶胞的棱长为d,所以晶胞的体积为(d)3=16d3,所以密度为=;
(3)据图可知,F-位于Ca2+形成的正四面体空隙中,所以每个F-周围有4个Ca2+,8个F-刚好形成立方体,以任一顶点F-为例,距离其最近且相等的F-位于该F-所在棱的另一顶点,所以每个F-周围与其距离最近的F-的数目是6;
(4)每个等边三角形有3个顶点,每个顶点被5个三角形共用,所以每个三角形占有个B原子,共有20个等边三角形,所以B原子的个数为20×=12。
22.0.315
【详解】由图可知,K与O间的最短距离为面对角线的一半,二者的距离为=0.315nm;故答案为:0.315。
23. ②④⑦ ③④⑤⑥⑩ H-O-O-H Al(OH)3+H2O[Al(OH)4]-+H+或Al(OH)3H2O + AlO+ H+ AlO+ CO2+H2O=HCO+Al(OH)3↓
【详解】①O2为只含有非极性共价键的单质,既不是电解质也不是非电解质;
②H2O2为含有极性和非极性共价键的共价化合物,是一种极弱的酸,是弱电解质;
③MgCl2只含有离子键,是离子化合物,其水溶液能导电,在溶液中完全电离,是强电解质;
④硫酸是只含有共价键的共价化合物,其水溶液能导电,在溶液中完全电离,是强电解质;
⑤NaAlO2是离子化合物,其水溶液能导电,在溶液中完全电离,是强电解质;
⑥NH4Cl既含有共价键又含有离子键的离子化合物,其水溶液能导电,在溶液中完全电离,是强电解质;
⑦CO2是只含有共价键的共价化合物,属于非电解质;
⑧Al(OH)3是离子化合物,属于弱碱,是弱电解质;
⑨盐酸是氯化氢的水溶液,属于混合物,既不是电解质也不是非电解质;
⑩NaHCO3是既含有共价键又含有离子键的离子化合物,其水溶液能导电,在溶液中完全电离,是强电解质;
(1)根据上述分析,这些物质中,只含有共价键的化合物是②④⑦;属于强电解质的是③④⑤⑥⑩;
(2)根据分析,②H2O2为含有极性和非极性共价键的共价化合物,其结构式H-O-O-H;
(3)NH4Cl是铵根离子和氯离子构成的离子化合物,其电子式为;
(4)二氧化碳为共价化合物,电子式表示CO2的形成;
(5)Al(OH)3是两性氢氧化物,既可以发生酸式电离,也可以发生碱式电离,其酸式电离的电离方程式Al(OH)3+H2O[Al(OH)4]-+H+或Al(OH)3H2O + AlO+ H+;
(6)将足量的CO2通入NaAlO2溶液中反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,离子方程式为AlO+ CO2+H2O=HCO+Al(OH)3↓。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页