3.1 物质的聚集状态与晶体的常识 综合测试(含解析)2023-2024学年高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2

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名称 3.1 物质的聚集状态与晶体的常识 综合测试(含解析)2023-2024学年高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2024-07-01 13:44:21

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3.1 物质的聚集状态与晶体的常识 综合测试
2023-2024学年高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2
一、单选题
1.某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示,它由A、B方块组成。已知该晶体的密度为,阿伏加德罗常数的值为,下列说法中错误的是(  )
A.该铁的氧化物化学式为
B.距离Fe3+最近的有6个
C.晶体中的只能构成正四面体空隙
D.晶胞的边长为
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(  )
A.1mol羟基所含电子数为10NA
B.1mol苯分子含碳碳双键数目为3NA
C.常温常压下,28g乙烯含σ键数目为6NA
D.常温常压下,乙烯和丙烯的混合气体共14g,含原子数为3NA
3.有关晶体的结构如图所示,下列说法中错误的是
A.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数之比为1:2
B.该气态团簇分子的分子式为EF或FE
C.在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-形成正八面体形
D.在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有4个Ca2+
4.前4周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X和Y的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子,Z与Y同族,W原子核内有29个质子,下列说法正确的是(  )
A.W与Y形成的化合物晶胞如图所示,该化合物的化学式为WY
B.原子半径:r(Z)>r(Y)>r(X)
C.元素第一电离能:I1(Z)>I1(Y)
D.简单氢化物的沸点:Y>Z
5.作为储氢材料的镧镍合金被广泛应用于电动车辆,某种镧镍合金储氢后所得晶体的化学式为LaNi5H6,晶胞结构如图,晶胞参数为a,下列有关表述错误的是
A.Z表示的微粒为H2
B.每个X原子周围最近且等距离的X原子有6个
C.若A的分数坐标为(0,0.5,0.5),B的分数坐标为(0.75,0.75,0),则C的分数坐标为(1,0.5,1)
D.若四条竖直棱的棱心位置均插入Z,则晶体的化学式为LaNi5H7
6.根据等电子体原理判断,下列说法中错误的是 (  )
A.B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B.B3N3H6分子中存在双键,可发生加成反应
C.H3O+和NH3互为等电子体,均为三角锥形
D.CH4和N 互为等电子体,均为正四面体
7.萤石是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,下列说法错误的是(  )
已知:①空间利用率;
②该晶胞的参数为nm;
③的半径为nm,的半径为nm。
A.的空间利用率为
B.a和b之间距离为nm
C.该物质的分子式为
D.中采取面心立方最密堆积,每个周围距离最近且相等的有8个
8.溶液可用于蚀刻铜,向蚀刻生成的溶液中加入并通入可使溶液再生。下列说法正确的是(  )
A.中键的数目为
B.晶体中既有离子键又有非极性共价键
C.晶体(晶胞见如图)中与1个距离最近的有8个
D.再生反应的离子方程式为
9.新型碲化镉(CdTe)太阳能电池能量转化效率较高,立方晶系CdTe的晶胞结构如图所示,晶胞参数为apm(已知Te与O同族)。下列说法正确的是(  )
A.碲原子的价层电子数为4
B.Cd的配位数为4
C.晶胞中Cd与Te的最短距离为pm
D.晶体的密度为g cm
10.晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是
A.图1晶体密度为g cm-3
B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为
D.取代产生的空位有利于传导
11. 晶体是一种性能良好的光学材料,其晶胞为立方体,棱长为0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置,如图所示。下列叙述错误的是(  )
A.基态K原子的核外电子排布式为:
B.碘酸钾中含有离子键和共价键
C.与O原子紧邻的I原子有2个
D. 晶体中K原子与O原子间的最短距离约为0.631nm
12.原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。如图所示为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(,0,);C为(,,0)。则D原子的坐标参数为(  )
A.(,0,0) B.(0,,0)
C.(,,) D.(,,)
13.Paul Chu教授发现钇钡铜氧化合物在90 K时具有超导性,该化合物的晶胞结构如下图所示,该化合物以Y2O3、BaCO3和CuO为原料,经研磨烧结而成,其原料配比(物质的量之比)为(  )
A.2∶3∶3 B.1∶1∶1 C.1∶2∶3 D.1∶4∶6
14.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大,这是它具有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状(如图所示)相同。则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分数为(  )
A.87.5% B.92.9%
C.96.3% D.100%
15.甲烷晶体的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是
A.甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B.晶体中1个CH4分子周围有8个紧邻的CH4分子
C.甲烷晶体熔化时需克服共价键
D.1个CH4晶胞中含有4个CH4分子
16.电子数相等的微粒叫做等电子体,下列各组微粒属于等电子体是(  )
A.CO和CO2 B.NO和NO2 C.CH4和NH3 D.CO2和SO2
17.科学家最近发现,只含镁、镍和碳三种常见元素的晶体竟然也具有超导性。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示,则该晶体的化学式为(  )
A.Mg2CNi3 B.MgC2Ni C.MgCNi2 D.MgCNi3
18. 、 CH3、 都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法正确的是(  )
A.它们互为等电子体,碳原子均采取sp2杂化
B. 与NH3、H3O+互为等电子体,立体构型均为正四面体形
C. 中的碳原子采取sp2杂化,所有原子均共面
D. 与OH-形成的化合物中含有离子键
19.已知图甲为金属钠的晶胞,晶胞边长为,其晶胞截面如图乙所示。图丙为ZnS晶胞截面,已知ZnS属立方晶体,假设晶胞边长为。下列关于ZnS晶胞的描述错误的是(  )
A.每个晶胞中含有的数目为4
B.与距离最近且相等的有8个
C.该晶胞中两个距离最近的和的核间距的计算表达式为
D.ZnS晶体的密度为(表示阿伏加德罗常数)
20.铁氰化钾{}俗称赤血盐,遇发生反应:,生成深蓝色沉淀,常用于检验;黄血盐{}溶液可用于检验。下列有关铁及其化合物的说法正确的是(  )
A.Fe元素位于周期表的第ⅦB族
B.基态外围电子排布式为
C.赤血盐中提供空轨道形成配位键的是
D.若黄血盐受热分解产物之一的晶胞结构如图所示,则其化学式为
二、综合题
21.历时约8小时天舟二号货运飞船于5月30日5时01分,采用自主快速交会对接模式,精准对接于天和核心舱后向端口,我国太空研究迈进空间站时代。迈向太空离不开一些重要金属及其合金。金属钛()被誉为21世纪金属,具有良好的生物相容性,它兼具铁的高强度和铝的低密度,其单质和化合物具有广泛的应用价值。请按要求回答下列有关钛及其化合物的相关问题。
(1)①钛在周期表中的位置:   。的基态原子外围电子排布式为   。根据钛的价层电子排布预测钛元素的最高化合价为   。
②金红石()四方晶胞如图所示:
晶胞中原子的数目为   。
(2)氮化钛()为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金的代替品。以为原料,经过一系列反应可以制得和纳米(如图1所示)。
图中的是短周期金属元素,的部分电离能如表:
电离能/ 738 1451 7733 10540 13630
请回答下列问题:
①是   (填元素符号),该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积,配位数为   。
②纳米是一种应用广泛的催化剂,纳米催化的一个实例如图2所示,化合物甲的分子中采取方式杂化的碳原子有   个,化合物乙中采取方式杂化子对应的元素的电负性由大到小的顺序为   。
(3)有一种氮化钛晶体的晶胞与晶胞相似,如图3所示,该晶体中与原子距离相等且最近的原子有   个。
(4)科学家通过X-射线探明、、、的晶体与的晶体结构相似,且知三种离子晶体的晶格能数据如下:
离子晶体
晶格能/ 786 715 3401
、、三种离子晶体熔点由高到低的顺序为   。
22.
(1)Ⅰ. 和 都是非线性光学晶体材料,在激光技术方面有广泛用途。回答下列问题:
基态氧原子核外电子有   种不同的空间运动状态;基态 原子的价电子排布式为   。
(2)O、P、K、Zn中电负性最小的为   。
(3) 、 熔点由高到低的顺序为   ,原因是   。
(4) 可与 结合生成 ,水中 的键角比 中的   (填“大”或“小”)。 是常用的氧化剂,其分子结构如图1所示。 能与水混溶,却不溶于 的原因是   。
(5)将纯液态 冷却到 时,能凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如图2所示,此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是   。
(6)Ⅱ.铁、铜和镉是三种过渡金属元素。回答下列问题:
比 稳定,试从原子结构角度解释原因   。
(7)新制的 能够溶解于过量浓 溶液中,反应的离子方程式为   。
(8)镉晶胞如图3所示。已知:NA是阿伏加德罗常数的值,晶体密度为 。在该晶胞中两个镉原子最近核间距     (用含NA、 的代数式表示);镉晶胞中原子空间利用率为   (用含 的代数式表示)。
23.卤族元素是重要的非金属元素,用途广泛。回答下列问题:
(1)卤族元素位于元素周期表   区,其中电负性最大的是   (填元素符号)。
(2)基态氟原子核外有   种运动状态不同的电子,其中含有单电子的轨道形状为   。
(3)溴元素对应的含氧酸 HBrO4酸性比
HBrO3酸性   (填“强”或“弱”),原因是   。
(4)化合物 I3 AsF6为离子化合物,其中阳离子(I )中心原子的杂化方式为   。该晶体中不含有的化学键类型为   (填选项字母)。
a.配位键 b.金属键 c.极性键 d.非极性键
(5)由钾、氧、碘三种元素构成的晶体晶胞结构如图1所示。则该晶体的化学式为   ,晶胞中位置与 K+紧邻的 O 的个数为   。
(6)有“点缺陷”的 NaCl 晶体可导电,其结构如图 2 所示。有人认为:高温下有“点缺陷”的 NaCl 晶体能导电,是因为 Na+经过一个由 3 个 Cl-组成的最小三角形窗孔(如图 3 所示),迁移到另一空位而造成的。已知立方体边长
a=282pm,粒子半径 r(Na+)=115pm,r(Cl-)=167pm,计算内切圆半径 r内的值并判断该观点是否正确   。(已知: )
24.在元素周期表前四周期中原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中,A与其余五种元素既不同周期也不同主族,B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,C的氧化物是导致酸雨的主要物质之一,D原子核外电子有8种不同的运动状态,E的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多,F元素的基态原子最外能层只有一个电子,其它能层均已充满电子。
(1)写出基态E原子的价电子排布式   。
(2)B,C,D三元素第一电离能由小到大的顺序为(用元素符号表 示)   ;A与C形成CA3型分子,分子中C原子的杂化类型为   ,分子的立体结构为    ;C的单质与 BD化合物是等电子体,据等电子体的原理,写出BD化合物的电子式   ; A2D由液态形成晶体时密度   (填增大,不变或减小),分析主要原因(用文字叙述)    。
(3)已知D、F能形成一种化合物,其晶胞的结构如图所示,则该化合物的化学式为(用元素符号表示)   ;若相邻D原子和F原子间的距离为a cm,阿伏加德罗常数为NA,则该晶体的密度为   g/cm3(用含a、NA的符号表示)。
25.
(1)钛铁合金具有吸氢特性,工业在制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面有广阔的应用前景,基态Ti原子核外有   个运动状态不同的电子,在基态中,电子占据的能量最高的轨道为   。
(2)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色,与其d轨道电子排布有关,一般为或排布时,无颜色;为排布时,有颜色。如显粉红色,据此判断   (填“无”或“有”)颜色。
(3)利用CO可以合成化工原料、配合物等。分子的空间构型为   ;在一定条件下发生分解反应:,反应过程中,断裂的化学键只有配位键,则形成的化学键类型是   。
(4)最近,由镁、镍和碳三种元素组成的化合物引起了科学家的注意。据报道,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素。从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行面心立方最密堆积(如图),则该晶体中镁、碳、镍三种元素的原子个数比是   ,晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有   个。(图中:碳原子用小球在晶体的体心,镍原子用大球,镁原子用大球)
答案解析部分
1.【答案】C
【解析】【解答】A.由分析可知,铁的氧化物化学式为,故A不符合题意;
B.由B方块可知,小立方体中位于顶点的铁离子与位于顶点的氧离子个数的距离最近,所以距离铁离子最近的氧离子有6个,故B不符合题意;
C.由B方块可知,晶体中的氧离子构成正四面体空隙,由B方块可知,晶体中的氧离子构成正八面体空隙,故C符合题意;
D.由分析可知,晶胞中含有8个,设晶胞的边长为anm,由晶胞的质量公式可得:=10-21a3d,解得a=,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A、通过晶胞计算化学式,结合顶点、体心、进行计算;
B、要注意铁离子最近的氧负离子要考虑晶胞外的位置;
C、A为正八面体空隙;
D、设计边长的计算,要结合阿伏加德罗常数、密度进行计算。
2.【答案】D
【解析】【解答】A.羟基中有9个电子,1mol羟基中含电子总数为9NA,A不符合题意;
B.苯分子没有碳碳双键,B不符合题意;
C.乙烯分子中有5个σ键,28g乙烯物质的量是1mol,含σ键数目为5NA,C不符合题意;
D.乙烯和丙烯最简式都为CH2,14g乙烯和丙烯的混合气体有1molCH2,含原子数3NA,D符合题意;
故答案为:D
【分析】A.羟基中有9个电子;
B.苯分子没有碳碳双键;
C.乙烯分子中有5个σ键;
D.乙烯和丙烯最简式都为CH2 。
3.【答案】B
【解析】【解答】A. 碳碳键被两个碳原子共有,每个碳原子形成4条共价键,即平均1molC原子形成4×mol=2molC-C键,碳原子与碳碳键个数的比为1:2,故A不符合题意;
B. 该气态团簇分子的分子含有4个E和4个F原子,则该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4,故B符合题意;
C. 在氯化钠晶体中,钠离子的配位数是6,距Na+最近的Cl-是6个,6个氯离子形成正八面体结构,在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-形成正八面体形,故C不符合题意;
D. 在CaF2晶体中,Ca2+位于晶胞顶点和面心,其数目为:8×+6×=4,则每个晶胞平均占有4个Ca2+,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】根据晶胞结构及晶胞的均摊法分析。
4.【答案】D
【解析】【解答】由分析可知:X为C、Y为O、Z为S、W为Cu。
A.晶胞中白色球数目为4、黑色球数目为1+8×=2,二者数目之比为1:2,故白球表示Cu,黑球表示O,该氧化物不可能为CuO,而是表示Cu2O,A不符合题意;
B.同周期元素从左向右原子半径逐渐减小,不同周期元素,一般情况下,原子核外电子层越多原子半径越大,则原子半径r(Z) >r(X)>r(Y),B不符合题意;
C.同主族自上而下第一电离能逐渐减小,故元素第一电离能:I1(Z)<I1(Y),C不符合题意;
D.Y为O、Z为S,二者的氢化物H2O、H2S都是由分子构成,分子之间以分子间作用力结合,由于H2O分子之间还存在氢键,增加了分子之间的吸引作用,导致物质的熔沸点升高,故简单氢化物的沸点:Y>Z,D 符合题意;
故答案为:D。
【分析】 根据泡利不相容原理可知,X是C,Y是O,Z是S,W是Cu。
A.利用均摊法判断化学式;
B.同一周期从左往右原子半径逐渐减小;
C.同一主族从上往下第一电离能逐渐减小;
D.H2O分子间能形成氢键,所以沸点比H2S大。
5.【答案】D
【解析】【解答】A.从晶胞中可以计算,含X原子个数为=1,含Y原子个数为=5,含Z个数为=3,对照晶胞的化学式LaNi5H6,可得出Z表示的微粒为H2,A不符合题意;
B.从图中可以看出,每个X原子周围最近且等距离的X原子在顶点上,数目为6,B不符合题意;
C.若A的分数坐标为(0,0.5,0.5),B的分数坐标为(0.75,0.75,0),则坐标原点为底面左下角的X原子,晶胞参数为1,所以C的分数坐标为(1,0.5,1),C不符合题意;
D.若四条竖直棱的棱心位置均插入Z,则与原晶胞比,增加Z的个数为=1,而Z为H2,所以晶体的化学式为LaNi5H8,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.根据均摊法计算;
B.每个X原子周围最近且等距离的X原子在顶点上;
C.坐标原点为底面左下角的X原子,C的分数坐标为(1,0.5,1);
D.根据均摊法计算。
6.【答案】B
【解析】【解答】等电子体原理是指具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。
A.苯是B3N3H6的等电子体,因此,它们的结构相同。苯分子中所有的原子均在同一平面上,A不符合题意;
B.苯分子中不存在双键,因此,B符合题意;
C.H3O+和NH3互为等电子体,NH3分子是三角锥形,则H3O+也是三角锥形,C不符合题意;
D.CH4和NH4+ 互为等电子体,CH4分子是正四面体结构,所以 NH4+也是正四面体结构,D不符合题意。
【分析】等电子体原理是指具有相同价电子数和相同原子数的分子、离子或原子团,具有相同的结构特征;
7.【答案】C
【解析】【解答】A.由晶胞的结构示意图可知,晶胞中含有Ca2+的个数为,晶胞的参数为anm,Ca2+的空间利用率为,故A不符合题意;
B.a与b为相切情况,a和b之间距离为r1+r2nm,故B正确;
C.晶胞中含有Ca2+的个数为,F-的个数为8,该晶体为离子晶体,CaF2是化学式而不是分子式,故C不符合题意;
D.根据示意图可知,CaF2中Ca2+采取面心立方最密堆积,每个Ca2+周围距离最近且相等的F-有8个,故D不符合题意;
故答案为:C
【分析】A.根据空间利用率计算公式即可计算;
B.根据位置关系,a和b相切即可计算出距离;
C.根据站位计算出晶胞中原子个数即可写出分子式;
D.根据站位找出钙离子周围距离最近的氟离子即可。
8.【答案】C
【解析】【解答】A.单键都是键,由于还还有配位键,所以中键的物质的量为,A不符合题意;
B.晶体中既有离子键又有极性共价键,没有非极性共价键,B不符合题意;
C.晶体(晶胞见如图)中与1个距离最近的有8个
D.根据电子得失守恒可知再生反应的离子方程式为,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.单键均为σ键,双键含有1个σ键和1个π键,三键中含有1个σ键和2个π键;
B.中不含非极性键;
D.该方程式原子不守恒。
9.【答案】B
【解析】【解答】A.Te与O同族价层电子数为6,故A不符合题意;
B.由晶胞结构可知,Cd位于8个顶点和6个面心,Te位于体内,故Cd的配位数即离某个Cd原子距离相等且最近的Te原子个数,故为4,故B符合题意;
C.由晶胞结构可知,Cd与Te的最短距离为体对角线的一半为 pm,故C不符合题意;
D.由题干晶胞甲图所示信息可知,Cd位于8个顶点和6个面心,Te位于体内,则一个晶胞中含有Cd个数为:=4,Te原子个数为4个,故一个晶胞的质量为:g,晶胞参数为apm,则一个晶胞的体积为:(a×10-10)3cm3,故晶体的密度为g cm ,故D不符合题意;
故答案为:B
【分析】A.Te与O同族价电子数相等均为6;
B.根据晶胞即可得到晶胞中与Te距离最近的Te有4个,即可得到配位数为4;
C.由晶胞结构可知,Cd与Te的最短距离为体对角线的一半;
D.根据占位计算出含有原子个数,利用晶体体积计算密度即可。
10.【答案】C
【解析】【解答】A.根据均摊法,图1的晶胞中含Li:8×+1=3,O:2×=1,Cl:4×=1,1个晶胞的质量为,那么密度为:,A项正确;
B.图1晶胞中,O位于面心,与O等距离最近的Li有6个,O原子的配位数为6,B项正确;
C.根据均摊法,图2中Li:1,Mg或空位为8×=2。O:2×=1,Cl或Br:4×=1,Mg的个数小于2,根据正负化合价的代数和为0,图2的化学式为LiMgOClxBr1-x,C项错误;
D.进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料,说明Mg2+取代产生的空位有利于Li+的传导,D项正确;
故答案为:C。
【分析】思路分析:利用均摊法算出晶胞的化学式,根据结构判断配位数,计算密度的公式为,注意单位的换算。
11.【答案】D
【解析】【解答】A.K元素位于第四周期ⅠA族,原子序数为19,因此基态K原子的核外电子排布式为 ,故A说法不符合题意;
B.碘酸钾是由K+和 构成,K+和 间存在离子键,I和O之间存在极性共价键,故B说法不符合题意;
C.根据晶胞,氧元素位于晶胞的面心,I位于晶胞体心,与O紧邻的I原子个数为2,故C说法不符合题意;
D.根据晶胞模型,K位于晶胞的顶点,O位于晶胞的面心,因此K原子和O原子间的最短距离应是面对角线的一半,面对角线的长度为 ×0.446nm,即K原子和O原子间的最短距离是 ≈0.315nm,故D说法符合题意;
故答案为D。
【分析】A.根据钾的核外电子数即可写出核外电子能级排布
B.根据碘酸钾的分子式即可判断含有离子键和共价键
C.根据晶胞结构即可找出与氧原子相邻的碘原子个数
D.根据晶胞图即可计算出最短的距离是面对角线的一半
12.【答案】D
【解析】【解答】对照晶胞结构及原子坐标参数A为(0,0,0)、B为(,0,)、C为(,,0)选A为参照点,可知D在晶胞体对角线的处,运用比例关系可知D原子的坐标参数为(,,),D符合题意。
【分析】利用已知原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置确定其它点的坐标参数 。
13.【答案】D
【解析】【解答】Y原子位于体心,数目为1;Cu原子位于顶点和棱,数目为8× +8× =3;
Ba原子位于晶胞体内,数目为2;Y、Ba、Cu原子个数之比为1:2:3,根据原子守恒,则Y2O3、BaCO3和CuO的物质的量之比为 :2:3=1:4:6,
故答案为:D。
【分析】根据晶胞数据计算出各原子的占位情况即可计算出原料配比
14.【答案】C
【解析】【解答】在NaCl晶胞中微粒总数是27个,其中表面离子束是26个,所以这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分数是(26÷27)×100%=96.3%。
故答案为:C。
【分析】晶胞中微粒总数为8个顶点、6个面的中心、12条棱的中心、体心1个共27个。
15.【答案】D
【解析】【解答】A.甲烷晶体为分子晶体,晶胞中的每个球都代表1个CH4分子,A不符合题意;
B.晶体中1个CH4分子周围有紧邻的CH4分子数为,B不符合题意;
C.甲烷晶体为分子晶体,熔化时只需克服分子间的作用力,不需要破坏分子内的共价键,C不符合题意;
D.1个CH4晶胞中含有CH4分子的数目为,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】根据晶胞结构及晶胞的均摊法计算。
16.【答案】C
【解析】【解答】A、CO的质子数为6+8=14,CO2的质子数为6+8×2=22,分子中质子数等于电子数,所以两者的电子数不相等,不是等电子体,故A不符合题意;
B、NO的质子数为7+8=15,CO的质子数为6+8=14,分子中质子数等于电子数,所以两者的电子数不相等,不是等电子体,故B不符合题意;
C.CH4的质子数为6+1×4=10,NH3的质子数为7+1×3=10,分子中质子数等于电子数,所以两者的电子数相等,都是10个,属于等电子体,故C符合题意;
D、CO2的质子数为6+8×2=22,SO2的质子数为16+8×2=32,分子中质子数等于电子数,所以两者的电子数不相等,不是等电子体,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】找出给出微粒中的电子数之和是否相等即可判断
17.【答案】D
【解析】【解答】镁原子位于顶点,故由切割法可知每个晶胞中其个数为8×=1,镍原子位于面心,其个数为6×=3,碳原子位2于体心,其个数为1 ,所以该晶体的化学式为MgCNi3。
【分析】利用“分摊法”, 一个微粒被n个晶胞共享,那么它属于每一个晶胞的只有1/n 。
18.【答案】C
【解析】【解答】A. 、 CH3、 分别具有6个、7个和8个价电子,它们不是等电子体, 中C原子的价电子对数为3,碳原子采取sp2杂化; CH3、 的价电子对数为4对,均采取sp3杂化,故A不符合题意;
B. 与NH3、H3O+均具有8个价电子、4个原子,互为等电子体,价层电子对数为4对,有一对孤对电子,几何构型均为三角锥形,故B不符合题意;
C.根据价层电子对互斥模型, 中C原子的价电子对数为3,碳原子采取sp2杂化,其空间构型是平面三角形,故C符合题意;
D. 与OH-形成的化合物是CH3OH,属于共价化合物,不含离子键,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】 、 CH3、 都是重要的有机反应中间体 , 含有6个价电子,碳原子是sp2杂化,所有原子共面,不可能与氢氧根形成离子键。 CH3含有7个价电子,碳原子采取sp3杂化,还哪有8个价电子,碳原子采取sp3杂化。
19.【答案】B
【解析】【解答】A.由分析可知每个晶胞中含有的数目为4,A不符合题意;
B.Zn2+位于S2-的正四面体空隙,与距离最近且相等的有4个,B符合题意;
C.与顶点S2-距离最近的Zn2+位于体对角线的处,则核间距的计算表达式为pm ,C不符合题意;
D.ZnS晶胞密度ρ===,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】依据晶胞截面图分析, B项中Zn2+位于S2-的正四面体空隙,与距离最近且相等的有4个。
20.【答案】C
【解析】【解答】A. 基态Fe外围电子排布式为 ,则Fe元素位于周期表的第Ⅷ族,A不符合题意;
B. 基态 外围电子排布式为 ,B不符合题意;
C. 赤血盐中铁呈+3价,基态 外围电子排布式为 ,则提供空轨道形成配位键的是 ,C符合题意;
D.由晶胞结构可知,Fe原子处于晶胞顶点,晶胞中含有 铁原子,C原子属于棱边面心上,晶胞中含有C原子数目为 ,则其化学式为 ,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.可根据Fe原子核外电子排布式进行解答。
B.外围电子就是最外层电子,Fe原子的外围电子排布式为3d64s2,据此分析。
C.可根据赤血盐中三价铁的外围电子排布式进行分析。
D.根据均摊法(晶胞中任意位置上的一个粒子被n个晶胞共用,则每个晶胞对这个粒子分得的份额就是 )计算晶胞中各类原子的个数。
21.【答案】(1)第四周期第族;;;2
(2);12;7;
(3)12
(4)
【解析】【解答】(1)①Ti是22号元素,在周期表中位于第四周期第ⅣB族,价层电子排布式为3d24s2,根据钛的价层电子排布,钛元素的最高化合价为+4,故答案为:第四周期第ⅣB族;3d24s2;+4;
②晶胞中,黑色球数目=1+8×=2、白色球数目=2+4×=4,结合化学式TiO2可知,黑色球代表Ti原子、白色球代表O原子,故晶胞中Ti原子数目为2;故答案为:2;
(2)①M是短周期金属元素,M的第三电离能剧增,说明M处于ⅡA族,M能与TiCl4反应置换出Ti,则M为Mg;Mg晶体属于六方最密堆积,配位数==12,故答案为:Mg;12;
②化合物甲()的分子中采取sp2杂化的碳原子为苯环上的六个、羰基中的一个,共7个;采取sp3杂化的原子价层电子对数是4,化合物乙()中采取sp3杂化的原子有C、N、O,同一周期元素中,元素电负性随着原子序数增加而增大,所以电负性由大到小的顺序为O>N>C,故答案为:7;O>N>C;
(3)氮化钛晶体的晶胞与晶胞相似,该晶体中与原子距离相等且最近的原子位于顶点和面心,共有12个,故答案为:12;
(4)离子晶体中离子半径越小,带电荷数越多,晶格能越大,晶体的熔沸点越高,晶格能TiN>CaO,结合表中数据,、、三种离子晶体熔点由高到低的顺序为TiN>CaO>KCl,故答案为:TiN>CaO>KCl。
【分析】(1)①根据周期表即可写出核外电子排布以及化合价②根据晶胞图即可找出原子数目
(2)①根据给出信息即可推出M的化学式,根据晶胞模型即可找出配位数
②根据结构式碳原子成键方式即可找出,根据元素的性质即可找出电负性大小
(3)根据晶胞即可找出原子个数
(4)根据原子半径和带电荷的多少判断
22.【答案】(1)8;
(2)K
(3); 为离子晶体, 为分子晶体
(4)小;图示可知 为极性分子,根据相似相溶原理, 为极性分子, 为非极性分子故 能溶于 而不溶于
(5)
(6) 的 能级半充满,稳定
(7)
(8);
【解析】【解答】(1)基态O原子的电子排布为1s22s22p4,共有8个电子,因此基态氧原子核外电子有8种不同的空间运动状态;基态 原子的价电子排布式为 ;
(2)非金属性越强,电负性越大,非金属性O>P>Zn>K,则电负性O>P>Zn>K,所以电负性最小的是K;
(3)KH为离子晶体,H2O为分子晶体,所以熔点 ;
(4)H2O中O原子有两对孤对电子,H3O+中O原子有一对孤对电子,因为孤电子对间的排斥力>孤电 子对与成键电子对间的排斥力>成键电子对间的排斥力,导致H2O中H-O-H键角比H3O+中H-O-H键角小;能与水形成氢键的物质易溶于水,H2O2与水分子间能形成氢键,而且H2O2和H2O都为极性分子,CCl4为非极性分子,根据相似相溶的原理,所以H2O2更能与水混溶,却不溶于CCl4;
(5)由图可知,固态SO3中S原子形成4个共价单键,S原子的杂化轨道类型是sp3杂化;
(6) 的核外电子排布式为[Ar]3d5, 的 能级半充满,故 比 稳定;
(7) 和 反应生成 ,离子方程式为: ;
(8)图2为体心立方堆积,3个镉原子位于体对角线且相切,1个晶胞含镉原子数为 ,晶胞质量为 ,设晶胞参数为a,晶胞体积为a3,晶胞质量 , ,两个镉原子最近核间距为 对角线的一半,即为 ;设原子半径r,则 ,两个镉原子总体积为 ,镉晶胞中原子空间利用率为 。
【分析】(1)根据O和Ti的的电子排布式分析;
(2)非金属性越强,电负性越大;
(3)离子晶体的熔沸点高于分子晶体;
(4)孤电子对间的排斥力>孤电 子对与成键电子对间的排斥力>成键电子对间的排斥力;根据相似相溶原理分析;
(5)根据单键是sp3杂化分析;
(6)根据洪特规则分析;
(7)根据配合物形成的原理分析;
(8)根据均摊法、以及原子的空间利用率=计算。
23.【答案】(1)P;F
(2)9;哑铃形
(3)强;HBrO4酸和HBrO3酸的通式为 ,前者为 ,后者为 ,n值越大酸性越强
(4)sp3;b
(5);24
(6)52pm;正确
【解析】【解答】(1)P区元素包括元素周期表中IIIA族元素~0族元素,所以卤族元素位于元素周期表的P区,同主族元素从上至下非金属的非金属性逐渐减弱,则其电负性逐渐减弱,所以卤素中电负性最强的为F元素,故答案为:p;F;
(2)基态氟原子核外为含9个电子,由保里不相容原理可知,没有运动状态完全相同的电子,其核外电子运动状态由9种;其中2P轨道为含单电子轨道,p轨道是哑铃形,故答案为:9;哑铃形;
(3)溴元素对应的含氧酸HBrO4酸和HBrO3酸的通式为 ,前者为 ,后者为 ,n值越大酸性越强,所以HBrO4酸性比HBrO3酸性强,故答案为:强;HBrO4酸和 HBrO3酸的通式为 ,前者为 ,后者为 ,n值越大酸性越强;
(4)碘的价层电子对数为: ,由于中心原子只形成2个共价键,故其有2个孤电子对,中心原子的杂化类型为sp3杂化;I3 AsF6晶体中均为非金属元素,因此不含金属键,所以b正确,故答案为:sp3;b;
(5)由图一可知,I的个数为1,O的个数为 , 个数为 ,所以该晶体的化学式为 ;与 紧邻的O原子个数为24,故答案为: ;24;
(6)该三角形窗孔为等边三角形, , ,X=52pm。高温下,NaCl晶体导电是由于 迁移到另一空穴造成的,结合NaCl晶体结构图可知,提出的观点是正确的,故答案为:52pm;正确。
【分析】
(1)卤族元素位于元素周期表 P区;,同主族元素从上至下非金属的非金属性逐渐减弱,则其电负性逐渐减弱;
(2)基态氟原子核外有9个游离电子,根据核外电子排布规律判断各个电子运动状态均不相同;p轨道含有单电子,属于哑铃型;
(3)含氧酸,根据(OH)判断为几元酸,所含(OH)越多酸性越强;
(4)中心原子杂化方式根据其价电子孤电子对数来决定杂化类型;非金属元素构成的晶体不含金属键;
(5)根据晶胞判断化学式,通过均摊法判断一个晶胞分配的原子个数,再根据原子个数判断化学式;计算离子相邻粒子个数首先判断一个晶胞内相邻的粒子个数,再判断该离子周围晶胞的个数,相乘得出结果;
(6)根据空间几何知识计算离子孔道空间最小面积(内切圆),再根据离子尺寸和孔道作比较得出结论。
24.【答案】(1)3d54s1
(2)C<O<N;sp3;三角锥形;;减小;水形成晶体时,每个水分子与4个水分子形成氢键,构成空间正四面体网状结构,水分子空间利用率低,密度反而减小
(3)Cu2O;
【解析】【解答】在元素周期表前四周期中原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中,B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,则B为碳元素,D原子核外电子有8种不同的运动状态,则D为氧元素,C的氧化物是导致酸雨的主要物质之一,且C的原子序数小于D,所以C为氮元素,E的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多,其原子外围电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,则E为铬元素,F元素的基态原子最外能层只有一个电子,其它能层均已充满,则F原子外围电子排布为3d104s1,所以F为铜元素,A与其余五种元素既不同周期也不同主族,所以A为氢元素.(1)E为铬元素,基态E原子的价电子排布为3d54s1,故答案为:3d54s1;(2)C、O、N元素都是第二周期非金属元素,同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级是半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:C<O<N;
A与C形成NH3分子,分子中N原子形成3个N﹣H、含有1对孤对电子,故N原子杂化类型为sp3,分子的立体结构为三角锥形;
C的单质为N2,化合物CO是等电子体,二者结构相似,CO分子中C原子与O原子之间形成三对共用电子对,故CO的电子式为 ;
H2O形成晶体时,每个水分子与4个水分子形成氢键,构成空间正四面体网状结构,水分子空间利用率低,密度反而减小,(3)根据晶胞的结构图可知,晶胞中含有氧原子数为1+8× =2,铜原子数为4,所以该化合物的化学式为Cu2O,晶胞质量为(4× +2× )g,若相邻氧原子和铜原子间的距离为a cm,则晶胞的体对角线为4acm,所以边长为 cm,所以体积为( cm)3cm3,该晶体的密度为(4× +2× )g÷( cm)3= g/cm3
【分析】根据题目中的信息可以将ABCDEF推出来;同一周期从左往右第一电离能逐渐增大;氮,氧,氟三者氢化物能够形成分子间氢键,导致熔沸点升高;根据中心原子的化学键以及孤对电子的个数来判断;根据晶胞的结构图来计算晶体的密度。
25.【答案】(1)22;3d
(2)有
(3)平面三角形;金属键
(4);12
【解析】【解答】(1)Ti的原子序数为22,核外有22个电子,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,运动状态不同的电子有22个,在基态Ti2+中,价电子排布式为3d2,故电子占据的能量最高的轨道为3d;答案为22;3d。
(2)Mn2+离子的核外排布式为1s22s22p63s23p63d5,其d轨道上有5个电子,故[Mn(H2O)6]2+有颜色;答案为有。
(3)COCl2的结构简式为,该结构中C=O键中含有1个σ键,1个π键,C-Cl为σ键,则COCl2分子内含有3个σ键、1个π键,所以C原子为sp2杂化,中心原子含有3个σ键且不含孤电子对,所以其空间构型是平面三角形;配合物Fe(CO)5中Fe与CO之间形成配位键,则Fe(CO)5(s)═Fe(s)+5CO(g)反应过程中,断裂的化学键只有配位键,由于反应生成Fe,故形成金属键;答案为平面三角形;金属键。
(4)由晶胞的结构可知,镁原子位于顶点,镍原子位于面心,碳原子位于晶胞内,则该晶胞中含有一个碳原子,镁原子个数=8×=1,镍原子个数=6×=3,该晶体中镁、碳、镍三种元素的原子个数比是1:1:3,每个晶胞中镁周围有3个镍原子,每个镁被八个晶胞共用,上方的四个晶胞中有六个镍原子,对称的下方也有六个,一共12个;答案为1:1:3;12。
【分析】(1)根据核外电子排布即可判断
(2)根据找出d轨道电子数即可
(3)根据计算出中心原子的价层电子即可判断构型,根据键即可判断出类型
(4)根据晶胞图即可找出个数比和找出距离最近的镍原子即可