第一单元 物质结构研究的内容
［核心素养发展目标］ 1.能结合已有知识描述常见物质的微观结构，分析物质结构与其性质之间的关系。2.能从物质的微观结构出发解释或预测物质的宏观性质。3.认识物质结构研究对化学科学发展的重要意义。
一、认识物质的特征结构
1.从原子结构认识化学反应
（1）元素性质周期性变化的主要原因是 。
（2）人们通过深入研究原子的结构，特别是 上发生的变化，以此判断元素的性质。如钠原子在化学反应中容易失去最外电子层上的1个电子，形成Na+，钠元素表现出强的 ；氯原子在化学反应中倾向于获得1个电子，形成Cl-，氯元素表现出强的 ，Na+和Cl-再通过 形成氯化钠晶体。
2.从化学键认识化学反应
研究物质之间的化学反应，其本质就是研究从 （反应物）如何转变为另一种 （生成物），这就需要对反应物、生成物的特征结构进行针对性的研究，考察反应物中什么原子或原子团上的化学键容易发生断裂，继而在什么位置上生成新的化学键。
（1）乙醇氧化为乙醛——氧化反应
+2H++2e-
上述反应中，乙醇分子中—OH ，与—OH相连的C上也 ，形成新的 ，乙醇转化成乙醛分子，这个过程也被称为 反应。
（2）固氮研究中反应条件的选择
氮分子含有氮氮三键，在通常条件下很稳定，难以参加化学反应。所以固氮时需要改变反应条件，氮气在高温、高压、催化剂的条件下，能与氢气化合生成NH3，反应的化学方程式是 。
1.为什么O2比N2活泼？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.过氧化氢的电子式： ，结构式： ，分子中存在 键和 键，分子中氧元素的化合价为 价，具有较强 性，原因是 。
1.正误判断
（1）物质的结构仅包括构成物质的微粒间的相互作用和分子的结构（ ）
（2）物质随着人们的认识或研究的发展，经常发生一些小的变化（ ）
（3）物质有宏观和微观两个方面的认识，从宏观上说物质是由元素组成的，从微观上说物质是由分子构成的（ ）
（4）原子失去电子数越多，金属性越强，得电子数越多，非金属性越强（ ）
2.如图形象地表示了氯化钠的形成过程。下列相关叙述不正确的是（ ）
A.钠原子易失去一个电子，氯原子易得到一个电子
B.钠离子与钠原子有相似的化学性质
C.钠原子与氯原子作用生成NaCl后，其稳定性增强
D.氯化钠是离子化合物
3.从化学键的角度看化学变化的实质是“旧化学键的断裂，新化学键的形成”。下列变化中既有旧化学键断裂，又有新化学键形成的是（ ）
A.碘升华
B.酒精溶于水
C.氢氧化钠晶体受热熔化
D.一定条件下O3转化为O2
二、揭示物质结构与性质的关系
物质的结构决定物质的性质，物质的性质反映物质的结构。
1.同素异形体
（1）概念： 。
（2）性质：同素异形体的物理性质 ，化学性质 。同素异形体性质不同的原因是组成它们的结构的微粒排列方式不同。
2.磷的常见同素异形体
不同的磷单质 结构 结构特点与性质关系
白磷 结构，键角为 ，因 键弯曲而具有较大的张力，其键能较 ，易 ，所以白磷在常温、常压下就有很高的
红磷 呈 结构，比较稳定，室温下不与氧气反应
3.碳元素的同素异形体
不同的碳单质 结构 结构特点与性质关系
金刚石 碳原子间结合牢固。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质，可用于
石墨 同一层上的碳原子之间形成 结构并层层重叠，层与层之间引力微弱，可以滑动，常用作
富勒烯 碳原子结合形状呈中空足球状，其中空部分可以填入其他原子或分子
碳纳 米管 中空管状的富勒烯又称碳纳米管，它 、 ， 应用前景广泛
木炭 碳原子不规则结合，又称
1.乙醇的结构式为 ，二甲醚的结构式为 ，由于组成乙醇、二甲醚的微粒的排列方式不同，造成它们的性质差异很大；在乙醇中含有 ，所以能和Na反应放出H2，—OH能和H2O之间形成 ，所以乙醇易溶于水。
2.许多磷的化合物的结构与P4的正四面体有关，如白磷在空气中燃烧，生成的产物之一是P4O6。试从结构上对该反应进行解释。
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1.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.氧气和臭氧的分子式不同，性质相同
D.硫有S2、S4、S6等单质，它们都是硫的同素异形体
2.下列说法正确的是（ ）
A.通常情况下，氮气的性质不活泼是因为氮元素的非金属性很弱
B.1O和2O表示不同的水分子
C.红磷因P—P键弯曲具有较大的张力，所以有很高的反应活性
D.水很稳定（1 000 ℃以上才会部分分解）是因为水分子间存在大量的氢键
3.科学家已成功合成了少量O4，理论计算表明可能以亚稳态存在的O4分子有两种不同的结构：一种是变形的正方形，另一种的形状像风车，三个氧原子排列在中心氧原子周围，形成平面正三角形结构。O4具有较强的氧化性。下列有关O4的说法正确的是（ ）
A.O4与O3、O2互为同分异构体
B.O4比O2活泼的根本原因是O4中的化学键比O2中的易断裂
C.相同质量的O4与O3所含原子个数比为4∶3
D.O4的两种结构互为同分异构体
同素异形体等“四同”的比较和辨别
同位素 同素异形体 同系物 同分异构体
定义 质子数相同，中子数不同的原子（核素） 由同一种元素组成的不同单质 结构相似，分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物 分子式相同，结构不同的化合物
对象 原子 单质 化合物 化合物
表示其组成的化学用语 核素符号不同 一般用该非金属元素的元素符号表示其单质，有确切分子式的用分子式来表示。例：金刚石和石墨都可以用C表示，氧气和臭氧分别用O2和O3来表示 分子式不同 分子式相同
结构 电子层结构相同 单质的组成或结构不同 相似 不同
性质 物理性质不同，化学性质几乎相同 物理性质不同，化学性质相似 物理性质不同，化学性质相似 物理性质不同，化学性质不一定相同
答案精析
一、
1.（1）元素原子最外层电子排布的周期性 （2）最外电子层 金属性 非金属性 静电作用力
2.一种结构 新的结构 （1）失去1个H 失去1个H
CO双键 氧化（去氢） （2）N2+3H22NH3
思考交流
1.氧气比氮气活泼可从原子结构和分子结构两方面找原因，以分子结构因素为主。N2分子以共价三键结合，比O2分子的键能大得多。N2分子化学键不易断裂，性质稳定，O2分子化学键较易断裂，一旦断裂，O原子又比N原子易得电子，所以氧气比氮气更活泼。
2.H H—O—O—H H—O O—O -1
氧化 容易得1个电子形成稳定的-2价氧元素
应用体验
1.（1）× （2）√ （3）× （4）×
2.B ［钠原子最外层只有1个电子，当它失去1个电子后形成的Na+具有最外层8个电子的稳定结构，氯原子最外层有7个电子，当它得到1个电子后形成的Cl-具有最外层8个电子的稳定结构，Na+和Cl-通过静电作用力形成离子化合物NaCl。］
3.D ［碘升华，酒精溶于水，均属于物理变化，没有化学键断裂和形成，故不选A、B；氢氧化钠晶体受热熔化，属于物理变化，氢氧化钠电离为自由移动的钠离子和氢氧根离子，有离子键断裂，没有化学键形成，故不选C；O3转化成O2是化学变化，既有旧化学键断裂，又有新化学键形成，故选D。］
二、
1.（1）由同一种元素形成的不同单质 （2）不同 相似
2.正四面体 60° P—P 小 断裂 反应活性 链状
3.切割金属、玻璃 六边形网状 润滑剂 强度高 弹性佳 无定型碳
思考交流
1. —OH 氢键
2.白磷的正四面体结构为，其中因P—P键弯曲而具有较大的张力，其键能较小，易断裂，，当与空气中的氧气发生燃烧反应时，每个P—P键断开，结合一个O原子，形成分子式为P4O6的产物。
应用体验
1.D
2.B ［通常情况下，氮气的性质不活泼是因为氮气分子中含有N≡N键，很稳定，故A错误；白磷因P—P键弯曲具有较大的张力，易断裂，所以有很高的反应活性，故C错误；水很稳定是因为水中含有的H—O键非常稳定，与水分子间存在氢键无关，故D错误。］
3.B ［O4是一种新的氧分子，故与O3、O2互为同素异形体，A项错误；O2能在自然界稳定存在，化学性质较稳定，故O2中的化学键不如O4中的化学键更容易断裂，B项正确；相同质量时，O4与O3中所含氧原子个数比为1∶1，C项错误；两者均为单质，不互为同分异构体，D项错误。］(共60张PPT)
第一单元
专题1 揭示物质结构的奥秘
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物质结构研究的内容
1.能结合已有知识描述常见物质的微观结构，分析物质结构与其性质之间的关系。
2.能从物质的微观结构出发解释或预测物质的宏观性质。
3.认识物质结构研究对化学科学发展的重要意义。
核心素养
发展目标
一、认识物质的特征结构
二、揭示物质结构与性质的关系
课时对点练
内容索引
认识物质的特征结构
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一
1.从原子结构认识化学反应
(1)元素性质周期性变化的主要原因是 。
(2)人们通过深入研究原子的结构，特别是 上发生的变化，以此判断元素的性质。如钠原子在化学反应中容易失去最外电子层上的
1个电子，形成Na+，钠元素表现出强的 ；氯原子在化学反应中倾向于获得1个电子，形成Cl-，氯元素表现出强的 ，Na+和Cl-再通过 形成氯化钠晶体。
元素原子最外层电子排布的周期性
最外电子层
金属性
非金属性
静电作用力
一、认识物质的特征结构
2.从化学键认识化学反应
研究物质之间的化学反应，其本质就是研究从 (反应物)如何转变为另一种 (生成物)，这就需要对反应物、生成物的特征结构进行针对性的研究，考察反应物中什么原子或原子团上的化学键容易发生断裂，继而在什么位置上生成新的化学键。
一种结构
新的结构
(1)乙醇氧化为乙醛——氧化反应
上述反应中，乙醇分子中—OH ，与—OH相连的C上也
，形成新的 ，乙醇转化成乙醛分子，这个过程也被称为 反应。
+2H++2e-
失去1个H
失去1个H
C==O双键
氧化(去氢)
(2)固氮研究中反应条件的选择
氮分子含有氮氮三键，在通常条件下很稳定，难以参加化学反应。所以固氮时需要改变反应条件，氮气在高温、高压、催化剂的条件下，能与
氢气化合生成NH3，反应的化学方程式是 。
N2+3H2 2NH3
1.为什么O2比N2活泼？
提示 氧气比氮气活泼可从原子结构和分子结构两方面找原因，以分子结构因素为主。N2分子以共价三键结合，比O2分子的键能大得多。N2分子化学键不易断裂，性质稳定，O2分子化学键较易断裂，一旦断裂，O原子又比N原子易得电子，所以氧气比氮气更活泼。
2.过氧化氢的电子式：H，结构式： ，分子中存在 键和 键，分子中氧元素的化合价为 价，具有较强 性，原因是 。
H—O—O—H
H—O
O—O
-1
氧化
容易得1个电子形成稳定的-2价氧元素
1.正误判断
(1)物质的结构仅包括构成物质的微粒间的相互作用和分子的结构
(2)物质随着人们的认识或研究的发展，经常发生一些小的变化
(3)物质有宏观和微观两个方面的认识，从宏观上说物质是由元素组成的，从微观上说物质是由分子构成的
(4)原子失去电子数越多，金属性越强，得电子数越多，非金属性越强
√
×
×
×
2.如图形象地表示了氯化钠的形成过程。下列相关叙述不正确的是
A.钠原子易失去一个电子，氯原子易
得到一个电子
B.钠离子与钠原子有相似的化学性质
C.钠原子与氯原子作用生成NaCl后，
其稳定性增强
D.氯化钠是离子化合物
√
钠原子最外层只有1个电子，当它失去
1个电子后形成的Na+具有最外层8个电
子的稳定结构，氯原子最外层有7个电
子，当它得到1个电子后形成的Cl-具有最外层8个电子的稳定结构，Na+
和Cl-通过静电作用力形成离子化合物NaCl。
3.从化学键的角度看化学变化的实质是“旧化学键的断裂，新化学键的形成”。下列变化中既有旧化学键断裂，又有新化学键形成的是
A.碘升华
B.酒精溶于水
C.氢氧化钠晶体受热熔化
D.一定条件下O3转化为O2
√
碘升华，酒精溶于水，均属于物理变化，没有化学键断裂和形成，故不选A、B；
氢氧化钠晶体受热熔化，属于物理变化，氢氧化钠电离为自由移动的钠离子和氢氧根离子，有离子键断裂，没有化学键形成，故不选C；
O3转化成O2是化学变化，既有旧化学键断裂，又有新化学键形成，故选D。
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揭示物质结构与性质的关系
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二
物质的结构决定物质的性质，物质的性质反映物质的结构。
1.同素异形体
(1)概念： 。
(2)性质：同素异形体的物理性质 ，化学性质 。同素异形体性质不同的原因是组成它们的结构的微粒排列方式不同。
由同一种元素形成的不同单质
不同
相似
二、揭示物质结构与性质的关系
不同的磷单质 结构 结构特点与性质关系
白磷 结构，键角为 ，因
键弯曲而具有较大的张力，其键能较 ，易 ，所以白磷在常温、常压下就有很高的_________
红磷 呈 结构，比较稳定，室温下不与氧气反应
2.磷的常见同素异形体
正四面体
60°
P—P
小
断裂
反应活性
链状
不同的碳单质 结构 结构特点与性质关系
金刚石 碳原子间结合牢固。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质，可用于
________________
3.碳元素的同素异形体
切割金属、玻璃
不同的碳单质 结构 结构特点与性质关系
石墨 同一层上的碳原子之间形成________
结构并层层重叠，层与层之间引力微弱，可以滑动，常用作_______
富勒烯 碳原子结合形状呈中空足球状，其中空部分可以填入其他原子或分子
六边形
网状
润滑剂
不同的碳单质 结构 结构特点与性质关系
碳米管 中空管状的富勒烯又称碳纳米管，它
、 ，应用前景广泛
木炭 碳原子不规则结合，又称_________
强度高
弹性佳
无定型碳
1.乙醇的结构式为 ，二甲醚的结构式为 ，由于组成乙醇、二甲醚的微粒的排列方式不同，造成它们的性质差异很大；在乙醇中含有 ，所以能和Na反应放出H2，—OH能和H2O之间形成 ，所以乙醇易溶于水。
—OH
氢键
2.许多磷的化合物的结构与P4的正四面体有关，如白磷在空气中燃烧，生成的产物之一是P4O6。试从结构上对该反应进行解释。
提示 白磷的正四面体结构为 ，其中因P—P键弯曲而具有较大的张
力，其键能较小，易断裂， ，当与空气中的氧气发生燃烧
反应时，每个P—P键断开，结合一个O原子，形成分子式为P4O6的产物。
1.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.氧气和臭氧的分子式不同，性质相同
D.硫有S2、S4、S6等单质，它们都是硫的同素异形体
√
2.下列说法正确的是
A.通常情况下，氮气的性质不活泼是因为氮元素的非金属性很弱
B.1O和2O表示不同的水分子
C.红磷因P—P键弯曲具有较大的张力，所以有很高的反应活性
D.水很稳定(1 000 ℃以上才会部分分解)是因为水分子间存在大量的氢键
√
通常情况下，氮气的性质不活泼是因为氮气分子中含有N≡N键，很稳定，故A错误；
白磷因P—P键弯曲具有较大的张力，易断裂，所以有很高的反应活性，故C错误；
水很稳定是因为水中含有的H—O键非常稳定，与水分子间存在氢键无关，故D错误。
3.科学家已成功合成了少量O4，理论计算表明可能以亚稳态存在的O4分子有两种不同的结构：一种是变形的正方形，另一种的形状像风车，三个氧原子排列在中心氧原子周围，形成平面正三角形结构。O4具有较强的氧化性。下列有关O4的说法正确的是
A.O4与O3、O2互为同分异构体
B.O4比O2活泼的根本原因是O4中的化学键比O2中的易断裂
C.相同质量的O4与O3所含原子个数比为4∶3
D.O4的两种结构互为同分异构体
√
O4是一种新的氧分子，故与O3、O2互为同素异形体，
A项错误；
O2能在自然界稳定存在，化学性质较稳定，故O2中的化学键不如O4中的化学键更容易断裂，B项正确；
相同质量时，O4与O3中所含氧原子个数比为1∶1，C项错误；
两者均为单质，不互为同分异构体，D项错误。
规律方法
同素异形体等“四同”的比较和辨别
同位素 同素异形体 同系物 同分异构体
定义 质子数相同，中子数不同的原子(核素) 由同一种元素组成的不同单质 结构相似，分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物 分子式相同，结构不同的化合物
规律方法
同位素 同素异形体 同系物 同分异构体
对象 原子 单质 化合物 化合物
表示其组成的化学用语 核素符号不同 一般用该非金属元素的元素符号表示其单质，有确切分子式的用分子式来表示。例：金刚石和石墨都可以用C表示，氧气和臭氧分别用O2和O3来表示 分子式不同 分子式相同
规律方法
同位素 同素异形体 同系物 同分异构体
结构 电子层结构相同 单质的组成或结构不同 相似 不同
性质 物理性质不同，化学性质几乎相同 物理性质不同，化学性质相似 物理性质不同，化学性质相似 物理性质不同，化学性质不一定相同
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课时对点练
题组一 物质的特征结构
1.下列说法正确的是
A.原子是不可再分的
B.原子中肯定含有中子
C.原子由原子核和核外电子构成，原子核又可以分为质子和中子，然后
不能再分
D.随着科学的发展，人们发现原子组成中还存在更小的微粒，如夸克
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2.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，、H3、O4、C60等已被发现。下列说法正确的是
A.H2和H3互为同素异形体
B.C60的摩尔质量为720 g
C.O2和O4互为同位素
D.中含有36个电子
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3.13C NMR(核磁共振)、15N NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，Kurt Wuthrich等人为此获得了2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是
A.13C与15N有相同的中子数
B.13C与C60互为同素异形体
C.15N与14N互为同位素
D.15N的核外电子数与中子数相同
√
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根据质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)，可得13C、15N的中子数分别为7、8；15N的核外电子数与中子数分别为7、8。
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4.下列表达方式正确的是
A.用电子式表示HCl的形成过程：
B.质子数为17、中子数为20的氯原子:
C.HClO的结构式：H—O—Cl
D.NH4Cl的电子式：[H]+Cl-
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HCl为共价化合物，用电子式表示其形成过程：H·+· ―→ ，故A错误；
质子数为17、中子数为20的氯原子，其质量数为37，可表示为Cl，故B错误；
HClO中O原子分别与H原子和Cl原子形成共价键，故其结构式为H—O
—Cl，故C正确；
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NH4Cl是由N和Cl-构成的离子化合物，其电子式为 ，
故D错误。
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题组二 物质结构与性质的关系
5.意大利罗马大学的Fulvio Cacace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
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6.碳纳米管是一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型材料，它是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体，具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点。下列关于碳纳米管的可能用途不正确的是
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
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碳纳米管由碳原子构成，能导电，不可作为绝缘材料。
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7.科学家发现由磷原子构成的黑磷(黑磷的磷原子二维结构如图)是比石墨烯更好的新型二维半导体材料。下列说法正确的是
A.黑磷属于化合物
B.黑磷导电属于化学变化
C.黑磷高温下在空气中可以稳定存在
D.黑磷与白磷互为同素异形体
√
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8.核磁共振(NMR)技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知质子数或中子数为奇数的原子核才有NMR现象，而质子数和中子数均为偶数的原子不产生核磁共振，下列原子组一定能产生NMR现象的是
A.18O、31P、119Sn B.27Al、19F、12C
C.12C、32S、19F D.1H、13C、35Cl
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√
A项，18O的质子数为8、中子数为10，不符合题意；
B项，12C的质子数和中子数均为6，不符合题意；
C项，12C的质子数和中子数均为6，32S的质子数和中子数均为16，不符合题意；
D项，1H质子数为1，13C中子数为7，35Cl质子数为17，符合题意。
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9.已知下列数据：
下列事实可用上述数据解释的是
A.乙烯的熔、沸点比乙烷的低 B.乙炔在水中的溶解度比乙烯的大
C.乙炔燃烧时有浓烟产生 D.乙烯、乙炔都易发生加成反应
√
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碳原子核间距离/10-10 m 断裂碳碳键所需能量/(kJ·mol-1)
H3C—CH3 1.54 348
H2C==CH2 1.33 615
HC≡CH 1.20 812
乙烯、乙炔熔、沸点的高低取决于分子间作用力的大小，与键能、键长无关，故A错误；
键长和键能与物质的溶解度无关，故B错误；
是否产生浓烟与含碳量有关，与键长、键能无关，故C错误；
乙烯和乙炔中的双键和三键并不是碳碳单键的加和，平均键能比碳碳单键的小，所以乙烯和乙炔易发生加成反应，故D正确。
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10.(2023·苏州高二质检)下列说法正确的是
A.H2O的沸点较高是因为水分子间存在较强的化学键
B.HCl气体溶于水后，共价键被破坏，形成了H+和Cl-
C.H2S分子中所有原子最外电子层都具有8电子的稳定结构
D.NaOH和MgCl2所含化学键类型完全相同
√
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水的沸点较高是因为水分子间存在氢键，氢键是分子间作用力，不属于化学键，A错误；
氯化氢气体溶于水时，H—Cl共价键断裂，形成H+和Cl-，B正确；
H2S分子中H的最外电子层上有2个电子，不具有8电子稳定结构，C错误；
NaOH含有离子键和共价键，MgCl2只含离子键，两者化学键类型不完全相同，D错误。
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11.CO与O2反应生成CO2的历程如图(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生成了具有共价键的CO2
D.CO和O生成CO2的过程涉及了电子转移
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12.科学家根据自然界存在的N2制取N3，其后又陆续制取出N5、含的化合物及N60，极不稳定，需保存在-80 ℃的干冰中；由于其极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”；N60与C60结构相似，并在受热或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在瞬间释放出来。分析上述材料，下列说法不正确的是
A.常温下会剧烈爆炸，体积急剧膨胀，放出大量的热
B.N60的发现开辟了能源世界的新天地，将来可能成为很好的火箭燃料
C.N2、N3、N5、、N60互为同素异形体
D.含的化合物中既有离子键又有共价键
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N2、N3、N5、N60互为同素异形体，不是单质，故C错误；
中氮原子之间以共价键结合，其他阴离子之间以离子键结合，故D正确。
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13.下列有关物质性质、结构的表述均正确，且存在因果关系的是
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选项 表述Ⅰ 表述Ⅱ
A NaCl的水溶液能导电 NaCl溶于水后在电流的作用下产生自由移动动的Na+、Cl-
B 通常条件下，CH4分子比PbH4分子稳定性高 Pb与C位于同一主族，Pb的非金属性弱于C，CH4比PbH4稳定
C 在形成化合物时，同一主族元素的化合价相同 同一主族元素原子的最外层电子数相同
D P4O10、C6H12O6溶于水后均不导电 P4O10、C6H12O6均属于共价化合物
√
A选项，NaCl的水溶液能导电，是其溶于水后电离出自由移动的离子，而不是在电流的作用下电离，表述Ⅱ错误；
B选项，元素的非金属性越强，其简单氢化物越稳定，正确；
C选项，元素形成化合物不一定都是最高价或最低价，同一种元素在不同条件下可以形成不同价态的化合物，表述Ⅰ错误；
D选项，因P4O10溶于水时和水发生反应生成H3PO4，溶液导电，表述Ⅰ错误。
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14.据报道，科研人员应用电子计算机模拟出了类似C60的物质N60。已知N60分子中每个氮原子之间均以氮氮共价键结合三个氮原子，所有的氮原子都具有最外层为8个电子的稳定结构。N—N键键能为167 kJ·mol-1，N==N键键能为418 kJ·mol-1，N≡N键键能为942 kJ·mol-1。
试回答：
(1)根据键能和物质化学变化中的能量变化原理计算，1 mol N60全部分解为N2所吸收或放出的能量(热量)为 kJ。
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1 mol N60分子含有90 mol N—N键，它分解生成30 mol N≡N键。1 mol N60分子中化学键断裂吸收的能量为90 mol×167 kJ·mol-1=15 030 kJ，30 mol N2分子中化学键的形成放出的能量为30 mol×942 kJ·mol-1=
28 260 kJ。放出的总能量比吸收的总能量多13 230 kJ，化学反应是放热反应。
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(2)根据(1)的计算结论推断，下列N60的用途正确的是 (填字母)。
A.可用作高能炸药
B.可用作高能燃料
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由于N60的分解放出大量的热，因此N60可用作高能炸药和高能燃料。
15.科学家正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷符号相反。
(1)若有α粒子(即氦离子)的反粒子，称为反α粒子，则该粒子的质量数为
，电荷数为 ，反α粒子的符号可表示为 。
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He2-
(2)近几年，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布，他们分别制出9个和
7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。试推测反氢原子的构造是 (填字母)。
A.由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B.由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C.由一个不带电荷的中子与一个带负电荷的电子构成
D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
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所谓“反物质”，它的原子核是由反质子和反中子构成的，反质子的质量数为1，带负电荷，反中子的质量数也为1，不带电；核外是反电子，质量可忽略不计，带正电荷。正常的氢原子是由一个质子和一个电子构成的，反氢原子则是由一个反质子和一个反电子构成的。
返回作业1 物质结构研究的内容
(分值：100分）
（选择题1~13题，每小题6分，共78分）
题组一 物质的特征结构
1.下列说法正确的是（ ）
A.原子是不可再分的
B.原子中肯定含有中子
C.原子由原子核和核外电子构成，原子核又可以分为质子和中子，然后不能再分
D.随着科学的发展，人们发现原子组成中还存在更小的微粒，如夸克
2.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，、H3、O4、C60等已被发现。下列说法正确的是（ ）
A.H2和H3互为同素异形体
B.C60的摩尔质量为720 g
C.O2和O4互为同位素
D.中含有36个电子
3.13C NMR（核磁共振）、15N NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，Kurt Wuthrich等人为此获得了2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是（ ）
A.13C与15N有相同的中子数
B.13C与C60互为同素异形体
C.15N与14N互为同位素
D.15N的核外电子数与中子数相同
4.下列表达方式正确的是（ ）
A.用电子式表示HCl的形成过程：
B.质子数为17、中子数为20的氯原子:
C.HClO的结构式：H—O—Cl
D.NH4Cl的电子式：［H］+Cl-
题组二 物质结构与性质的关系
5.意大利罗马大学的Fulvio Cacace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
6.碳纳米管是一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型材料，它是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体，具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点。下列关于碳纳米管的可能用途不正确的是（ ）
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
7.科学家发现由磷原子构成的黑磷（黑磷的磷原子二维结构如图）是比石墨烯更好的新型二维半导体材料。下列说法正确的是（ ）
A.黑磷属于化合物
B.黑磷导电属于化学变化
C.黑磷高温下在空气中可以稳定存在
D.黑磷与白磷互为同素异形体
8.核磁共振（NMR）技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知质子数或中子数为奇数的原子核才有NMR现象，而质子数和中子数均为偶数的原子不产生核磁共振，下列原子组一定能产生NMR现象的是（ ）
A.18O、31P、119Sn B.27Al、19F、12C
C.12C、32S、19F D.1H、13C、35Cl
9.已知下列数据：
碳原子核间距离/10-10 m 断裂碳碳键所需能量/（kJ·mol-1）
H3C—CH3 1.54 348
H2CCH2 1.33 615
HC≡CH 1.20 812
下列事实可用上述数据解释的是（ ）
A.乙烯的熔、沸点比乙烷的低
B.乙炔在水中的溶解度比乙烯的大
C.乙炔燃烧时有浓烟产生
D.乙烯、乙炔都易发生加成反应
10.（2023·苏州高二质检）下列说法正确的是（ ）
A.H2O的沸点较高是因为水分子间存在较强的化学键
B.HCl气体溶于水后，共价键被破坏，形成了H+和Cl-
C.H2S分子中所有原子最外电子层都具有8电子的稳定结构
D.NaOH和MgCl2所含化学键类型完全相同
11.CO与O2反应生成CO2的历程如图（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生成了具有共价键的CO2
D.CO和O生成CO2的过程涉及了电子转移
12.科学家根据自然界存在的N2制取N3，其后又陆续制取出N5、含的化合物及N60，极不稳定，需保存在-80 ℃的干冰中；由于其极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”；N60与C60结构相似，并在受热或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在瞬间释放出来。分析上述材料，下列说法不正确的是（ ）
A.常温下会剧烈爆炸，体积急剧膨胀，放出大量的热
B.N60的发现开辟了能源世界的新天地，将来可能成为很好的火箭燃料
C.N2、N3、N5、、N60互为同素异形体
D.含的化合物中既有离子键又有共价键
13.下列有关物质性质、结构的表述均正确，且存在因果关系的是（ ）
选项 表述Ⅰ 表述Ⅱ
A. NaCl的水溶液能导电 NaCl溶于水后在电流的作用下产生自由移动动的Na+、Cl-
B. 通常条件下，CH4分子比PbH4分子稳定性高 Pb与C位于同一主族，Pb的非金属性弱于C，CH4比PbH4稳定
C. 在形成化合物时，同一主族元素的化合价相同 同一主族元素原子的最外层电子数相同
D. P4O10、C6H12O6溶于水后均不导电 P4O10、C6H12O6均属于共价化合物
14.（10分，每空5分）据报道，科研人员应用电子计算机模拟出了类似C60的物质N60。已知N60分子中每个氮原子之间均以氮氮共价键结合三个氮原子，所有的氮原子都具有最外层为8个电子的稳定结构。N—N键键能为167 kJ·mol-1，NN键键能为418 kJ·mol-1，N≡N键键能为942 kJ·mol-1。
试回答：
（1）根据键能和物质化学变化中的能量变化原理计算，1 mol N60全部分解为N2所吸收或放出的能量（热量）为 kJ。
（2）根据（1）的计算结论推断，下列N60的用途正确的是 （填字母）。
A.可用作高能炸药 B.可用作高能燃料
15.（12分，每空3分）科学家正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷符号相反。
（1）若有α粒子（即氦离子）的反粒子，称为反α粒子，则该粒子的质量数为 ，电荷数为 ，反α粒子的符号可表示为 。
（2）近几年，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布，他们分别制出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。试推测反氢原子的构造是 （填字母）。
A.由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B.由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C.由一个不带电荷的中子与一个带负电荷的电子构成
D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
答案精析
1.D 2.A
3.C ［根据质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N），可得13C、15N的中子数分别为7、8；15N的核外电子数与中子数分别为7、8。］
4.C ［HCl为共价化合物，用电子式表示其形成过程：H·+·，故A错误；质子数为17、中子数为20的氯原子，其质量数为37，可表示为Cl，故B错误；HClO中O原子分别与H原子和Cl原子形成共价键，故其结构式为H—O—Cl，故C正确；NH4Cl是由N和Cl-构成的离子化合物，其电子式为，故D错误。］
5.C
6.C ［碳纳米管由碳原子构成，能导电，不可作为绝缘材料。］
7.D
8.D ［A项，18O的质子数为8、中子数为10，不符合题意；B项，12C的质子数和中子数均为6，不符合题意；C项，12C的质子数和中子数均为6，32S的质子数和中子数均为16，不符合题意；D项，1H质子数为1，13C中子数为7，35Cl质子数为17，符合题意。］
9.D ［乙烯、乙炔熔、沸点的高低取决于分子间作用力的大小，与键能、键长无关，故A错误；键长和键能与物质的溶解度无关，故B错误；是否产生浓烟与含碳量有关，与键长、键能无关，故C错误；乙烯和乙炔中的双键和三键并不是碳碳单键的加和，平均键能比碳碳单键的小，所以乙烯和乙炔易发生加成反应，故D正确。］
10.B ［水的沸点较高是因为水分子间存在氢键，氢键是分子间作用力，不属于化学键，A错误；氯化氢气体溶于水时，H—Cl共价键断裂，形成H+和Cl-，B正确；H2S分子中H的最外电子层上有2个电子，不具有8电子稳定结构，C错误；NaOH含有离子键和共价键，MgCl2只含离子键，两者化学键类型不完全相同，D错误。］
11.B
12.C ［N2、N3、N5、N60互为同素异形体，不是单质，故C错误；中氮原子之间以共价键结合，与其他阴离子之间以离子键结合，故D正确。］
13.B ［A选项，NaCl的水溶液能导电，是其溶于水后电离出自由移动的离子，而不是在电流的作用下电离，表述Ⅱ错误；B选项，元素的非金属性越强，其简单氢化物越稳定，正确；C选项，元素形成化合物不一定都是最高价或最低价，同一种元素在不同条件下可以形成不同价态的化合物，表述Ⅰ错误；D选项，因P4O10溶于水时和水发生反应生成H3PO4，溶液导电，表述Ⅰ错误。］
14.（1）13 230 （2）AB
解析 （1）1 mol N60分子含有90 mol N—N键，它分解生成30 mol N≡N键。1 mol N60分子中化学键断裂吸收的能量为90 mol×167 kJ·mol-1=15 030 kJ，30 mol N2分子中化学键的形成放出的能量为30 mol×942 kJ·mol-1=28 260 kJ。放出的总能量比吸收的总能量多13 230 kJ，化学反应是放热反应。
（2）由于N60的分解放出大量的热，因此N60可用作高能炸药和高能燃料。
15.（1）4 -2 He2- （2）B
解析 所谓“反物质”，它的原子核是由反质子和反中子构成的，反质子的质量数为1，带负电荷，反中子的质量数也为1，不带电；核外是反电子，质量可忽略不计，带正电荷。正常的氢原子是由一个质子和一个电子构成的，反氢原子则是由一个反质子和一个反电子构成的。
