第一单元 物质结构研究的内容
1 [2024无锡宜兴阶段练习]合成新物质是研究化学的主要目的之一。四聚氧O4是意大利的一位科学家合成的一种新型的氧分子,氧化性极强。下列关于O4的说法正确的是( )
A. O4是一种新型的化合物
B. 等质量O4和O2含有的氧原子个数比为2∶1
C. O2和O4互为同素异形体
D. O2转化为O4为氧化还原反应
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,一定互为同系物(n≥1)
D. CH3COOCH2CH3和CH3CH2OOCCH3互为同分异构体
3 [2025苏州吴江中学月考]据报道,科学家已经成功合成了少量N4气体分子,下列说法正确的是( )
A. N4是一种新型化合物
B. 相同质量的N4和N2原子个数比为1∶2
C. N4与N2之间的转化属于物理变化
D. 同温同压下,N4和N2的密度之比为2∶1
4 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 [2024江苏模拟预测]社会的发展、科技的进步离不开化学。下列说法错误的是( )
A. “玉兔号”月球车上的太阳能电池可将热能转化为电能
B. 除去工业废水中的Cu2+、Hg2+,可用Na2S溶液作沉淀剂
C. 用能生物降解的聚乳酸塑料代替聚乙烯可预防“白色污染”
D. 晶体X射线衍射图经过计算可获得晶胞结构的有关信息
6 [2024盐城期中]我国古代四大发明黑火药爆炸方程式为2KNO3+S+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。下列说法错误的是( )
A. KNO3属于电解质
B. CO2属于酸性氧化物
C. 中子数为8的碳原子:C
D. S2-的结构示意图:
7 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 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”常用组件如图所示。
①三蝶烯 ②棱柱烷 ③富勒烯 ④金刚烷
下列说法不正确的是( )
A. ①②③④均属于烃
B. ②与苯互为同分异构体
C. ③和金刚石互为同素异形体
D. ①②④的一氯代物分别为3种、1种、2种
9 [2024徐州阶段练习]酸、碱、盐、氧化物与生产、生活密切相关。下列物质性质与用途对应关系错误的是( )
A. CO具有还原性,可用于冶炼铁
B. KAl(SO4)2·12H2O(明矾)溶于水后形成胶体,可用于自来水的杀菌消毒
C. CaO具有吸水性,可用于制作干燥剂
D. NaOH易潮解,实验室不可以放在滤纸上进行称量
10 [2024江苏模拟预测]短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大,它们分别位于不同的周期,Y原子的最外层有4个电子,Z与Y位于同一主族。下列说法正确的是( )
A. X原子与Y原子只能形成一种化合物
B. 原子半径:r(X)>r(Y)>r(Z)
C. Z的最高价氧化物对应的水化物是强酸
D. Z的简单气态氢化物的热稳定性比Y弱
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 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断键生成C和O
C. CO和O生成CO2的过程释放能量
D. CO和O生成CO2的过程涉及了电子转移
13 将下列各组物质进行分类(填序号)。
①O2和O3 ②H、D、T ③12C和14C
④CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3
⑤乙醇和丁醇 ⑥CH3(CH2)2CH(C2H5)CH3和CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5
⑦和
⑧丙烯(CH3CH===CH2)和环丙烷
⑨丙烯(CH3CH===CH2)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) 属于同一种物质的是____________________________________________。
(5) 互为同系物的是________________________________________________。
14 阅读材料,回答下列问题。
硅元素在地壳中的含量仅次于氧。人类很早就利用硅酸盐烧陶制瓷、获得玻璃制品。1824年,人类成功提炼出硅单质。由石英砂制高纯硅的过程如下:
如今,半导体“硅”已经成为信息时代高科技的代名词。由于硅元素储量丰富,且单晶硅具有优异的耐高温与抗腐蚀性能,故单晶硅成为制造大规模集成电路(俗称“芯片”)的基底材料。整个芯片制造过程需要许多高精密度的专业设备,其中不乏我国目前还未完全掌握而被“卡脖子”的技术。我国科学家正开发“碳基”芯片来替代硅基芯片。
(1) 下列说法正确的是________(填字母)。
A. 硅元素在自然界中以游离态(单质)形式存在,石英砂的主要成分是SiO2
B. 单晶硅做芯片的基底材料与硅元素储量丰富,单晶硅导电性好、耐腐蚀性能优异有关
C. 制备单质硅的过程中焦炭过多容易生成副产物金刚砂
D. 碳和硅在元素周期表中位于同一主族,性质相似,因此“碳基”芯片有望替代硅基芯片
(2) 制备高纯硅过程必须严格控制无水无氧,由于SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出该反应的化学方程式:_______________________。
(3) 有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷,硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似,化学性质活泼,可在空气中自燃,写出乙硅烷在空气中自燃的化学方程式:________________________________。
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,基态原子第3电子层上有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三种元素可组成多种物质,请任意写出2种物质的化学式:__________________。
16 科学家从化肥厂生产的(NH4)2SO4中检出组成为N4H4(SO4)2的物质,经测定,该物质易溶于水,在水中以SO和N4H两种离子形式存在,植物的根系易吸收N4H,但它遇到碱时,会生成一种形似白磷的N4分子,N4分子不能被植物吸收。请回答下列问题。
(1) N4和N2的关系是________(填字母)。
A. 同种单质 B. 同位素
C. 同分异构体 D. 同素异形体
(2) N4H4(SO4)2________(填“能”或“不能”)和草木灰混合施用。
(3) 已知:白磷、NH、N4H的空间结构均为四面体形,NH的结构式为,白磷(P4)的结构式为,请画出N4H的结构式:________。
(4) 已知:液氨中存在着平衡:2NH3 NH+NH,科学家在液氨中加入氢氧化铯(CsOH)和特殊的吸水剂,使液氨中的NH生成N4分子和另一种单质气体,请写出液氨与CsOH反应的化学方程式:________________________。
第一单元 物质结构研究的内容
1. C O4仅由O元素组成,是一种新型的单质,A错误;O4和O2都由O元素组成,等质量时O原子数相同,B错误;同种元素形成的不同单质互为同素异形体,故O2和O4是同素异形体,C正确;在O2和O4的转化过程中,氧元素的价态始终是0价,不是氧化还原反应,D错误。
2. C 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,所以二者一定互为同系物(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 N4仅由N元素组成,是一种新型的单质,A错误;N4和N2都由N元素组成,等质量时N原子数相同,B错误;N4与N2之间的转化属于化学变化,有新物质生成,C错误;同温同压下,密度之比等于相对分子质量之比,故N4和N2的密度之比为2∶1,D正确。
4. C 电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同时,核电荷数越多,吸电子能力越强,原子半径越小,因此原子半径As>P>Cl,A错误;非金属性越强,气态氢化物越稳定,而同一周期主族元素从左到右非金属性增强,同一主族元素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的酸性越强,因此酸性H2SO4>H3PO4>H3AsO4,D错误。
5. A 太阳能电池可将太阳能转化为电能,A错误。
6. C KNO3在水溶液中能完全电离,属于电解质,A正确;CO2能与碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物,B正确;中子数为8的碳原子的质量数为14,可表示为C,C错误;S2-的质子数为16,核外电子数为18,S2-的结构示意图为,D正确。
7. D 碳纤维的主要组成元素是碳,不是高分子化合物,D错误。
8. A 富勒烯中只含有碳原子,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中有2种氢原子,一氯代物有 2种,D正确。
9. B CO具有还原性,能将铁还原为铁单质,可用于冶炼铁,A正确;明矾溶于水后形成氢氧化铝胶体,可吸附水中悬浮杂质沉淀达到净水目的,但不能杀菌消毒,B错误;CaO具有吸水性,可用于制作一些物质的干燥剂,C正确;NaOH易潮解,应放在小烧杯中称量,D正确。
10. D X为H,Y为C,Z为Si,C、H元素可形成多种烃,A错误;原子半径Si>C>H,B错误;Z的最高价氧化物对应水化物为H2SiO3,是弱酸,C错误;非金属性越强,简单氢化物的热稳定性越强,非金属性C>Si,则SiH4的稳定性比CH4弱,D正确。
11. C 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 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) ④⑧ (2) ②③ (3) ① (4) ⑥⑦ (5) ⑤
14. (1) CD
(2) SiHCl3+3H2O===H2SiO3↓+3HCl↑+H2↑
(3) 2Si2H6+7O2===4SiO2+6H2O
15. (1) H Na+ 27
(2) NaClO、NaClO3(答案合理即可)
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,基态原子第3电子层上有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,金属离子的电子式与离子符号一致,故C微粒为Na+,电子式为Na+,D微粒的质量数=14+13=27,E微粒为Cl-,结构示意图为。(2) B、C、E三种元素可组成多种物质,如NaClO、NaClO3。
16. (1) D
(2) 不能
(3)
(4) 8NH3+4CsOH===N4↑+4CsNH2+6H2↑+4H2O