第三单元 物质结构研究的意义
1 改革开放40多年来,我国材料化学的发展为科技进步做出了突出贡献。下列有关材料的说法不正确的是( )
A. 二水氯化钙(CaCl2·2H2O)属于纯净物
B. “纳米”铜比表面积大,可与盐酸剧烈反应生成H2
C. 碳纳米管与石墨互为同素异形体
D. 将“纳米材料”粒子分散到液体分散剂中所得混合物有丁达尔效应
2 [2025江苏十校联盟联考]新型材料纳米级Fe粉在空气中易自燃,它能用作高效催化剂。实验室采用还原法制备纳米级Fe粉,其流程如图,下列有关说法正确的是( )
A. FeCl2·nH2O固体按物质种类分类属于混合物
B. 获得的纳米级Fe粉属于胶体
C. FeCl2·nH2O固体加热脱水的过程属于物理变化
D. 纳米级Fe粉比普通Fe粉更易与O2反应
3 [2024无锡一中月考]生活、生产中总是离不开各种各样的材料,每一种新材料的问世也常常带动新科技、新技术的应用和发展。下列有关于材料的说法错误的是( )
A. 传统的三大无机非金属材料中均含有硅元素,但含有硅元素的材料不一定是传统无机非金属材料
B. 我国自主研发的新一代动车组在京沪高铁上跑出486.1公里的世界列车最高时速,得益全路铺设的优质无缝平滑的超长钢轨,钢的熔点比铁的熔点高,比铁用途更广泛
C. 碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等,在能源、信息、医药等领域均有着广阔的应用前景
D. 稀土元素被称为“冶金工业的维生素”,将稀土元素加入钢的冶炼中后,可以增加钢的韧性与抗氧化性
4 下列说法不正确的是( )
A. 派克钢笔尖采用含有铱元素的合金钢制作,因为其极其耐磨损
B. 储氢合金是一类能大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料
C. 硬铝密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,可用于制造飞机和飞船
D. 合金中各组分不变,添加比例改变,合金的性能不变
5 [2025南通名校联盟暑期学情调研]中国“天宫”空间站运用的“黑科技”很多,下列对所涉及物质的性质描述错误的是( )
A. 被誉为“百变金刚”的太空机械臂主要成分为铝合金,其强度大于纯铝
B. “问天”实验舱采用了砷化镓太阳电池片,砷化镓具有良好的导电性
C. 核心舱配置的离子推进器以氙气和氩气作为推进剂,氙气和氩气属于稀有气体
D. 太阳能电池翼采用碳纤维框架和玻璃纤维网,二者均为无机非金属材料
6 化学在生活、生产、科研等方面发挥重要作用。下列说法不正确的是( )
A. 沿海人民利用海水晒盐得到粗盐,其主要成分为NaCl
B. 将含Cl2的漂白剂与含SO2的漂白剂混合使用,可增强漂白效果
C. 用于消毒的“84”消毒液的有效成分为氯的含氧酸盐
D. 用于制造“商后母戊鼎”的青铜以及举世轰动的“超级钢”均属于合金
7 [2024淮安期中]我国科学家成功合成3 mm长的管状定向碳纳米管,这种碳纤维强度高、刚度大、耐高温。下列有关这种碳纤维的说法错误的是( )
A. 由碳元素组成
B. 与石墨互为同素异形体
C. 是一种高分子化合物
D. 完全燃烧生成CO2
8 我国科技自立自强,近年来取得了重大进展。下列有关科技成果的说法不正确的是( )
A. “异域深海,宝藏无穷”——自主开采的可燃冰燃烧时,向环境释放热量
B. “科技冬奥,温暖护航”——C60与发热服饰材料中的石墨烯互为同位素
C. “高产水稻,喜获丰收”——高产水稻的DNA具有双螺旋结构
D. “浩渺太空,无限征途”——月壤中磷酸盐矿物的晶体结构可用X射线衍射仪测定
9 简单原子的原子结构可用下图形象地表示。
① ② ③
其中“”表示质子或电子,“”表示中子,则下列有关①②③的叙述正确的是( )
A. ①②③互为同位素
B. ①②③互为同素异形体
C. ①②③是三种化学性质不同的粒子
D. ①②③具有相同的质量数
10 [2025连云港赣榆中学月考]宏观辨识与微观探析相结合是化学特有的认识物质的方法。NaCl溶于水的过程如图所示。下列说法正确的是( )
A. 图中水合b离子为水合氯离子
B. 加热或搅拌能加快NaCl溶解速率
C. 固体NaCl溶于水前不能导电是由于无Na+和Cl-
D. NaCl在水溶液中和熔融状态下电离出的两种离子存在状态完全相同
11 氧和氟是元素周期表中电负性最大的两种元素。它们形成的化合物一般都具有很强的氧化性和吸电子效应。在无机化学中,含氧化合物和含氟化合物一般具有独特的性质;在有机化学中,含氧或含氟的官能团也受到关注。
Ⅰ. 氟与稀有气体
将溶于液态HF的KrF2和Au反应可以得到一种化合物A,将A缓慢加热到60 ℃可得到一橙红色的金的氟化物B,经化学分析,A的化学成分(质量分数)为Kr:20.25%、Au:47.60%,F:32.14%;B中含Au 67.47%,含F 32.53%(已知:F—19,Kr—84,Au—197)。
(1) 化合物A、B的最简式分别是A________、B________。
(2) 由KrF2与Au反应制取化合物A和1种单质的化学方程式为___________
_____________;由A热分解获得化合物B和2种单质的化学方程式为__________
________________。
(3) 我们知道氧化还原反应的一般规律是“强氧化剂+强还原剂―→弱还原剂+弱氧化剂”并放出热量,但是也不乏例外。至今所知由单质氟合成的各种氟化物中,KrF2是唯一通过吸热反应而生成的,这一点具有什么潜在意义?
Ⅱ. 氟及其化合物
(4) 德国人斯瓦恩哈德是从事玻璃加工的一名工人。1670年,他无意中将萤石(CaF2)与浓硫酸1∶1混合在一起,结果产生了一种具有刺激性气味的烟雾,他发现这种气体能腐蚀玻璃,从而研究出一种不用金刚石或其他磨料也可以在玻璃上刻蚀图案的方法。利用这种方法,斯瓦恩哈德制成了许多玻璃艺术品,成为有名的玻璃雕刻艺术家。写出上述过程中2个反应的化学方程式:________________
___________、____________________________。
(5) 单质氟的制备是化学史上一段悲壮的历史,有多位化学家中毒,甚至付出生命,但是化学家们不畏艰难、前仆后继。终于,1886年法国化学家莫瓦桑在总结前人经验与教训的基础上,在低温下电解熔融的KHF2(氟化氢钾)制得单质氟,这距离氢氟酸的发现已经过去一百多年之久。写出电解制备单质氟的化学方程式:____________________________。
(6) 又过了整整一百年,化学方法制取F2获得成功。其步骤如下:在HF、KF存在下,用KMnO4氧化H2O2,产物之一是K2MnF6;SbCl5和HF发生复分解反应,产物之一是SbF5;K2MnF6和SbF5反应生成F2、MnF3和KSbF6。根据所给信息,请写出各步反应的化学方程式:________________________________、____________________________________、_________________________________。
12 [2024常州溧阳期末]自门捷列夫研究元素周期律、制作元素周期表以来,人类对自然的认识程度逐步加深和系统。
(1) 下列关于元素周期表的说法错误的是________(填字母)。
a. 元素周期表共有18列
b. 碱金属族元素的金属性自上而下依次增强
c. 主族元素均呈现与其族序数相同的最高化合价
d. 可在元素周期表中金属与非金属分界线附近寻找新的半导体材料
(2) 2016年IUPAC确认了四种新元素,其中有一种为Mc,中文名为“镆”。
①镆的一种核素 Mc的质子数为________。
②镆与磷位于同一主族,磷的最高价氧化物对应的水化物的化学式为________。
(3) 硒(Se)是动物和人体所必需的微量元素之一,也是一种重要的工业原料,硒在元素周期表中的位置如图所示。回答下列问题。
①S元素位于元素周期表第________周期________族。
②用电子式表示HBr的形成过程:________________________。
③原子半径:As________S(填“>”“<”或“=”,下同);热稳定性:H2Te________H2Se。
(4) 第二代电池的光电转换材料是一种无机物薄膜,其光电转化率高于单晶硅。科学家在元素周期表中Si的附近寻找到元素A和D,并制成化合物AD的薄膜,其晶体结构类似单晶硅。确定化合物AD晶体结构常用的实验方法是________________(填“X射线衍射实验”“焰色反应”或“灼烧法”)。
13 部分中学化学常见元素的原子结构和性质如下表所示。
序号 元素 结构及性质
① A A是生活中常见金属,它有两种氯化物,相对原子质量相差35.5
② B B原子最外层电子数是内层电子数的
③ C C单质分子中含化学键数最多,单质稳定,但其原子较活泼
④ D 通常情况下,没有正化合价,A、B、C都能与D化合
⑤ E E在元素周期表中可以排在ⅠA族,也有人提出也可以排在ⅦA族、ⅣA族
(1) 如果A与冷的浓硝酸作用发生钝化,工业上冶炼A单质的化学方程式为____________________________________________。
(2) A的氯化物的浓溶液分别滴入冷水、热水中,得到黄色和红褐色液体,区别两种液体哪种是胶体的方法是____________________________。
(3) B与C简单离子的半径大小为____________(用离子符号表示)。
(4) E与D可以按原子个数比为2∶1、1∶1 形成两种化合物X、Y,区别X、Y这两种物质的实验方法为_________________________;E与C组成的两种化合物M、N,所含电子数分别与X、Y相等,M的电子式为________,N的化学式为________。
(5) 在上述五种元素中,选两种元素组成化合物甲,甲既含有离子键又含有共价键,甲的化学式为________。
第三单元 物质结构研究的意义
1. B 结晶水合物属于纯净物,故二水氯化钙(CaCl2·2H2O)属于纯净物,A正确;铜属于不活泼金属,位于金属活动顺序中氢的后边,不能和稀盐酸反应生成氢气,B错误;碳纳米管与石墨均为由碳元素组成的单质,两者互为同素异形体,C正确;“纳米材料”是指粒子直径在几纳米到几十米的材料,分散到液体分散剂中可形成胶体,具有丁达尔效应,D正确。
2. D FeCl2·nH2O有固定组成,属于纯净物,A错误;纳米级Fe为单质,不是分散系,不属于胶体,B错误;FeCl2·nH2O固体加热脱水生成FeCl2和水,有新物质生成,属于化学变化,C错误;纳米级Fe粉比普通Fe粉表面积大,与氧气的接触面积更大,更容易与氧气发生氧化反应,D正确。
3. B 单质硅中含有硅元素,单质硅属于新型无机非金属材料,A正确;钢属于合金,钢的熔点比铁的熔点低,比铁用途更广泛,B错误;碳纳米材料是一类新型无机非金属材料,主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等,它们都是碳的不同单质,互为同素异形体,C正确;稀土元素被称为“冶金工业的维生素”,可以明显改善金属性能,其加入后可增加钢的韧性、抗氧化性,D正确。
4. D 合金的性能不仅取决于成分,还与成分比例有关,D错误。
5. B 砷化镓是性能优良的半导体材料,不具有良好的导电性,B错误。
6. B 氯气和二氧化硫能发生氧化还原反应,两者混合降低漂白效果,B错误。
7. C 碳纤维由碳元素组成,A正确;碳纳米管与石墨都是由碳元素组成的单质,互为同素异形体,B正确;碳纳米管是由碳元素组成的一种单质,C错误;碳纳米管中只含有碳元素,完全燃烧生成CO2,D正确。
8. B 自主开采的可燃冰燃烧时,化学能转变为热能,向环境释放热量,A正确;C60与发热服饰材料中的石墨烯是碳的不同单质,两者互为同素异形体,B错误;高产水稻的DNA具有双螺旋结构,含有氢键,C正确;晶体与非晶体可以用X射线衍射区别,月壤中磷酸盐矿物的晶体结构可用X射线衍射仪测定,D正确。
9. A 三种微粒分别是 H、H、H,所以三种微粒互为同位素,是氢元素的三种核素,A正确,B错误;①②③是三种化学性质相同的微粒,C错误; ①②③具有相同的质子数,质量数分别为1、2、3,不相同,D错误。
10. B 离子半径r(Cl-)>r(Na+),根据图知,图中水合b离子为水合钠离子(,也可由H2O中H、O原子的朝向判断),A错误;加热或搅拌能加快水分子的运动,加快NaCl溶解速率,B正确;固体NaCl溶于水前不能导电是由于Na+和Cl-不能自由移动,C错误;在水溶液中,Na+和Cl-是以水合离子的形式存在的,熔融状态下,Na+和Cl-是单独存在的,存在状态不同,D错误。
11. (1) KrAuF7 AuF5
(2) 7KrF2+2Au===2KrAuF7+5Kr↑
KrAuF7AuF5+Kr↑+F2↑
(3) KrF2是一种比氟气氧化能力更强的物质
(4) CaF2+H2SO4===CaSO4+2HF↑
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
(5) 2KHF22KF+H2↑+F2↑
(6) 2KMnO4+3H2O2+10HF+2KF===2K2MnF6+8H2O+3O2↑
SbCl5+5HF===5HCl+SbF5
2K2MnF6+4SbF5===4KSbF6+2MnF3+F2↑
12. (1) c (2) ①115 ②H3PO4
(3) ①3 ⅥA ② ③> <
(4) X射线衍射实验
13. (1) Fe2O3+3CO3CO2+2Fe
(2) 丁达尔效应
(3) N3->Mg2+
(4) 分别加入MnO2,有大量气泡产生的为 H2O2(答案合理即可) N2H4
(5) NH4H(或NH5)