专题1 揭示物质结构的奥秘
一、 单项选择题(本题共13小题,每小题3分,共39分)
1. [2024连云港东海期中]化学是一门具有创造性的科学。下列事实不能直接体现这一说法的是( )
A. 水力发电 B. 青蒿素的发现与合成
C. 新型材料的制造 D. “21世纪的金属”——钛的冶炼
2. 近年来我国核心技术不断突破,科技事业成果显著。下列说法正确的是( )
A. “嫦娥五号”带回的月壤中富含氖元素,20Ne和21Ne互为同位素
B. “神舟十五号”返回舱外壳使用酚醛树脂作为烧蚀材料,酚醛树脂属于纯净物
C. “问天实验舱”太阳能翼使用柔性砷化镓作电池材料,Ga含有31个中子
D. “蛟龙号”载人潜水器使用钛合金材料制造耐压球壳,钛合金属于合成材料
3. 下列说法错误的是( )
A. 道尔顿提出了原子学说,为近代化学的发展奠定了坚实的基础
B. 化学研究只能认识分子,不能制造分子
C. 我国化学家侯德榜发明了侯氏制碱法,为我国的化学工业发展和技术创新做出了重要贡献
D. 我国科学家屠呦呦因在研制青蒿素等抗疟药物方面的卓越贡献,被授予诺贝尔奖
4. 合成新物质是研究化学的主要目的之一。意大利科学家合成了一种新型的氧分子O4,下列关于O4的说法正确的是( )
A. O4是一种新型的化合物 B. 1个O4分子由两个O2分子构成
C. O4和O2互为同素异形体 D. O4和O2可通过物理变化实现转化
5. 北京冬奥会成功举办、“神舟十三号”顺利往返、“天宫课堂”如期开讲及“华龙一号”核电海外投产等,均展示了我国科技发展的巨大成就。下列相关叙述正确的是( )
A. 冬奥会“飞扬”火炬所用的燃料H2为还原性气体
B. 飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子
C. 探测器使用的硅太阳能电池板,其主要成分是SiO2
D. 核电站反应堆所用铀棒中含有的U与U互为同素异形体
6. 哈工大研究团队设计了一种使用磁性材料Fe3O4纳米粒子的微型纳米生物机器人,下列关于研究Fe3O4性质的基本程序中排列正确的是( )
①观察Fe3O4的颜色、状态 ②设计并进行实验,观察实验现象 ③解释现象、得出结论 ④预测Fe3O4的性质
A. ①②③④ B. ①④②③ C. ④②①③ D. ④①③②
7. 化学是一门从分子、原子层次上研究物质的性质、组成、结构与变化规律的学科。下列说法不正确的是( )
A. 人们往往需要借助实验观测的事实对假设的正确与否进行检验
B. 制陶、冶金及酿酒的过程中,一定都发生了化学变化
C. 随着先进仪器的不断使用,研究化学已不再需要通过实验的方法
D. 模型研究对科学家探索物质的微观结构有重要意义
8. “类比”是预测物质性质与化学反应的重要方法之一,但“类比”是相对的,不能违背客观事实。下列“类比”合理的是( )
A. NH3的沸点高于PH3,则CH4的沸点也高于SiH4
B. NaOH溶液与少量AgNO3溶液反应生成Ag2O和NaNO3,则氨水与少量AgNO3溶液反应生成Ag2O和NH4NO3
C. 钠性质活泼,通常保存在煤油中,则锂也应该保存在煤油中(可隔绝空气中的O2和H2O)
D. NaCl固体与浓硫酸反应可以制备HCl,则CaF2固体与浓硫酸反应可以制备HF
9. 已知X、Y、Z、W四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示,下列有关说法错误的是( )
X Y
Z W
A. 非金属性:ZB. W的原子序数可能是Y的原子序数的2倍
C. 简单气态氢化物热稳定性:Y>W
D. 四种元素中不可能有金属元素
10. 化学促进人类文明的进步和发展,下列科技成果属于化学成就的是( )
A. “神舟十六号”载人飞船顺利进入既定轨道
B. 科学家因发现“真核转录的分子基础”获得诺贝尔奖
C. 中科大潘建伟团队成功研制出“墨子号”量子科学实验卫星
D. 科学家发现“宇宙微波背景辐射的黑体形式”
11. 某中德联合研究小组设计制造了一种“水瓶”,用富勒烯(C60)的球形笼子作“瓶体”,一种磷酸盐作“瓶盖”,恰好可将一个水分子关在里面。下列说法正确的是( )
A. “水瓶”、冰水混合物、CuSO4·5H2O都是混合物
B. 金刚石、石墨和C60都属于分子晶体
C. 磷酸钙是难溶性弱电解质,富勒烯属于有机物
D. 一定条件下石墨转化为C60是化学变化,属于有单质参加的非氧化还原反应
12. 近年来科学家制造出大量的新物质,下列三种物质的相关说法错误的是( )
石墨烯:从石墨中分离出来,是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔:平面网状结构的全碳分子,具有优良的化学稳定性 纳米碳管:具有优良的场发射性能,制作阴极显像管、储氢材料
A. 石墨烯具有良好的导电性
B. 上述三种物质与金刚石互为同素异形体
C. 石墨炔孔径略大于H2分子的直径,可用作提纯H2的薄膜
D. 上述三种新型材料都必须以石墨为原料制备而成
13. 下表中“方法导引”与“示例”对应关系错误的是( )
选项 方法导引 示例
A 实验室中气体制取装置的设计 实验室中气体制取装置的连接顺序一般为发生装置→收集装置→除杂装置→尾气处理装置
B 化学实验设计 设计“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”实验,需要明确粗盐中有哪些杂质离子,用什么试剂和怎样的操作除去杂质
C 变量控制 探究不同催化剂对化学反应速率的影响时,需要控制温度、浓度和其他影响因素相同
D 认识有机化合物的一般思路 根据有机物发生的化学反应,了解其在有机物转化(有机合成)中的作用
二、 非选择题(本题共4题,共61分)
14. (12分)Ⅰ. 用 AZX表示原子:
(1) 中性原子X的中子数N=________。
(2) 中性分子12C16O2的中子数N=________。
(3) A2-原子核内有x个中子,其质量数为m,则n g A2-所含电子的物质的量为________mol。
Ⅱ. 现有下列微粒或物质:①O、O、O;②H2、D2、T2;③红磷、白磷;④H、H、H,回答下列问题。
(1) 互为同位素的是________(填序号,下同)。
(2) 互为同素异形体的是________。
15. (12分)一种用于“点击化学”的新化合物由W、X、Y、Z四种前20号元素组成,且原子序数依次增大。X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,X、Z原子最外层电子数相同;Y元素的负离子核外电子排布和氖原子相同,Y原子的最外层电子数与W原子的核外电子总数相等。
(1) Y原子的结构示意图为________,W离子的电子式是________。
(2) 比较微粒半径大小(填“>”“=”或“<”):X原子________Z原子,X离子________Y离子。
(3) 下列化学用语正确的是________(填字母)。
A. CO2分子的电子式为
B. 核内质子数为117,核内中子数为174的核素Ts可表示为Ts
C. Cl-的结构示意图为
D. HClO的结构式为H—O—Cl
16. (19分)2021年5月15日,“天问一号”探测器成功实现环绕器和着陆巡视器的“两器分离”并成功着陆。“天问一号”采用了我国自主研制的高性能碳化硅增强铝基复合材料。工业上制取碳化硅的化学方程式为SiO2+3CSiC+2X↑,回答下列问题。
(1) 请写出X的化学式:________。决定元素种类的微粒是________。
(2) 若生成4 g碳化硅,则生成X气体的体积(在标准状况下)为________(C—12、Si—28)。
(3) 写出H2O的电子式:____________。写出CO2的结构式:____________。
(4) 上述材料所涉及元素中,某元素原子核外的M层上有3个电子,则其离子结构示意图为________;某元素的最外层电子数是其核外电子层数的3倍,则其简单离子的电子式为________,请写出与它具有相同电子数的四核微粒的化学式:________。
(5) 硅元素存在多种同位素。已知三种天然稳定同位素的数据如表。请列出硅元素的相对原子质量的计算式:_________________________________________。
放射性同位素在实际生活中有许多方面的用途,请列举一条:______________
______________________________________________________________________。
硅的同位素 同位素的相对原子质量 自然界中各同位素原子的丰度
28Si 27.977 92.23%
29Si 28.976 4.67%
30Si 29.974 3.10%
17. (18分)绿色化学的主要内容之一是指从技术、经济上设计一种可行的化学反应,尽可能减少对环境的负面作用。
(1) 下列化学反应符合“绿色化学”概念的是________(填字母,下同)。
A. 制CuSO4:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
B. 制CuSO4:2Cu+O22CuO,CuO+H2SO4(稀)===CuSO4+H2O
C. 制Cu(NO3)2:Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
D. 制Cu(NO3)2:2Cu+O22CuO,CuO+2HNO3(稀)===Cu(NO3)2+H2O
(2) 对废弃物(即垃圾)的分类处理属于“绿色化学”的范畴。请你根据日常生活中所见到的垃圾设计几种处理的方法:___________________________________
_________________________________________________________(不少于3种)。
(3) 硝酸工业的尾气中主要含有的气体是NO、NO2。下列关于它们的危害的叙述正确的是________。
A. 形成酸雨
B. NO2能刺激呼吸道
C. NO2能与血红蛋白作用引起中毒
D. NO、NO2在空气中可形成褐色或黄色的毒性很大的烟雾
(4) 工厂里常采用NaOH溶液吸收NO、NO2气体,使其转化为化工产品NaNO2,请写出其反应的化学方程式:______________________________________,
这一处理方法________(填“符合”或“不符合”)“绿色化学”概念。
专题1 综合评价
1. A 水力发电是利用势能转化为电能的过程,能量转化过程中无新物质生成,与化学的创造性无关,A正确。
2. A 20Ne和21Ne是质子数相同而中子数不同的原子,故互为同位素,A正确;酚醛树脂属于高分子材料,高分子属于混合物,B错误;Ga含有的中子数=70-31=39,C错误;合金属于金属材料,D错误。
3. B 化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的基础自然科学,通过化学反应可以制得新分子,B错误。
4. C O4是由氧元素组成的一种单质,不是化合物,A错误;1个O4分子由4个O原子构成,B错误;O4和O2是氧元素组成的两种不同单质,互为同素异形体,C正确;O4和O2是不同物质,二者之间通过化学变化实现转化,D错误。
5. A 冬奥会“飞扬”火炬所用的燃料H2为还原性气体,A正确;玻璃纤维属于无机非金属材料,不属于天然有机高分子材料,B错误;晶体硅为良好的半导体,是制造太阳能电池板的主要原料,C错误;U与U 的质子数都为92,中子数分别为143、146,是质子数相同、中子数不同的同一元素,两者互为同位素,D错误。
6. B 对Fe3O4的性质进行研究的基本程序:观察Fe3O4的外观性质→预测Fe3O4性质→设计并进行实验,观察实验现象→对实验现象进行分析、解释,得出结论,即排序为①④②③。故选B。
7. C 化学是以实验为基础的学科,故随着先进仪器的不断使用,研究化学仍需要通过实验的方法,C错误。
8. D 一般情况下,氢化物的熔、沸点与相对分子质量成正比,但含有氢键的氢化物熔、沸点较高,氨分子之间形成氢键,PH3分子之间不能形成氢键,所以NH3的沸点高于PH3,CH4和SiH4中都不存在氢键,所以CH4的沸点低于SiH4,A错误;NaOH溶液与少量AgNO3溶液反应生成Ag2O和NaNO3,而氨水与少量AgNO3溶液反应会生成[Ag(NH3)2]OH和NH4NO3,B错误;钠性质活泼,通常保存在煤油中,锂的密度比煤油的小,则锂应该保存在石蜡油中(可隔绝空气中的O2和H2O),C错误;NaCl固体与浓硫酸反应可以制备HCl,利用的是难挥发性酸制易挥发性酸的原理,HF是气体,也可以从体系中挥发出去,故CaF2固体与浓硫酸反应可以制备HF,D正确。
9. D 四种元素中可能含有金属元素,如X、Y可能是Li、Be,Z、W可能是Na、Mg,D错误。
10. B “真核转录的分子基础”是研究物质的微观构成,属于化学成就,B正确。
11. D “水瓶”是用富勒烯(C60)的球形笼子作“瓶体”,一种磷酸盐作“瓶盖”,“水瓶”为混合物,冰水混合物、CuSO4·5H2O为纯净物,A错误;金刚石属于共价晶体,石墨属于混合型晶体,C60属于分子晶体,B错误;磷酸钙为强碱弱酸盐,磷酸钙难溶于水,但属于强电解质,富勒烯(C60)是碳单质,不属于有机物,C错误。
12. D 石墨烯作为电导体,具有良好的导电性,A正确;上述三种物质均为碳的单质,与金刚石互为同素异形体,B正确;碳原子半径大于氢原子,则石墨炔孔径大于H2分子的直径,可以容纳H2分子,则石墨炔是理想的H2提纯薄膜,C正确;上述三种新型材料均为碳的单质,不一定必须以石墨为原料制备而成,D错误。
13. A 实验室中气体制取装置的连接顺序一般为发生装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置,A错误。
14. Ⅰ. (1) A-Z (2) 22 (3)
Ⅱ. (1) ①④ (2) ③
15. (1)
(2) < >
(3) AD
16. (1) CO 质子
(2) 4.48 L
(3) COO
(4) NH3
(5) 27.977×92.23%+28.976×4.67%+29.974×3.10% 2H、3H用于核聚变,14C用于文物年代断代,18O用于示踪原子等
17. (1) BD
(2) 集中堆放、填埋,工业化高温焚烧并回收利用,分类装袋再回收利用,堆积发酵制肥料、沼气等
(3) ABD
(4) NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O 符合