专题1 揭示物质结构的奥秘
第一单元 物质结构研究的内容
1．石墨炸弹的成分是特殊处理的纯碳纤维丝，每根石墨纤维丝的直径仅有几千分之一厘米。一旦爆炸，里面的石墨纤维丝四处散落，附着在输电线路上时，引起短路从而烧毁其电力设备。石墨有这种性质是由于( )
A．有放射性 B．易燃、易爆 C．能导电 D．有剧毒
2．13C-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
3．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：Cl
C．HClO的结构式：H—O—Cl
D．NH4Cl的电子式：
4．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
5．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
6．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
7．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
H2C==CH2 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
8．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
1．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N的化合物及N60，N极不稳定，需保存在－80 ℃的干冰中；N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．N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、N、N60互为同素异形体
D．含N的化合物中既有离子键又有共价键
2．NH3是一种重要的化工原料，在半导体光催化的作用下，N2分子被光催化材料捕获进而实现N2―→NH3的转化(过程如图)。下列说法错误的是( )
A．N2在光催化材料表面断开了N≡N键
B．该反应中，N2被还原
C．该反应过程中有旧化学键断裂和新化学键形成
D．该反应的类型是化合反应
3．人类发现碳纳米管以来，在世界范围内掀起一股碳纳米管热。碳纳米管的结构见图：
“石墨的片层就像做蛋卷一样卷成了碳纳米管”。请推断下列说法不正确的是( )
A．碳纳米管具有较强的吸附能力
B．碳纳米管具有高的沸点
C．碳纳米管不能导电
D．碳纳米管在受热条件下能与浓硝酸反应
4．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均属于共价化合物专题1 揭示物质结构的奥秘
第一单元 物质结构研究的内容
1．石墨炸弹的成分是特殊处理的纯碳纤维丝，每根石墨纤维丝的直径仅有几千分之一厘米。一旦爆炸，里面的石墨纤维丝四处散落，附着在输电线路上时，引起短路从而烧毁其电力设备。石墨有这种性质是由于( )
A．有放射性 B．易燃、易爆 C．能导电 D．有剧毒
答案 C
解析 石墨炸弹破坏输电线、电厂设备的原因主要是导致供电线路短路，即石墨有导电性。
2．13C-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
答案 C
解析 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。
3．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：Cl
C．HClO的结构式：H—O—Cl
D．NH4Cl的电子式：
答案 C
解析 HCl为共价化合物，用电子式表示其形成过程：，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NH和Cl－构成的离子化合物，其电子式为，故D错误。
4．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
答案 C
解析 碳纳米管由碳原子构成，能导电，不可作为绝缘材料。
5．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
答案 D
6．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
答案 D
解析 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、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。
7．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
H2C==CH2 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
答案 D
解析 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。
8．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
答案 B
解析 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。
1．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N的化合物及N60，N极不稳定，需保存在－80 ℃的干冰中；N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．N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、N、N60互为同素异形体
D．含N的化合物中既有离子键又有共价键
答案 C
解析 N2、N3、N5、N60互为同素异形体，N不是单质，故C错误；N中氮原子之间以共价键结合，N与其他阴离子之间以离子键结合，故D正确。
2．NH3是一种重要的化工原料，在半导体光催化的作用下，N2分子被光催化材料捕获进而实现N2―→NH3的转化(过程如图)。下列说法错误的是( )
A．N2在光催化材料表面断开了N≡N键
B．该反应中，N2被还原
C．该反应过程中有旧化学键断裂和新化学键形成
D．该反应的类型是化合反应
答案 D
解析 该反应中，N2转变为氨气，氮元素化合价从0降低到－3，被还原，B正确；该反应过程中N2、水参加反应，生成氨气、氧气，有旧化学键断裂和新化学键形成，C正确；由图知，反应中有氨气、氧气生成，则该反应的类型不可能是化合反应，D不正确。
3．人类发现碳纳米管以来，在世界范围内掀起一股碳纳米管热。碳纳米管的结构见图：
“石墨的片层就像做蛋卷一样卷成了碳纳米管”。请推断下列说法不正确的是( )
A．碳纳米管具有较强的吸附能力
B．碳纳米管具有高的沸点
C．碳纳米管不能导电
D．碳纳米管在受热条件下能与浓硝酸反应
答案：C
解析：表面积越大，吸附能力越强，碳纳米管呈空心管状，表面原子占比例特别大，故吸附能力强；碳纳米管与石墨在沸点、导电性方面相似；碳的各种同素异形体有相似的化学性质，能被热的浓硝酸氧化成CO2。4．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
答案 B
解析 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。
