专题5 微观结构与物质多样性
第三单元 从微观结构看物质的多样性
1.下列关于晶体性质的叙述中,不正确的是( )
A.晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形
B.晶体的各向异性和对称性没有矛盾
C.晶体的对称性是微观粒子按一定规律呈周期性但无序排列的必然结果
D.晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
2.化学和生活、社会发展息息相关。下列说法正确的是( )
A.我国“硅—石墨烯—锗(Ge)晶体管”技术获得重大突破,所涉元素都是短周期元素
B.“嫦娥五号”返回舱携带的月壤中含有高能原料3He,3He是一种核素,3 g的3He和2 g的2H具有相同的中子数
C.“人造太阳”的核燃料是氘、氚HH 互为同素异形体
D.1938年德国物理学家进行过中子撞击铀核的裂变实验,其中生成的钡元素是第五周期第ⅡA族元素,猜测其单质可与水发生置换反应
3．下列说法中正确的是（ ）
A．SO2、SO3互为同分异构体
B．两种化合物的组成元素相同，且各元素的质量分数也相同，则二者一定是同分异构体
C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体
D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体
4．元素A和B的原子序数都小于18。已知A元素原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；B元素原子的M层电子数为a－b，L层电子数为a＋b，则A、B两种元素所形成的化合物的晶体类型为（ ）
A．共价晶体 B．分子晶体 C．离子晶体 D．金属晶体
5．下表给出几种物质的熔、沸点：
NaCl Na AlCl3 SiCl4 单质B
熔点/℃ 801 97.8 180 68 2 300
沸点/℃ 1 465 883 160 57 2 500
判断下列有关说法中错误的是（ ）
A．SiCl4是分子晶体
B．单质B可能是共价晶体
C．AlCl3加热能升华
D．离子晶体的熔点总高于金属晶体
6．下列关于晶体的说法正确的组合是（ ）
①分子晶体中都存在共价键
②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低
④离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键
⑤SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
⑥晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
⑦氯化钠熔化时离子键被破坏
A.①②③⑥ B．①②④
C．③⑤⑦ D．③⑦
7．分子晶体的熔点通常都在200 ℃以下，下表数据是对应各物质的熔点，据此做出的下列判断中正确的是（ ）
A. NaCl晶体熔化时，吸收的热量用于破坏离子键
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．碳和硅是同一主族，故CO2和SiO2的晶体类型相同
D．两种含钠化合物是离子晶体，三种含铝化合物也是离子晶体
8．下列说法错误的是（ ）
A．乙醇（CH3CH2OH）和二甲醚（CH3OCH3）互为同分异构体
B．1H与2H互称同位素
C．H2O与D2O互称同素异形体
D．1H218O与D218O的相对分子质量不同
9．下列各组物质中，3种物质的晶体类型都不相同的是( )
A．KCl、H2SO4、P4 B．CO2、Na3PO4、Mg
C．NH4F、C60、干冰 D．Si、SiO2、K2CO3
10．石墨烯是从石墨材料中剥离出来的，其剥离原理其实并不复杂，就像我们将写错的字用胶条从纸上粘下来一样。石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言“石墨烯将彻底改变21世纪”。下列关于石墨烯的说法错误的是( )
A．从石墨中剥离出石墨烯属于化学变化
B．石墨烯由碳原子构成
C．石墨烯与石墨互为同位素
D．石墨的导电性比银的强
11.美国科学家宣布发现了铝的“超级原子”结构——Al13和Al14,已知这类“超级原子”最外层电子数之和为40时处于相对稳定状态。下列说法中不正确的是( )
A.Al13和Al14互为同素异形体
B.Al14与盐酸反应的化学方程式为Al14＋2HClAl14Cl2＋H2↑
C.Al13和Al14都具有较强的还原性,容易失去电子形成阳离子
D.Al13的摩尔质量为351 g·mol-1
12.白磷是一种白色的固体,在空气中容易自燃,其球棍模型如图所示。下列说法正确的是( )
A.白磷与红磷互为同位素
B.P4分子中只含有共价键
C.1 mol P4分子中含4 mol共价键
D.等质量的白磷和红磷所含原子数不相同
13.下列各组物质:① K和 Ca ②和 ③12C和14C
④和 ⑤石墨和C60
⑥NH4CNO和CO(NH2)2 ⑦T和D
⑧和 ⑨氯气和液氯
(1)互为同位素的是 (填序号,下同)。
(2)互为同素异形体的是 。
(3)互为同分异构体的是 。
(4)属于同一种物质的是 。
14.现有:①BaCl2、②金刚石、③醋酸钠、④Na2SO4、⑤干冰、⑥碘六种物质,按下列要求回答问题:
(1)熔化时不需要破坏化学键的是 (填序号,下同),熔化时需要破坏共价键的是 ,熔点最高的是 ,熔点最低的是 。
(2)属于离子晶体的是 ,只含有离子键的是 。
(3)①的电子式是 。
15．U、V、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的六种常见元素。Y的单质在W2中燃烧的产物可使品红溶液褪色。Z和W元素形成的化合物Z3W4是具有磁性的黑色固体，U的单质在W2中燃烧可生成UW和UW2两种气体。X的单质是一种金属，该金属在UW2中剧烈燃烧生成黑、白两种固体。
请回答下列问题：
(1)V的单质分子的结构式为________；Z元素在元素周期表中的位置是______________。
(2)U元素形成的同素异形体的晶体类型可能是____________(填序号)。
①原子晶体 ②离子晶体 ③分子晶体 ④金属晶体
(3)U、V、W形成的10电子氢化物中，沸点较低的是________(填化学式)。
(4)YW2气体通入BaCl2和HNO3的混合溶液，生成白色沉淀和无色气体VW，有关反应的离子方程式为____________________，由此可知VW和YW2还原性较强的是________(填化学式)。1.下列关于晶体性质的叙述中,不正确的是( )
A.晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形
B.晶体的各向异性和对称性没有矛盾
C.晶体的对称性是微观粒子按一定规律呈周期性但无序排列的必然结果
D.晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
【答案】 C
【解析】晶体在不同方向上微粒的排列情况不同,即表现为各向异性,晶体的对称性是微观粒子按一定规律呈周期性有序排列,二者没有矛盾。
2.化学和生活、社会发展息息相关。下列说法正确的是( )
A.我国“硅—石墨烯—锗(Ge)晶体管”技术获得重大突破,所涉元素都是短周期元素
B.“嫦娥五号”返回舱携带的月壤中含有高能原料3He,3He是一种核素,3 g的3He和2 g的2H具有相同的中子数
C.“人造太阳”的核燃料是氘、氚HH 互为同素异形体
D.1938年德国物理学家进行过中子撞击铀核的裂变实验,其中生成的钡元素是第五周期第ⅡA族元素,猜测其单质可与水发生置换反应
【答案】 B
【解析】Si和C是短周期元素,Ge是长周期元素,A错误;3 g 3He的物质的量为1 mol,含有 1 mol 中子,2 g 2H的物质的量为1 mol,含有1 mol 中子,B正确HH 互为同位素,C错误;钡元素是第六周期第ⅡA族元素,D错误。
3．下列说法中正确的是（ ）
A．SO2、SO3互为同分异构体
B．两种化合物的组成元素相同，且各元素的质量分数也相同，则二者一定是同分异构体
C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体
D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体
【答案】 D
【解析】SO2和SO3分子式不同，A项错误；若两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则它们的最简式必定相同，最简式相同的化合物可能是同分异构体，也可能不是同分异构体，如NO2和N2O4，B项错误；相对分子质量相同的物质是很多的，如无机物中的H2SO4和H3PO4，又如有机物中的C2H6O（乙醇）和CH2O2（甲酸），这些物质都具有相同的相对分子质量，但由于它们的分子组成不同，所以它们不是同分异构体，C项错误；当不同化合物组成元素的质量分数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，因此这样的不同化合物互为同分异构体，D项正确。
4．元素A和B的原子序数都小于18。已知A元素原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；B元素原子的M层电子数为a－b，L层电子数为a＋b，则A、B两种元素所形成的化合物的晶体类型为（ ）
A．共价晶体 B．分子晶体
C．离子晶体 D．金属晶体
【答案】 A
【解析】元素A和B的原子序数都小于18。B元素原子的M层电子数为a－b，L层电子数为a＋b，则a＋b＝8，A元素原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，则A元素的次外层为K层，即b＝2，有2个电子层，所以a＝8－2＝6，故A元素为氧元素，B元素原子的M层电子数为6－2＝4，故B元素为硅元素，A、B两种元素所形成的化合物为SiO2，属于共价晶体，A正确。
5．下表给出几种物质的熔、沸点：
NaCl Na AlCl3 SiCl4 单质B
熔点/℃ 801 97.8 180 68 2 300
沸点/℃ 1 465 883 160 57 2 500
判断下列有关说法中错误的是（ ）
A．SiCl4是分子晶体
B．单质B可能是共价晶体
C．AlCl3加热能升华
D．离子晶体的熔点总高于金属晶体
【答案】 D
【解析】由表中所给熔、沸点数据，可知SiCl4的熔、沸点最低，应为分子晶体；单质B的熔、沸点最高，因此可能为共价晶体；AlCl3的沸点低于熔点，故可升华；金属晶体中有熔点高的，如钨3 410℃。
6．下列关于晶体的说法正确的组合是（ ）
①分子晶体中都存在共价键
②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低
④离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键
⑤SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
⑥晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
⑦氯化钠熔化时离子键被破坏
A.①②③⑥ B．①②④
C．③⑤⑦ D．③⑦
【答案】 D
【解析】稀有气体是由单原子组成的分子，其晶体中不含化学键，故①错误；晶体分为分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体，其中金属晶体是由金属阳离子和自由电子组成，故②错误；金刚石和SiC为共价晶体，共价晶体中键长越长，熔点越低，Si的半径比C的半径大，因此金刚石比SiC熔点高，NaF和NaCl属于离子晶体，离子晶体中所带电荷数越多、离子半径越小，熔点越高，F的半径小于Cl，因此NaF的熔点高于NaCl，H2O和H2S属于分子晶体，H2O中含有分子间氢键，因此H2O的熔点高于H2S，熔点高低判断：一般共价晶体>离子晶体>分子晶体，综上所述，故③正确；离子晶体中除含有离子键外，可能含有共价键，如NaOH，但分子晶体中一定不含离子键，故④错误；SiO2中Si有4个键，与4个氧原子相连，故⑤错误；不同类型的晶体只有分子晶体中含有分子间作用力，且分子间作用力影响的是物质的物理性质，而稳定性是化学性质，故⑥错误；熔化离子晶体破坏离子键，故⑦正确。综上所述，选项D正确。
7．分子晶体的熔点通常都在200 ℃以下，下表数据是对应各物质的熔点，据此做出的下列判断中正确的是（ ）
A. NaCl晶体熔化时，吸收的热量用于破坏离子键
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．碳和硅是同一主族，故CO2和SiO2的晶体类型相同
D．两种含钠化合物是离子晶体，三种含铝化合物也是离子晶体
【答案】 A
【解析】NaCl晶体熔化时，离子键断键，吸收的热量用于破坏离子键，A正确；表中AlCl3、BCl3和干冰的熔、沸点均较低，属于分子晶体，B错误；碳和硅是同一主族，但CO2是分子晶体，SiO2是共价晶体，C错误；两种含钠化合物是离子晶体，氯化铝是分子晶体，D错误。
8．下列说法错误的是（ ）
A．乙醇（CH3CH2OH）和二甲醚（CH3OCH3）互为同分异构体
B．1H与2H互称同位素
C．H2O与D2O互称同素异形体
D．1H218O与D218O的相对分子质量不同
【答案】 C
【解析】分子式相同结构不同的分子互为同分异构体，乙醇（CH3CH2OH）与二甲醚（CH3OCH3）分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故A正确；1H与2H是质子数相同中子数不同的同种元素的不同原子，互为同位素，故B正确；H2O与D2O为化合物，不是单质，不是同素异形体，故C错误；1H218O与D218O的相对分子质量分别为：20、22，相对分子质量不同，故D正确。
9．下列各组物质中，3种物质的晶体类型都不相同的是( )
A．KCl、H2SO4、P4 B．CO2、Na3PO4、Mg
C．NH4F、C60、干冰 D．Si、SiO2、K2CO3
【答案】 B
【解析】A项中的H2SO4和P4都是分子晶体，KCl是离子晶体；B项中CO2、Na3PO4、Mg分别属于分子晶体、离子晶体、金属晶体；C项中C60和干冰均为分子晶体，NH4F是离子晶体；D项中的Si和SiO2都是共价晶体。
10．石墨烯是从石墨材料中剥离出来的，其剥离原理其实并不复杂，就像我们将写错的字用胶条从纸上粘下来一样。石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言“石墨烯将彻底改变21世纪”。下列关于石墨烯的说法错误的是( )
A．从石墨中剥离出石墨烯属于化学变化
B．石墨烯由碳原子构成
C．石墨烯与石墨互为同位素
D．石墨的导电性比银的强
【答案】 C
【解析】石墨与石墨烯是不同种物质，因此从石墨中剥离出石墨烯属于化学变化，故A项正确；石墨烯是由碳原子构成的，故B项正确；石墨烯与石墨都是碳单质，二者互为同素异形体，故C项错误；由题中信息可知，石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，因此石墨烯的导电性比银的强，故D项正确。
11.美国科学家宣布发现了铝的“超级原子”结构——Al13和Al14,已知这类“超级原子”最外层电子数之和为40时处于相对稳定状态。下列说法中不正确的是( )
A.Al13和Al14互为同素异形体
B.Al14与盐酸反应的化学方程式为Al14＋2HClAl14Cl2＋H2↑
C.Al13和Al14都具有较强的还原性,容易失去电子形成阳离子
D.Al13的摩尔质量为351 g·mol-1
【答案】 C
【解析】根据题意知,这类“超级原子”最外层电子数之和为40时处于相对稳定状态,则Al13最外层电子数之和为3×13＝39,易得电子形成阴离子,C选项错误。
12.白磷是一种白色的固体,在空气中容易自燃,其球棍模型如图所示。下列说法正确的是( )
A.白磷与红磷互为同位素
B.P4分子中只含有共价键
C.1 mol P4分子中含4 mol共价键
D.等质量的白磷和红磷所含原子数不相同
【答案】 B
【解析】同位素的研究对象是原子,白磷和红磷是单质,不互为同位素,A错误;同种非金属元素间形成共价键,因此P4分子中只含有共价键,B正确;由P4的球棍模型可知,1 mol P4分子中含有6 mol共价键,C错误;等质量的白磷和红磷含有的P原子个数相同,D错误。
13.下列各组物质:① K和 Ca ②和 ③12C和14C
④和 ⑤石墨和C60
⑥NH4CNO和CO(NH2)2 ⑦T和D
⑧和 ⑨氯气和液氯
(1)互为同位素的是 (填序号,下同)。
(2)互为同素异形体的是 。
(3)互为同分异构体的是 。
(4)属于同一种物质的是 。
【答案】 (1)③⑦ (2)⑤ (3)②⑥⑧ (4)④⑨
14.现有:①BaCl2、②金刚石、③醋酸钠、④Na2SO4、⑤干冰、⑥碘六种物质,按下列要求回答问题:
(1)熔化时不需要破坏化学键的是 (填序号,下同),熔化时需要破坏共价键的是 ,熔点最高的是 ,熔点最低的是 。
(2)属于离子晶体的是 ,只含有离子键的是 。
(3)①的电子式是 。
【答案】 (1)⑤⑥ ② ② ⑤ (2)①③④ ①
(3)[︰︰]-Ba2＋[︰︰]-
【解析】①BaCl2中只含离子键,②金刚石中只含C—C共价键,③醋酸钠中含离子键和共价键,④Na2SO4中含离子键和共价键,⑤干冰中只含C原子与O原子形成的共价键,⑥碘中只含I—I共价键。金刚石为共价晶体,金刚石熔点最高,干冰、碘为分子晶体,干冰熔点最低。
15．U、V、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的六种常见元素。Y的单质在W2中燃烧的产物可使品红溶液褪色。Z和W元素形成的化合物Z3W4是具有磁性的黑色固体，U的单质在W2中燃烧可生成UW和UW2两种气体。X的单质是一种金属，该金属在UW2中剧烈燃烧生成黑、白两种固体。
请回答下列问题：
(1)V的单质分子的结构式为________；Z元素在元素周期表中的位置是______________。
(2)U元素形成的同素异形体的晶体类型可能是____________(填序号)。
①原子晶体 ②离子晶体 ③分子晶体 ④金属晶体
(3)U、V、W形成的10电子氢化物中，沸点较低的是________(填化学式)。
(4)YW2气体通入BaCl2和HNO3的混合溶液，生成白色沉淀和无色气体VW，有关反应的离子方程式为____________________，由此可知VW和YW2还原性较强的是________(填化学式)。
【答案】(1)N≡N 第四周期Ⅷ族 (2)①③ (3)CH4 (4)3SO2＋2NO＋3Ba2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋ SO2
【解析】 结合元素周期表进行推断。由“Y的单质在W2中燃烧的产物可使品红溶液褪色”可知，Y为S，W为O；由Z3W4是具有磁性的黑色固体可知，Z为Fe；U的原子序数最小，可与W形成UW和UW2两种气体，可推知，U为C；X的单质是一种金属，在UW2中剧烈燃烧生成黑、白两种固体，再由原子序数的顺序可知X为Mg；V的原子序数介于U和W之间，故V只能为N。(1)V的单质为氮气，其结构式为N≡N；Z为Fe，位于第四周期Ⅷ族。(2)U为C，由碳形成的同素异形体中金刚石为原子晶体，C60为分子晶体，故应选①③。(3)U、V、W形成的10电子氢化物分别为CH4、NH3、H2O，因NH3和H2O分子间存在氢键，因此沸点较低的是CH4。(4)3SO2＋2NO＋3Ba2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋，NO和SO2相比，还原性较强的是SO2。
