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专题1 揭示物质结构的奥秘
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专题
揭示物质结构的奥秘
ZHUAN TI Y
专题1 揭示物质结构的奥秘
1．了解物质结构探索发展的历史与人类物质文明进步的密切联系。 2．认识物质结构探索与研究对人类文明发展与进步的重要意义。 3．了解人类对物质结构认识的脉络。 4．初步掌握研究物质结构的一般方法。 5．感受科学家探索物质结构征程中的坚毅和执著，树立坚忍不拔的毅力和勇气。 6．领悟物质结构的探索是人类可持续发展的有力保证。
探索物质的微观结构
1．19世纪初，最早提出原子概念的是英国科学家道尔顿，他认为物质由原子组成，在化学变化中原子不可再分割，其性质在化学反应中保持不变。
2．1904年，汤姆生在发现电子的基础上提出了汤姆生原子模型，开始涉及原子内部的结构。
3．1911年，英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的核式模型。
4．1913年，丹麦科学家玻尔进一步建立起核外电子分层排布的原子结构模型。
5．19世纪末至20世纪初，物理学揭开了原子内部结构的奥秘，发现了微观粒子波粒二象性。量子力学为化学提供了分析原子和分子结构的理论基础。
1．用化学方法不能实现的是( )
A．生成一种新分子 B．生成一种新离子
C．生成一种新原子 D．生成一种新单质
解析：选C。化学反应中，元素的种类不变，不会有新原子生成。A项，生成一种新分子，如H2＋Cl2===2HCl，正确；B项，生成一种新离子，如2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，正确；D项，生成一种新单质，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，正确。
2．科学家对原子结构的认识顺序正确的是( )
①道尔顿原子模型 ②汤姆生原子模型 ③卢瑟福原子模型 ④电子云模型
A．①③②④ B．④①②③
C．①②③④ D．④②③①
答案：C
3．18世纪初提出的原子论的基本内容有如下几点：
①物质是由最小的微粒——原子组成的。原子就是不能再分的最小微粒。
②同种元素的原子在重量、大小和其他性质上相同。
③一切原子都处在不停地运动的状态。
根据目前掌握的知识，你认为不正确的有几点？
解析：古代对物质结构奥秘的探索，只能靠想像和思考。原子是不是真的存在呢？原子是不是构成物质大厦的“基本砖石”呢？一种原子是否能转变成另一种原子呢？直到18世纪中叶，俄国人罗黎诺索夫(1711～1765)才把原子观点复活起来；1803年，英国科学家道尔顿又对原子论加以总结。这样就结束了化学史上愚昧的炼金时代，保证了化学健康迅速地向前发展。因此，化学中的新时代应该说是从原子学说开始的。
答案：不正确的有①和②。①要考虑构成物质的微粒，有分子、原子、质子、中子、甚至更小的夸克等；②要考虑同种元素的原子有质子数相同而中子数不同的情况，即同位素。
人类认识原子结构的历史进程图表
原子结构模型 模型相关的名称和时间 特点
道尔顿模型(1803) 坚实不可再分的实心球
平均分布着正电荷的粒子嵌着同样多的电子
带正电荷的核位于中心，质量主要集中在核上，电子沿不同轨道运转
电子在一定轨道上绕核做高速圆周运动
现代物质结构学说
某科技报报道，美国夏威夷联合天文中心的科学家发现了一种新型氢微粒，这种微粒是由3个质子和2个电子构成。对这种微粒，下列说法正确的是( )
A．是H的一种新的同位素
B．是H2的一种新的同分异构体
C．它的组成可表示为H3
D．它比普通H2分子多一个氢原子核
[思路点拨] 本题考查原子的组成以及同位素、同分异构体的概念。
[解析] 这种微粒的符号为H，它比H2多了一个质子(氢原子核)，与H2的关系既不是同位素也不是同分异构体，而是一种离子。
[答案] D
原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的。原子不带电，原子核带正电，电子带负电。质子带正电，中子不带电。且有关系：核电荷数＝质子数＝核外电子数。
最近医学界通过放射性14C标记C60，发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下通过断裂DNA而杀死细胞从而抑制艾滋病，则有关14C的叙述正确的是( )
A．与12C的化学性质不相同
B．与12C的中子数相同
C．是C60的同素异形体
D．与12C互为同位素
解析：选D。本题首先要清楚同位素和同素异形体的区别，前者的对象是原子，而后者的对象是单质；其次要了解同位素的物理性质有差别，而化学性质基本相同。14C与12C质子数相同，中子数不同，故D正确。
人类探索物质结构的历史
1．原子结构模型的演变图中，(1)为道尔顿实心球式原子模型、(2)为卢瑟福行星运转式原子模型、(3)为汤姆生葡萄干面包式原子模型、(4)为近代量子力学原子模型、(5)为玻尔轨道式原子模型。其中符合历史演变顺序的一组排列是( )
A．(1)(3)(2)(5)(4) B．(1)(2)(3)(4)(5)
C．(1)(5)(3)(2)(4) D．(1)(3)(5)(4)(2)
解析：选A。本题要熟悉对物质结构特别是原子结构的认识变迁。正确的顺序是道尔顿实心球式原子模型、汤姆生葡萄干面包式原子模型、卢瑟福行星运转式原子模型、玻尔轨道式原子模型、近代量子力学原子模型。
2．19世纪末，开始揭开原子内部的秘密，最早发现电子的科学家是( )
A．意大利物理学家阿伏加德罗
B．法国化学家拉瓦锡
C．英国科学家汤姆生
D．英国科学家道尔顿
答案：C
3．下列说法中，正确的是( )
A．原子是不可再分的
B．原子中肯定含有中子
C．原子由原子核和核外电子构成，原子核又可以分为质子和中子，然后不能再分
D．随着科学的发展，人们发现原子组成中还存在更小的微粒，如夸克
解析：选D。原子是化学变化中最小的微粒，但其可以分为原子核和核外电子，原子核又可以分为质子和中子。随着科学的进步，发现质子和中子还可以分为更小的微粒，如夸克。
4．1911年前后，英国物理学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击极薄的金箔，为了解释实验结果，提出了原子的核式结构学说。图中黑点表示金原子核的位置，曲线ab、cd和ef表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是( )
解析：选D。在金原子中原子核带正电且质量很大，占有的体积很小，用α粒子(带正电，质量较小)轰击金箔时，大部分α粒子可畅通无阻地通过，极小的一部分发生偏转或被笔直的弹回。
研究物质结构的意义
1．1811年，意大利科学家阿伏加德罗，提出了分子的概念。他认为气体分子可以由几个原子组成。1860年，确立了“原子—分子论”。
2．1869年，俄国化学家门捷列夫揭示了自然界的一条基本规律——元素周期律。
3．19世纪中叶，对有机化合物的认识有了重大进展。发现有机物中碳原子应满足四价。
4．研究物质结构的意义
(1)从物质的结构，可以认识物质的性能。例如：金刚石、石墨、C60、碳纳米管等均由碳元素组成，但是它们的性能却有很大差别，这是由于碳原子之间的排列方式不同。
(2)研究物质的结构，能够为设计与合成新物质提供理论基础。
(3)揭示物质的结构与性能的关系，可帮助我们预测物质的性能。
(4)研究物质结构，能帮助我们了解材料的结构与性能之间的关系。信息材料、纳米材料、超导材料、可降解高分子材料等新型材料的开发、研制和应用，都依赖于物质结构的研究。
(5)物质结构的研究，是生命科学在分子水平上探索生命现象的本质。
(6)物质结构研究对于保护生态环境、实现社会的可持续发展具有重大意义。
1．下列有关化学史知识错误的是( )
A．“原子—分子论”的建立是近代化学发展的里程碑
B．俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律，编制了元素周期表
C．意大利科学家阿伏加德罗在总结气体反应体积比的基础上提出了分子的概念
D．英国科学家道尔顿首先发现了电子
解析：选D。英国科学家汤姆生首先发现了电子。
2．为什么白磷比红磷活泼，氧气比氮气活泼？
答案：白磷分子是正四面体构型，键角小，结构不太稳定，红磷结构要比白磷复杂得多，也稳定得多，所以性质上也比白磷稳定。
氧气比氮气活泼可从原子结构和分子结构两方面找原因，以分子结构因素为主。N2分子以共价叁键结合，比O2分子的键能大得多。N2分子不易打开，性质稳定，O2分子较易打开化学键，一经打开，O原子又比N原子易得电子，所以氧气比氮气显得更活泼。
在通信网中必不可少的材料是化合物半导体。现在最为普及的化合物半导体有两种，一种是镓砷半导体，它用作便携电话和无线电通信发射微波的零件；另一种化合物半导体由比镓(Ga)多18个电子的元素A和与砷(As)同族且电子层比砷少一层的元素B组成，它是作为通信电缆中光信号转变为电信号的中继器零件。此化合物的化学式为( )
A．GaP B．AlP
C．GaAs D．InP
[解析] 根据元素周期表，比Ga多18个电子的元素，应该为Ga同一主族下一周期的元素In，同族且电子层比砷少一层的元素应该为元素P，因此，该两种元素组成的化合物应该为InP。
[答案] D
石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。这是由于石墨( )
A．有放射性 B．易燃、易爆
C．能导电 D．有剧毒
解析：选C。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，即石墨纤维有导电性。故正确答案为C。
研究物质结构的意义
1．科学家已成功合成了少量O4()，有关O4的说法正确的是( )
A．O4与O3、O2互为同素异形体
B．O4比O2稳定
C．相同质量的O4与O3所含原子个数比为4∶3
D．O4的摩尔质量是64 g
解析：选A。O4是一种新的氧分子，故与O3、O2为同素异形体，A项正确；能在自然界稳定存在的物质，化学性质较稳定，故O2稳定，B项错误；相同质量时，O4与O3中所含氧原子个数比为1∶1，C项错误；摩尔质量的单位是g·mol－1，D项错误。
2．石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下)，可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是( )
A．石墨烯与石墨互为同位素
B．0．12 g石墨烯中含有6．02×1022个碳原子
C．石墨烯是一种有机物
D．石墨烯中的碳原子间以共价键结合
解析：选D。同位素的对象是核素，A选项错误；0．12 g石墨烯中碳原子的物质的量为0．01 mol，所含碳原子个数为0．01NA，B选项错误；有机物一般含有碳、氢元素，是化合物，而石墨烯是碳单质，C选项错误；由图示可知，石墨烯中碳原子间均通过共用电子对即共价键结合，D选项正确。
3．门捷列夫在19世纪中叶曾根据他所发现的元素周期律，预言过第4周期第ⅣA族锗元素(当时称为类硅)的性质。当时已知：密度(g/cm3)：Si 4．8，Sn 5．8；比热[J/(kg·K)]：Sn 218，Pb 130。
(1)估计锗的密度(g/cm3)和比热[J/(kg·K)]：____________；____________。
(2)判断锗的金属性和非金属性强弱，它能否与酸或碱反应？________________________________________________________________________。
解析：单质的密度有一定的变化规律，锗在硅和锡之间，密度大约是它们的平均值5．3；锗、锡、铅比热的变化由已知后两者的数据可知是变小的，那么锗的比热最大，锗与锡间比热的差值应与锡铅之间差值相当，故得锗的比热约为218＋88＝306。锗处于金属与非金属的交界线，估计有两性。
答案：(1)5．3 306
(2)锗的金属性比锡弱，非金属性比硅弱；既能与强酸反应又能与强碱反应
重难易错提炼
1．构成物质的粒子2．化学物质的多样性3．物质组成的表示 4．对有机物认识的进展5．物理学上的重大发现6．实验方法上的改进
课后达标检测
[基础巩固]
1．美国科学家将两种元素铅和氪的原子核对撞，获得了一种质子数为118、质量数为293的超重元素，该元素原子核内的中子数与核外电子数之差是( )
A．57 B．47
C．61 D．293
解析：选A。根据题意可知，原子中质子数为118，质量数为293，因此中子数为293－118＝175，在原子中核外电子数等于核内质子数，因此中子数与核外电子数之差为175－118＝57。
2．在科学史上中国有许多重大发明和发现，它们为世界的现代化奠定了基础，以下发明或发现属于化学史上中国对世界的贡献的是( )
①火药 ②指南针 ③造纸术 ④印刷术 ⑤炼铜、炼铁、炼钢 ⑥合成有机高分子材料 ⑦人工合成蛋白质
⑧提出原子—分子论
A．②④⑥⑧ B．①③⑤⑦
C．④⑤⑦⑧ D．①③④⑧
解析：选B。指南针、印刷术不属于化学史上的贡献。
3．下列关于化学学习和研究的说法错误的是( )
A．化学模型有助于解释一些化学现象
B．质量守恒定律是大量实验事实的总结
C．化学家提出的假设都能被实验证实
D．化学基本原理的应用是有一定条件的
解析：选C。化学家提出的假设并不一定完全正确，有的甚至是错误的，如凯库勒提出的苯分子结构曾经被认为能够解释苯分子的性质及其不饱和度问题，但是随后通过实验发现关于苯分子中存在碳碳双键的说法是错误的。
4．下图表示了三种简单原子的结构，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
解析：选A。三种原子都含1个质子和1个电子，都是氢原子，不同的是中子数，故三者的关系是同位素。质量数等于质子数与中子数之和，显然三个原子的质量数各不相同，同位素的化学性质几乎完全相同。
5．下列科学家及其重大发现的对应关系中不正确的是( )
A．汤姆生发现电子
B．卢瑟福提出原子结构有核模型
C．玻尔研究氢原子光谱，提出新的原子结构模型
D．拉瓦锡最早发现并制得氧气
解析：选D。拉瓦锡测得了空气的组成。
6．近期意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示，下列说法正确的是( )
A．N4属于一种新型的化合物
B．N4的摩尔质量为56
C．N4与N2互为同素异形体
D．N4转化为N2属于物理变化
解析：选C。N4是由一种元素组成的物质，因而是一种新型的单质而不是化合物；N4的摩尔质量为56 g·mol－1；N4和N2互为同素异形体；N4和N2是两种不同的物质，所以两者的转化属于化学变化。
7．据报道，欧洲核子研究中心已成功制造出约五万个低能量状态的反氢原子，这是人类首次在受控条件下大批量制造反物质。科学家对反物质原子的内部结构和物理特性进行研究，认为反物质就是由反粒子构成的物质，所有的粒子都有反粒子，这些反粒子的特点是其构型、质量、寿命、自旋等与相应的粒子相同，但其电性与相应的粒子相反。下列说法中不正确的是( )
A．电子与反电子相遇，会放出能量
B．反电子在电场中的运动方向与电子相反
C．反氧原子是一个实心球体
D．反物质强酸与反物质强碱发生的中和反应可写作：H－＋OH＋===H2O
解析：选C。由题意知，反粒子的构型与相应的粒子相同，故反氧原子不是实心球体，C项错。
8．“飞秒化学”使运用激光光谱技术观测化学反应时分子中原子的运动成为可能。你认为该技术不能观察到的是( )
A．原子中原子核的内部结构
B．化学反应中原子的运动
C．化学反应中生成物分子的形成
D．化学反应中反应物分子的分解
解析：选A。可以观察到原子，但不能看到再小的原子内部结构。
9．1911年，物理学家卢瑟福发表了他的“α散射实验”的成果：使一束α粒子(质量数为4，带2个单位正电荷)射向一片极薄的金箔。过去一直以为是实心球紧密排列而成的金箔，竟让大多数α粒子畅通无阻地通过，就像金箔不在那儿似的。但也有极少数的粒子的前进路线发生偏转，或被笔直地弹回。根据以上实验现象得出的下列结论错误的是( )
A．金原子不是实心球，内部很“空旷”，其中存在“硬核”，其体积比原子本身小得多
B．金原子的“硬核”质量比α粒子大得多，金原子的质量主要集中在“核”上
C．金原子的“硬核”带正电，原子内含的正电荷集中在“核”上
D．电子带负电绕原子核作高速圆周运动
解析：选D。①实验现象“大多数α粒子畅通无阻地通过”，说明原子不是“实心球”，而是内部很“空旷”；②α粒子能偏转甚至被弹回，根据电性作用和动量守恒原理，说明原子的内部存在带正电的刚性体微粒，且质量比α粒子大得多；③偏转或被弹回的粒子很少，说明这个带正电的“硬核”体积比原子本身小得多。但本实验不能直接得出有关电子的存在、电子的运动情况的结论，特别是“圆周运动”的概念本身就是错误的。
10．人们在长期探索物质的微粒和物质的微观结构的过程中，主要运用了________方法、________方法、________和________方法；________为化学研究提供了分析原子和分子结构的理论基础；________方法早已应用于研究原子、分子和晶体结构。
答案：实验 模型化 科学假说 论证 量子力学 光谱和衍射实验
11．科学家正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷符号相反。若有α粒子(即氦离子)的反粒子，则该粒子的质量数为________，电荷数为________，α反粒子符号可表示成________。
解析：所谓“反物质”，它的原子核是由反质子和反中子构成的，带负电荷。在茫茫宇宙中是否有“反物质”的存在，这是目前物理学家和天体学家关注的焦点。本题立足于化学原子的组成，拓宽视野，培养勇于探索的精神。
答案：4 －2 He2－
[能力提升]
12．(1)19世纪末，人们开始揭示原子内部的秘密，最早发现电子的科学家是________。
(2)道尔顿的原子学说曾起了很大的作用。他的学说包含有下列三个论点：
①原子是不能再分的粒子
②同种元素的原子的各种性质和质量都相同
③原子是微小的实心球体
从现代的观点看，你认为三个论点中不确切的是________。
(3)化学开始成为一门科学的标志是________。
A．火药的发现
B．质量守恒定律的提出
C．“原子—分子论”的提出
D．氧化还原理论的建立
答案：(1)汤姆生 (2)①②③ (3)C
13．部分中学化学常见元素的原子结构及性质如下表所示：
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1/5
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在周期表中可以排在ⅠA族，也有人提出排在ⅦA族、ⅣA族
(1)如果A遇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、沸水中，得到黄色和红褐色液体，区别两种液体哪种是胶体的方法的是______________________________________________。
(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，请写出M的电子式：____________，N的化学式：____________。
(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________________________________________________________________________。
解析：①A的两种氯化物相对原子质量相差35．5，显然相差一个氯原子，常见的应为FeCl2与FeCl3。铁遇浓HNO3钝化，工业上是用CO来还原Fe2O3而制得铁。利用丁达尔效应可以鉴别溶液与胶体。②B原子最外层电子数是内层电子数的1/5，应为12号镁元素。③N原子活泼，但是N2却很稳定。Mg2＋和N3－的电子层结构相同，核电荷数大的离子半径小，故Mg2＋答案：(1)Fe2O3＋3CO3CO2＋2Fe
(2)让一束可见光分别透过两种液体，从侧面能看到一条光亮通路的是胶体，无此现象的为溶液
(3)Mg2＋＜N3－
(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
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NH
水蒸气H
CHA
电极
电极
冷凝管
冷水
2222222
水
含有机物的水
2化学分析取样
专题综合检测(一)
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分，每小题只有一个选项符合题意)
1．
人类对原子结构的认识经历了一个漫长的不断深化的过程。在物质结构研究的历史上，提出如图所示原子结构模型的科学家是( )
A．道尔顿 B．玻尔
C．卢瑟福 D．汤姆生
解析：选D。道尔顿认为原子是一个实心球体，A错；玻尔认为原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕核运动，B错；卢瑟福认为在原子中有一个原子核，故称为核式原子模型，C错；而汤姆生认为原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多带负电的电子，电子中和了正电荷，从而形成了电中性原子，D对。
2．科研人员最新研制成一种新型的氮化镓(GaN)晶体管，有望取代传统晶体管。氮化镓中镓元素( )
A．为＋3价 B．位于第ⅠA族
C．位于第3周期 D．离子半径大于其原子半径
解析：选A。N的最低负价为－3价，从GaN的分子式可以判断Ga为＋3价，A项对。根据元素周期表知识可知，Ga位于第4周期第ⅢA族，B、C项错。Ga为金属，形成阳离子，离子半径小于原子半径，D项错。
3．中国科学技术大学的钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料，在700 ℃时制造出纳米级金刚石粉末。该成果发表在世界权威杂志《科学》上，立刻被科学家们高度评价为“稻草变黄金”。同学们对此有下列一些理解，其中错误的是( )
A．这个反应是置换反应
B．制造过程中元素种类没有改变
C．金刚石属于金属单质
D．CCl4是一种化合物
解析：选C。CCl4和金属钠反应生成纳米级金刚石粉末(C)和NaCl，该反应是置换反应，A正确；根据质量守恒定律知，化学反应过程中元素种类不会改变，B正确；金刚石属于非金属单质，C错误。
4．据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的 He，每百吨 He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以 He的形式存在。下列说法正确的是( )
A．He原子核内含有4个质子
B．He和He互为同位素
C．He原子核内含有3个中子
D．He的最外层电子数为2，所以He具有较强的金属性
解析：选B。原子符号的左上方表示质量数，左下方表示质子数，而质量数＝质子数＋中子数，故A、C错误；质子数相同、中子数不同的同种元素的原子互为同位素，故B正确；He为稀有气体，不可能具有较强的金属性，故D错误。
5．374 ℃、22．1 MPa以上的超临界水具有很强的溶解有机物的能力，并含有较多的H＋和OH－，由此可知超临界水( )
A．显中性，pH等于7
B．表现出非极性溶剂的特性
C．显酸性，pH小于7
D．表现出极性溶剂的特性
解析：选B。超临界水所处状况是374 ℃、22．1 MPa以上，因此pH<7，但水中c(H＋)＝c(OH－)，因此超临界水呈中性，A、C均错误。超临界水具有很强的溶解有机物的能力，根据“相似相溶规则”，可以确定超临界水表现出非极性溶剂的性质，B正确，D错误。
6．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克构成。u夸克的带电量为e，d夸克的带电量为－e，e为基本电荷。下表中关于质子和中子组成的两类夸克数目论断可能正确的是( )
选项 A B C D
质子 u夸克 1 2 1 2
d夸克 2 1 2 1
中子 u夸克 1 1 2 1
d夸克 2 2 1 1
解析：选B。根据一个质子带一个单位正电荷，中子不带电，进行判断即可。
7．下列不属于探索物质微观结构的是( )
A．探索氨分子的空间形状
B．乙醇(C2H6O)分子中各原子的连接方式
C．从浊液中用过滤方法分离出BaSO4
D．金刚石坚硬的原因
解析：选C。A、B、D均属于物质微观结构所解决的问题。
8．据报道，N5是破坏力极强的炸药之一。18O2是比黄金还贵重的物质。下列说法正确的是( )
A．N5和N2互为同位素
B．1个18O2中含有18个中子
C．原子半径：N<18O
D．2N5===5N2发生的是化学变化
解析：选D。N5变化为N2，分子结构发生了变化，是化学变化。
9．下列说法正确的是( )
A．道尔顿提出分子学说
B．阿伏加德罗提出原子学说
C．汤姆生发现了电子
D．卢瑟福是近代原子学说的创始人，被称为“原子之父”
解析：选C。这是一道识记性试题，根据原子学说的发展史可得出正确答案。D项很具有迷惑性，卢瑟福确实是“原子之父”，但近代原子学说的创始人是道尔顿。
10．通过对物质结构与性质的研究，能够解决许多问题。在生命科学领域，下列不能通过研究结构与性质的关系加以解决的问题是( )
A．酶的催化机理
B．手性生物分子与手性药物的作用机制
C．指甲的长短与手指的灵活性的关系
D．抗癌药物的设计与筛选
解析：选C。结构是内在的，而不是外在的，指甲可以改变，C项错。
11．1991年人类首次发现纳米碳管以来，在世界范围内掀起一股纳米碳管热。纳米碳管的结构见图：
“石墨的片层就像做蛋卷一样卷成了纳米碳管”。请推断下列说法不正确的是( )
A．纳米碳管具有较强的吸附能力
B．纳米碳管具有高的沸点
C．纳米碳管不能导电
D．纳米碳管在受热条件下能与浓HNO3反应
解析：选C。表面积越大，吸附能力越强，纳米碳管呈空心管状，表面原子占比例特别大，故吸附能力强；纳米碳管与石墨在沸点、导电性方面相似；碳的各种同素异形体有相同的化学反应，能被热的浓HNO3氧化成CO2。
12．现代无机化学对硫?氮化合物的研究是最为活跃的领域之一。如图是已经合成的最著名的硫?氮化合物的分子结构。下列说法正确的是( )
A．该物质的分子式为SN
B．该物质的分子中只含共价键
C．该物质具有很高的熔、沸点
D．该物质与化合物S2N2互为同素异形体
解析：选B。A项该化合物分子式为S4N4；B项符合题意；C项该物质属于分子晶体，熔、沸点不会很高；D项同素异形体研究对象是单质。
13．NaH是一种离子化合物，它跟水反应的方程式为NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，它也能跟液态氨、乙醇等发生类似的反应，并都产生氢气。下列有关NaH的叙述错误的是( )
A．NaH中氢负离子的最外层有两个电子
B．NaH中H－半径比Li＋半径小
C．NaH跟液氨反应时，有NaNH2生成
D．Na原子与H原子结合组成NaH过程中发生了电子转移
解析：选B。H－离子是H原子得到一个电子形成的，因而最外层有两个电子，A正确；对于离子来说，如果核外电子数相等，核电荷数越大半径越小，B错误；据题意，NaH能跟液态氨发生与NaH＋H2O===NaOH＋H2↑类似的反应，也产生氢气，所以另一产物应为NaNH2，C正确；Na原子与H原子结合组成NaH时Na原子失去一个电子，而H原子得到一个电子，所以此过程中发生了电子的转移，D正确。
14．X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X、Y、Z是原子序数依次递增的同周期元素，且最外层电子数之和为15，X与Z可形成XZ2分子；Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0．76 g/L；W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的1/2。下列说法正确的是( )
A．原子半径：W＞Z＞Y＞X＞M
B．XZ2、X2M2、W2Z2均为共价化合物
C．由X元素形成的单质不一定是原子晶体
D．由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键
解析：选C。Y与M形成的气态氢化物的摩尔质量为M＝0．76 g/L×22．4 L/mol≈17 g/mol，结合X、Y、Z同周期且原子序数依次递增知，M为H元素，Y为N元素；根据X、Z形成XZ2分子，则X为C元素，Z为O元素；W的质子数为(1＋6＋7＋8)×＝11，则W为Na元素。A项，原子半径为Na＞C＞N＞O＞H，错；B项，Na2O2为离子化合物，错；C项，如由碳元素组成的C60是分子晶体，正确；D项，氨基酸是由C、N、O、H形成的化合物，但只含共价键，不含离子键，错。
15．科学研究发现铂的两种化合物(短线表示化学键)有不同的特性，其中a具有抗癌作用，而b没有；a是极性分子而b是非极性分子。则下列说法正确的是( )
A．a、b分子中，Pt原子与2个Cl原子、2个N原子间形成的结构与CH2Cl2相似
B．a在水中的溶解度比b在水中的溶解度大
C．a、b互为同素异形体
D．a、b是同一物质
解析：选B。a、b两种分子的结构都是四边形，但它们中的—Cl与—NH3所处位置不同，前者是顺式，后者是反式，互为顺反异构体；根据“相似相溶规则”，a是极性分子，相对于非极性分子的b易溶于水；同素异形体是对于单质而言的，不能用于化合物；a、b结构不同，化学性质也不同，不是同一物质。
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16．(6分)创造新物质、发现和驾驭新反应、合成新材料均展示着科学发展的巨大魅力，操纵分子和原子、设计新分子、组装分子等新的成就，将极大地改善人类的生存环境，提高生活质量，保证社会可持续发展。请回答下列问题。
(1)下列活动不符合化学探索空间的是________。
A．加强机械化智能采煤，提高煤产量满足工农业生产的快速发展
B．设计绿色化工工艺，提高原子利用率，实现工业生产零排放
C．加强氢能源的廉价开发、安全储存和运输，保护生态环境
D．开发廉价的可降解塑料，防止白色污染
(2)下列说法中不正确的是________。
A．分子马达可作为药物的载体，修复人体损坏的分子组织并可清理组织细胞内的垃圾
B．研究DNA折叠是为了获得精美的艺术品
C．环状超结构是分子自组装实现的
D．肥胖分子的发现有利于人们研究相关疾病，并研制合适的药物控制疾病
解析：(1)煤和石油是不可再生资源，必须科学合理的开采。(2)化学研究已进入生命科学领域，折叠DNA分子表示人们在分子水平领域已进入操纵分子时代，表明了人类能更好地研究结构与功能的关系。
答案：(1)A (2)B
17．(10分)从原子、分子、离子、质子、中子、电子、最外层电子等粒子中选择恰当的粒子填入下列空格处：
(1)决定元素种类的是____________；
(2)决定元素化学性质的是____________；
(3)在化学变化中能否再分是____________的本质区别；
(4)不显电性的粒子有____________；
(5)原子的质量主要集中在____________。
答案：(1)质子 (2)最外层电子 (3)分子、原子
(4)原子、分子、中子 (5)质子和中子
18．(8分)BGO是我国研制的一种闪烁的晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验。它是锗酸铋的简称。若知：
①在BGO中，锗处于其最高价态；
②在BGO中，铋的价态与铋和氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8个电子稳定结构；
③BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同。
请填空：
(1)锗和铋的元素符号分别是________和________。
(2)BGO晶体的化学式是________。
(3)BGO晶体中所含铋的氧化物的化学式是________。
答案：(1)Ge Bi
(2)Bi4(GeO4)3(或2Bi2O3·3GeO2)
(3)Bi2O3
19．(15分)元素周期表反映了元素某些性质的周期性变化规律。请根据短周期元素在周期表中的位置、结构和相关性质并结合所提供的图表，回答下列问题：
(1)短周期元素中，原子的最外层电子数与电子层数相等的元素有________种。
(2)第2周期元素中，除Be、B、Ne三种元素外，其他元素的氢化物沸点如上表所示，则A的化学式是________，写出E的电子式：________。
(3)第3周期元素单质的熔点变化如上图所示，已知f是金属镁，则g元素的名称是________，写出工业上冶炼h单质的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)阳离子乙和B含有相等的电子数，且乙离子能和B发生反应，写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)最外层电子数与电子层数相等的短周期元素有H、Be和Al 三种元素。(2)第2周期中除Be、B、Ne 三种元素外，还有Li、C、N、O和F五种元素，A的沸点最高，则应为离子化合物LiH；N、O、F三种形成氢键，沸点较高；最低的应为CH4。(3)第3周期中熔点最高的h为晶体硅，第二高的是金属铝，第三是镁，然后钠，其他为非金属的单质，则熔点较低。(4)B的沸点为100 ℃，则为H2O，其电子数为10，电子数为10且能与水反应的阳离子应为NH。
答案：(1)3 (2)LiH
(3)铝 2C＋SiO2 Si＋2CO↑
(4)H2O＋NHNH3·H2O＋H＋
20．(16分)在探索生命起源的研究中，美国学者米勒设计了如图实验装置，在该装置中充入模拟原始大气成分的甲烷、氨气和氢气等气体，再把水煮沸，使水蒸气驱动混合气体在玻璃管内流动，然后在另一烧瓶内通过钨电极连续进行电火花放电7天，最后将产物放出，用下方的锥形瓶接收送检。检验出有氨基酸等多种生命的基础物质生成。
回答下列问题：
(1)本实验是在对原始大气有一个基本认识的基础上进行的。你认为这个基本认识中，原始大气中氧气的含量如何？能在本实验中找出依据吗？
(2)实验中的冷凝管作用模拟原始大气受冷空气影响。你认为冷凝水从下口进与从上口进哪个冷却效果好？说出理由。
(3)从电火花放电模拟的自然过程思考，在本实验中的作用是________(填选项字母，下同)。
A．通过放电将气体电离或断开化学键
B．通过电场使气体分子加速运动
C．点燃，烧掉有机物杂质
D．火花放电发出的光导致化学反应
(4)锥形瓶中的液体成分相当于________。
A．原始大气 B．原始海洋
C．原始陆地 D．原始生物圈
(5)这个实验证明了生命起源过程中下列哪个过程是可能的________。
A．从无机小分子转化为有机小分子
B．从有机小分子转化为无机小分子
C．从有机高分子转化为多分子体系
D．从多分子体系演变为原始生命
解析：第(2)小题回答要从“冷却效果”的题意去答，而不是其他的原因。第(3)小题，放电模拟自然界的雷电作用。那时还没有有机物，所以C肯定不对，放电的作用比一般加热作用强烈得多，能产生使气体电离、断键等效果。原始大气中生成的有机物最后通过雨水冲刷等汇集在海洋中，所以第(4)小题应选B。第(5)小题要根据实验事实回答，因为生成的氨基酸属于有机小分子，故选A。
答案：(1)原始大气中没有氧气。因为米勒加入的气体中没有氧气，如果有氧气的话，在放电时CH4 、H2等可能燃烧甚至爆炸。
(2)从下口进冷却效果好。因为从下口进水，冷却水能始终充满冷凝管，如果反过来，冷凝管里水柱很短。
(3)A (4)B (5)A
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