苏教版高中化学选修三专题五《物质结构的探索无止境》单元测试(含解析)

专题五《
物质结构的探索无止境》
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.如图为周期表中短周期的一部分，若a原子最外层电子数比次外层电子数少3个，下说法中不正确的是（　　）
A．
原子半径大小顺序是c＞b＞d＞a
B．
d的氢化物比a的氢化物稳定
C．
a和d的原子结合可以形成带3个负电荷的阴离子
D．
a、b、c最高价氧化物对应水化物的酸性强弱关系是c＞b＞a
2.二氯化二硫（S2Cl2）是广泛用于橡胶工业的硫化剂，其分子结构如图所示．常温下，S2Cl2遇水易与水发生反应，并产生能使品红褪色的气体．下列说法错误的是（　　）
A．
S2Cl2的结构式为Cl﹣S﹣S﹣Cl　
B．
若S2Br2与S2Cl2结构相似，则熔沸点：S2Br2＞S2Cl2　
C．
S2Cl2为含有极性键和非极性键的非极性分子　
D．
S2Cl2与H2O反应的化学方程式可能为：2S2Cl2+2H2O→SO2↑+3S↓+4HCl
3.W、X、Y、Z是短周期元素，其部分性质如下表，下列说法正确的是（　　）
A．
Z的氧化物属于碱性氧化物
B．
最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞X
C．
离子半径：Z＞W
D．
气态氢化物的热稳定性：X＞W
4.X、Y、Z、W为四种短周期主族元素，其中X、Z同族，Y、Z同周期，W是短周期主族元素中原子半径最大的，X原子最外层电子数是核外电子层数的3倍，Y的最高正价与最低负价代数和为6．下列说法正确的是（　　）
A．
Y元素最高价氧化物对应的水化物化学式H2YO4
B．
原子半径由小到大的顺序为：X＜Z＜Y
C．
Y、Z两种元素气态氢化物中，Z的气态氢化物最稳定
D．
X与W形成的两种化合物中，阴、阳离子物质的量之比均为1：2
5.方兴未艾的“克隆”技术的关键之一是找到一些特殊的酶，这些酶能激活普通体细胞，使之像生殖细胞一样发育成个体。下列有关酶的叙述中，错误的是(　　)
A．
酶是具有催化作用的蛋白质
B．
酶的催化作用具有选择性和专一性
C．
高温或重金属盐能降低酶的活性
D．
酶只有在强酸性或强碱性条件下才能起作用
6.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．
该物质的分子中既含有极性键又含有非极性键
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
7.为了探索月球上是否有生命存在的痕迹，就要分析月球岩石中是否包含有碳氢化合物。科学家用氘盐酸(DCl)和重水(D2O)溶液处理月球岩石样品，对收集的气体加以分析，结果只发现有一些气体状态的碳氘化合物。这个实验不能用普通盐酸，其理由是(　　)
A．
普通盐酸酸性太强
B．
普通盐酸有强挥发性
C．
普通盐酸与月球岩石中的碳化物无法反应
D．
无法区别月球岩石中原来含有的是碳化物，还是碳氢化合物
8.最近，医学界通过用放射性14C标记C60的羧酸衍生物在特定的条件下可断裂DNA杀死细胞，从而可用于抑制艾滋病毒。关于放射性14C的下列说法中，正确的是(　　)
A．
与12C互为同位素
B．
是12C的同素异形体
C．
与14N所含中子数相同
D．
与C60中普通碳原子的化学性质不同
9.已知X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的相对位置如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．
Z元素的原子半径可能比Y元素的小
B．
W的原子序数可能是Y的原子序数的2倍
C．
W的气态氢化物的稳定性一定比Y的强
D．
Z的化学活泼性一定比X强
10.已知1～18号元素的离子aW3+、bX+、cY2﹣、dZ﹣都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是（　　）
A．
质子数：c＞d
B．
离子的还原性：Y2﹣＞Z﹣
C．
氢化物的稳定性：H2Y＞HZ
D．
原子半径：X＜W
11.下列有关物质性质的描述不符合事实的是（　　）
A．
有机物不导电
B．
金刚石是自然界最硬的物质
C．
SO2可用作食品防腐剂
D．
NO可用于某些疾病的治疗
12.泰雅紫是古代地中海沿岸出产的一种贵重染料，罗马帝王用法律规定，只有皇族与教主可穿用这种染料染的紫色衣袍．当时人们是从小的紫蜗牛中提取泰雅紫的，制备1.5g泰雅紫需要多达12000只紫蜗牛，现知其结构为如下图所示的含溴有机化合物，下列说法不正确的是（　　）
A．
泰雅紫分子的分子式为：C16H8N2Br2O2
B．
1mol泰雅紫与H2加成最多需9molH2
C．
泰雅紫属于烃的衍生物
D．
检验泰雅紫中溴元素可直接加入硝酸银溶液，观察是否有浅黄色沉淀生成
13.要达到绿色化学的理想境界，化学家们需要回答一系列问题：指定分子之间能否反应生成预期分子？需要什么催化剂？反应速率预期多大？如何控制反应？如何确定化学反应的途径等，最有希望解决这些问题的途径是(　　)
A．
发展量子力学理论
B．
改进实验方法
C．
完善元素周期律理论
D．
研究质量守恒定律和能量守恒定律
14.已知下列数据：
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
15.下列描述正确的是(　　)
A．
2004年我国首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳，但该塑料仍然产生白色污染
B．
超临界流体是介于气态和液态之间的一种状态，故超临界流体CO2是合成的新物质
C．
澳大利亚开发出被称为第五形态的固体碳——“纳米泡沫”，其形似海绵，密度极小且有磁性。可以预见，这种新材料的化学性质与金刚石完全不同
D．
由于氢键的影响，甲酸蒸气的密度在373
K时为1.335
g·L－1，在293
K时为2.5
g·L－1
二、填空题
16.锌是一种重要的金属，锌及其化合物有着广泛的应用。
(1)葡萄糖酸锌([CH2OH(CHOH)4COO]2Zn)是目前市场上流行的补锌剂。写出Zn2＋的电子排布式：__________________；葡萄糖[CH2OH(CHOH)4CHO]分子中碳原子的杂化方式是______________。
(2)Zn2＋也能与NH3形成配离子[Zn(NH3)4]2＋，配位体NH3分子的空间构型为________；在[Zn(NH3)4]2＋中，Zn2＋位于正四面体中心，N位于正四面体的顶点，试在图中表示[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋与N之间的化学键。
17.绿色化学是“预防污染”的根本手段，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各个环节都实现净化和无污染的反应途径。试回答下列问题：
(1)在我国中西部大开发中，某省为筹建一大型化工基地征集到下列方案，其中你认为可行的是________。
A．建在中西部干旱山区可以脱贫致富
B．应建在水资源丰富和交通方便远离城市的郊区
C．企业有权自主选择厂址
D．不宜建在人口稠密的居民区
(2)对聚丙烯酸废弃物(白色污染物中的一种)的降解，国际上最新采用了热聚门冬氨酸或其盐(TPA)，它有效、廉价且自身可被生物降解。废弃物自身被生物降解的意义是________________。
(3)美国罗姆斯公司的G.L.Willingham等人研制出对环境安全的舰舶防垢剂——“海洋9号”而获得了美国“总统绿色化学挑战奖”。“海洋9号”的结构简式如图所示：
试回答下列问题：
①“海洋9号”的化学式为________________。
②能在一定条件下与H2发生加成反应的碳原子是______(用2,3,4,5等数字填写)。
③4、5位碳原子上连接的两个氯原子能否发生取代反应？________(填“能”或“不能”)，如能发生，请举一例，用化学方程式表示。
18.有下列物质：①HCl、②Na2O2、③HClO、④NH4Cl、⑤Br2、⑥Fe，请填写下列空白：[第(1)～(5)小题填序号]
(1)只以非极性共价键结合的是________。
(2)既存在离子键，又存在非极性共价键的是________。
(3)具有极性共价键和离子键的是________。
(4)相邻原子间以共价键结合，不稳定，易分解的是__________________________。
(5)含有配位键的是________。
(6)④中含有键的类型为______________________________________________。
(7)⑥中存在________键。
19.钛和钛的合金已被广泛应用于制造电讯器材、人造骨骼、化工设备、飞机等航天航空材料，被誉为“未来世界的金属”。试回答下列问题：
(1)钛有Ti和Ti两种原子，它们互称为________。Ti元素在元素周期表中的位置是第________周期，第________族；基态原子的电子排布式为________，按外围电子排布特征Ti元素在元素周期表分区中属于________区元素。
(2)偏钛酸钡在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构如图所示，它的化学式是___________________________________________________。
(3)现有含Ti3＋的配合物，化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O。配离子[TiCl(H2O)5]2＋中含有的化学键类型是________，该配合物的配位体是________。
20.据报道，科研人员应用电子计算机模拟出了类似C60的物质N60。已知N60分子中每个氮原子之间均以氮氮共价键结合三个氮原子，所有的氮原子都具有最外层为8个电子的稳定结构。N—N键键能为167
kJ·mol－1，N===N键键能为418
kJ·mol－1，N≡N键键能为942
kJ·mol－1。
试回答：
(1)根据上述信息推断N60的结构特点(包括分子的空间构型、分子内的平面几何形状、化学键的类型和数目等)：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)根据键能和物质化学变化中的能量变化原理计算，1
mol
N60全部分解为N2所吸收或放出的能量(热量)为____
kJ。
(3)根据(2)的计算结论推断，下列N60的用途中正确的是________。
A．可用作高能炸药
B．可用作高能燃料
三、推断题
21.制冷剂是一种易被压缩、液化的气体，液化后在管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到致冷目的。人们曾采用过乙醚、NH3、CH3Cl等作制冷剂，但它们不是有毒，就是易燃。于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的制冷剂。
据现有知识，某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下：
(1)氢化物的易燃性：第2周期：________＞________＞H2O＞HF；第3周期：SiH4＞PH3＞
H2S＞HCl。
(2)化合物的毒性：PH3＞NH3；H2S________H2O；CS2________CO2；CCl4＞CF4。(选填“＞”或“＜”)
于是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化合物上。
(3)已知CCl4的沸点为76.8
℃，CF4的沸点为－128
℃，新的制冷剂的沸点范围应介于其间。经过较长时期反复试验，一种新的制冷剂氟利昂CF2Cl2终于诞生了，其他类似的还可以是________。
(4)然而，这种制冷剂却造成了当今的某一环境问题是________，但求助于周期表中元素及其化合物的________(填写字母)变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。
①毒性　②沸点　③易燃性　④水溶性　⑤颜色
a．①②③　b．②④⑤　c．②③④
22.研究人员最近发现，在一定的实验条件下，给水施加一个弱电场，在20
℃、1个大气压下，水可以结成冰，称为“热冰”。下图是水和“热冰”的计算机模拟图，图中球代表水分子中的原子。
(1)图中较大的球代表________原子，其原子结构示意图为____________；水分子中氢氧原子间的化学键是__________(填“共价键”或“离子键”)。
(2)用球棍模型表示的水分子结构是__________(填序号)。
(3)已知水分子中氧原子一端带部分负电荷，氢原子一端带部分正电荷，在外加电场作用下，水结成冰。上图中模拟“热冰”的示意图是__________(填“甲”或“乙”)，理由是________________________________________。
答案解析
1.【答案】A．
【解析】由元素在周期表中的物质可知d位于第二周期，a、b、c位于第三周期，a原子最外层电子数比次外层电子数少3个，故a原子最外层电子数为5，故a为P元素，由各元素在周期表中的相对位置可知b为S元素，c为Cl元素，d为O元素，则
A、同周期自左而右原子半径减小，电子层越多原子半径越大，故原子半径P＞S＞Cl＞O，即a＞b＞c＞d，故A错误；
B、非金属性O＞P，非金属性越强氢化物越稳定，故d的氢化物比a的氢化物稳定，故B正确；
C、a为P元素、d为O元素，二者可以形成PO43﹣，故C正确；
D、同周期自左而右非金属性增强，故非金属性a＜b＜c，非金属性越强最高价氧化物对应水化物的酸性越强，故最高价氧化物对应水化物的酸性c＞b＞a，故D正确；
2.【答案】C．
【解析】A．S2Cl2分子中S原子之间形成1对共用电子对，Cl原子与S原子之间形成1对共用电子对，结合分子结构可知S2Cl2的结构式为Cl﹣S﹣S﹣Cl，故A正确；
B．组成与结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高，则熔沸点：S2Br2＞S2Cl2，故B正确；
C．S2Cl2是展开书页型结构，Cl﹣S位于两个书页面内，该物质结构不对称，应为极性分子，故C错误；
D．S2Cl2遇水易水解，并产生能使品红溶液褪色的气体，该气体为二氧化硫，在反应过程中硫元素一部分升高到+4价（生成SO2），一部分降低到0价（生成S），反应的方程式可能为2S2Cl2+2H2O→SO2↑+3S↓+4HCl，故D正确．
3.【答案】B．
【解析】W、X、Y、Z是短周期元素，W单质是淡黄色固体，则W为S；X在地壳中的含量居第二位，则X为Si；Y原子最外层电子数是电子总数的，若Y处于第二周期，令最外层电子数为a，则（2+a）×=a，解得a=4，为碳元素，若Y处于第三周期，令最外层电子数为a，则（2+8+a）×=a，解得a=20，不符合题意，故Y为碳元素；Z是第三周期原子半径最小的金属，则Z为Al，
A．氧化铝是两性氧化物，故A错误；
B．X为Si、Y为C，非金属性C＞Si，故最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞X，故B正确；
C．S2﹣离子比Al3+多一个电子层，故离子半径S2﹣＞Al3+，故C错误；
D．非金属性S＞Si，故氢化物稳定性H2S＞SiH4，故D错误，
4.【答案】D
【解析】X、Y、Z、W为四种短周期主族元素，W是短周期主族元素中原子半径最大的，则W为Na元素；X原子最外层电子数是核外电子层数的3倍，只能为电子层数为2，最外层电子数为6，即X为O元素，X、Z同族，则Z为S元素；Y的最高正价与最低负价代数和为6，其最高价为+7价，Y、Z同周期，Y为Cl元素，
A．Y为Cl，Y元素最高价氧化物对应的水化物化学式HYO4，故A错误；
B．电子层越多，半径越大，同周期从左向右原子半径在减小，则原子半径由小到大的顺序为：X＜Y＜Z，故B错误；
C．非金属性Cl＞S，则Y、Z两种元素气态氢化物中，Y的气态氢化物最稳定，故C错误；
D．X与W形成的两种化合物为Na2O、Na2O2，阴、阳离子物质的量之比均为1：2，故D正确；
5.【答案】D
【解析】酶是具有催化作用的蛋白质，其催化作用具有选择性和专一性，所以，A、B项都对；高温、重金属盐、强酸、强碱条件下都会使蛋白质变性而失去酶的催化作用，所以C项对，D项错。
6.【答案】B
【解析】A．由图知该物质的分子式为S4N4，故A错误；
B．该物质的分子中既有极性键（N﹣S）又有非极性键（S﹣S），故B正确；
C．该物质属于分子晶体，分子晶体的熔沸点一般较低，故C错误；
D．由同种元素组成的不同单质互称同素异形体，S2N2和S4N4都是化合物，故D错误．
7.【答案】D
【解析】利用氘盐酸(DCl)与重水(D2O)溶液处理月球岩石样品的目的是为了便于区别月球岩石中原含有的是碳化物还是碳氢化合物。氘盐酸与普通盐酸的酸性与挥发性相同。
8.【答案】A
【解析】
9.【答案】B
【解析】A、为主族元素，原子核外电子层数越多，半径越大，则Z元素的原子半径一定比Y元素的大，故A错误；
B、若Y为O，原子序数为8，W为S，原子序数为16，则符合，故B正确；
C、同主族元素，从上到下元素的非金属性逐渐减弱，氢化物的稳定性逐渐减弱，则W的气态氢化物的稳定性一定比Y的弱，故C错误；
D、若Z、X是非金属元素，则Z的化学活泼性比X弱，若Z、X是金属元素，则Z的化学活泼性比X强，故D错误；
10.【答案】B
【解析】因四种离子的电子层结构相同，所以质子数a、b、c、d的大小关系应为a＞b＞d＞c，且Y、Z在上一周期，Y在Z的左边，Y的非金属性小于Z；W、X在下一周期，X在W的左边，X的金属性大于W．
A、质子数d＞c，故A错误；
B、离子的还原性：Y2﹣＞Z﹣，故B正确；
C、氢化物稳定性应为HZ＞H2Y，故C错误；
D、原子半径大小关系应为X＞W，故D错误
11.【答案】A
【解析】A、有机物以共价键结合，则大多数的有机物不导电，但聚乙炔塑料就能导电，故A不符合事实；
B、金刚石是共价键结合原子晶体，硬度大，则金刚石是自然界中最硬的物质，故B符合事实；
C、二氧化硫有毒，不能做食品和干果的防腐剂，但在一定的控制范围内控制SO2可以少量应用于果汁防腐中，故C符合事实；
D、NO的生物学特性有促使血红蛋白和肌球蛋白迅速强力抑制其血管舒张作用，则可用于心血管疾病的治疗，故D符合事实；
12.【答案】D
【解析】A、根据键线式的特点和碳原子的四价键知识，可知泰雅紫分子的分子式为：C16H8N2Br2O2，故A正确；
B、1mol泰雅紫含有2mol苯环，可以被氢气加成，消耗6molH2，此外还有3mol双键，消耗3molH2，故1mol泰雅紫与H2加成最多需9molH2，故B正确；
C、烃的衍生物是指在烃分子中的氢原子被其他的原子所代替的一种有机物，泰雅紫属于烃的衍生物，故C正确；
D、泰雅紫中溴元素的检验方法：先用强碱氢氧化钠溶液将溴原子转化为溴离子，再加入硝酸银溶液，观察是否有浅黄色沉淀生成，泰雅紫中的溴元素不和硝酸银直接反应，故D错误．
13.【答案】A
【解析】量子力学是化学的根本理论。化学越发展，越要从物质结构的深层去理解和掌握化学反应规律。
14.【答案】D
【解析】A．分子晶体的熔沸点与相对分子质量成正比，与键长、键能无关，故A错误；
B．键长和键能与物质的溶解性无关，故B错误；
C．是否产生浓烟与含碳量有关，与键长、键能无关，故C错误；
D．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，所以碳碳双键和碳碳三键易发生加成反应，故D正确；
15.【答案】D
【解析】A项，可降解塑料不会产生白色污染；B项，CO2的分子组成未变，只是状态改变，故超临界流体CO2不是新物质；C项，“纳米泡沫”和金刚石是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，化学性质是相似的；D项，甲酸蒸气随温度的降低，氢键被破坏的程度减小，分子间的作用力增大，所以密度增大。
16.【答案】(1)1s22s22p63s23p63d10　sp2、sp3
(2)三角锥型
【解析】(1)Zn是30号元素，Zn2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。葡萄糖分子中，醛基(—CHO)上的碳原子采取sp2杂化，其他碳原子都采取sp3杂化。
(2)NH3分子的空间构型为三角锥型。[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋与氮之间的化学键是配位键，其中氮原子提供孤电子对，Zn2＋提供空轨道。
17.【答案】(1)BD
(2)防止废弃物对土壤和水造成污染
(3)①C11H17ONSCl2　②3、4、5位的碳原子(均为不饱和碳原子)　③能
【解析】绿色化学的具体内涵主要集中体现在以下5点：①减量，即减少用量，减少“三废”排放；②重复使用，诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，这是降低成本和减废的需要；③回收，可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求；④再生，是变废为宝，节省资源、省能源、减成本、少污染的有效途径；⑤拒用，指对一些无法替代，又无法回收、再生和重复使用的具有毒副作用、污染作用明显的原料拒绝在化学过程中使用。这是杜绝污染的最根本办法。第(3)小题，4、5号位上连接的氯原子具有卤代烃性质，可在碱性条件下发生水解。
18.【答案】(1)⑤　(2)②　(3)④　(4)③　(5)④
(6)离子键、极性共价键、配位键　(7)金属
【解析】
19.【答案】(1)同位素　4　ⅣB
1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)　d
(2)BaTiO3
(3)极性共价键(或共价键)、配位键　H2O、Cl－
【解析】质子数相同，中子数不同，质量数也不同的同种元素的不同种原子互称为同位素；根据晶胞计算均摊法可以求出各元素原子在晶胞中的个数比，从而得到化学式。
20.【答案】(1)分子的空间构型为球形，球面由五边形和六边形组成，化学键全部为氮氮单键，共90个
(2)13
230
(3)AB
【解析】(1)C60分子的空间结构为球形，N60分子的空间结构也是球形的。N原子有5个价电子，每个N原子又结合了3个N原子，所有的氮原子都具有最外层为8个电子的稳定结构，所以N60分子中的化学键只能是N—N键。每个N原子形成3个单键，每个单键由2个N原子共用，则N60分子中的单键数为60×个＝90个。
(2)1
mol
N60分子含有90
mol
N—N键，它分解生成30
mol
N≡N键。
1
mol
N60分子中化学键拆开吸收的能量为
90
mol×167
kJ·mol－1＝15
030
kJ。
30
mol
N2分子中化学键的形成放出的能量为
30
mol×942
kJ·mol－1＝28
260
kJ。
放出的总能量比吸收的总能量多13
230
kJ，化学反应是放热反应。
(3)由于N60的分解放出大量的热，因此N60用作高能炸药和高能燃料都是可以的。
21.【答案】(1)CH4　NH3　(2)＞　＞
(3)CFCl3(或CF3Cl)　(4)使大气臭氧层出现空洞　a
【解析】(1)根据元素周期律，非金属性越强，氢化物的稳定性越大。从题中的信息知道第3周期的氢化物易燃性顺序为SiH4＞PH3＞H2S＞HCl，因此很容易推出第2周期的氢化物易燃性顺序为CH4＞NH3＞H2O＞HF。
(2)根据已知化合物的毒性：PH3＞NH3，CCl4＞CF4，得出“相同类型的化合物，相对分子质量越大，其化合物的毒性也越大”的结论，然后应用此规律，得出H2S＞H2O，CS2＞CO2。
22.【答案】(1)氧(或O)　　共价键
(2)B
(3)甲　分子有序排列(其他合理答案也可)
【解析】氧原子比氢原子大，故大球代表氧原子。水分子中含极性共价键，两个O—H键之间夹角为104.5°，呈V形结构。“热冰”中的水分子应为有序排列，氧原子一端吸引氢原子一端。
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