苏教版高中化学物质结构与性质专题5《物质结构的探索无止境》测试卷

专题5《物质结构的探索无止境》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.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，这四种元素原子的最外层电子数之和为20．下列判断正确的是（　　）
A．
四种元素的原子半径：rZ＞rX＞rY＞rW
B．
四种元素形成的单质最多有6种
C．
四种元素均可与氢元素形成电子总数为18的分子
D．
四种元素中，Z的最高价氧化物对应的水化物酸性最强
2.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
3.据报道我国科学家最近研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．
它耐高温抗氧化
B．
它比钢铁轻、硬，但质地较脆
C．
它没有固定熔点
D．
它是一种新型无机非金属材料
4.短周期原子序数依次增大的主族元素R、T、Q、W、Y具有如下信息：①R、Y原子的最外层电子数与电子层数相同；②Q是地壳中含量最高的元素，R与T的核电荷数之和等于Q的核电荷数；③W与R同主族．下列说法正确的是（　　）
A．
元素Q与W形成的两种常见化合物中含有相同比例的阴、阳离子，属于同种晶体类型
B．
元素T、Q、W、Y的原子半径大小为：T＜Q＜Y＜W
C．
Q与Y组成的常见物质是一种两性物质，结构中含有共价键
D．
由Y和T组成的物质YT是原子晶体，在电子和陶瓷工业上有广泛应用，可以直接由单质Y和T在低温下合成
5.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
6.J、M、R、T是原子序数依次增大的短周期主族元素，J、R在周期表中的相对位置如下表．已知：J元素最低负化合价的绝对值与其原子最外层电子数相等，M是地壳中含量最多的金属元素．下列说法错误的是（　　）
A．
J和氢组成的化合物分子中只含有极性共价键
B．
工业上用电解熔融的M的氧化物方法来制备M
C．
R、T两元素的气态氢化物中，T的气态氢化物更稳定
D．
J、M、R、T元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是HTO4
7.下列含氧酸中酸性最强的是（　　）
A．
H3PO4
B．
H3AsO4
C．
HNO3
D．
HClO
8.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
9.下列说法不正确的是(　　)
A．
化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律
B．
原子吸收光谱仪可用于测定物质中的金属元素，红外光谱仪可用于测定化合物的官能团
C．
分子间作用力比化学键弱得多，但它对物质的熔点、沸点有较大的影响，而对溶解度无影响
D．
酶催化反应具有高效、专一、条件温和等特点，化学模拟生物酶对绿色化学、环境保护及节能减排具有重要意义
10.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
11.90年代初，国际上提出了“预防污染”的绿色化学基本手段，下列各项中，符合绿色化学含义的是(　　)
A．
回收废的物品
B．
生产绿色的产品
C．
不生产有毒物质
D．
进行无污染的化工生产
12.据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60的结构。下列叙述不正确的是(　　)
①该物质有很高的熔点、很大的硬度
②该物质形成的晶体属分子晶体
③该物质分子中Si60被包裹在C60里面
④该物质的相对分子质量为2400
A．
①②
B．
③④
C．
①③
D．
②④
13.“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。用甲烷合成乙酸乙酯，欲使原子利用率达到最高，还需要消耗的其他反应物有(　　)
A．
CO
B．
CO2和H2O
C．
H2O和O2
D．
CH3OH和O2
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.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
二、填空题(共3小题)
16.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。
17.过渡金属元素及其化合物的应用研究是目前科学研究的前沿之一。试回答下列问题：
(1)二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体转化为二氧化碳和水，达到无害化。有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是________(填字母)。
A．苯与B3N3H6互为等电子体，且分子中原子共平面
B．甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化
C．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子
D．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键
(2)二茂铁又叫双环戊二烯基铁[化学式：Fe(C5H5)2]，结构如图所示，是一种具有芳香族性质的有机金属化合物。外观为橙色，熔点为172℃，沸点249℃，100℃以上能升华；不溶于水，溶于甲醇、乙醇等有机溶剂中。基态Fe2＋的电子排布式为____________________。二茂铁[Fe(C5H5)2]属于________晶体，1mol环戊二烯中含有的σ键数是________________。
(3)铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是_______________________________________________。
(4)氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60可用作储氢材料。科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如下图所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为________。
18.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
答案解析
1.【答案】C
【解析】X、Y、Z、W四种属于短周期元素，根据元素在周期表中的位置知，W、X、Y属于第二周期元素，Z属于第三周期元素，设X的原子最外层电子数是a，则W的最外层电子数是a﹣1，Y的最外层电子数是a+1，Z最外层电子数是a，这四种元素原子的最外层电子数之和为20，则a﹣1+a+a+1+a=20，a=5，所以X是N元素、W是C元素、Y是O元素、Z是P元素，
A．原子的电子层数越多，其原子半径越大，同一周期中，原子半径随着原子序数的增大而减小，所以四种元素的原子半径：rZ＞rX＞rY＞rW，故A错误；
B．形成单质最多的元素是C元素，碳元素的单质有：金刚石、石墨、木炭、焦炭、活性炭、炭黑、C60等，故B错误；
C．这四种元素形成的18电子的分子为：C2H6、N2H4、H2O2、PH3，故C正确；
D．元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物酸性越强，这几种元素中，虽然O元素的非金属性最强，但O元素没有最高价含氧酸，所以X的最高价氧化物的水化物酸性最强，故D错误；
2.【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；
3.【答案】B
【解析】由该材料主要成分的性质可知其应具有耐高温抗氧化的性能，A项正确；题中给出信息“连续纤维增韧”航空材料，则说明该材料具有良好的韧性，B项错误；该材料是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成，属于混合物，没有固定的熔、沸点，C项正确；该材料由无机物复合而成，应为新型无机非金属材料，D项正确。
4.【答案】A
【解析】短周期原子序数依次增大的主族元素R、T、Q、W、Y，其中R、Y原子的最外层电子数与电子层数相同，符合条件的元素有H、Be、Al；Q是地壳中含量最高的元素，则Q为O元素；由于R与T的核电荷数之和等于Q的核电荷数，Al原子序数大于O，R为Be时，T的原子序数为4，R、T原子序数相同，故R只能为H元素，故Y为Al，则T的原子序数=8﹣1=7，即T为N元素；W与R同主族，结合原子序数可知W为Na元素，
A．Q与W形成的两种常见化合物为Na2O、Na2O2，二者含有阴、阳离子之比都是2：1，均属于离子化合物，故A正确；
B．同主族自上而下原子半径增大，同周期随原子序数增大原子半径减小，故原子半径：O＜N＜Al＜Na，即Q＜T＜Y＜W，故B错误；
C．Q与Y组成的常见物质是一种两性物质为Al2O3，属于离子化合物，不含共价键，故C错误；
D．Y和T组成的物质AlN是原子晶体，不能由单质Al和氮气在低温下合成，故D错误，
5.【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；
6.【答案】A
【解析】J元素最低负化合价的绝对值与其原子最外层电子数相等，说明J的最低化合价与最高化合价绝对值相等，则J最外层电子数为4，根据J、R都为短周期元素可知J为C元素，则R应为S元素，M是地壳中含量最多的金属元素，故M为Al元素，而T是原子序数最大的元素，且为短周期主族元素，故T为Cl元素．
A．J为C元素，和H元素组成的化合物烃中C﹣H键为极性键，C﹣C键，C═C，C≡C为非极性键，故A错误；
B．B．AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，工业冶炼应用Al2O3，故B正确；
C．R应为S元素，T为Cl元素，同周期元素中，从左到右元素的非金属性逐渐增强，则对应的氢化物的稳定性逐渐增强，故T对应的氢化物更稳定，故C正确；
D．T的非金属性最强，最高化合价为+7价，对应的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是HClO4，故D正确．
7.【答案】C．
【解析】A、H3PO4可以为PO（OH）3，非羟基氧原子数目为1，
B、H3AsO4可以改写为AsO1（OH）3，非羟基氧原子数目为1；
C、HNO3可以改写为NO2（OH）1，非羟基氧原子数目为2；
D、HClO可以改写为Cl（OH）1，非羟基氧原子数目为0；
HNO3中非羟基氧原子数目最多，酸性最强，
8.【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
9.【答案】C
【解析】　化学反应有新物质生成并且遵循质量守恒定律和能量守恒定律，光谱分析可以测定金属元素和官能团，酶具有高效、专一等性质，因此A、B、D正确；分子间作用力对物质的熔点、沸点、溶解度都有影响，因此C项错误。
10.【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。
11.【答案】D
【解析】
12.【答案】C
【解析】分子晶体的熔点比较低，硬度比较小。Si原子半径大于C原子半径，C60应被包裹在Si60里面。
13.【答案】A
【解析】根据原子利用率为100%，甲烷和其他反应物的原子应全部变成乙酸乙酯，2
mol
CH4和2
mol
CO可合成1
mol乙酸乙酯(C4H8O2)，并无副产物，而其余的都有副产物。
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】A
【解析】
16.【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】
17.【答案】(1)ACD
(2)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6　分子　11NA(或11×6.02×1023)
(3)Cu失去一个电子成为Cu＋后，核外电子排布为[Ar]3d10，属于能量较低的稳定结构，所以Cu的第二电离能相对较大
(4)3∶1
【解析】(1)苯分子中有12个原子，电子总数为42，B3N3H6分子中有12个原子，电子总数为42，因此二者属于等电子体，选项A正确；甲醛和苯分子中碳原子为sp2杂化，二氧化碳分子中碳原子为sp杂化，选项B错误；苯和二氧化碳是非极性分子、水和甲醛是极性分子，选项C正确；水分子间能形成氢键，但甲醛分子间由于没有和O、N、F等相连的氢，因此甲醛分子间不能形成氢键，选项D正确。
(2)铁元素的原子序数为26，＋2价铁原子核外有24个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6；从性质上可以判断二茂铁属于分子晶体；1个环戊二烯分子中有11个σ键；因此1mol环戊二烯中含有的σ键数是11NA。
(3)＋1价铜原子核外电子结构为全满或全空的稳定结构，所以铜的第二电离能较大。
(4)由均摊法可知晶胞中有2个C60,6个K，则K原子和C60分子的个数比为3∶1。
18.【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。