1.1 物质结构研究的内容（专项训练）化学苏教版选择性必修2

第一单元 物质结构研究的内容 题型01 从原子结构认识化学反应 题型02 从化学键认识化学反应 题型03 几种碳单质的结构、性质与用途 题型04 物质结构与性质关系的认识 题型01 从原子结构认识化学反应 以氯化钠的形成过程为例：钠原子和氯原子最外层电子数分别为1和7，均不稳定。 即氯原子、钠原子通过得失电子后最外层达到____________稳定结构，分别形成Cl－和Na＋，两种带相反电荷的离子通过静电作用力结合在一起，形成新物质氯化钠。 【典例1】神舟载人飞船使用了砷化镓太阳能电池。砷(As)、镓(Ga)的原子结构示意图和砷元素在元素周期表中的信息如图所示。下列说法中，不正确的是 A．镓元素的原子核外有31个电子 B．砷的相对原子质量为74.92 C．化学反应中镓原子容易得电子 D．砷化镓的化学式为GaAs 【变式1-1】下列化学用语正确的是 A．质量数为37的氯原子： B．HCl的电子式： C．氟原子的结构示意图： D．CO2的电子式： 【变式1-2】核磁共振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才产生核磁共振，而质子数和中子数均为偶数的原子不产生核磁共振，下列各原子一定能产生核磁共振的是 A．、、 B．、、 C．、、 D．、、 题型02 从化学键认识化学反应 从化学键认识化学反应 （1）在反应＋2H＋＋2e－中，乙醇分子中—OH______，与—OH相连的C上也____________，形成____________双键，乙醇分子转化成乙醛分子，此反应为______反应。 （2）氮气分子含有氮氮三键，通常情况下很稳定，难以参加化学反应。所以固氮时需要改变反应条件，氮气在高温、高压、催化剂的情况下，能与氢气化合生成NH3，反应的化学方程式是__________________。 【典例2】写出过氧化氢的电子式和结构式，指出其分子中存在的化学键，试从氧元素化合价的角度解释过氧化氢具有强氧化性的原因。 【变式2-1】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 【变式2-2】为什么O2比N2活泼? 【变式2-3】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 题型03 几种碳单质的结构、性质与用途 碳的五种同素异形体 （1）金刚石 碳原子间结合牢固。金刚石也是自然界中天然存在的最坚硬的物质，可用于切割金属。 （2）木炭 碳原子不规则结合，又称无定型碳。 （3）富勒烯结构 碳原子结合形状呈中空足球状，其中空部分可以填入其他原子或分子。 （4）碳纳米管结构 中空管状的富勒烯又称碳纳米管。它强度高、弹性佳，应用前景广`泛。 （5）石墨 同一层上的碳原子呈六边形结合成网状并层层重叠，层与层之间引力微弱，可以滑动。常用作润滑剂。 【典例3】纳米材料被誉为21世纪最有发展前景的新型材料。纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几纳米的空心管。下列说法错误的是 A．纳米碳管是一种新型的有机化合物 B．纳米碳管在常温下化学性质稳定 C．纳米碳管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳 D．纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强 【变式3-1】金刚石和石墨的物理性质存在着较大差异，原因是( ) A．它们是由不同种元素构成的 B．他们各自的原子排列方式不同 C．它们具有不同的几何外形 D．石墨能导电而金刚石不能 【变式3-2】碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)大、密度小(只有钢的四分之一)、熔点高、化学稳定性好的特点，因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是 A．它是制造飞机的理想材料 B．它的主要组成元素是碳 C．它的结构与石墨不同 D．碳纤维复合材料为一种有机高分子化合物 【变式3-3】目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把“足球形”的C60熔进“足球形”的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法中不正确的是(　　) A．是一种新型化合物 B．晶体属于分子晶体 C．是两种单质组成的混合物 D．相对分子质量为2400 【变式3-4】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，从而阻断病毒传播，下列有关叙述正确的是 A．可以通过模型方法了解C60的微观结构 B．由14C的化学性质可以归纳12C的化学性质 C．用扫描隧道显微镜可以测定二者的原子量 D．可由C60、C70、C80等系列物质演绎一类物质的性质 【变式3-5】石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的单层蜂窝状结构的材料，有良好的导电性。碳纳米管是由碳原子构成的多层同轴圆管，尺寸为纳米量级。下列有关说法正确的是 A．石墨烯是有机化合物 B．石墨烯能导电，是电解质 C．碳纳米管具有丁达尔效应 D．石墨烯和碳纳米管是同素异形体 题型04 物质结构与性质关系的认识 【典例4】下列有关物质结构与性质的说法中，不正确的是 A．通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大 B．根据石墨易传热、能导电的性质，可以推测出石墨晶体中有自由移动的电子 C．X射线衍射实验可以“看到”原子的内部结构 D．研究材料结构与性质的关系，有助于新材料的研发 【变式4-1】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 【变式4-2】同族元素所形成的同一类型的化合物，其结构和性质往往相似。化合物PH4I是一种白色晶体，下列对它的描述中正确的是(　　) A．它是一种共价化合物 B．在加热时此化合物可以分解为PH3和HI C．这种化合物不能跟碱反应 D．该化合物不易溶于水 【变式4-3】科学家发现的C60是一种新型分子，它具有空心、类似于足球的结构。最近科学家又发现另一种分子“N60”，它与C60的结构相似，在高温或机械撞击时，其积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。下列关于N60的说法正确的（     ） A．N60是由共价键结合而成的空心球状结构，是一种分子晶体 B．N60和14N都是氮的同位素 C．N60与NO2互为同素异形体 D．N60不可能成为很好的火箭燃料 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一单元 物质结构研究的内容 题型01 从原子结构认识化学反应 题型02 从化学键认识化学反应 题型03 几种碳单质的结构、性质与用途 题型04 物质结构与性质关系的认识 题型01 从原子结构认识化学反应 以氯化钠的形成过程为例：钠原子和氯原子最外层电子数分别为1和7，均不稳定。 即氯原子、钠原子通过得失电子后最外层达到8电子稳定结构，分别形成Cl－和Na＋，两种带相反电荷的离子通过静电作用力结合在一起，形成新物质氯化钠。 【典例1】神舟载人飞船使用了砷化镓太阳能电池。砷(As)、镓(Ga)的原子结构示意图和砷元素在元素周期表中的信息如图所示。下列说法中，不正确的是 A．镓元素的原子核外有31个电子 B．砷的相对原子质量为74.92 C．化学反应中镓原子容易得电子 D．砷化镓的化学式为GaAs 【答案】C 【解析】A．由  可知，镓元素的原子核外有31个电子，故A正确； B．由  可知，砷的相对原子质量为74.92，故B正确； C．镓的最外层为3个电子，在化学反应中易失电子，故C错误； D．镓的最外层为3个电子，砷的最外层为5个电子，根据化合物代数和为0，砷化镓的化学式为GaAs，故D正确； 故选C。 【变式1-1】下列化学用语正确的是 A．质量数为37的氯原子： B．HCl的电子式： C．氟原子的结构示意图： D．CO2的电子式： 【答案】A 【解析】A．质量数为37的氯原子，其质子数为17，则可表示为，A正确；B．HCl为共价化合物，由原子构成，其电子式为，B不正确；C．氟原子的核电荷数为9，核外电子数为9，结构示意图为，C不正确；D．CO2分子中，C原子与每个O原子各形成2对共用电子，其电子式为，D不正确；故选A。 【变式1-2】核磁共振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才产生核磁共振，而质子数和中子数均为偶数的原子不产生核磁共振，下列各原子一定能产生核磁共振的是 A．、、 B．、、 C．、、 D．、、 【答案】C 【解析】A．的质子数和中子数均为6，不产生核磁共振，A错误； B．的质子数、中子数均为6，的质子数和中子数均为16，不产生核磁共振，B错误； C．的质子数为1，的中子数为7，的质子数为17，均能产生核磁共振，C正确； D．的质子数为8，中子数为10，不产生核磁共振，D错误； 故答案选C。 题型02 从化学键认识化学反应 从化学键认识化学反应 （1）在反应＋2H＋＋2e－中，乙醇分子中—OH失去1个H，与—OH相连的C上也失去1个H，形成双键，乙醇分子转化成乙醛分子，此反应为氧化(去氢)反应。 （2）氮气分子含有氮氮三键，通常情况下很稳定，难以参加化学反应。所以固氮时需要改变反应条件，氮气在高温、高压、催化剂的情况下，能与氢气化合生成NH3，反应的化学方程式是。 【典例2】写出过氧化氢的电子式和结构式，指出其分子中存在的化学键，试从氧元素化合价的角度解释过氧化氢具有强氧化性的原因。 【答案】 【解析】H—O—O—H。过氧化氢分子中存在两个O—H键和一个O—O键。分子中氧元素的化合价为-1价，容易得到一个电子形成稳定的-2价氧离子，因而过氧化氢具有强氧化性。 【变式2-1】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;氯化氢气体溶于水后，H—Cl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。 【变式2-2】为什么O2比N2活泼? 【答案】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分子以共价三键结合，比O2分子的键能大得多。N2分子化学键不易断裂，性质稳定，O2分子化学键较易断裂，一旦断裂，O原子又比N原子易得电子，所以氧气比氮气更活泼。 【变式2-3】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 题型03 几种碳单质的结构、性质与用途 碳的五种同素异形体 （1）金刚石 碳原子间结合牢固。金刚石也是自然界中天然存在的最坚硬的物质，可用于切割金属。 （2）木炭 碳原子不规则结合，又称无定型碳。 （3）富勒烯结构 碳原子结合形状呈中空足球状，其中空部分可以填入其他原子或分子。 （4）碳纳米管结构 中空管状的富勒烯又称碳纳米管。它强度高、弹性佳，应用前景广`泛。 （5）石墨 同一层上的碳原子呈六边形结合成网状并层层重叠，层与层之间引力微弱，可以滑动。常用作润滑剂。 【典例3】纳米材料被誉为21世纪最有发展前景的新型材料。纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几纳米的空心管。下列说法错误的是 A．纳米碳管是一种新型的有机化合物 B．纳米碳管在常温下化学性质稳定 C．纳米碳管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳 D．纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强 【答案】A 【解析】A．纳米碳管是一种新型的无机物，属于单质，A错误； B．纳米碳管在常温下化学性质稳定，B正确； C．纳米碳管材料为碳的同素异形体，如果完全燃烧，生成物是二氧化碳，C正确； D．纳米碳管材料管道多，直径为纳米级别，表面积大，吸附能力强，D正确； 故选A。 【变式3-1】金刚石和石墨的物理性质存在着较大差异，原因是( ) A．它们是由不同种元素构成的 B．他们各自的原子排列方式不同 C．它们具有不同的几何外形 D．石墨能导电而金刚石不能 【答案】B 【解析】物质的组成和结构决定了物质的性质，金刚石和石墨均由C元素构成，但由于结构中碳原子的排列方式不同，所以物理性质存在较大差异，故答案为B。 【变式3-2】碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)大、密度小(只有钢的四分之一)、熔点高、化学稳定性好的特点，因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是 A．它是制造飞机的理想材料 B．它的主要组成元素是碳 C．它的结构与石墨不同 D．碳纤维复合材料为一种有机高分子化合物 【答案】D 【解析】A．碳纤维具有强度高、刚度大、密度小、熔点高、化学稳定性好的特点，是制造飞机的理想材料，A正确； B．碳纤维主要由碳元素组成，B正确； C．碳纤维的物理性质不同于石墨，它们的结构不同，C正确； D．碳纤维复合材料是无机物，不是有机高分子化合物，D错误； 故答案选D。 【变式3-3】目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把“足球形”的C60熔进“足球形”的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法中不正确的是(　　) A．是一种新型化合物 B．晶体属于分子晶体 C．是两种单质组成的混合物 D．相对分子质量为2400 【答案】C 【解析】A．根据题意可知硅原子和碳原子之间形成了碳硅键，也就是形成了一种新的化合物，A正确； B．根据题意“二重构造”的球形分子，说明该化合物为分子晶体，B正确； C．该分子为两种元素形成的化合物而非混合物，C错误； D．该物质的分子式为Si60C60，相对分子质量为2400，D正确； 正确选项C。 【变式3-4】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，从而阻断病毒传播，下列有关叙述正确的是 A．可以通过模型方法了解C60的微观结构 B．由14C的化学性质可以归纳12C的化学性质 C．用扫描隧道显微镜可以测定二者的原子量 D．可由C60、C70、C80等系列物质演绎一类物质的性质 【答案】A 【解析】A．通过模型方法(如球棍模型)可以了解C60的微观结构，A项正确； B．由个别到个别是演绎，不是归纳，B项错误； C．扫描隧道显微镜测的是物质的结构，C项错误； D．由个别到一般是归纳，不是演绎，D项错误。 答案选A。 【变式3-5】石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的单层蜂窝状结构的材料，有良好的导电性。碳纳米管是由碳原子构成的多层同轴圆管，尺寸为纳米量级。下列有关说法正确的是 A．石墨烯是有机化合物 B．石墨烯能导电，是电解质 C．碳纳米管具有丁达尔效应 D．石墨烯和碳纳米管是同素异形体 【答案】D 【解析】A．石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构的一种单质，不属于有机化合物，故A错误； B．石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构的一种单质，既不是电解质，也不是非电解质，故B错误； C．碳纳米管是一种纳米材料，与胶粒直径吻舍，但其是纯净物，需要分散到分散剂中才能形成胶体，故C错误； D．石墨烯和碳纳米管均是C元素形成的不同的单质，互为同素异形体，故D正确； 答案选D。 题型04 物质结构与性质关系的认识 【典例4】下列有关物质结构与性质的说法中，不正确的是 A．通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大 B．根据石墨易传热、能导电的性质，可以推测出石墨晶体中有自由移动的电子 C．X射线衍射实验可以“看到”原子的内部结构 D．研究材料结构与性质的关系，有助于新材料的研发 【答案】C 【解析】A．物质的键能越大越稳定，N2性质稳定，是因为N2分子中氮氮三键键能很大，故A正确； B．物质存在自由移动的电子或离子所以能导电，石墨能导电，说明石墨晶体中有自由移动的电子，故B正确； C．X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列可区分晶体与非晶体，故C错误； D．由结构决定性质，研究物质结构，能理解其性质，有助于新材料的研发，故D正确； 故选：C。 【变式4-1】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 【答案】C 【变式4-2】同族元素所形成的同一类型的化合物，其结构和性质往往相似。化合物PH4I是一种白色晶体，下列对它的描述中正确的是(　　) A．它是一种共价化合物 B．在加热时此化合物可以分解为PH3和HI C．这种化合物不能跟碱反应 D．该化合物不易溶于水 【答案】B 【解析】A. 铵盐为离子化合物，A错误；B. 因为氯化铵受热逐渐分解为氯气和氨气，相似得，PH4I在加热时可以分解为PH3和HI，B正确；C. 在加热状况下，可与碱反应生成PH3，C错误；D. 氯化铵在水中易溶，故此化合物易溶于水，D错误。故选择B。 点睛：已知同主族元素形成的同类型化合物其性质类似，所以在解题时可参考氨气和氯化铵的性质。 【变式4-3】科学家发现的C60是一种新型分子，它具有空心、类似于足球的结构。最近科学家又发现另一种分子“N60”，它与C60的结构相似，在高温或机械撞击时，其积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。下列关于N60的说法正确的（     ） A．N60是由共价键结合而成的空心球状结构，是一种分子晶体 B．N60和14N都是氮的同位素 C．N60与NO2互为同素异形体 D．N60不可能成为很好的火箭燃料 【答案】A 【解析】A.C60是一种分子晶体，“N60”与C60的结构相似，晶体类型相似，N60是一种分子晶体，故A正确； B.N60和14N一个是单质，一个是原子，不是互为同位素关系，故B错误； C.N60是单质，NO2属于化合物，但同素异形体是同种元素组成性质不同的单质之间的互称，故C错误； D.根据N60在高温或机械撞击时，其积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来，得知N60可能成为很好的火箭燃料，故D错误。 故选：A。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $