内容正文:
(时间:75分钟 满分:100分)
一、选择题:共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列叙述中错误的是( )
A.金属中的自由电子为金属阳离子共用
B.配位键在形成时,由成键双方各提供一个电子形成共用电子对
C.离子键和范德华力没有方向性和饱和性,氢键和共价键有方向性和饱和性
D.金属键的实质是金属中的自由电子与金属阳离子形成的一种强烈的相互作用
解析 配位键成键时,由成键原子一方提供空轨道,另一方提供孤对电子。
答案 B
2.下列说法正确的是( )
A.σ键强度小,容易断裂,而π键强度较大,不易断裂
B.所有共价键都具有方向性
C.含有共价键的化合物一定是共价化合物
D.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键
解析 形成σ键的原子轨道的重叠程度比π键大,形成的共价键强,不易断裂,A错误;s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性,B错误;氢氧化钠是离子化合物,含有氢氧共价键,C错误;两个原子之间形成共价键时,单键为σ键,双键或三键中只有一个σ键,D正确。
答案 D
3.下表所列物质晶体的类型全部正确的一组是( )
选项
共价晶体
离子晶体
分子晶体
A
氮化硅
磷酸
单质硫
B
单晶硅
碳酸氢铵
水银
C
金刚石
烧碱
冰
D
铁
尿素
冰醋酸
解析 A项,磷酸的构成微粒是分子,所以磷酸属于分子晶体;B项,单晶硅的构成微粒是原子,所以属于共价晶体,碳酸氢铵的构成微粒是阴、阳离子,所以属于离子晶体,水银的构成微粒是金属阳离子和自由电子,属于金属晶体;C项,金刚石的构成微粒是原子,所以属于共价晶体,烧碱的构成微粒是阴、阳离子,所以属于离子晶体,冰的构成微粒是分子,所以属于分子晶体;D项,铁的构成微粒是金属阳离子和自由电子,所以属于金属晶体,尿素的构成微粒是分子,属于分子晶体,冰醋酸的构成微粒是分子,属于分子晶体。
答案 C
4.硫化锌有两种常见的晶体,分别是六方硫化锌(晶胞结构如图甲所示)和立方硫化锌(晶胞结构如图乙所示)。下列说法错误的是( )
A.可用X-射线衍射实验鉴别硫化锌是否属于晶体
B.每个六方硫化锌晶胞中含2个S原子
C.立方硫化锌中锌的配位数为4
D.氧化锌的熔点低于六方硫化锌和立方硫化锌
解析 晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列,X-射线衍射可以看到微观结构,所以可用X-射线衍射实验鉴别硫化锌是否属于晶体,A正确;每个六方硫化锌晶胞中有4个S原子位于棱上,1个S原子位于内部,含4×+1=2个S原子,B正确;据图可知Zn原子位于4个S原子形成的正四面体空隙中,所以立方硫化锌中锌的配位数为4,C正确;O2-的半径小于S2-,所以O2-与Zn2+形成的离子键更强,晶格能更大,熔点更高,D错误。
答案 D
5.(2024·江苏卷)下列有关反应描述正确的是( )
A.CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO,CH3CH2OH断裂C—O键
B.氟氯烃破坏臭氧层,氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程
C.丁烷催化裂化为乙烷和乙烯,丁烷断裂σ键和π键
D.石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2
解析 CH3CH2OH转化为CH3CHO的过程中,断裂C—H、O—H键,形成C===O键,无C—O键断裂,A错误;由材料可知,氯自由基对O3分解起催化作用,改变O3分解的历程,B正确;丁烷中不存在π键,C错误;石墨中碳原子为sp2杂化,金刚石中碳原子为sp3杂化,D错误。
答案 B
6.航天飞机表层的防热瓦曾成为航天飞机能否安全着陆的制约因素,防热瓦是以石墨材料为主要成分的十分疏松的泡沫陶瓷。下列有关说法合理的是( )
A.石墨成为该泡沫陶瓷主要成分的主要原因是石墨是共价晶体
B.石墨成为该泡沫陶瓷主要成分的主要原因是石墨熔点很高
C.石墨中碳碳键之间的夹角是109°28′
D.C60也可代替石墨用作航天飞机表层的防热瓦材料
解析 石墨为混合晶体,键角为120°,熔点高,可用作防热瓦材料;C60为分子晶体,熔点低,不能用作防热瓦材料。
答案 B
7.关于化合物,下列叙述错误的是( )
A.分子间不能形成氢键
B.分子中既有极性键又有非极性键
C.分子中有7个σ键和1个π键
D.该分子在水中的溶解度大于2-丁烯
解析 该化合物分子中不存在与电负性很大的元素相连的氢原子,所以不存在氢键,A正确;分子中碳碳键是非极性键,碳氢键、碳氧键都是极性键,B正确;1个单键是1个σ键,1个双键是1个σ键和1个π键,所以分子中有9个σ键和3个π键,C错误;该分子的醛基可与水形成氢键,该分子在水中的溶解度大于2-丁烯,D正确。
答案 C
8.下列各组晶体中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( )
①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl ③CO2和SO2
④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮 ⑥硫和碘
A.①②③ B.④⑤⑥
C.③④⑥ D.①③⑤
解析 属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫和碘;属于共价晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成的,稀有气体为单原子分子,分子内不存在化学键。
答案 C
9.下面有关晶体的叙述中,不正确的是( )
A.金刚石为网状结构,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子
B.氯化钠晶体中,每个Na+周围紧邻且距离相等的Na+共有6个
C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻且距离相等的Cl-有8个
D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻且距离相等的CO2分子有12个
解析 金刚石中由共价键构成的最小的环上有6个碳原子,A正确;氯化钠晶体中,每个Na+周围紧邻且距离相等的Cl-有6个,每个Na+周围紧邻且距离相等的Na+有12个,B错误;氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻且距离相等的Cl-有8个,每个Cs+周围紧邻且距离相等的Cs+有6个,C正确;干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻且距离相等的CO2分子有12个,D正确。
答案 B
10.经X射线研究证明,PCl5在固体时,由空间结构分别是正四面体和正八面体的两种离子构成,下列关于PCl5的推断正确的是( )
A.PCl5固体是分子晶体
B.PCl5晶体由PCl和PCl构成,且离子数目之比为1∶1
C.PCl5晶体具有良好的导电性
D.PCl5晶体由PCl和PCl构成,且离子数目之比为1∶1
解析 PCl5在固体时,由空间结构分别是正四面体和正八面体的两种离子构成,说明PCl5是离子晶体,A错误;正四面体为四配位、正八面体为六配位,B错误、D正确;固体中离子不能自由移动,没有导电性,C错误。
答案 D
11.如表为元素周期表前4周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中,正确的是( )
A.W、R元素单质分子内都存在非极性键
B.X、Z元素都能形成双原子分子
C.键长:W—H键<Y—H键,键的极性:Y—H键>W—H键
D.键长:X—H键<W—H键,键能:X—H键<W—H键
解析 由元素在周期表中的位置可知,X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。白磷单质中存在非极性键,但稀有气体分子为单原子分子,分子中没有化学键,A错误;氮气、溴单质都是双原子分子,B正确;原子半径:W>Y,故键长:W—H键>Y—H键,C错误;原子半径:W>X,故键长:W—H键>X—H键,键长越短,键能越大,故键能W—H键<X—H键,D错误。
答案 B
12.(2025·河北卷)SmCok(k>1)是一种具有优异磁性能的稀土永磁材料,在航空航天等领域中获得重要应用。SmCok的六方晶胞示意图如下,晶胞参数a=500 pm、c=400 pm,M、N原子的分数坐标分别为、。设NA是阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是( )
A.该物质的化学式为SmCo5
B.体心原子的分数坐标为
C.晶体的密度为 g·cm-3
D.原子Q到体心的距离为100 pm
解析 由晶胞图知,白球位于体心,晶胞中数目为1,黑球位于顶角、棱心、体内,晶胞中数目为8×+8×+2=5,结合题意知,白球为Sm、黑球为Co,该物质化学式为SmCo5,A正确;体心原子位于晶胞的中心,其分数坐标为,B正确;每个晶胞中含有1个“SmCo5”,晶胞底面为菱形,晶胞体积为a2c,则晶体密度为ρ== g·cm-3,C正确;原子Q的分数坐标为,由体心原子向上底面作垂线,垂足为上底面面心,连接该面心与原子Q、体心与原子Q可得直角三角形,则原子Q到体心的距离= pm=50 pm,D错误。
答案 D
13.(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级,纯金为24K。Au-Cu合金的三种晶胞结构如图,Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是( )
A.Ⅰ为18K金
B.Ⅱ中Au的配位数是12
C.Ⅲ中最小核间距Au-Cu<Au-Au
D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,Au与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1
解析 纯金为24K,则18K金中金的质量分数为75%,Ⅰ中Au位于体心,个数为1,Cu位于顶点,个数为8×=1,则Au的质量分数为×100%≈75%,为18K金,A正确;Ⅱ中Au位于顶点,个数为8×=1,Cu位于面心,个数为6×=3,晶体化学式为Cu3Au,1个Cu周围有4个Au,则1个Au周围有12个Cu,Au的配位数是12,B正确;Ⅲ中Au-Cu和Au-Au的最小核间距均为面对角线长度的,故最小核间距Au-Cu=Au-Au,C错误;结合上述分析可知,Ⅰ中Au、Cu原子个数比为1∶1,Ⅱ中Au、Cu原子个数比为1∶3,Ⅲ中Au位于面心,个数为6×=3,Cu位于顶点,个数为8×=1,Au、Cu原子个数比为3∶1,D正确。
答案 C
14.正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是( )
A.正硼酸晶体属于共价晶体
B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关
C.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构
D.含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键
解析 A项,正硼酸属于分子晶体;B项,H3BO3分子的稳定性与分子内部的共价键有关,与分子间的氢键无关;C项,分子中的硼原子最外层不符合8电子稳定结构。
答案 D
二、非选择题:共4小题,共58分。
15.(13分)现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组
B组
C组
D组
金刚石:3550
Li:181
HF:-83
NaCl
硅晶体:1410
Na:98
HCl:-115
KCl
硼晶体:2300
K:64
HBr:-89
RbCl
二氧化硅:1732
Rb:39
HI:-51
MgO:2800
据此回答下列问题:
(1)由表格可知,A组熔点普遍偏高,据此回答:
A组属于________晶体,硅的熔点低于二氧化硅,是由于________________ ________________________________________________________________。
(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于___________________________________。
(4)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为________________,MgO晶体的熔点高于三者,其原因解释为_____________________________。
解析 (1)A组由非金属元素组成,熔点最高,属于共价晶体,熔化时需破坏共价键。由共价键形成的共价晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高,硬度大。(2)B组都是金属,存在金属键,具有金属晶体的性质。(3)C组卤化氢晶体属于分子晶体,HF熔点高是由于分子之间形成氢键。(4)晶格能与离子电荷数和离子半径有关,电荷越多,半径越小,晶格能越大,晶体熔点越高。
答案 (1)共价 Si—Si键键能小于Si—O键键能
(2)①②③④ (3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)NaCl>KCl>RbCl MgO晶体为离子晶体,离子所带电荷越多,半径越小,离子键越强,熔点越高
16.(15分)下列各图为几种晶体或晶胞的结构示意图。
请回答下列问题:
(1)这些晶体中,微粒之间以共价键结合形成的晶体是________。
(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为________________________。
(3)NaCl晶胞与MgO晶胞结构相同,NaCl晶体的硬度________(填“大于”或“小于”)MgO晶体的硬度,原因是______________________________。
(4)每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子,CaCl2晶体中每个Ca2+周围距离最近且相等的Cl-有________个。
(5)冰的熔点远高于干冰的重要原因是___________________________。
解析 (1)冰、干冰晶体属于分子晶体,分子之间以分子间作用力结合;金刚石属于共价晶体,原子之间以共价键结合;Cu属于金属晶体,金属阳离子与自由电子之间以金属键结合;MgO、CaCl2属于离子晶体,阴、阳离子之间以离子键结合;故这些晶体中微粒之间以共价键结合形成的晶体是金刚石晶体。(2)一般情况下,微粒间的作用力:共价晶体>离子晶体>分子晶体。在上述物质中,金刚石属于共价晶体,熔点最高;MgO、CaCl2属于离子晶体,熔点比金刚石的低,由于离子半径:Mg2+<Ca2+,O2-<Cl-离子半径越小、离子所带电荷越多,离子键越强,断裂离子键消耗的能量就越大,物质的熔点就越高,所以熔点:MgO>CaCl2;冰、干冰都属于分子晶体,分子之间以分子间作用力结合,由于H2O分子之间存在氢键,CO2分子之间只存在分子间作用力,所以熔点:冰>干冰;故上述五种物质中熔点由高到低的顺序为金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰。(3)在MgO、NaCl晶体中,离子半径:r(Mg2+)<r(Na+),r(O2-)<r(Cl-),且MgO晶体中离子所带电荷数大于NaCl晶体中离子所带电荷数,所以NaCl晶体的硬度小于MgO晶体的硬度。(4)每个Cu晶胞中含有的Cu原子个数为8×+6×=4;CaCl2晶胞中,Ca2+周围距离最近且相等的Cl-构成正八面体形结构,所以每个Ca2+周围距离最近且相等的Cl-有8个。(5)冰、干冰都是分子晶体,分子之间以分子间作用力结合,由于冰中水分子间形成了氢键,使冰的熔点远高于干冰的熔点。
答案 (1)金刚石晶体 (2)金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰
(3)小于 在MgO、NaCl晶体中,离子半径:r(Mg2+)<r(Na+),r(O2-)<r(Cl-)且MgO晶体中离子所带电荷数大于NaCl晶体中离子所带电荷数
(4)4 8 (5)H2O分子之间存在氢键
17.(14分)(1)①NiO、FeO的晶体结构类型也与NaCl的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO________(填“>”或“<”)FeO。
②CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构,已知CaO晶体密度为a g·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则CaO晶胞体积为________cm3。
(2)NaF的熔点________(填“>”“<”或“=”)BF的熔点,其原因是_____________________________________________________。
(3)如图是CaF2晶体的晶胞示意图,回答下列问题:
①Ca2+的配位数是______________,F-的配位数是________。
②CaF2晶体的密度为a g·cm-3,则晶胞的体积是________________________ (只要求列出算式)。
解析 (1)①离子键NiO比FeO强,所以熔点NiO>FeO。②由于CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构,所以CaO晶胞中也含有4个钙离子和4个氧离子,因此CaO晶胞体积V== cm3= cm3。(2)两者均为离子化合物,且电荷数均为1,但后者离子半径大,离子键较弱,因此熔点较低。(3)①每个Ca2+周围吸引8个F-,每个F-周围吸引4个Ca2+,所以Ca2+的配位数为8,F-的配位数为4。
②ρ===a g·cm-3,
V=。
答案 (1)①> ②
(2)> 两者均为离子晶体,且电荷数均为1,但后者离子半径大,离子键较弱,因此熔点较低
(3)①8 4 ②
18.(16分)(2024·浙江1月卷)氮和氧是构建化合物的常见元素。
已知:
请回答:
(1)某化合物的晶胞如图,其化学式是________,晶体类型是________。
(2)下列说法正确的是________。
A.电负性:B>N>O
B.离子半径:P3-<S2-<Cl-
C.第一电离能:Ge<Se<As
D.基态Gr2+的简化电子排布式[Ar]3d4
(3)①H2N—NH2+H+―→H2N—NH,其中—NH2的N原子杂化方式为_____;比较键角∠HNH:H2N—NH2中的—NH2____(填“>”“<”或“=”)H2N—NH中—NH,请说明理由:__________________________________________。
②将HNO3与SO3按物质的量之比1∶2发生化合反应生成A,测得A由2种微粒构成,其中之一是NO。比较氧化性强弱:NO________(填“>”“<”或“=”)HNO3;写出A中阴离子的结构式:________。
解析 (1)由晶胞结构可知,晶胞顶点和面心处原子团是一样的,均为CrCl2·4H2O,故该化合物的化学式为CrCl2·4H2O,其晶体类型为分子晶体。(2)同一周期主族元素,从左到右,电负性依次增大,故电负性顺序为O>N>B,A项错误;核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,半径越小,故离子半径顺序为P3 ->S2->Cl-,B项错误;同一周期元素从左到右,第一电离能呈增大的趋势,但第ⅡA族和第ⅤA族元素例外,故第一电离能:Ge< Se<As,C项正确;基态Cr原子的简化电子排布式为[Ar]3d54s1,则基态Cr2+的简化电子排布式为[Ar]3d4,D项正确。(3)①—NH2中N原子的价层电子对数为3+=4,故杂化方式为sp3;—NH2的价层电子对数为4,有一个电子孤对,—NH的价层电子对数为4+=4,无孤电子对,由孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力知,键角—NH2<—NH。②由题给条件及原子守恒可知,该反应为HNO3+2SO3===NO2HS2O7,硝酸失去OH-得到NO,则NO得电子能力更强,即氧化性更强,故氧化性:NO>HNO3;A中阴离子为HS2O,根据题给已知信息可知其结构式为。
答案 (1)Cr(H2O)4Cl2或CrCl2·4H2O 分子晶体
(2)CD (3)①sp3 < —NH2中N有孤电子对,对成键电子对的斥力大,键角小 ②>
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