内容正文:
阶段质量检测(二) 微粒间作用力与物质性质
一、选择题(本题共15个小题,每小题3分,共45分)
1.下列关于化学键的说法不正确的是 ( )
A.乙烯中C==C键的键能小于乙烷中C—C键的键能的2倍
B.σ键可以绕键轴旋转,π键不能绕键轴旋转
C.在气体单质中,一定有σ键,可能有π键
D.s⁃p σ键和p⁃p σ键电子云都是轴对称
2.共价键、金属键、离子键和分子间作用力是微观粒子间的不同相互作用,含有上述两种相互作用的晶体是 ( )
A.SiC晶体 B.CCl4晶体
C.KCl晶体 D.Na晶体
3.下列各组金属熔、沸点的高低顺序,排列正确的是 ( )
A.Mg>Al>Ca B.Al>Na>Li
C.Al>Mg>Ca D.Mg>Ba>Al
4.下列四种性质的叙述,可能属于金属晶体的是 ( )
A.由分子间作用力结合而成,熔点低
B.固态时或熔融后易导电,熔点在1 000 ℃左右
C.以共价键结合成三维骨架结构,熔点高
D.固态时不导电,但溶于水或熔融后能导电
5.下列各组顺序不正确的是 ( )
A.微粒半径:S2->Cl->F->Na+>Al3+
B.热稳定性:SiH4<PH3<NH3<H2O<HF
C.熔点高低:石墨>食盐>干冰>碘晶体
D.沸点高低:NH3>SbH3>AsH3>PH3
6.下列物质发生变化时,所克服的粒子间相互作用属同种类型的是 ( )
A.碘与干冰分别受热变为气体
B.硝酸铵与硝酸分别受热变为气体
C.氯化钠与氯化氢分别溶解在水中
D.二氧化硅晶体与冰分别受热熔化
7.下列有关σ键和π键的说法错误的是 ( )
A.在某些分子中,化学键可能只有π键而没有σ键
B.当原子形成分子时,首先形成σ键,可能形成π键
C.σ键的特征是轴对称,π键的特征是镜面对称
D.含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者
8.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度,且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法正确的是 ( )
A.C3N4晶体是共价晶体
B.C3N4晶体中C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要长
C.C3N4晶体中每个C原子连接3个N原子,而每个N原子连接4个C原子
D.C3N4晶体中微粒间通过离子键结合
9.Al2O3在一定条件下可转化为硬度大、熔点高的氮化铝晶体,其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.氮化铝属于离子晶体
B.氮化铝可用于制造切割金属的刀具
C.1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子
D.氮化铝晶体中Al原子和N原子数目之比为2∶3
10.用高压釜施加高温高压并加入金属镍等催化剂,可实现如图所示的石墨转化为物质B的过程,下列有关说法错误的是 ( )
A.石墨的层状结构比物质B的结构更稳定
B.在该条件下,石墨转化为物质B的变化是化学变化
C.物质B的硬度比石墨的大,属于共价晶体
D.石墨和物质B中的C均采取sp2杂化,键角均为120°
11.(2025·沧州一中月考)准晶体原子虽然排列有序,但不具备普通晶体的长程平移对称性,而且原子之间有间隙。如图为晶体平移对称性和准晶体旋转对称性的对比图。下列说法不正确的是 ( )
A.石墨是共价晶体,0.12 g石墨中约含6.02×1021个碳原子
B.与类似普通晶体比较,准晶体延展性较低
C.与类似普通晶体比较,准晶体密度较小
D.普通玻璃属于非晶体,其成分中存在共价键
12.镍酸镧电催化剂立方晶胞如图所示,晶胞参数为a,具有催化活性的是Ni,图①和图②是晶胞的不同切面。下列说法错误的是 ( )
A.催化活性:①>②
B.镍酸镧晶体的化学式为LaNiO3
C.La周围紧邻的O有4个
D.La和Ni的最短距离为a
13.金刚石具有硬度大、熔点高等特点,大量用于制造钻头、金属切割刀具等,其结构如图所示,下列判断正确的是 ( )
A.金刚石中C—C键的键角均为109°28',所以金刚石和CH4的晶体类型相同
B.金刚石的熔点高与C—C键的键能无关
C.金刚石中碳原子数与C—C键数之比为1∶2
D.金刚石的熔点高,所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却
14.(2025·安徽卷)碘晶体为层状结构,层间作用为范德华力,层间距为d pm。下图给出了碘的单层结构,层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 ( )
A.碘晶体是混合型晶体
B.液态碘单质中也存在“卤键”
C.127 g碘晶体中有NA个“卤键”
D.碘晶体的密度为 g·cm-3
15.(2025·黑吉辽蒙卷)NaxWO3晶体因x变化形成空位而导致颜色各异,当0.44≤x≤0.95时,其立方晶胞结构如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是 ( )
A.与W最近且等距的O有6个
B.x增大时,W的平均价态升高
C.密度为 g·cm-3时,x=0.5
D.空位数不同,吸收的可见光波长不同
二、非选择题(本题共4个小题,共55分)
16.(10分)(1)氯酸钾晶体熔化,粒子间克服了 的作用力;二氧化硅晶体熔化,粒子间克服了共价键的作用力;碘晶体升华,粒子间克服了分子间作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是 。
(2)下列六种晶体:①CO2 ②NaCl ③Na ④Si ⑤CS2 ⑥金刚石,它们的熔点从低到高的顺序为 (填序号)。
(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中,能形成分子晶体的物质是 ,含有氢键的分子晶体的化学式是 ,属于离子晶体的是 ,属于共价晶体的是 ,五种物质的熔点由高到低的顺序是 。
(4)A、B、C、D为四种晶体,性质如下:
A固态时能导电,能溶于盐酸
B能溶于CS2,不溶于水
C固态时不导电,液态时能导电,可溶于水
D固态、液态时均不导电,熔点为3 500 ℃
试推断它们的晶体类型:C ;D 。
17.(15分)某元素X的单质晶体的性质见下表。请完成下列空白:
金刚石
晶体硅
晶体X
冰
铁
熔点/K
<3 823
1 683
2 573
273
1 818
沸点/K
5 100
2 628
2 823
373
3 023
摩氏硬度
10
7.0
9.5
2~3
4~5
导电性
不导电
不导电
不导电
不导电
良好
(1)请判断晶体X的晶体类型属于 晶体,理由是 。
(2)XCl3的熔点为107 ℃,沸点为12.5 ℃。则XCl3晶体属于 晶体。
(3)X的最高价氧化物的水化物(H3XO3)晶体是一种白色层状结构,层内的H3XO3分子之间有序排列(如图)。
①在晶体中,H3XO3分子能形成这种排列方式的原因是 。
②在H3XO3晶体中层与层之间的作用力是 ,该晶体属于 晶体。
18.(15分)现有某第4周期过渡金属元素A,其基态原子有四个未成对电子,由此元素可构成固体X。
(1)区分固体X为晶体或非晶体最可靠的科学方法为 。若此固体结构如图甲、乙所示,则按甲虚线方向切乙得到的A~D图中正确的是 。
(2)写出A的基态原子的电子排布式: ,A2+的外围电子轨道表示式是 。
(3)A可与CO反应生成A(CO)5,常压下熔点为-20.3 ℃,沸点为103.6 ℃,试推测,该晶体类型是 。
(4)A可与另两种元素B、C构成某种化合物,B、C的外围电子排布式分别为3d104s1、3s23p4,其晶胞如图所示,则其化学式为 。该晶胞上下底面为正方形,侧面与底面垂直,根据如图中所示的数据,则该晶体的密度是 g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值,列出计算式)。
19.(15分)(1)ⅢA族磷化物均为共价化合物,被广泛用于高温技术、新型电子产品等领域。
①实验测定磷化铝和磷化铟的熔点分别为2 000 ℃、1 070 ℃,从结构角度说明其熔点差异的原因:
。
②磷化硼是一种半导体材料,晶胞结构如图所示。
磷化硼的化学式是 ,已知晶胞边长为a pm,阿伏加德罗常数为NA,磷化硼晶体的密度是 g·cm-3。(1 pm=10-10cm)
(2)TiO2通过氮掺杂反应生成TiO2-aNb,可表示如图,则TiO2-aNb晶体中a= ,b= 。
(3)PbS是一种重要的半导体材料,具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得PbS的晶胞参数为a=0.594 nm。
①已知坐标参数:A(0,0,0),B,则C的坐标参数为 。
②PbS晶体中Pb2+的配位数为 ,r(S2-)为 nm。(已知=1.414)
③PbS晶体的密度为 g·cm-3。(列出计算式即可)
阶段质量检测(二)
1.选C 气体单质中可能不存在化学键,如稀有气体单质,C错误。
2.选B A项,SiC晶体为共价晶体,晶体中只存在共价键;B项,CCl4晶体是分子晶体,分子之间存在分子间作用力,在分子内部C、Cl之间以共价键结合;C项,KCl晶体为离子晶体,晶体中只存在离子键;D项,Na晶体为金属晶体,晶体中只存在金属键。
3.选C 金属元素的原子半径越小,外围电子数越多,金属键越强,金属的熔、沸点越高。
4.选B 由分子间作用力结合而成,熔点低,为分子晶体的特点,A不符合题意;固态时或熔融后能导电,熔点在1 000 ℃左右,可能为金属晶体,B符合题意;以共价键结合成三维骨架结构,熔点高,是共价晶体的特点,C不符合题意;固态时不导电,不符合金属晶体的特征,D不符合题意。
5.选C 核外电子层数越多微粒半径越大,相同电子层排布的微粒,核电荷数越大微粒半径越小,A项正确。热稳定性大小取决于分子内共价键的键能大小,键能越大热稳定性越高,B项正确。干冰常温下为气体,而I2常温下为固体,故熔点高低顺序为石墨>食盐>碘晶体>干冰,C项错误。沸点高低顺序取决于分子间作用力的大小,NH3分子间有氢键,故沸点较高,SbH3、AsH3、PH3的沸点高低与相对分子质量的大小有关,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高,D项正确。
6.选A 碘与干冰都是分子晶体,受热变为气体所克服的粒子间相互作用都为分子间作用力,类型相同,故A正确;硝酸铵为离子晶体,受热变为气体所克服的粒子间相互作用为离子键,硝酸是分子晶体,受热变为气体所克服的粒子间相互作用为分子间作用力,类型不相同,故B错误;氯化钠为离子晶体,溶解在水中所克服的粒子间相互作用为离子键,氯化氢是分子晶体,溶解在水中所克服的粒子间相互作用为共价键,类型不相同,故C错误;二氧化硅晶体是共价晶体,受热熔化所克服的粒子间相互作用为共价键,冰是分子晶体,受热熔化所克服的粒子间相互作用为分子间作用力,类型不相同,故D错误。
7.选A 共价键中一定含σ键,则在分子中,化学键可能只有σ键,而没有π键,A错误;原子形成分子,优先“头碰头”重叠,则先形成σ键,可能形成π键,B正确;σ键是“头碰头”重叠形成,可沿键轴自由旋转,为轴对称,而π键是由两个p电子“肩并肩”重叠形成,为镜面对称,C正确;π键不稳定,易断裂,则含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者,D正确。
8.选A C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度,说明C3N4晶体是共价晶体,且晶体中C—N键比金刚石中C—C键键长要短;由“原子间均以单键结合”可知每个C原子连接4个N原子,而每个N原子连接3个C原子。
9.选B 根据氮化铝晶体的性质,可知其属于共价晶体,可用于制造切割金属的刀具;根据晶胞结构可知,1个氮化铝晶胞中含有Al原子的个数为1+4×+4×=2,N原子的个数为2×+2×+1=2,Al原子和N原子数目之比为1∶1。综上可知,B项正确。
10.选D 由题给结构可知,高温高压并有催化剂存在时,石墨转化得到的物质B为金刚石。键长:金刚石>石墨,则键能:金刚石<石墨,键能越大,键越牢固,物质越稳定,石墨比金刚石更稳定,A项正确;石墨和金刚石互为同素异形体,石墨转化为金刚石的过程涉及旧化学键的断裂和新化学键的形成,是化学变化,B项正确;金刚石的结构是共价键三维骨架结构,属于共价晶体,其硬度比石墨的大,C项正确;石墨中的C采取sp2杂化,键角是120°,金刚石中的C采取sp3杂化,键角是109°28',D项错误。
11.选A 石墨晶体内存在共价键、大π键,层间以范德华力结合,兼具有共价晶体、金属晶体、分子晶体的特征,为混合型晶体,0.12 g石墨中约含6.02×1021个碳原子,故A项错误;由于准晶体不具备普通晶体的长程平移对称性,故与类似普通晶体比较,准晶体延展性较低,故B项正确;由于准晶体原子之间有间隙,故与类似普通晶体比较,准晶体密度较小,故C项正确;普通玻璃属于非晶体,其成分中存在硅氧共价键,故D项正确。
12.选C 具有催化活性的是Ni,图②中没有Ni原子,则催化活性:①>②,故A正确;镍酸镧电催化剂立方晶胞中含有1个La,12×=3个O,8×=1个Ni,镍酸镧晶体的化学式为LaNiO3,故B正确;由晶胞结构可知,La在晶胞体心,O在晶胞的棱心,则La周围紧邻的O有12个,故C错误;由晶胞结构可知,La和Ni的最短距离为体对角线的一半,为a,故D正确。
13.选C 金刚石是共价晶体,CH4是分子晶体,二者的晶体类型不同,A项错误;金刚石熔化过程中C—C键断裂,因C—C键的键能大,断裂时需要的能量多,故金刚石的熔点很高,B项错误;金刚石中每个C都参与了4个C—C键的形成,而每条键只有一半属于该C,故碳原子数与C—C键数之比为1∶=1∶2,C项正确;金刚石的熔点高,但在打孔过程中会产生很高的温度,如不浇水冷却钻头,会导致钻头熔化,D项错误。
14.选A 碘晶体中,分子间是“卤键”(类似氢键),层与层间是范德华力,与石墨不同(石墨层内只存在共价键)所以碘晶体是分子晶体,A错误;由图可知,题目中的“卤键”类似分子间作用力,只不过强度与氢键接近,则液态碘单质中也存在类似的分子间作用力,即“卤键”,B正确;由图可知,每个I2分子能形成4条“卤键”,每条“卤键”被2个碘分子共用,所以每个碘分子能形成2个“卤键”,127 g碘晶体物质的量是0.5 mol,“卤键”的个数是0.5 mol×2×NA mol-1=NA,C正确;碘晶体为层状结构,所给区间内4个碘原子处于面心,则每个晶胞中碘原子的个数是8×=4,晶胞的体积是abd×10-30cm3,密度是 g·cm-3,D正确。
15.选B W位于立方体的顶角,以顶角W为例,在此晶胞内,离该顶角最近且距离相等的O原子位于该顶角所在3条棱的棱心,由于该顶角在8个晶胞里,而棱上的原子被4个晶胞共有,所以与W最近且距离相等的O原子有3×8×=6,故A正确;O元素化合价为-2价,负化合价总数为-6,设W元素的平均化合价为y,据正负化合价代数和为0可得:-6+y+x=0,y=6-x,x的值增大y减小,即W元素的平均化合价降低,故B错误;0.44≤x≤0.95时,立方晶胞中W个数为8×=1、O个数为12×=3,若x=0.5,晶胞质量为m= g,晶胞体积为
V=(a×10-10)3 cm3,则密度ρ== g·cm-3= g·cm-3,解得x=0.5,故C正确;NaxWO3晶体因x变化形成空位而导致颜色各异,即空位数不同,吸收的可见光波长不同,故D正确。
16.解析:(1)氯酸钾晶体是离子晶体,熔化离子晶体时需要克服离子键的作用力;二氧化硅晶体是共价晶体,熔化共价晶体时需要克服共价键的作用力;碘晶体为分子晶体,熔化分子晶体时需要克服的是分子间作用力。一般来说,由于共价晶体是由共价键形成的空间网状结构的晶体,所以共价晶体的熔点最高,其次是离子晶体,由于分子间作用力与化学键相比较要小得多,所以碘晶体的熔点最低。(2)先把六种晶体分类。共价晶体:④⑥;离子晶体:②;金属晶体:③;分子晶体:①⑤。由于C的原子半径小于Si的原子半径,所以金刚石的熔点高于晶体硅;CO2和CS2同属于分子晶体,CS2的相对分子质量比CO2的大,故CS2的熔点高于CO2;Na在通常状况下是固态,而CS2是液态,CO2是气态,所以Na的熔点高于CS2和CO2;Na在水中即熔化成小球,说明它的熔点较NaCl的低。(3)H2、CO2、HF均形成分子晶体;(NH4)2SO4晶体属离子晶体,SiC晶体属共价晶体。
答案:(1)离子键 SiO2>KClO3>I2
(2)①⑤③②④⑥
(3)H2、CO2、HF HF (NH4)2SO4 SiC
SiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2
(4)离子晶体 共价晶体
17.解析:从题意看,晶体X是单质所形成的晶体,则不会是离子晶体;不导电则不会是金属晶体,从其他性质看,都在共价晶体的相关数据范围内,并且远高于分子晶体。晶体的层状结构说明H3XO3分子具有平面结构,分子有规则的排列应该是有方向性的氢键产生的结果。
答案:(1)共价 由单质形成的晶体,熔点高,硬度大,不导电,并且各数据均介于金刚石和晶体硅之间 (2)分子 (3)①在H3XO3分子之间形成了氢键 ②范德华力 分子
18.解析:第4周期过渡金属元素A,其基态原子有四个未成对电子,故A为Fe。(2)A的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2,Fe2+的外围电子排布式为3d6,外围电子轨道表示式为。(3)A可与CO反应生成A(CO)5,常压下熔点为-20.3 ℃,沸点为103.6 ℃,熔、沸点很低,属于分子晶体。(4)B、C的外围电子排布式分别为3d104s1、3s23p4,则B为Cu、C为S,晶胞中Fe原子处于面上、棱心,Fe原子数目为4×+6×=4,Cu原子处于体心、顶点、面上,Cu原子数目为1+8×+4×=4,S原子处于晶胞内部,共有8个,故Cu、Fe、S原子数目之比为4∶4∶8=1∶1∶2,故化学式为CuFeS2。晶胞质量为 g,晶体密度为 g·cm-3。
答案:(1)X射线衍射实验 A
(2)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (3)分子晶体
(4)CuFeS2
19.解析:(1)②根据晶胞结构,磷化硼含有P原子数目为8×+6×=4个,含有B原子数目为4个,故磷化硼的化学式是BP;已知晶胞边长为a pm,阿伏加德罗常数为NA,磷化硼晶体的密度ρ==g·cm-3。(2)1个TiO2-aNb晶胞中Ti原子数为1+4×+8×=4,N原子数为,O原子数为1+7×+7×=,则Ti、O、N的原子个数之比为4∶∶=1∶∶,即2-a=,a=,b=。(3)①根据图示,A(0,0,0),A为坐标原点,B,B在底面的中心,则边长为1,C在体心,因此C的坐标参数为;②在PbS晶胞中Pb2+与周围的6个S2-的距离相等且最小,配位数为6;晶胞中S2-采用面心立方最密堆积方式,晶胞参数为a=0.594 nm,则4r(S2-)=×0.594 nm,解得r(S2-)=0.210 nm;③PbS晶胞具有NaCl型结构,PbS晶胞中含有阴阳离子数目相等,如S2-的个数=8×+6×=4,则晶体的密度== g·cm-3。
答案:(1)①磷化铝和磷化铟属于共价晶体,由于Al、In为同主族元素,随着原子序数的递增,核外电子层数逐渐增加,原子半径Al<In,共价键键长Al—P<In—P,Al—P的键能强于In—P的键能,因此AlP熔点高于InP
②BP
(2) (3)① ②6 0.210
③
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