鲁科版高中化学物质结构与性质第三章《物质的聚集状态与物质性质》测试卷

第三章《物质的聚集状态与物质性质》测试卷 一、单选题(共 15 小题) 1.Paul Chu 教授发现钇钡铜氧化合物在 90 K 时具有超导性，该化合物的晶胞结构如下图所示： 该化合物以 Y2O3、BaCO3 和 CuO 为原料，经研磨烧结而成，其原料配比(物质的量之比)为( ) A． 2∶3∶3 B． 1∶1∶1 C． 1∶2∶3 D． 1∶4∶6 2.钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示，有关说法不正确的是（ ） A． 该晶体属于离子晶体 B． 晶体的化学式为 Ba2O2 C． 该晶体晶胞结构与 NaCl 相似 D． 与每个 Ba2+距离相等且最近的 Ba2+共有 12 个 3.玻璃是常见的非晶体，在生产、生活中有着广泛的应用，有关玻璃的说法错误的是( ) A． 玻璃内部微粒排列是长程无序和短程有序的 B． 玻璃熔化时吸热，温度不断上升 C． 光纤和玻璃的主要成分都可看成 SiO2，二者都是非晶体 D． 利用 X 射线衍射实验可以鉴别玻璃和水晶 4.自然界中的 CaF2 又称萤石,是一种难溶于水的固体,属于典型的离子晶体。下列实验一定能说明 CaF2 是离子晶体的是( ) A． CaF2 难溶于水,其水溶液的导电性极弱 B． CaF2 的熔沸点较高,硬度较大 C． CaF2 固体不导电,但在熔融状态下可以导电 D． CaF2 在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 5.如图是 A，b 两种不同物质的熔化曲线，下列说法中正确的是（ ） ①a 是晶体 ②a 是非晶体 ③b 是晶体 ④b 是非晶体． A． ①④ B． ②④ C． ①③ D． ②③ 6.关于离子晶体的下列说法正确的是( ) ①离子晶体中的组成微粒是阴、阳离子 ②离子晶体中微粒间的作用是离子键 ③离子晶体中微 粒间只存在异性电荷的互相吸引 ④离子晶体中只存在离子键 A． ①② B． ①③ C． ②③ D． ③④ 7.下列关于分散系的叙述不正确的是（ ） A． 分散系的分类： B． 用平行光照射 FeCl3 溶液和 Fe（OH）3 胶体，可以加以区分 C． 把 FeCl3 饱和溶液滴入到蒸馏水中，以制取 Fe（OH）3 胶体 D． 如图所示是树林中的晨曙，该反应与丁达尔效应有关 8.下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的是( ) A． 具有较高的熔点 B． 固态不导电，水溶液能导电 C． 可溶于水 D． 固态不导电，熔融状态能导电 9.下列关于晶格能的说法中正确的是( ) A． 晶格能指形成 1 mol 离子键所放出的能量 B． 晶格能指破坏 1 mol 离子键所吸收的能量 C． 晶格能指 1 mol 离子化合物中的阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时所放出的 能量 D． 晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关 10.如图所示的是某原子晶体 A 空间结构的一个单元，A 与某物质 B 反应生成 C，其实质是每个 A ﹣A 键中插入一个 B 原子，则 C 物质的化学式为（ ） A． AB B． A5B4 C． AB2 D． A2B5 11.下列关于纳米材料基本构成微粒的叙述中错误的是( ) A． 三维空间尺寸必须都处于纳米级 B． 既不是微观粒子，也不是宏观物质 C． 是原子排列成的纳米数量级原子团 D． 是长程无序的一种结构状态 12.下列不属于晶体的特点的是( ) A． 一定有固定的几何外形 B． 一定有各向异性 C． 一定有固定的熔点 D． 一定是无色透明的固体 13.下列关于等离子体的叙述正确的是( ) A． 物质一般有固态、液态和气态，等离子体被认为是物质存在的第四态 B． 为了使气体变成等离子体，必须使其通电 C． 等离子体通过电场时所有粒子的运动方向都发生改变 D． 等离子体性质稳定，不易发生化学反应 14.两种金属 A 和 B，已知 A，B 常温下为固态，且 A，B 属于质软的轻金属，由 A，B 熔合而成的 合金不可能具有的性质有( ) A． 导电、导热、延展性较纯 A 或纯 B 金属强 B． 常温下为液态 C． 硬度较大，可制造飞机 D． 有固定的熔点和沸点 15.下列性质适合于分子晶体的是( ) A． 熔点 1070 ℃，易溶于水，水溶液导电 B． 熔点 2853 ℃，液态不导电，水溶液也不导电 C． 能溶于 CS2，熔点 112.8 ℃，沸点 444.6 ℃ D． 熔点 97.81 ℃，质软导电，密度为 0.97 g·cm－3 二、实验题(共 1 小题) 16.原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据所学物质结构知识，请你回答下列问题： (1)请按要求任意写一个相应物质：(填化学式) 含有非极性键的离子化合物________，既含有非极性键又含极性键的非极性分子________，既含 有非极性键又含极性键的极性分子________，全部由非金属元素组成的离子化合物________，由 金属元素和非金属元素组成的共价化合物________。 (2)苏丹红颜色鲜艳、价格低廉，常被一些企业非法作为食品和化妆品等的染色剂，严重危害人们 健康。苏丹红常见有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4 种类型，苏丹红Ⅰ的分子结构如图 1 所示。 苏丹红Ⅰ在水中的溶解度很小，微溶于乙醇，有人把羟基取代在对位形成图 2 所示的结构，则其在 水 中 的 溶 解 度 会 ________( 填 “ 增 大 ” 或 “ 减 小 ”) ， 原 因 是 ________________________________________________________________________。 (3)已知 Ti3＋可形成配位数为 6，颜色不同的两种配合物晶体，一种为紫色，另一种为绿色。两种晶 体的组成皆为 TiCl3·6H2O。为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验： a．分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液； b．分别往待测溶液中滴入 AgNO3 溶液，均产生白色沉淀； c．沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现原绿色晶体的水溶液得到的白色沉 淀 质 量 为 原 紫 色 晶 体 的 水 溶 液 得 到 的 沉 淀 质 量 的 2/3 。 则 绿 色 晶 体 配 合 物 的 化 学 式 为 ________________，由 Cl－所形成的化学键类型是________。 (4)下图中 A，B，C，D 四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA 族元素的氢化物的沸点，其中 表示ⅦA 族元素氢化物沸点的曲线是________；表示ⅣA 族元素氢化物沸点的曲线是________；同 一 族 中 第 3 、 4 、 5 周 期 元 素 的 氢 化 物 沸 点 依 次 升 高 ， 其 原 因 是 ________________________________________________________________________； A，B，C 曲线中第二周期元素的氢化物的沸点显著高于第三周期元素的氢化物的沸点，其原因是 ________________________________________________________________________。 三、计算题(共 3 小题) 17.回答下列问题： (1)铜的堆积方式属于 A1 型紧密堆积，其晶胞示意图为______(填序号)。晶胞中所含的铜原子数为 ______个。 金属铜晶胞为面心立方最密堆积，边长为 acm。又知铜的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为 ________________________________________________________________________。 (2)1 183 K 以下纯铁晶体的基本结构单元如图 1 所示，1 183 K 以上转变为图 2 所示的基本结构单元， 在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。 ①铁原子的简化电子排布式为________；铁晶体中铁原子以________键相互结合。 ②在 1 183 K 以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为________；在 1 183 K 以上 的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为________。 ③纯铁晶体在晶型转变前后，两者基本结构单元的边长之比为(1 183 K 以下与 1 183 K 以上之 比)________。 转变温度前后两者的密度之比为(1 183 K 以下与 1 183 K 以上之比)________。 (3)铝单质的晶胞结构如图甲所示，原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示。 若已知铝原子半径为 d，NA 表示阿伏加德罗常数，相对原子质量为 M，请回答： 晶胞中 Al 原子的配位数为__________，一个晶胞中 Al 原子的数目为_________。 该晶体的密度可表示为__________________________________________。 18.(1)NiO（氧化镍）晶体的结构与 NaCl 相同，Ni2+与最邻近 O2-的核间距离为 ×10-8cm，计算 NiO 晶体的密度（已知 NiO 的摩尔质量为 74.7 g·mol-1）。 (2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种 NiO 晶体中就存在如下图所示 的缺陷：一个 Ni2+空缺，另有两个 Ni2+被两个 Ni3+所取代。结果晶体仍呈电中性，但化合物中 Ni 和 O 的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为 Ni0.97O，试计算该晶体中 Ni3+与 Ni2+的离子数之 比。 19.(1)Li2O 是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的 BornHaber 循环计算得到。 可知，Li 原子的第一电离能为________kJ·mol－1，O===O 键键能为________kJ·mol－1，Li2O 晶格能 为________kJ·mol－1。 (2)Li2O 具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为 0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则 Li2O 的密度为________g·cm－3(列出计算式)。 四、填空题(共 2 小题) 20.碳元素的单质有多种形式，下图依次是 C60、石墨和金刚石的结构图： 回答下列问题： (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________。 (2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。 (3)C60 属于________晶体，石墨属于________晶体。 (4)石墨晶体中，层内 C—C 键的键长为 142 pm，而金刚石中 C—C 键的键长为 154 pm。其原因是 金刚石中只存在 C—C 间的________共价键，而石墨层内的 C—C 间不仅存在________共价键，还 有________键。 (5)C60 的晶体结构类似于干冰，则每个 C60 晶胞的质量为________g(用含 NA 的式子表示，NA 为阿伏 加德罗常数的值)。 (6)金刚石晶胞含有________个碳原子。若碳原子半径为 r，金刚石晶胞的边长为 a，根据硬球接触 模型，则 r＝______a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率______(不要求计算结果)。 (7)硅晶体的结构跟金刚石相似，1 mol 硅晶体中含有硅硅单键的数目约是________NA 个(NA 为阿伏 加德罗常数的值) 21.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据： (1)晶体硼的晶体类型属于________晶体，理由是______________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图)，其中有 20 个等边三角形的面 和一定数目的顶点，每个顶点上各有 1 个 B 原子。通过观察图形及推算，此晶体结构单元由 ________个 B 原子组成，键角为________。 答案解析 1.【答案】D 【解析】由图可知，每个晶胞中含 2 个钡原子、1 个钇原子；铜原子位于顶角和棱上，每个晶胞中 含 3 个铜原子，则 Y2O3、BaCO3、CuO 的配比为 1∶4∶6。 2.【答案】B 3.【答案】C 【解析】根据玻璃是非晶体知，构成玻璃的粒子的排列是长程无序和短程有序的，没有固定的熔 点，A、B 正确；区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行 X 射线衍射实验，D 正确。 4.【答案】C 【解析】难溶于水,其水溶液的导电性极弱,不能说明 CaF2 一定是离子晶体;熔沸点较高,硬度较大,也 可能是原子晶体的性质,B 不能说明 CaF2 一定是离子晶体;熔融状态下可以导电,一定有自由移动的 离子生成,C 说明 CaF2 一定是离子晶体;CaF2 在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小,只能说明 CaF2 是极 性分子,不能说明 CaF2 一定是离子晶体。 5.【答案】A 【解析】由图象可知，吸收热量，温度不断升高，则 b 为非晶体，而 a 曲线中吸收热量，温度升高， 到达熔点，不断吸收热量，温度保持不变，完成熔化过程，晶体全部熔化之后，吸收热量，温度 不断升高，则 a 为晶体。 6.【答案】A 【解析】离子晶体是由阴、阳离子通过离子键结合的，所以①、②符合题意；离子晶体中，除阴、 阳离子的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用，所以③不符合 题意；离子晶体是由阴、阳离子构成，阴、阳离子间作用力为离子键，但若阴离子或阳离子是原 子团，则原子团内部含共价键，所以④不符合题意。 7.【答案】C 【解析】A、分散系根据分散质粒子直径的大小可以分为溶液、胶体和浊液，当分散质粒子直径小 于 10﹣9m 时，为溶液，当介于 10﹣9m～10﹣7m 时，为胶体，当大于 10﹣7m 时，是浊液，故 A 正确； B、用丁达尔效应可以区分溶液和胶体，故 B 正确； C、Fe（OH）3 胶体的制备是将 FeCl3 饱和溶液滴入到沸水中，继续煮沸，至溶液变为红褐色即制 得氢氧化铁胶体，故 C 错误； D、大气是胶体，被阳光照射时产生丁达尔效应，故 D 正确． 8.【答案】D 【解析】A 选项，原子晶体熔点也较高；B 选项，有些分子晶体如 HCl 的水溶液也能导电；C 选项， 有些分子晶体也溶于水；离子晶体在熔融时可导电。 9.【答案】C 【解析】晶格能指 1 mol 离子化合物中阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时放出的 能量。 10.【答案】C 【解析】A 空间结构的一个单元中含有 5 个 A 原子，每个 A﹣A 键中插入一个 B 原子，5 的 A 原子 含有 10 个 A﹣A 键，所以插入了 10 个 B 原子，根据 A，B 两种原子的个数比确定 C 物质的化学式． 解答： 解：A 空间结构的一个单元中含有 5 个 A 原子，每个 A﹣A 键中插入一个 B 原子，5 的 A 原子含有 10 个 A﹣A 键，所以插入了 10 个 B 原子，所以该单元中含有 5 个 A 原子 10 个 B 原子， 所以 A，B 原子个数比是 1：2，所以其化学式是 AB2，故选 C。 11.【答案】A 【解析】纳米材料的基本构成微粒的尺度只需至少一维处于纳米级，A 项叙述错误；纳米材料是短 程有序而长程无序的一种结构状态，D 项叙述正确；纳米材料的基本构成微粒处于纳米数量级，既 不是微观粒子，也不是宏观物质，B、C 两项叙述正确。 12.【答案】D 【解析】晶体的特点有：有规则的几何外形(由晶体的自范性决定)、固定的熔点及各向异性，但不 一定是无色透明的固体，如紫黑色的碘晶体、蓝色的硫酸铜晶体。 13.【答案】A 【解析】除高温外，通过紫外线、X 射线和γ射线等手段都能使气体转化为等离子体，故 B 不正确； 等离子体中也存在中性微粒，通过电场时运动方向不发生改变，故 C 不正确；等离子体性质活泼， 可发生一般条件下无法进行的化学反应，故 D 不正确。 14.【答案】D 【解析】合金为混合物，通常无固定组成，因此熔、沸点通常不固定；金属形成合金的熔点比各 组成合金的金属单质低，如 Na、K 常温下为固体，而 Na—K 合金常温下为液态，轻金属 Mg—Al 合金的硬度比 Mg、Al 高。 15.【答案】C 【解析】A 选项熔点高，不是分子晶体，分子晶体熔点低；B 选项是原子晶体的性质；D 选项是金 属钠的性质。 16.【答案】(1)Na2O2 C2H2 H2O2 NH4Cl AlCl3 (2)增大 因为苏丹红Ⅰ形成分子内氢键，而修饰后的分子可形成分子间氢键，与水分子间形成氢 键后有利于增大化合物在水中的溶解度 (3)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O 离子键、配位键(或共价键) (4)B D 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高 H2O、NH3、 HF 分子之间存在氢键，沸点较高 【解析】(1)含有非极性键的离子化合物可以是 Na2O2、CaC2 等；既含极性键又含非极性键的非极 性分子可以是 C2H6、C2H4 等；既含有非极性键又含极性键的极性分子是 H2O2；全部由非金属元 素组成的离子化合物是铵盐；由金属元素和非金属元素组成的共价化合物是 AlCl3、AlBr3 等。 (2)苏丹红Ⅰ形成分子内氢键，羟基取代对位后，则易形成分子间氢键，与 H2O 之间形成氢键后会 增大其溶解度。 (3)根据实验步骤 c，绿色配合物外界有 2 个 Cl－，紫色配合物外界有 3 个 Cl－，其化学式分别为 [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O、[Ti(H2O)6]Cl3，由 Cl－形成的化学键是离子键、配位键。 (4)因为沸点：H2O＞HF＞NH3＞CH4，所以 A、B、C、D 分别代表ⅥA、ⅦA、ⅤA、ⅣA 元素氢 化物的沸点变化趋势；形成分子间氢键的氢化物的沸点高，不能形成分子间氢键的，对于组成和 结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高。 17.【答案】(1)d 4 mol－1 (2)①[Ar]3d64s2 金属 ②8 12 ③ (3)12 4 【解析】(1)铜晶胞为面心立方最密堆积，1 个晶胞能分摊到 4 个 Cu 原子；1 个晶胞的体积为 a3cm3； 一个晶胞的质量为 a3ρg；由 ＝a3ρg，得 NA＝ mol－1。 (2)②在 1 183 K 以下的纯铁晶体中，与体心铁原子等距离且最近的铁原子是 8 个顶点的铁原子； 在 1 183 K 以上的纯铁晶体中，与面心铁原子等距离且最近的铁原子有 12 个。③设铁原子半径为 a， 在 1 183 K 以下的纯铁晶体中，基本结构单元的边长为 ；在 1 183 K 以上的纯铁晶体中，基本 结构单元的边长为 2a。根据 1 183 K 以下的纯铁晶体和 1 183 K 以上的纯铁晶体的基本结构单元的 边长比为 ，可知两者基本结构单元的体积比为 ，又因为两者一个基本结构单元分别包含 2 个 和 4 个铁原子，可知两者的密度之比为 ÷ ＝ 。 (3)由图甲可知 Al 晶胞为面心立方晶胞，配位数为 12。一个 Al 晶胞中含有 Al 的数目为 8× ＋6× ＝4 个。 由图乙知晶胞的棱长为 ＝2d。若该晶体的密度为ρ，则ρ×(2d)3＝ ，ρ＝ 。 18.【答案】（1） g·cm-3 或 g·cm-3 (2)6∶91 【解析】（1）因为 NiO 的晶体结构与 NaCl 的晶体结构相同，均为正方体。从晶体结构模型中分割 出一个小立方体，其中小立方体的边长为 Ni2+与最邻近 O2-的核间距离即 ×10-8cm，在这个小立方 体中含 Ni2+: ，含 O2-: ，所以,( ×10-8)3×Nacm3 是 0.5 mol NiO 具有的体积，则 ( ×10-8)-3Nacm3×ρ=0.5 mol×74.7 g·mol-1, g·cm-3= g·cm-3。解题的关键是确 定晶胞的组成后，通过晶体组成计算出存在的微粒数。 （ 2 ） 设 1 mol Ni0.97O 中 ， 含 有 Ni3+ Xmol,Ni2+ 为 (0.97 )mol ， 根 据 晶 体 显 电 中 性 ， 即 3 mol+2(0.97 )mol=2×1 mol，解得 =0.06,Ni2+ 为(0.97 )mol=0.91 mol，则离子 数之比为 Ni3+∶Ni2+=0.06∶0.91=6∶91。 19.【答案】(1)520 498 2 908 (2) 【解析】(1)锂原子的第一电离能是指 1 mol 气态锂原子失去 1 mol 电子变成 1 mol 气态锂离子所吸 收的能量，即为 ＝520 kJ·mol－1。O===O 键键能是指 1 mol 氧气分子断裂生成气态氧原 子所吸收的能量，即为 249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1。晶格能是指气态离子结合生成 1 mol 晶体 所释放的能量或 1 mol 晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则 Li2O 的晶格能为 2 908 kJ·mol－1。(2)1 个氧化锂晶胞含 O 的个数为 8× ＋6× ＝4，含 Li 的个数为 8，1 cm＝107nm，代入 密度公式计算可得 Li2O 的密度为 g·cm－3。 20.【答案】(1)同素异形体 (2)sp3 sp2 (3)分子 混合键型 (4)σ σ π (5) (6)8 ＝ (7)2 【解析】(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形成的，它们的组成相同，结构不 同、性质不同，互为同素异形体。 (2)金刚石中碳原子与四个碳原子形成 4 个共价单键(即 C 原子采取 sp3 杂化方式)，构成正四面体， 石墨中的碳原子采取 sp2 杂化方式，形成平面六元环结构。 (3)C60 中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨晶体有共价键、金属键和范德华力，所以石墨 属于混合键型晶体。 (4)在金刚石中只存在 C—C 间的σ键；石墨层内的 C—C 间不仅存在σ键，还存在π键。 (5)C60 晶体为面心立方结构，所以每个 C60 晶胞有 4 个 C60 分子，所以一个 C60 晶胞质量＝ g ＝ g。 (6)由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有 4 个碳原子，面上有 6 个碳原子，顶点有 8 个碳原子， 所以金刚石晶胞中碳原子数为 4＋6× ＋8× ＝8；若碳原子半径为 r，金刚石的边长为 a，根据硬球 接触模型，则正方体体对角线长度的 就是 C—C 键的键长，a＝2r，所以 r＝a，碳原子在晶胞中的 空间占有率＝ ＝ ＝ 。 (7)由金刚石的结构模型可知，每个碳原子都与相邻的碳原子形成一个单键，故每个碳原子相当于 形成( ×4)个单键，则 1 mol 硅中可形成 2 mol Si—Si 单键。 21.【答案】(1)原子 晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体 Si 和金刚石之间，而金刚石和晶体 Si 均为原子晶体，B 与 C 相邻且与 Si 处于对角线位置，也应为原子晶体 (2)12 60° 【解析】晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体 Si 和金刚石之间，而金刚石和晶体 Si 均为原子晶体， B 与 C 相邻且与 Si 处于对角线位置，也应为原子晶体。每个三角形的顶点被 5 个三角形所共有， 所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到 1/5，每个三角形中有 3 个这样的点，且晶体 B 中有 20 个这样的三角形，因此，晶体 B 中这样的顶点(B 原子)有 3/5×20＝12 个。又因晶体 B 中的三角形 面为正三角形，所以键角为 60°。