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第十二章

物质结构与性质

检测题（一）

一、选择题

1.海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要．天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子．若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为（

）

A．CH4•14H2O

B．CH4•8H2O

C．CH4•H2O

D．CH4•6H2O 2.水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态．它是由液态水急速冷却到165K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是（

）

A．水由液态变为玻璃态，体积缩小

B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀

C．玻璃态是水的一种特殊状态

D．玻璃态水是分子晶体

3.下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是（

）

A．液溴和苯分别受热变为气体

B．干冰和氯化铵分别受热变为气体

C．二氧化硅和铁分别受热熔化

D．食盐和葡萄糖分别溶解在水中

4.下列叙述正确的是（

）

A．NH3是极性分子，分子中N原子是在3个H原子所组成的三角形的中心

B．CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心

C．H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央

D．CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央

5.下列有关σ键和π键的说法错误的是（

）

A．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者

B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键

C．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键

D．在分子中，化学键可能只有π键，而没有σ键

6.从电负性的角度来判断下列元素之间易形成共价键的是（

）

A．Na和Cl

B．H和Cl

C．K和F

D．Ca和O 7.下面的电子结构中，第一电离能最小的原子可能是（

）

A．ns2np3

B．ns2np5

C．ns2np4

D．ns2np6

8.下列说法正确的是（

）

1

A．分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键

B．分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸

C．含有金属离子的晶体一定是离子晶体

D．元素的非金属性越强，其单质的活泼性一定越强

9.已知下列元素原子的最外层电子排布式，其中不一定能表示该元素为主族元素的是（

）

A．3s23p3

B．4s2

C．4s24p1

D．3s23p5

10.具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子互为等电子体。下列各组微粒中，都互为等子体的是(

) A．CO、NO、NaH、N2

B．SO2、NO2、N3、CNO

423C．CO23、NO3、BeCl2

D．SiF4、SiO4、SO4、PO4

－－－－－＋－－11.下列各物质中，按熔点由低到高排列正确的是(

) A.02、I2、Hg B.C02、KCl、Si02

C.Na、K、Rb

D.SiC、NaCl、S02

12.下列晶体中，其中任何一个原子都被相邻四个原子包围，以共价键形成正四面体，并向空间伸展成网状结构的是（

）。

A、四氯化碳

B、石墨

C、金刚石

D、水晶

13.认真分析NaCl和CsCl的晶体结构，判断下列说法错误的是

A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体

B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同，所以阴、阳离子的配位数相等

C．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的配位数分别为6和8 D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，但阴、阳离子半径比（即几何因素）不同。

14.下列说法正确的是（

）。

A．同周期元素原子的第一电离能从左往右越来越大

B．同族元素原子从上到下第一电离能越来越大

2

C．同周期元素原子的电负性从左往右越来越大

D．同族元素原子从上到下电负性越来越大

15.现有如下各种说法，正确的是

（

）

①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合

②分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定

③干冰受热变为气体和碘升华所克服的粒子间作用力属于同种类型

④H2S和CS2分子都是含有极性键的极性分子

⑤乙烯分子中C-C之间未参加杂化的2p轨道形成π键

⑥CH4、NH3、CCl4分子的空间构型是正四面体形

A．②③⑤

B．②⑥

16.以下比较中，正确的是（

）

A．微粒半径：O2

B．单质的熔点：Li

D．①④⑤

C．分子中的键角：CH4>H2O>CO2

D．共价键的键能：C－C>C－Si>Si－Si 二、非选择题

17.氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如图所示：

请回答下列问题：

（1）由B2O3制备BF3的化学方程式依次是

；

（2）基态B原子的电子排布式为

；B和N相比，电负性较大的是

，BN中B元素的化合价为

；

（3）在BF3分子中，B原子的杂化轨道类型为

，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4的立体结构为

；

（4）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，立方氮化硼晶胞中含有

各氮原子、

各硼原子．

18.一项科学研究成果表明，铜锰氧化物（CuMn2O4）能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛（HCHO）．

（1）向一定物质的量浓度的Cu（NO3）2

和Mn（NO3）2

溶液中加入Na2CO3

溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4．

3 ﹣

①Mn2+基态的电子排布式可表示为

．

②NO3的空间构型是

（用文字描述）．

（2）在铜锰氧化物的催化下，CO 被氧化为CO2，HCHO 被氧化为CO2

和H2O．

①根据等电子体原理，CO 分子的结构式为

．

②H2O 分子中O 原子轨道的杂化类型为

．

③1mol CO2

中含有的σ键数目为

．

（3）H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10﹣2﹣3﹣和2.5×108，H2SeO4第一步几乎完全电离，K2为1.2×10﹣，请根据结构与性质的关系解释：

①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因：

；

②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因

．

19.早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成．回答下列问题：

（1）准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过

方法区别晶体、准晶体和非晶体．

（2）基态Fe原子有

个未成对电子，Fe3+的电子排布式为

．可用硫氰化钾检验Fe3+，形成的配合物的颜色为

．

（3）新制的Cu（OH）2可将乙醛（CH3CHO）氧化成乙酸，而自身还原成Cu2O．乙醛中碳原子的杂化轨道为

，1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为

．乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是

．Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和定点，则该晶胞中有

个铜原子．

（4）Al单质为面心立方晶体，晶胞中铝原子的配位数为

．

20. 氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示：

请回答下列问题：

(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是

、

；

(2)基态B原子的电子排布式为

；B和N相比，电负性较大的是

，BN中B元素的化合价为

；

(3)在BF3分子中，F-B-F的键角是

，B原子的杂化轨道类型为

，BF3和过量NaF

4

作用可生成NaBF4，BF4-的立体结构为

；

(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为

，层间作用力为

；

(5)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有

个氮原子、

个硼原子，立方氮化硼的密度是

g·cm-3（只要求列算式，不必计算出数值。阿伏伽德罗常数为NA）。

21.根据所列微粒：HF、H2O、NH3、CH4、Cl2、CO2、CH2=CH2，回答下列相关问题：

（1）只含极性键且属于非极性分子的有

、

。

（2）具有正四面体结构的非极性分子有

。

（3）既含有极性键又含有非极性键的微粒是

，该微粒中含有

个σ键

个π键。

（4）NH3在水中的溶解度

（填“大于”、“小于”或“等于”）CH4在水中的溶解度，其原因是

（填序号）

A．NH3分子和水分子均为极性分子

B．CH4分子和水分子均为非极性分子

C．NH3分子为极性分子，水分子为非极性分子

D．NH3分子与水分子间可形成氢键

22.（1）以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，违反了泡利原理的是___________，违反了洪特规则的是__________。

（2）某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2，则该元素基态原子的电子排布式为____________________；其最高价氧化物对应水化物的化学式是_____________。

（3）用符号“＞”“＜”或“＝”表示下列各项关系。

①第一电离能：Na______Mg，Mg______Ca。

②电负性：O______F，F______Cl。

③能量高低：ns______(n＋1)s，

ns______np。

参考答案

1.B

解析：晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子，若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则该晶体

5

中水分子个数=46+2=48，甲烷分子个数=6，甲烷和水分子个数之比为天然气水合物的平均组成，甲烷和水分子个数之比=6：48=1：8，所以天然气水合物的平均组成可表示为CH4•8H2O，故选B．

2.C 解析：A、由玻璃态的水密度与普通液态水的密度相同，质量不变，所以体积不变，故A错误；B、由玻璃态的水密度与普通液态水的密度相同，质量不变，所以体积不变，故B错误；

C、由水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态，可知玻璃态是水的一种特殊状态，故C正确；D、玻璃态的水无固定形状，不是分子晶体，故D错误。

3.A

解析：A．溴和苯都是分子晶体，由液态转化为气体克服分子间作用力，故A正确；B．干冰属于分子晶体，转化为气体克服分子间作用力，氯化铵是离子晶体，转化为气体时克服离子键，故B错误；C．二氧化硅属于原子晶体，熔融时克服化学键，铁属于金属晶体，熔融时克服金属键，故C错误；D．食盐属于离子晶体，溶于水克服离子键，葡萄糖属于分子晶体，溶于水克服分子间作用力，故D错误。

4.C

解析：A．N与3个H原子形成δ键，孤对电子数为=1，为三角锥形分子，故A错误；

B．CCl4中C与4个Cl形成4个δ键，孤对电子数为0，为正四面体结构，非极性分子，故B错误；C．H2O中O与2个H形成δ键，孤对电子数为D．CO2是非极性分子，C与2个O形成δ键，孤对电子数为错误。

5.D 解析：A．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，故A正确；B．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，故B正确；C．单键为σ键，而双键、三键中有σ键和π键，则有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键，如HCl，故C正确；D．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，故D错误。

6.B 解析：A．二者电负性之差为3.16﹣0.93＞1.7，形成离子键，故A不选；B．二者电负性之差为3.16﹣2.1＜1.7，形成共价键，故B选；C．二者电负性之差为4.0﹣0.8＞1.7，形成离子键，故C不选；D．二者电负性之差为大于1.7，形成离子键，故D不选。

6 =2，为V形分子，故C正确；

=0，为直线形分子，故D

7.C 解析：同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素，同一主族元素中，其第一电离能随着原子序数的增大而减小，ns2np3属于第VA族元素、ns2np5属于第VIIA族元素、ns2np4属于第VIA族元素、ns2np6属于O族元素，如果这几种元素都是第二周期元素，其第一电离能大小顺序是Ne＞F＞N＞O，所以第一电离能最小的原子可能是第VIA族元素。

8.A

解析：A、惰性气体组成的晶体中不含化学键，只含有分子间作用力，故A正确；B、分子能电离出两个H+的酸才是二元酸，如CH3COOH分子中含有4个H，却是一元酸，故B错误；C、AlCl3晶体中含有金属元素，但以共价键结合，属于分子晶体，故C错误；D、氮元素的非金属性较强，因单质中的键能较大，则N2很稳定，故D错误。

9.B

解析：A．最外层电子排布式为3s23p3，处于第三周期ⅤA族，故A不符合；B．最外层电子数为的4s2元素可能为Ca或部分过渡元素，故B符合；C．最外层电子排布式为4s24p1，处于第四周期ⅢA族，故C不符合；D．最外层电子排布式为3s23p5，处于第三周期ⅦA族，故D不符合。

10.D

11.B

12.C

13.B

14.C

15.C

16.D 17.解析：（1）由工艺流程可知，B2O3与NH3反应生成BN，根据原子守恒可知，还有水生成，反应方程式为：B2O3+2NH32BN+3H2O。（2）硼原子核外电子数目为5，原子的电子排布式为1s22s22p1，同周期从左到右电负性依次增强，所以电负性N＞B；B第ⅢA族元素，为+3价。（3）BF3分子的中心原子B原子上含有3个σ 键，中心原子上的孤电子对数=（0﹣3×1）=0，杂化轨道数目为3，BF3分子的中心原子B原子采取sp2杂化；BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4中B原子的价层电子对=4+（3+1﹣1×4）=4，该离子中不含孤电子对，为正四面体结构。（4）金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4﹣个碳原子，如图所示：，所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×+6×+4=8，因此立方氮化硼晶胞中N、B原子总数也为8，且为1：1，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子。

答案：（1）B2O3+2NH34；4．

7 2BN+3H2O；（2）1s22s22p1；N；3；（3）sp2杂化；正四面体；（4）

18. 解析：（1）①Mn的原子序数为25，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，则Mn2+基态的电子排布式可表示为1s22s22p63s23p63d5（或[Ar]3d5）。②NO3中N原子形成3个δ键，没﹣有孤电子对，则应为平面三角形。（2）①N2与CO为等电子体，二者结构相似，N2的结构为N≡N，则CO的结构为C≡O。②H2O 分子中O形成2个δ键，孤电子对数为=2，则为杂化sp3。③CO2的结构式为O=C=O，分子中C形成2个δ键，则1molCO2中含有的σ键数目为2×6.02×1023个。（3）①酸第一步电离产生的酸根阴离子带有负电荷，吸引H+，同时产生的H+抑制第二步电离，所以H2SeO4和H2SeO3第一步电离程度大于第二部电离程度，导致第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子，故答案为：第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子；②H2SeO3的分子结构为，Se为+4价，而H2SeO4的分子结构为，Se为+6价，后者Se原子吸电子能力强，导致Se﹣O﹣H中的O原子更向Se偏移，则羟基上氢原子更容易电离出H+。

答案：（1）①1s22s22p63s23p63d5（或[Ar]3d5）；②平面三角形；（2）①C≡O；②sp3；③2×6.02×1023个（3）①第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子；②H2SeO3和H2SeO4可表示为

（HO）SeO2和

（HO）2SeO2．H2SeO3中Se为+4价，而H2SeO4中Se为+6价，正电性更高．导致Se﹣O﹣H中的O原子更向Se偏移，越易电离出H+．

19. 解析：（1）从外观无法区分三者，但用X光照射挥发现：晶体对X射线发生衍射，非晶体不发生衍射，准晶体介于二者之间，因此通过有无衍射现象即可确定。（2）26号元素Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，可知在3d上存在4个未成对电子，失去电子变为铁离子时，先失去4s上的2个电子后失去3d上的1个电子，因此Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，硫氰化铁为血红色。（3）乙醛中甲基上的C形成4条σ键，无孤电子对，因此采取sp3杂化类型，醛基中的C形成3条σ键和1条π键，无孤电子对，采取sp2杂化类型；1个乙醛分子含有6个σ键和一个π键，则1mol乙醛含有6molσ键，即6NA个σ键；乙酸分子间可形成氢键，乙醛不能形成氢键，所以乙酸的沸点高于乙醛；该晶胞中O原子数为4×1+6×+8×=8，由Cu2O中Cu和O的比例可知该晶胞中铜原子数为O原子数的2倍，即为16个。（4）在Al晶体的一个晶胞中与它距离相等且最近的Al原子在通过这个顶点的三个面心上，面心占，通过一个顶点可形成8个晶胞，因此该晶胞中铝原子的配位数为8×3×=12。

答案：（1）X射线衍射；（2）4；1s22s22p63s23p63d5；血红色；（3）sp3、sp2；6NA；乙酸存在分

8

子间氢键；16；（4）12 20.答案：21.（1）CH4

CO2

（2）CH4

（3）CH2=CH2

5

1

（4）大于

A D

22.解析：(1)同一个原子轨道中不应有自旋状态相同的电子，②违反了泡利原理；对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同，③⑤违反了洪特规则。

(2)3p能量小于3d，激发态为1s22s22p63s13p33d2，基态应为1s22s22p63s23p4。此原子核外电子数为16，其质子数也为16，该元素为硫元素，其最高价氧化物对应水化物的化学式是H2SO4。(3)同周期中主族元素从左到右第一电离能有增大的趋势，电负性逐渐增大；同主族中自上而下电负性与第一电离能均逐渐减小。由构造原理可知，能量ns＜(n＋1)s，ns＜np。

答案：(1)②；

③⑤

(2)1s22s22p63s23p4

H2SO4

(3)①＜

＞

②＜

＞

③＜

＜

9