1、模块综合测评(时间:90分钟分值:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)1.化学科学需要借助化学专用语言来描述,下列化学用语的书写正确的是()A.基态Mg原子的轨道表示式:B.过氧化氢电子式:H+2-H+C.As原子的简化电子排布式:Ar4s24p3D.原子核内有10个中子的氧原子O答案D解析选项A中轨道表示式违背了泡利不相容原理(一个原子轨道里最多只能容纳两个电子且自旋状态不同)。选项B中正确的电子式为H。选项C中As原子核外共有33个电子,故简化电子排布式为Ar3d104s24p3。2.AB型化合物形成的晶体结构多种多样。下图所示的几种结构
2、所表示的物质最有可能是分子晶体的是()A.B.C.D.答案B解析从各图中结构可以看出,中原子都不能再以化学键与其他原子结合,所以最有可能是分子晶体。3.中国科技大学的科学家将C60分子组装在一单层分子膜表面,在-268 时冻结分子的热振荡,利用扫描隧道显微镜首次“拍摄”到能清楚分辨碳原子间单、双键的分子图像。下列物质中一定既含键又含键的化合物是()A.N2B.CO2C.C2H6OD.H2O2答案B解析N2中既含键又含键,但属于单质;C2H6O和H2O2只含键不含键;CO2分子中含有碳氧双键,分子中一定既含键又含键。4.下列描述正确的是()A.3p2表示3p能级有两个轨道B.共价晶体中可能存在离
3、子键C.分子晶体中一定存在共价键D.sp2杂化轨道模型为答案D解析3p2表示3p轨道上有2个电子;共价晶体中只有共价键,没有离子键;分子晶体中可能有共价键,也可能没有(如He)。5.下列各组元素性质的递变情况错误的是()A.Na、Mg、Al原子最外层电子数依次增多B.P、S、Cl元素最高正价依次升高C.N、O、F第一电离能依次增大D.Na、K、Rb电负性逐渐减小答案C解析N的第一电离能大于O的第一电离能。6.下列物质的性质与氢键无关的是()A.冰的密度比水的密度小B.氨气极易溶于水C.SbH3的沸点比PH3高D.溶解度:邻羟基苯甲醛乙烯C.强度:氢键化学键范德华力D.沸点:答案B解析选项A,N
4、2的结构式为,一个N2分子中含有一个键和两个键,CO2的结构式为,一个CO2分子中含有两个键和两个键,故二者分子中键数目之比为11。选项B,乙烯分子中的键易断裂,而甲烷分子中只含有键,故甲烷分子更稳定。选项C,作用力的强度:化学键氢键范德华力。选项D,存在分子内氢键,存在分子间氢键,物质沸点受分子间氢键的影响较大,故的沸点较高。8.下列描述正确的是()CS2为角形的极性分子Cl的立体构型为三角形SF6中有6对完全相同的成键电子对SiF4和S的中心原子均采取sp3杂化A.B.C.D.答案D解析CS2和CO2的分子构型相同,为直线形,错误;Cl的中心原子Cl的孤电子对数为1,所以Cl的立体构型为三
5、角锥形,错误;S原子最外层有6个电子,正好与6个F原子形成6个共价键,正确;SiF4中Si原子与4个F原子形成4个键,S的中心原子S的孤电子对数为1,价电子对数为4,所以Si、S均采用sp3杂化,正确。9.共价键、离子键和范德华力是粒子之间的三种作用力。下列晶体:Na2O2、SiO2、石墨、金刚石、NaCl、白磷中,含有以上其中两种作用力的是()A.B.C.D.答案B解析过氧化钠中有离子键和共价键,石墨和白磷中均存在共价键和范德华力。10.在半导体生产或灭火剂的使用中,会向空气逸散气体,如NF3、CHClFCF3、C3F8。它们虽是微量的,有些却是强温室气体,下列推测不正确的是()A.熔点:N
6、F3C3F8B.CHClFCF3属于极性分子C.C3F8在CCl4中的溶解度比在水中大D.由价电子对互斥理论可确定NF3中N原子是sp3杂化,分子呈三角锥形答案A解析C3F8和NF3均为分子晶体,C3F8的相对分子质量大于NF3,熔点:C3F8NF3,A项错误;CHClFCF3可写为,属于极性分子,B项正确;根据“相似相溶”规律,C3F8易溶于CCl4,C项正确;NF3中N原子的价电子对数为4,孤电子对数为1,故分子呈三角锥形,D项正确。二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)11.下列判断错误的是()
7、A.沸点:NH3PH3AsH3B.熔点:Si3N4NaClSiI4C.酸性:HClO4H2SO4Mg(OH)2Al(OH)3答案AC解析A项,NH3分子间存在氢键,沸点最高,又因为相对原子质量:AsP,所以沸点:AsH3PH3,即沸点:NH3AsH3PH3;B项,Si3N4、NaCl、SiI4分别为共价晶体、离子晶体和分子晶体,熔点逐渐降低;C项,Cl、S、P的非金属性逐渐减弱,即最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱;D项,由Na、Mg、Al的金属性递减可确定其最高价氧化物对应水化物的碱性递减。12.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价电子排布式为nsn-1npn+1
8、,则下列说法不正确的是()A.Y元素原子的价电子排布式为4s24p4B.Y元素在元素周期表的第三周期A族C.X元素所在周期中所含非金属元素最多D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3答案AB解析因为Y元素原子的价电子排布式中出现了np能级,故其ns能级已经充满且只能为2个电子,则n-1=2,n=3,即Y元素原子的价电子排布式为3s23p4,位于元素周期表的第三周期A族,故A项错误,B项也错误。Y为S元素,X为F元素,第2周期所含非金属元素最多,故C项正确。Z为As元素,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,D项正确。1
9、3.配位化合物Pt(NH3)2Cl2有顺铂和反铂两种同分异构体。顺铂在水中的溶解度较大,具有抗癌作用;反铂在水中的溶解度小,无抗癌作用。下列说法正确的是()A.顺铂在苯等有机溶剂中溶解度小于反铂B.已知Pt位于元素周期表第10纵行,则Pt是第B族元素C.分子中Pt和N之间为离子键D.N原子杂化方式为sp3杂化答案AD解析根据“相似相溶”规律,可知顺铂分子为极性分子,反铂分子为非极性分子,A项正确;Pt位于第族,B项错误;Pt与NH3中N之间形成的是配位键,C项错误;氮原子采取sp3杂化,D项正确。14.下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是()SiO2与CO2C3N4(硬度大,
10、熔点高)与SiCO2与N2晶体氖与白磷NaCl与AlCl3NH4Cl与NaOHMgCl2与SiCl4A.B.C.D.答案B解析SiO2为共价晶体,CO2为分子晶体,错误;C3N4与SiC均是含有共价键的共价晶体,正确;O2与N2分子中都只含非极性共价键,都属于分子晶体,正确;晶体氖与白磷都是分子晶体,但晶体氖中不含化学键,白磷分子中含有共价键,错误;NaCl为离子晶体,AlCl3为分子晶体,错误;NH4Cl与NaOH均为离子晶体,均含有离子键和共价键,正确;MgCl2属于离子晶体,SiCl4属于分子晶体,错误。15.通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间
11、结构相同,则下列有关说法中正确的是()A.CH4和N是等电子体,键角均为60B.N和C是等电子体,均为平面三角形结构C.H3O+和PCl3是等电子体,均为三角锥形结构D.B3N3H6和苯是等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道答案B解析甲烷分子是正四面体结构,键角是10928,A错;N和C是等电子体,均为三角形结构,B对;H3O+和PCl3的价电子总数不相等,C错;B3N3H6与苯互为等电子体,苯的结构中存在“肩并肩”式重叠的轨道,故B3N3H6分子中也存在,D错。三、非选择题(本题共5小题,共60分)16.(10分)Q、R、X、Y、Z为前20号元素中的五种,Q的低价氧化物与
12、X单质分子的电子总数相等,R与Q同族,Y和Z的离子与Ar原子的电子层结构相同且Y的原子序数小于Z。(1)Q的最高价氧化物的固态属于晶体,俗名为;(2)R的氢化物分子的空间结构是,属于(填“极性”或“非极性”)分子;(3)X的常见氢化物的空间结构是;它的另一氢化物X2H4是一种火箭燃料的成分,其电子式是;(4)Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是和;Q与Y形成的分子的电子式是,属于(填“极性”或“非极性”)分子。答案(1)分子干冰(2)正四面体形非极性(3)三角锥形H(4)CS2CCl4非极性解析根据问题(3)中X的一种氢化物X2H4是一种火箭燃料的成分,可知X为N,Q的低价氧化物与N2的电
13、子数相同,因此Q为C,R与Q同族且为前20号元素,因此R为Si。根据问题(4)中Q分别能与Y、Z形成共价化合物,则Y和Z为非金属元素,又由于Y和Z的离子与Ar原子的电子层结构相同,且Y的原子序数小于Z,因此Y和Z分别为S和Cl。(1)Q为C,其最高价氧化物为CO2,固态CO2为分子晶体,俗名为干冰。(2)R为Si,其氢化物为SiH4,因此SiH4分子的空间结构是正四面体形,为非极性分子。(3)N的常见氢化物为NH3,其分子的空间结构为三角锥形,N2H4的结构式为,因此其电子式为H。(4)C分别和S、Cl形成的共价化合物为CS2、CCl4,CS2分子和CO2分子结构相同,都是直线形非极性分子,其
14、结构式为,电子式为。17.(12分)1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg,以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。(1)科学家通过X射线探明,NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似,其中三种晶体的晶格能数据如下表:晶体NaClKClCaO晶格能/(kJmol-1)7867153 4014种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是。(2)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键,又含有氢键,其结构示意图可简单表示如下,其中配位键和氢键均采用虚线表示。写出基态Cu原子的核外电子排布式;金属铜中铜原子采用下列(填字母代号)堆积方式
15、。写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式:(必须将配位键表示出来)。水分子间存在氢键,请你列举两点事实说明氢键对水的性质的影响:。S的空间构型是。答案(1)MgOCaONaClKCl(2)1s22s22p63s23p63d104s1C水的熔、沸点较高;结冰时密度减小正四面体形解析(1)离子晶体的离子半径越小,所带电荷越多,晶格能越大,则晶体的熔、沸点越高,则有NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是MgOCaONaClKCl。(2)Cu的原子序数为29,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,金属铜中Cu原子采取面心立方最密堆积,配位数为12,故C符合。Cu2+提供空
16、轨道,H2O中氧原子提供孤电子对,从而形成配位键,水合铜离子的结构简式为。氢键比一般分子间作用力强,所以水的熔、沸点较高;因为氢键具有方向性,所以水结冰时,分子间的间距变大,体积增大,密度减小。S中心原子S的价电子对数=4+=4,孤电子对数为0,故为正四面体结构。18.(10分)已知前四周期的A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大,其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等;B原子核外电子有6种不同的运动状态;D原子L电子层上有2对成对电子;E基态原子有6个未成对电子。请填写下列空白:(1)E元素在元素周期表的位置是,E元素基态原子的价电子排布式为;(2)C基态原子的价电子轨道表示
17、式为;(3)B2A4是重要的基本石油化工原料。1 mol B2A4分子中含mol 键;(4)BD2电子式为,此分子键角为;(5)B中心原子的孤电子对数为,离子的立体构型为;(6)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为(填元素符号),其原因为。答案(1)第4周期B族3d54s1(2)(3)5(4)180(5)0平面三角形(6)CON同周期元素的第一电离能从左到右有增大的趋势,N原子2p轨道处于半充满状态,较稳定,其第一电离能出现反常,在三种元素中最大解析(1)由前四周期元素E基态原子有6个未成对电子推知,E为铬元素,在元素周期表中的位置是第4周期B族;Cr元素基态原子的价电子排布式为3d
18、54s1。(2)由题意知,A为氢元素,B为碳元素,D为氧元素,则C为氮元素,根据洪特规则,其基态原子的价电子轨道表示式为。(3)B2A4即C2H4,1个C2H4分子中含有5个键、1个键,则1 mol C2H4分子中含有5 mol 键。(4)BD2即CO2,电子式为;二氧化碳分子是直线形分子,键角为180。(5)B即C,其中心原子上的孤电子对数=(4+2-32)=0;C的价电子对数是3,所以其空间构型是三角形。(6)B、C、D依次为碳元素、氮元素、氧元素,同周期元素的第一电离能从左到右有增大的趋势,N原子2p轨道处于半充满状态,较稳定,其第一电离能出现反常,在三种元素中最大。19.(14分)溴化
19、铜()甲基咪唑配合物是一种制备有机玻璃的催化剂,其合成方法如下:(1)铜元素位于周期表中第4周期族,写出基态Cu2+的电子排布式:。(2)与N互为等电子体的阴离子为。(3)S中心原子的杂化方式为。(4)MIm中含键与键的数目之比为。(5)一种铜的溴化物的晶胞结构如图所示。由图中P点和Q点的原子坐标参数,可确定R点的原子坐标参数为。(6)Cu晶体的堆积方式为面心立方最密堆积,设Cu原子半径为a,晶体中Cu原子的配位数为,晶体的空间利用率为。答案(1)B1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9(2)B(或其他合理答案)(3)sp3(4)92(5)()(6)1274%解析(1)铜元素原子序数
20、为29,位于元素周期表中第4周期B族,基态Cu2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9。(2)N含5个原子,价电子数为8,所以与之互为等电子体的阴离子有B或Al等离子。(3)S中,中心原子的价电子对数=(6+2)=4,杂化轨道数为4,采取sp3杂化。(4)MIm结构为,其中所含键数目为2,键数目为9,故MIm中含键与键的数目之比为92。(5)已知图中P点原子坐标参数为(0,0,0)和Q点原子坐标参数为(1,),可将晶胞边长设为1,PR的距离为晶胞体对角线的,则可确定R点的原子坐标参数为()。(6)铜晶胞中Cu原子位于6个面心、8个顶点上,属于面心立方最密堆积;以一个顶
21、点Cu原子进行研究,与之距离最近且相等的Cu原子处于面心,每个顶点为8个晶胞共用,每个面心为2个晶胞共用,故Cu原子配位数为8=12;一个铜晶胞中所含Cu原子数目为8+6=4,设Cu原子半径为a,则一个Cu晶胞中所含原子总体积为4a3,晶胞棱长=4a=2a,一个晶胞的体积为(2a)3,晶体的空间利用率=100%=100%74%。20.(14分)金属钛(22Ti)号称航空材料。回答下列问题:(1)钛元素基态原子未成对电子数为,能量最高的电子占据的能级符号为,该能级所在能层具有的原子轨道数为。(2)Ti(OH)2(H2O)42+中的化学键有。a.键b.键c.离子键d.配位键(3)纳米TiO2是一种
22、应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图所示。一个化合物甲的分子中采取sp2杂化方式的碳原子个数为,化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由小到大的顺序为。(4)工业上制金属钛采用金属还原四氯化钛。先将TiO2(或天然的金红石)和足量炭粉混合加热至1 0001 100 K,并进行氯化处理,生成TiCl4。写出生成TiCl4的化学方程式:。(5)有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示,该晶体的化学式为,该晶体中Ti原子周围距离最近且相等的N原子的个数为。已知晶体的密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞边长为(用含、NA的式子表示) cm。答案(1)23d9(2)ad(3)7CO
23、N(4)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO(5)TiN4解析(1)Ti元素基态原子的价电子排布式为3d24s2,价电子轨道表示式为,由此可见钛元素基态原子未成对电子数为2,能量最高的电子占据的能级符号为3d,该能级所在能层为M能层,有3s、3p、3d能级,分别含有的原子轨道数目为1、3、5,总共具有的原子轨道数为9。(2)Ti(OH)2(H2O)42+中的化学键只有键和配位键,即答案为ad。(3)采取sp2杂化的碳原子的价电子对数是3,甲分子中碳原子价电子对数为3的有:苯环上的碳原子、连接羰基的碳原子,所以一共有7个;采取sp3杂化的原子的价电子对数是4,化合物乙中价电子对数是4的原子
24、有:甲基碳原子、分别连接甲基和羟基的碳原子、氧原子和氮原子,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但A族元素的第一电离能大于相邻元素,所以这三种元素第一电离能从小到大顺序是CON。(4)TiO2和足量炭粉混合加热至1 0001 100 K,并进行氯化处理,生成TiCl4的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。(5)观察晶胞可知,N位于立方体的顶点和面心位置,故该晶胞中所含N原子数=8+6=4;Ti位于晶胞内,有4个,则该晶体的化学式可写为TiN;由晶胞结构图可知,Ti原子周围距离最近且相等的N原子有4个;一个该晶胞的质量为4 g,晶体的密度为 gcm-3,则晶胞边长为 cm。