2019_2020学年高中化学专题5物质结构的探索无止境练习苏教版选修3.doc

专题5　物质结构的探索无止境
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题5分，共55分)
1．使用微波炉加热，具有使物质受热均匀，表里一致，速度快，热效率高等优点。其工作原理是通电后炉内的微波场以几亿的高频改变电场的方向，水分子因而能迅速摆动，产生热效应，这是因为(　　)
A．水分子具有极性共价键
B．水分子中有共用电子对
C．水分子间存在氢键
D．水分子是极性分子
解析：只有极性分子才能在电场中定向移动，非极性分子几乎不发生定向移动，水分子是由极性键构成的极性分子。
答案：D
2．最近科学家发现了一种新分子，它具有空心的类似足球的结构，分子式为C60，下列说法正确的是(　　)
A．C60是一种新型的化合物
B．C60和石墨都是碳的同素异形体
C．C60中虽然没有离子键，但固体为离子晶体
D．C60相对分子质量为720 g/mol
解析：C60是碳的一种单质，与石墨互为同素异形体，固态时为分子晶体，其相对分子质量为720。
答案：B
3．据报道，德国INTEGRAL公司研究出无辐射冷却技术(用水和冰组成的两相液体代替传统的氟利昂或氨)而荣获德国环境大奖。关于“新制冷剂”，以下叙述不正确的是(　　)
A．该制冷剂对环境不产生任何污染
B．该制冷剂的作用原理与氨基本相同
C．该制冷剂在水的凝固点附近的温度下发挥作用
D．该制冷剂是属于悬浊液的一种分散系
解析：用水和冰组成的两相液体制冷剂，不属于悬浊液分散系，因为分散系是混合物，而该制冷剂是纯净物。
答案：D
4．有一种合金当环境温度远小于其转变温度时，可以随便改变它的形状，当达到转变温度时，会恢复其原来面貌，具有这种效应的合金为(　　)
A．超导金属　　　　　　 B．形状记忆金属
C．储氢金属 D．光纤
解析：从题给信息可知该合金应是形状记忆金属。
答案：B
5．据报道我国科学家最近研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．它耐高温抗氧化
B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆
C．它没有固定熔点
D．它是一种新型无机非金属材料
解析：由该材料主要成分的性质可知其应具有耐高温抗氧化的性质，A正确；题中给出信息“连续纤维增韧”航空材料，则说明该材料具有良好的韧性，B错；该材料是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成，属于混合物，没有固定的熔、沸点，C正确；该材料由无机物复合而成，应为新型无机非金属材料，D正确。
答案：B
6．下列说法中不正确的是(　　)
A．分子生物学基础与化学键理论密切相关
B．DNA的双螺旋结构是由两条DNA大分子的碱基通过共价键形成配对的
C．修正变异配位小分子，有助于人类战胜疾病
D．胚胎干细胞的分化是一种复杂的物理化学过程
解析：DNA中双螺旋结构是通过氢键配对的，B错。
答案：B
7．据权威刊物报道，1996年科学家在宇宙中发现H3分子。甲、乙、丙、丁四位学生对此报道的认识正确的是(　　)
A．甲认为上述发现绝对不可能，因为H3分子违背了共价键理论
B．乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质，因为氢元素有三种同位素必然有三种同素异形体
C．丙认为H3分子实质上是H2分子与H＋以特殊共价键结合的产物，应写成H
D．丁认为如果上述的发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性有待继续发展
解析：H3分子中3个氢原子通过共用3个电子形成的共价键，这并不违背共价键理论，只说明传统的价键理论有一定的局限性有待继续发展，D正确。
答案：D
8．我国前科学院院长卢嘉锡与法裔加拿大科学家Gignere巧妙地利用尿素(H2NCONH2)和H2O2形成加合物H2NCONH2·H2O2，不但使H2O2稳定下来，而且结构也没有发生改变，得到了可供做衍射实验的单晶体，经测定H2O2结构如图所示，结合以上信息，下列说法不正确的是(　　)

A．任何分子式中的“·”都表示氢键
B．H2O2是极性分子，其结构简式为—OH
C．H2O2既有氧化性又有还原性
D．H2NCONH2与H2O2是通过氢键结合的
解析：由H2O2结构及信息可知，H2NCONH2与H2O2是通过氢键结合的，但并不是任何分子式中的“·”都表示氢键，故A错。
答案：A
9．如图：其中带*号的碳原子即是手性碳原子，现欲使该物质因不含手性碳原子而失去光学活性，下列反应中不可能实现的是(　　)

A．加成反应 B．消去反应
C．水解反应 D．氧化反应
解析：—CHO只能与H2发生加成反应生成，无手性碳原子，A正确；该物质不能发生消去反应，B错；该物质水解后得到，无手性碳原子，C正确；该物质催化氧化后生成，无手性碳原子，D正确。
答案：B
10．北京大学和中国科学院的化学工作者成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60(如图所示)。实验测知该物质属于离子晶体，具有良好的超导性。下列关于K3C60的组成和结构的分析中正确的是(　　)

A．K3C60晶体中既有离子键又有极性键
B．K3C60晶体的熔点比C60晶体的熔点低
C．该晶体熔化时能导电
D．C60分子中碳原子是采用sp3杂化的
解析：该晶体为离子晶体，故熔化时能导电，C正确；C60内部为非极性键，A错；离子晶体比分子晶体C60的熔点高，B错；C60中每个碳形成四个键，其中一个为双键，故应为sp2杂化，D错。
答案：C
11．在高压下氮气会发生聚合生成高聚氮，这种高聚氮的晶体中每个氮原子都通过三个单键与其它氮原子结合并向空间发展构成立体网状结构，这种高聚氮的N—N键的键能为160 kJ/mol(N2分子中的键能为942 kJ/mol)，下列有关高聚氮的说法不正确的是(　　)
A．高聚氮晶体属于原子晶体
B．高聚氮晶体中每个N原子和另外3个N原子相连
C．高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)＝1∶3
D．高聚氮转化为氮气是放热反应
解析：高聚氮的晶体中每个氮原子都通过3个单键与其它氮原子结合并向空间发展构成立体网状结构，故A、B正确；高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)＝1∶＝2∶3，C错；高聚氮中每个N形成3个N—N键，在N2中为N≡N键，其中N—N键的键能为160 kJ/mol，N≡N键的键能为942 kJ/mol，反应物总键能小于生成物总键能，故高聚氮转化为氮气是放热的，D正确。
答案：C
二、非选择题(共45分)
12．(7分)太阳能电池的发展已经进入了第三代。第三代电池就是铜铟镓硒化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。完成下列填空：
(1)亚铜离子(Cu＋)基态时的电子排布式为________________________________________________________________。
(2)硒为第4周期元素，相邻的元素有砷和溴，则3种元素的第一电离能由大到小顺序为______________________________________(用元素符号表示)，用原子结构观点加以解释：________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)亚铜离子是铜失去一个电子得到的离子，故失去其最外层1个电子。(2)同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增大，但ⅤA族元素的第一电离能反常，故Br>As>Se。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
(2)Br>As>Se　As、Se、Br的原子半径依次减小，原子核对外层电子的吸引力依次增强，元素的第一电离能依次增大；Se原子最外层电子排布为4s24p4，而As原子最外层电子排布为4s24p3，p轨道电子排布处于半充满状态，更稳定，所以As元素的第一电离能比Se的大
13．(12分)(1)除了传统的三大合成材料以外，又出现了高分子分离膜，具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料，医用高分子材料，隐形材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。试根据下列用途判断新型有机高分子材料的种类。
①用于海水和苦咸水的淡化方面________。
②用于制造人工器官(如人工心脏)的材料_____________________________________________________________。
(2)在纳米级的空间中，水的结冰温度是怎样的呢？为此，科学家对不同直径碳纳米管中水的结冰温度进行分析。如图是四种不同直径碳纳米管中的冰柱结构及结冰温度，冰柱的大小取决于碳纳米管的直径。水在碳纳米管中结冰的规律是______________________________________________________________。

(3)世界上最小的马达，只有千万分之一个蚊子那么大，如图，这种分子马达将来可用于消除体内垃圾。

①该图是马达分子的________(填“球棍”或“比例”)模型。
②该分子中含有的组成环的原子是________元素的原子，分子中共有________个该原子。
解析：(1)高分子分离膜和医用高分子材料是两种重要的功能高分子材料。其中高分子分离膜广泛用于生活污水及工业废水等废液处理及废液中有用成分的回收，特别是海水和苦咸水淡化方面已实现工业化；医用高分子材料中的硅聚合物或聚氨酯类聚合物等因其优异的生物相容性和很高的机械性能，可用来合成人工心脏。
(2)由图可以观察得出：纳米管的直径越大，水结冰的温度越低。
(3)题图中模型即为马达分子的球棍模型，黑点表示的原子显4价，为碳原子，分子中存在双键或苯环。
答案：(1)①高分子分离膜　②医用高分子材料
(2)纳米管直径越小(大)，结冰温度越高(低)
(3)①球棍　②碳　30
14．(14分)(1)1996年美国罗姆斯公司的WillinghamGL等人研制出对环境安全无害的船舶防垢剂——“海洋9号”而获得了美国“总统绿色化学挑战奖”。“海洋9号”的结构简式如下所示：

请回答下列问题：
①“海洋9号”的化学式为________。
②能在一定条件下与H2发生加成反应的碳原子是________(用数字填写)。
(2)羟胺(NH2OH)在有机化学中广泛用于手性合成，羟胺的熔点为33.05 ℃，沸点为56.5 ℃。
①下列说法中不正确的是________(填序号)。
A．羟胺的电子式为
B．羟胺易溶于水，因为它是极性分子，结构与水分子相似，且能与水分子形成氢键
C．羟胺的熔沸点高，是因为其分子间能形成氢键
D．羟胺溶液显酸性
②如图是胞苷的结构简式，已知手性异构体的数目与手性碳原子的个数有关，若手性碳原子数为n，则手性异构体的个数为2n，胞苷的手性异构体有________种。

(3)录像用的高性能磁带中的磁粉，主要原料之一是由3种元素组成的CoxFe3－xO3＋x的化合物，已知O为－2价，钴(Co)和铁可能呈现＋2价或＋3价，且上述化合物中，每种元素都只有一种化合价，则x的值为________，铁的化合价为________，钴的化合价为________。
解析：(2)①由羟胺的分子式分析，其电子式书写正确；由羟胺中氮原子的存在，电负性大，可与水分子形成氢键；由于形成氢键，导致其熔、沸点高；羟胺可以电离出OH－，所以水溶液显碱性。
②从题图中分析，可知胞苷中有4个手性碳原子，所以手性异构体有24＝16个。
(3)由化学式CoxFe3－xO3＋x可知x的取值为1或2，若取x＝1，则化学式为CoFe2O4，根据化合价代数和为0，可推知Fe为＋3价，Co为＋2价；若取x＝2，不合理。
答案：(1)①C11H17ONSCl2　②3、4、5位的碳原子
(2)①D　②16
(3)1　＋3　＋2
15．(12分)生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。
(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素，写出基态Zn原子的核外电子排布式______________________________________。
(2)根据等电子原理，写出CO分子的结构式________。
(3)甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。
①甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是______________________________________；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为________。
②甲醛分子的空间构型是________；1 mol甲醛分子中σ键的数目为________。
解析：(1)Zn的原子序数为30，基态Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2。
(2)依据等电子原理，可知CO与N2为等电子体，互为等电子体的分子结构相似，可写出CO的结构式。
(3)甲醇分子之间形成了分子间氢键，甲醛分子间只是分子间作用力，而没有形成氢键，故甲醇的沸点高；甲醛分子中含有碳氧双键，故碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化；分子的空间构型为平面三角形；1 mol甲醛分子中含有2 mol C—H σ键，1 mol C—O σ键，故1 mol甲醛含有σ键的数目为3NA。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
(2)C≡O
(3)①甲醇分子之间形成氢键　sp2杂化
②平面三角形　3NA

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