《第三单元 物质结构研究的意义》（同步训练）高中化学选择性必修2-苏教版-2024-2025学年

《第三单元物质结构研究的意义》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列关于物质结构研究的意义的描述，不正确的是：A、有助于揭示物质的性质和变化规律B、为化学合成新物质提供理论指导C、对材料科学的发展有重要影响D、物质结构研究是纯理论研究，与实际应用无关2、下列说法正确的是（）A.每个电子层上所排布的电子数都相等，均为2n^2个。B.原子在化学反应中易失去电子的元素一定在元素周期表的右上角。C.原子最外层电子数为2的元素一定是金属元素。D.原子中原子核内的质子数一定等于核外电子数。3、下列关于物质结构研究的意义的描述，不正确的是（）A、有助于揭示物质的性质与结构的关系B、对于开发新材料、药品等具有实际应用价值C、物质结构的研究与生物学、医学等领域没有关系D、推动化学反应原理的发展，指导化学合成与制备4、下列关于分子间作用力的说法中，哪一项是错误的？A.范德华力存在于所有分子之间B.氢键是一种特殊的分子间作用力，它比范德华力强但比共价键弱C.分子间的偶极-偶极相互作用仅发生在极性分子之间D.分子量越大，分子间的色散力越小5、以下关于物质结构研究意义的表述，不正确的是（）A.物质结构的研究有助于揭示物质的性质B.物质结构的研究为合成新材料提供了理论基础C.物质结构的研究与日常生活无关D.物质结构的研究对于药物设计和合成具有重要意义6、下列关于物质结构研究的意义描述不正确的是（）。A、它有助于理解原子的本质，构建现代化学理论体系。B、物质结构研究揭示了物质的微观组成和相互作用规律。C、它能够帮助我们设计新材料，满足特定的性能需求。D、物质结构研究只是理论研究，与实际应用毫无关系。7、在量子力学模型中，电子被描述为围绕原子核作近似圆形轨道运动的学者是（）A.卢瑟福B.爱因斯坦C.汈德罗娃D.玻尔8、下列关于元素周期表的说法中，错误的是：A.元素周期表按照原子序数递增顺序排列元素。B.同一族的元素具有相似的化学性质。C.周期表中的主族元素是指s区和p区的元素。D.过渡金属位于周期表的右侧。9、以下关于物质结构研究意义的描述中，不正确的是（）A、揭示物质的性质与结构的关系，有助于指导材料科学的发展B、深入研究物质结构，有助于发现新的化学反应规律C、物质结构研究对于生物体结构功能的研究没有帮助D、通过物质结构研究，可以预测物质的性质，指导药物设计和疾病治疗10、下列关于电子排布原理的说法中，正确的是（）A.原子轨道的能量高低仅仅取决于主量子数nB.电子排布时，总是先排较低能量的电子轨道C.在多电子原子中，一个能级内包含的所有轨道的能量都相同D.电子排布时，能量最高的电子轨道一定排入最多的电子11、在研究物质结构时，以下哪个理论对于揭示原子结构起到了决定性作用？A.玻尔模型B.卢瑟福核式结构模型C.德布罗拉模型D.玻恩-奥本海默模型12、下列关于分子间作用力的说法中，哪一项是错误的？A.分子间的范德华力总是吸引性的。B.氢键是一种特殊的分子间作用力，它比范德华力强但比共价键弱。C.只有极性分子之间才能形成氢键。D.分子量大的非极性分子之间的色散力通常大于分子量小的非极性分子。E.在某些条件下，分子间作用力可以影响物质的沸点和熔点。13、下列关于物质结构研究的意义的说法中，不正确的是：A.物质结构研究有助于理解物质的性质和变化规律B.物质结构研究可以指导新材料的设计和合成C.物质结构研究对生物大分子的结构和功能研究有重要意义D.物质结构研究有助于解决环境问题，提高资源利用效率14、下列关于原子结构的描述中，正确的是（）A.原子是没有内部结构的最小粒子，不可以再分解析：该选项错误，原子虽是构成物质的基本粒子，但它内部有更细微的结构，包括原子核、电子等。B.电子仅存在于原子核内解析：该选项错误，电子围绕原子核在外层轨道上运动。C.核外电子的运动与行星相似，围绕原子核作轨道运动解析：该选项部分正确，但不完全准确。现代理论认为，核外电子不遵循行星相似的轨道运动，而是以概率云的形式分布在原子周围。D.原子中质子数与中子数一定相等解析：该选项错误，不同元素原子核中的质子数和中子数不同，且在同一原子内，质子数等于核外电子数，并非一定等于中子数。15、在物质结构理论的研究过程中，下列哪个理论被认为是现代化学理论的重要基石？A.道尔顿原子论B.托马斯-费因曼量子力学C.拉瓦锡氧化学说D.波普尔相对论16、下列关于分子间作用力的说法中，错误的是：A.分子间作用力包括氢键、范德华力等B.氢键是一种较强的分子间作用力，能显著影响物质的熔点和沸点C.范德华力存在于所有分子之间，但强度远小于共价键D.分子间作用力对物质的物理性质几乎没有影响二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题题目：1.研究物质结构对于化学科学的发展具有重要意义。请结合以下信息，分析物质结构研究对化学科学发展的推动作用。信息：物质结构的研究有助于理解物质的性质和变化规律。通过对物质结构的深入研究，可以揭示新物质的合成途径。物质结构的研究可以指导新材料的开发和利用。物质结构的研究有助于推动化学理论的发展。第二题题目：某化学研究小组在探究元素周期律和元素结构的关系时，进行了一系列实验。该小组发现，某种二价金属Y的硫酸盐(YSO4)在高温条件下分解生成氧化物Y2O和SO3。已知另一金属X的二价硫酸盐(XSO4)在相同条件下分解时仅生成氧化物XO2和SO2。1.请分别写出两种金属X和Y的氧化物的化学式。2.分析并解释这两种金属的相对活泼性，为什么金属Y比金属X更活泼？3.该小组还发现，金属X的硫酸盐在与盐酸反应时产生的气体可以将细小的纸片举起形成“火焰”。而金属Y的硫酸盐与稀盐酸反应产生的气体却不能这样做。请解释这种现象的可能原因。第三题题目：在物质结构研究中，X射线晶体学和核磁共振波谱法分别针对哪些类型的物质结构进行研究？请简述这两种方法的工作原理以及它们在分子结构鉴定中的意义。第四题题目：已知某元素X的原子序数为15，该元素可以形成两种常见的氧化物XO和X2O3。请回答下列问题：1.写出元素X的电子排布式，并指出它在周期表中的位置（周期和族）。2.比较XO和X2O3的性质差异，从分子结构角度解释其原因。3.如果X与氯元素反应生成化合物XCl3，请写出相应的化学方程式，并判断此反应是放热还是吸热的。4.X2O3在高温下可与一氧化碳发生反应生成X的单质和二氧化碳，请写出反应方程式，并计算当有1molX2O3完全反应时，理论上可以生成多少摩尔的CO2？《第三单元物质结构研究的意义》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列关于物质结构研究的意义的描述，不正确的是：A、有助于揭示物质的性质和变化规律B、为化学合成新物质提供理论指导C、对材料科学的发展有重要影响D、物质结构研究是纯理论研究，与实际应用无关答案：D解析：物质结构研究不仅是纯理论研究，而且与实际应用密切相关。它能够帮助我们理解物质的性质和变化规律，指导新物质的合成，并对材料科学、生物化学等领域的发展产生重要影响。因此，选项D的说法是不正确的。2、下列说法正确的是（）A.每个电子层上所排布的电子数都相等，均为2n^2个。B.原子在化学反应中易失去电子的元素一定在元素周期表的右上角。C.原子最外层电子数为2的元素一定是金属元素。D.原子中原子核内的质子数一定等于核外电子数。答案：D解析：A项错误，电子层从内向外的电子数为2,8,18,32…，并不固定为2n^2；B项错误，易失去电子的元素在周期表中的位置不一定在右上角，如第三周期的铝元素比第三周期的卤素更易失去电子；C项错误，最外层电子数为2也可以是He这类的惰性气体，不属于金属；D项正确，原子处于基态时，原子核内的质子数与核外电子数相等。3、下列关于物质结构研究的意义的描述，不正确的是（）A、有助于揭示物质的性质与结构的关系B、对于开发新材料、药品等具有实际应用价值C、物质结构的研究与生物学、医学等领域没有关系D、推动化学反应原理的发展，指导化学合成与制备答案：C解析：本题考查物质结构研究的重要意义。A选项，物质结构的研究有助于揭示物质的性质与结构的关系，正确；B选项，物质结构的研究对于开发新材料、药品等具有实际应用价值，正确；C选项，物质结构的研究与生物学、医学等领域有密切关系，错误；D选项，物质结构的研究推动化学反应原理的发展，指导化学合成与制备，正确。因此，选C。4、下列关于分子间作用力的说法中，哪一项是错误的？A.范德华力存在于所有分子之间B.氢键是一种特殊的分子间作用力，它比范德华力强但比共价键弱C.分子间的偶极-偶极相互作用仅发生在极性分子之间D.分子量越大，分子间的色散力越小答案：D解析：分子间的色散力（也称为伦敦分散力）是由于电子云瞬时不对称分布导致的瞬时偶极与邻近分子产生的诱导偶极之间的吸引力。这种作用力存在于所有类型的分子之间，不论是非极性还是极性分子。随着分子量的增加，原子核对电子云的控制能力减弱，电子更容易发生瞬时不对称分布，因此分子间的色散力实际上会增强。所以选项D表述错误。5、以下关于物质结构研究意义的表述，不正确的是（）A.物质结构的研究有助于揭示物质的性质B.物质结构的研究为合成新材料提供了理论基础C.物质结构的研究与日常生活无关D.物质结构的研究对于药物设计和合成具有重要意义答案：C解析：物质结构的研究对于揭示物质的性质、合成新材料、药物设计和合成等方面都具有重要意义。选项C的表述不正确，因为物质结构的研究与我们的日常生活密切相关，比如食品添加剂、建筑材料、药物成分等都与物质结构的研究有关。6、下列关于物质结构研究的意义描述不正确的是（）。A、它有助于理解原子的本质，构建现代化学理论体系。B、物质结构研究揭示了物质的微观组成和相互作用规律。C、它能够帮助我们设计新材料，满足特定的性能需求。D、物质结构研究只是理论研究，与实际应用毫无关系。答案：D解析：物质结构研究不仅局限于理论层面，它还直接促进了新材料的设计与开发，因此D选项表述不准确。其他选项分别为物质结构研究对化学理论、微观认识、实际应用的重要贡献，均是正确的。7、在量子力学模型中，电子被描述为围绕原子核作近似圆形轨道运动的学者是（）A.卢瑟福B.爱因斯坦C.汈德罗娃D.玻尔答案：D解析：玻尔在量子力学模型中假设电子围绕原子核作近似圆形轨道运动，并通过量子化的轨道解决了氢原子光谱的离散性问题。这一假设为后来量子力学的发展奠定了基础，因此答案是玻尔。选项A的卢瑟福提出了原子行星模型，但不是该量子力学模型中的电子运动描述者；选项B的爱因斯坦主要贡献于光电效应和相对论；选项C的汈德罗娃在量子力学发展中也有贡献，但与本题无关。8、下列关于元素周期表的说法中，错误的是：A.元素周期表按照原子序数递增顺序排列元素。B.同一族的元素具有相似的化学性质。C.周期表中的主族元素是指s区和p区的元素。D.过渡金属位于周期表的右侧。答案：D解析：过渡金属实际上位于周期表的中部，即d区，而非右侧。周期表的右侧主要是p区元素，包括主族元素和一些非金属元素。选项A、B、C均正确描述了元素周期表的特点，因此本题选D。此题旨在考察学生对元素周期表基本布局的理解，以及对各区域元素特性的认识。9、以下关于物质结构研究意义的描述中，不正确的是（）A、揭示物质的性质与结构的关系，有助于指导材料科学的发展B、深入研究物质结构，有助于发现新的化学反应规律C、物质结构研究对于生物体结构功能的研究没有帮助D、通过物质结构研究，可以预测物质的性质，指导药物设计和疾病治疗答案：C解析：物质结构研究对于生物体结构功能的研究具有重要的帮助。生物体的许多功能与生物分子的结构密切相关，如蛋白质、核酸等。通过对生物分子结构的深入研究，可以揭示生物体的生命活动机制，指导生物技术和医药领域的发展。因此，选项C的说法是不正确的。10、下列关于电子排布原理的说法中，正确的是（）A.原子轨道的能量高低仅仅取决于主量子数nB.电子排布时，总是先排较低能量的电子轨道C.在多电子原子中，一个能级内包含的所有轨道的能量都相同D.电子排布时，能量最高的电子轨道一定排入最多的电子答案：B解析：原子轨道的能量不仅仅取决于主量子数n，还受到角量子数l的影响，选项A错误；电子排布遵循能量最低原理，即电子总是优先填充能量较低的电子轨道，直到两个相邻能级的轨道能量差小于两个轨道电子间排斥能时，才填充较高能量的轨道，选项B正确；在多电子原子中，同一能级内可能包含多个子轨道（如s、p、d等），这些子轨道的能量虽然相差很小，但不完全相同，选项C错误；在确定的能级和子轨道中，电子倾向于按照洪特规则填充电子，即倾向填充最多的单独轨道，选项D错误。11、在研究物质结构时，以下哪个理论对于揭示原子结构起到了决定性作用？A.玻尔模型B.卢瑟福核式结构模型C.德布罗拉模型D.玻恩-奥本海默模型答案：B解析：卢瑟福核式结构模型通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，这一理论对于揭示原子结构的内部组成起到了决定性作用。尽管后来的玻尔模型对电子在原子中的运动有了更详细的描述，但卢瑟福的核式结构模型是首次明确指出原子中存在一个带正电的中心核，从而为后续的原子结构研究奠定了基础。德布罗拉模型主要用于解释量子现象，而玻恩-奥本海默模型则是量子力学的一个表述方法，它们不是揭示原子结构的关键理论。12、下列关于分子间作用力的说法中，哪一项是错误的？A.分子间的范德华力总是吸引性的。B.氢键是一种特殊的分子间作用力，它比范德华力强但比共价键弱。C.只有极性分子之间才能形成氢键。D.分子量大的非极性分子之间的色散力通常大于分子量小的非极性分子。E.在某些条件下，分子间作用力可以影响物质的沸点和熔点。答案：C解析：选项A正确，范德华力包括色散力、诱导偶极力和取向力，这些力都是分子间相互吸引的作用力。选项B正确，氢键是一种分子间作用力，它的强度介于范德华力和共价键之间，对许多生物大分子的结构和功能至关重要。选项C错误，并非只有极性分子之间才能形成氢键。氢键是在一个氢原子与两个电负性较强的原子（如氧、氮等）之间形成的，其中一个电负性较强的原子属于另一个分子或同一分子中的不同部分。因此，即使是非极性分子，只要它们含有合适的原子组合，也可以形成氢键。选项D正确，色散力（也称伦敦力）随分子量增加而增强，因为较大的分子通常具有更多的电子，能够产生更大的瞬时偶极矩，从而导致更强的色散力。选项E正确，分子间作用力确实影响物质的物理性质，比如沸点和熔点，因为这些性质与分子间的吸引力大小有关。当分子间作用力较强时，需要更多的能量来克服这些力，从而使物质从液态转变为气态或从固态转变为液态，反之亦然。13、下列关于物质结构研究的意义的说法中，不正确的是：A.物质结构研究有助于理解物质的性质和变化规律B.物质结构研究可以指导新材料的设计和合成C.物质结构研究对生物大分子的结构和功能研究有重要意义D.物质结构研究有助于解决环境问题，提高资源利用效率答案：D解析：选项A、B、C都正确地描述了物质结构研究的意义。选项D虽然物质结构研究确实可以间接地帮助解决环境问题和提高资源利用效率，但这一表述过于宽泛，并不是物质结构研究的直接意义。因此，D选项是不正确的。14、下列关于原子结构的描述中，正确的是（）A.原子是没有内部结构的最小粒子，不可以再分解析：该选项错误，原子虽是构成物质的基本粒子，但它内部有更细微的结构，包括原子核、电子等。B.电子仅存在于原子核内解析：该选项错误，电子围绕原子核在外层轨道上运动。C.核外电子的运动与行星相似，围绕原子核作轨道运动解析：该选项部分正确，但不完全准确。现代理论认为，核外电子不遵循行星相似的轨道运动，而是以概率云的形式分布在原子周围。D.原子中质子数与中子数一定相等解析：该选项错误，不同元素原子核中的质子数和中子数不同，且在同一原子内，质子数等于核外电子数，并非一定等于中子数。正确答案：C.核外电子的运动与行星相似，围绕原子核作轨道运动（部分正确）15、在物质结构理论的研究过程中，下列哪个理论被认为是现代化学理论的重要基石？A.道尔顿原子论B.托马斯-费因曼量子力学C.拉瓦锡氧化学说D.波普尔相对论答案：A解析：道尔顿的原子论是最早的现代化学理论之一，它为化学家们提供了一种解释和预测化学反应及其产物的工具，因此被认为是现代化学理论的重要基石。托马斯-费因曼量子力学是描述微观粒子行为的基本理论；拉瓦锡氧化学说主要阐述了燃烧和氧气的关系；波普尔相对论则是描述宏观世界中的物理现象的理论。16、下列关于分子间作用力的说法中，错误的是：A.分子间作用力包括氢键、范德华力等B.氢键是一种较强的分子间作用力，能显著影响物质的熔点和沸点C.范德华力存在于所有分子之间，但强度远小于共价键D.分子间作用力对物质的物理性质几乎没有影响答案：D解析：选项A、B、C都是正确的描述了分子间作用力的类型及其特性。而选项D说“分子间作用力对物质的物理性质几乎没有影响”，这是不正确的。实际上，分子间作用力对物质的许多物理性质，如熔点、沸点、溶解度等有着重要的影响。因此，本题正确答案为D。二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题题目：1.研究物质结构对于化学科学的发展具有重要意义。请结合以下信息，分析物质结构研究对化学科学发展的推动作用。信息：物质结构的研究有助于理解物质的性质和变化规律。通过对物质结构的深入研究，可以揭示新物质的合成途径。物质结构的研究可以指导新材料的开发和利用。物质结构的研究有助于推动化学理论的发展。答案：1.物质结构研究对化学科学发展的推动作用主要体现在以下几个方面：理解物质的性质和变化规律：通过研究物质结构，化学家可以揭示物质的内在规律，从而更好地预测和控制化学反应，为化学合成提供理论依据。揭示新物质的合成途径：理解物质结构有助于化学家设计合成新物质的策略，通过调整物质的分子结构来制备具有特定功能的材料或药物。指导新材料的开发和利用：物质结构的研究可以指导科学家开发具有特定性能的新材料，如高性能合金、半导体材料等，这些材料在工业、军事和日常生活中都有广泛应用。推动化学理论的发展：物质结构的研究不断挑战和丰富化学基本理论，如原子结构理论、分子轨道理论等，推动化学学科向更深层次发展。解析：本题要求考生结合物质结构研究的重要性，分析其对化学科学发展的推动作用。答案中应包含上述四个方面的内容，每个方面都要结合具体实例或理论进行阐述。例如，在解释“理解物质的性质和变化规律”时，可以提及通过研究晶体结构预测物质的熔点、硬度等性质；在解释“揭示新物质的合成途径”时，可以举例说明通过理解分子结构设计新的药物分子等。这样的回答能够全面展示物质结构研究对化学科学的深远影响。第二题题目：某化学研究小组在探究元素周期律和元素结构的关系时，进行了一系列实验。该小组发现，某种二价金属Y的硫酸盐(YSO4)在高温条件下分解生成氧化物Y2O和SO3。已知另一金属X的二价硫酸盐(XSO4)在相同条件下分解时仅生成氧化物XO2和SO2。1.请分别写出两种金属X和Y的氧化物的化学式。2.分析并解释这两种金属的相对活泼性，为什么金属Y比金属X更活泼？3.该小组还发现，金属X的硫酸盐在与盐酸反应时产生的气体可以将细小的纸片举起形成“火焰”。而金属Y的硫酸盐与稀盐酸反应产生的气体却不能这样做。请解释这种现象的可能原因。答案：1.氧化物的化学式：金属X的氧化物为XO2。金属Y的氧化物为Y2O。2.金属活泼性的分析与解释：金属X的二价硫酸盐分解生成XO2和SO2，而金属Y的二价硫酸盐分解生成Y2O和SO3，这说明Y元素更容易被氧化为+3价，而X元素只能被氧化为+2价。根据元素周期律，同一主族中从上到下，元素的金属性势必将增加，因此，更能形成+3价的Y元素在性质上更倾向于活泼金属，因为它们倾向于失去更多的电子。此外，化合物的稳定性也反映了一种元素失电子倾向，金属X对应的氧化物XO2比金属Y对应的氧化物Y2O更容易分解，说明Y2O比XO2更稳定，这支持了Y元素倾向于失去更多的电子从而更活泼的观点。3.现象的可能原因解释：据报道，金属X的硫酸盐与盐酸反应时产生的气体能够举起纸片形成“火焰”，这种现象主要是因为产生了氢气（H2）和二氧化碳（CO2），而氢气具有较强的不成核效应（能够绕过固态膜的表面张力）和更大的气体分子扩散系数，这些特性使得氢气能够快速在下落的纸片表面形成气垫，支持纸片，形成所谓的“火焰”现象，而二氧化碳由于其密度大，无法形成类似效应。相反，金属Y的硫酸盐与盐酸反应生成的是SO2气体，SO2的密度较大，而且难以在纸片表面形成有效的气体垫，因此不能形成类似的浮力效应。从而，通过分析不同金属的氧化物分解产物和产生气体的不同，我们可以理解并解释金属活泼性的差异及它们与所生成气体的特殊性质之间复杂的关系。第三题题目：在物质结构研究中，X射线晶体学和核磁共振波谱法分别针对哪些类型的物质结构进行研究？请简述这两种方法的工作原理以及它们在分子结构鉴定中的意义。答案：（1）X射线晶体学：研究类型：适用于固体晶体结构的研究。工作原理：利用X射线照射晶体，当X射线穿过晶体时，会发生衍射现象。通过测量衍射图案，可以得到晶体的三维结构信息。分子结构鉴定意义：通过X射线晶体学，可以精确测定分子中各个原子的三维空间位置，从而确定分子的立体结构。（2）核磁共振波谱法：研究类型：适用于液态、气态和溶液中的分子结构研究。工作原理：通过向样品中的核子（如氢核）施加射频脉冲，激发核子的进动。当射频脉冲停止后，核子逐渐释放能量，产生特定的吸收峰。根据吸收峰的位置、强度和对称性等特征，可以确定分子中核子的环境以及分子的立体结构。分子结构鉴定意义：核磁共振波谱法可以提供关于分子内部化学环境的信息，有助于确定分子中各种基团的位置、取向以及分子中原子的立体构型。解析：本题为物质结构研究方法的综合应用，要求考生充分理解X射线晶体学和核磁共振波谱法的工作原理及其在分子结构鉴定中的应用。答题时，首先需要明确题目中提到的两种方法分别适用于哪些类型的物质结构；其次