物质结构与组成练习题集

物质结构与组成练习题集引言物质的结构与组成是化学学科的核心基础，它决定了物质的物理、化学性质及反应规律。本练习题集围绕原子结构、化学键、晶体结构、分子空间构型等核心内容设计，通过梯度化的习题训练，帮助学习者深化对微观粒子相互作用、物质聚集状态的理解，提升分析与解决化学问题的能力。习题涵盖基础概念辨析、原理应用、综合推理等类型，解析部分注重逻辑推导与知识关联，助力构建系统的物质结构认知体系。第一章原子结构与核外电子排布知识点梳理原子由原子核（质子、中子）与核外电子构成，电子的运动状态通过能层（电子层）、能级（电子亚层）、轨道、自旋四个量子数描述。核外电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，常见的排布形式（如电子排布式、轨道表示式）需结合元素周期律分析（周期数=能层数，主族序数=最外层电子数）。练习题选择题1.下列关于核外电子运动状态的描述，正确的是（）A.电子的运动轨迹可用经典力学描述B.同一原子中，2p轨道的能量高于2s轨道C.3d轨道的能量一定高于4s轨道D.电子的自旋量子数只有+1/2一种可能填空题2.写出铁原子（Fe）的电子排布式：________；其价电子排布式为________。简答题3.某元素原子的最外层电子排布为ns²np⁴，试分析该元素的所在周期、主族及氧化性强弱，并说明理由。解析与答案1.答案：B解析：电子运动具有波粒二象性，无法用经典力学轨迹描述（A错）；同一能层中，p轨道能量高于s轨道（B对）；填充电子时4s能量低于3d，但失去电子时3d电子能量更低（如Fe²+先失4s电子），故“一定高于”表述错误（C错）；自旋量子数有+1/2和-1/2两种（D错）。2.答案：[Ar]3d⁶4s²；3d⁶4s²解析：铁的原子序数为26，氩（Ar）的电子数为18，故先填充Ar的电子构型，剩余8个电子按能量最低原理填充3d和4s（4s能量低于3d，先填4s）；过渡元素价电子包含最外层（4s）及次外层（3d）电子，因此价电子排布式为3d⁶4s²。3.解析：最外层电子排布为ns²np⁴，说明最外层有6个电子，周期数=n（能层数为n），主族序数=6（ⅥA族）。该元素原子易获得2个电子达到8电子稳定结构，故氧化性较强；同主族从上到下，原子半径增大，得电子能力减弱，氧化性减弱；同周期从左到右，原子半径减小，氧化性增强。第二章化学键与分子间作用力知识点梳理化学键分为离子键（阴阳离子静电作用）、共价键（原子间共用电子对，含σ键、π键，极性/非极性）、金属键（金属阳离子与自由电子作用）；分子间作用力包括范德华力（色散力、诱导力、取向力）、氢键（含H—F、H—O、H—N键的分子间/内作用）。共价键的参数（键能、键长、键角）决定分子稳定性与空间构型，氢键会显著影响物质的熔沸点、溶解性。练习题选择题4.下列物质中，只含离子键的是（）A.NaOHB.Na₂O₂C.MgCl₂D.NH₄Cl填空题5.乙醇（C₂H₅OH）与二甲醚（CH₃OCH₃）分子式相同，但沸点相差较大（乙醇78℃，二甲醚-23℃），原因是________。简答题6.用化学键理论分析N₂分子的稳定性：N₂分子中存在何种共价键？键能与键长有何特点？解析与答案4.答案：C解析：NaOH含离子键（Na⁺与OH⁻）和共价键（O—H）（A错）；Na₂O₂含离子键和O—O非极性共价键（B错）；MgCl₂仅含Mg²+与Cl⁻的离子键（C对）；NH₄Cl含离子键（NH₄+与Cl⁻）和共价键（N—H）（D错）。5.答案：乙醇分子间存在氢键，而二甲醚分子间仅为范德华力解析：乙醇中—OH的H与另一分子的O形成氢键，氢键作用力远大于范德华力，故乙醇沸点更高；二甲醚无—OH，仅靠分子间色散力、取向力等，作用力弱。6.解析：N₂分子中，两个N原子通过1个σ键和2个π键结合（共价三键）。σ键沿键轴方向重叠，π键垂直于键轴平行重叠；三键的键能大（约946kJ/mol）、键长短（约109.8pm），因此N₂分子稳定性强，化学性质相对稳定。第三章晶体结构与性质知识点梳理晶体分为离子晶体（阴阳离子，如NaCl）、分子晶体（分子，如干冰）、原子晶体（原子通过共价键，如金刚石）、金属晶体（金属阳离子与自由电子，如铜）。晶体的熔点、硬度等性质由微粒间作用力决定：离子晶体看晶格能（离子电荷、半径），原子晶体看共价键键能，分子晶体看分子间作用力（含氢键），金属晶体看金属键强弱（离子半径、电荷）。晶胞计算需掌握“均摊法”（顶点、棱、面、内部原子的贡献）。练习题选择题7.下列晶体中，熔点最高的是（）A.干冰（CO₂）B.石英（SiO₂）C.食盐（NaCl）D.汞（Hg）填空题8.某离子晶体的晶胞为立方体，顶点粒子为A⁺，面心粒子为B²⁻，则该晶体的化学式为________。简答题9.以金刚石和石墨为例，说明原子晶体与混合晶体（石墨）的结构差异及性质（硬度、导电性）不同的原因。解析与答案7.答案：B解析：干冰是分子晶体，熔点低（A错）；石英是原子晶体，Si—O共价键键能大，熔点高（B对）；食盐是离子晶体，晶格能小于共价键键能（C错）；汞是金属晶体，常温液态，熔点低（D错）。8.答案：AB₃解析：均摊法：顶点A⁺的贡献为8×1/8=1；面心B²⁻的贡献为6×1/2=3；故化学式为A₁B₃，即AB₃。9.解析：金刚石是原子晶体，C原子以sp³杂化形成正四面体结构，所有C—C键为共价键，硬度大（天然最硬），无自由电子，不导电。石墨是混合晶体，C原子以sp²杂化形成平面正六边形（层状结构），层内C—C共价键，层间范德华力；层内有未参与杂化的p电子形成大π键（自由电子），故能导电；层间作用力弱，易滑动，硬度小（质软）。第四章分子结构与空间构型知识点梳理分子的空间构型可通过价层电子对互斥理论（VSEPR）判断：中心原子价层电子对数（成键电子对+孤电子对）决定电子对空间构型，孤电子对影响分子构型（如NH₃：价层电子对4，四面体；孤电子对1，分子三角锥形）。杂化轨道理论（sp、sp²、sp³杂化）解释成键方式与构型（如CH₄：sp³杂化，正四面体）。极性分子与非极性分子由分子的空间对称性决定（如CO₂直线形，非极性；H₂O角形，极性）。练习题选择题10.下列分子的空间构型为平面三角形的是（）A.BF₃B.NH₃C.H₂OD.CH₄填空题11.甲醛（HCHO）分子中，C原子的杂化类型为________，分子的空间构型为________。简答题12.用VSEPR理论分析H₂S分子的空间构型：计算中心S原子的价层电子对数，判断电子对构型与分子构型，并说明分子极性。解析与答案10.答案：A解析：BF₃中B的价层电子对=3（无孤电子对），空间构型平面三角形（A对）；NH₃中N的价层电子对=4（1孤电子对），分子三角锥形（B错）；H₂O中O的价层电子对=4（2孤电子对），分子角形（C错）；CH₄中C的价层电子对=4（无孤电子对），正四面体（D错）。11.答案：sp²杂化；平面三角形解析：HCHO中C与O双键（1σ+1π）、与2个H单键，价层电子对=3（无孤电子对），故sp²杂化，分子构型平面三角形。12.解析：H₂S中S为中心原子，价层电子对数=成键电子对（2，与H）+孤电子对（(6-2×1)/2=2），共4对。电子对空间构型为四面体；孤电子对2对，分子构型为角形（V形）。由于分子结构不对称（键角约92°），正、负电中心不重合，故H₂S为极性分子。总结与使用建议本练习题集涵盖物质结构与组成的核心知识模块，建议学习者结合教材理论，先梳理知识点逻辑（如量子数与电子排布的关联、化学键与晶体类型的对应），再通过习题强化应用能力