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DSE 化学练习卷：化学键与物质结构（12 题・100 分・75 分钟）
练习卷 · DSE 化学・结构与性质练习
DSE 化学化学键与物质结构练习卷，12 题 100 分 75 分钟。内容涵盖离子键、共价键与金属键的模型。并比较巨型与简单分子结构的熔沸点。另设氢键与冰的密度、金刚石与石墨、键焓及离子数目计算。适合中六学生作计时练习，附完整答案及评分要点。
卷面资料 年级：中六（S6） ｜ 科目：化学 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：12
甲部（第 1 至 4 题，共 26 分）
细阅下列各题，写出正确答案并加以解释。若涉及计算，须列出算式及单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 说明离子键与共价键在形成方式上的分别，并各举一例。 | 离子键由电子转移产生：金属原子失去电子成阳离子，非金属原子得到电子成阴离子，阴阳离子间以静电引力结合，例如氯化钠中的钠离子与氯离子。共价键由电子共用产生：两个非金属原子各自提供电子共用电子对，例如水分子中氧与氢之间的键。离子键无方向性，共价键则有固定的键长与键角。 |
| 2 | 解释氯化钠的熔点（约 801 度）远高于水的沸点，并指出两者的结构类型。 | 氯化钠是巨型离子结构，钠离子与氯离子在三维空间规则排列成离子晶格，熔化时要同时破坏大量强静电引力，故熔点高。水是简单分子结构，分子之间只有较弱的氢键与范德华力，沸腾时只需克服分子间引力，故沸点低得多。 |
| 3 | 氧化镁的熔点（约 2852 度）高于氯化钠，试以离子所带电荷解释原因。 | 两者都是巨型离子结构，但氧化镁含 Mg²⁺ 与 O²⁻，电荷为 2+ 与 2−，而氯化钠为 1+ 与 1−。静电引力与电荷乘积成正比，镁与氧之间的引力明显较强，故要更高温度才能破坏晶格，熔点亦较高。 |
| 4 | 二氧化碳在室温下是气体，二氧化硅（石英）却是熔点极高的固体。两者同为共价物质，试解释其差异。 | 二氧化碳是简单分子结构，分子之间只有微弱的范德华力，容易克服，故在室温下为气体。二氧化硅是巨型共价结构，每个硅原子与四个氧原子以共价键相连成三维网络，熔化时要断开大量共价键，所需能量极大，故熔点极高。 |
乙部（第 5 至 8 题，共 32 分）
回答下列各题，须展示计算步骤及单位，并以题目提供的资料支持论点。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 以金属键的模型解释金属为何既能导电又有延展性。 | 金属键模型中，金属原子把外层电子放出成为自由电子，形成“电子海”，正离子则沉浸在电子海中。导电是因为自由电子可在电场下定向移动；延展性是因为各层正离子可在电子海中滑移而不致断裂，金属因而可锤成薄片或拉成线。 |
| 6 | 判断下列物质的结构类型，并简述理由：碘化钾、四氯化碳、金刚石。 | 碘化钾属巨型离子结构，由钾离子与碘离子以静电引力结合，熔点高且熔融时导电。四氯化碳属简单分子结构，分子内为极性共价键但分子间只有范德华力，易挥发。金刚石属巨型共价结构，碳原子以四面体方式共价相连，硬度极高且不导电。 |
| 7 | 卤化氢 HF、HCl、HBr、HI 的沸点依次为约 20、−85、−67、−35 度。解释 HF 沸点特高的原因及余下三者的趋势。 | HF 分子中氢与高电负性的氟相连，可与邻近分子形成氢键，分子间引力远强于其余三者，故沸点异常地高。HCl、HBr、HI 只有范德华力，电子数目随分子增大而增加，可极化程度上升，分子间引力增强，故沸点依次上升。 |
| 8 | 解释冰的密度小于水的原因，并指出氢键在当中的角色。 | 水分子中的氧有两对孤对电子，每对可与另一分子的氢形成氢键。在冰中每个水分子以四面体方式与四个邻近分子以氢键相连，形成有空腔的开放结构。这些空腔令冰的体积大于同质量的水，故密度较小；熔化时部分氢键断开，结构崩塌，分子排列更紧密，密度反而增大。 |
丙部（第 9 至 12 题，共 42 分）
就下列各题作较详细的论述，须使用正确的学科术语，并以香港或日常情况举例。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 分别解释固态氯化钠、熔融氯化钠与石墨的导电情况。 | 固态氯化钠中离子固定在晶格位置上，虽有带电粒子但不能移动，故不导电。熔融或溶于水时离子获得自由，可作为电荷载体定向移动，故能导电。石墨中每个碳原子以三个共价键与同层碳原子相连，剩下一个电子在层与层之间离域，形成可移动的电子云，故石墨能导电。 |
| 10 | 比较金刚石与石墨的结构与性质，并各举一项用途。 | 金刚石中每个碳原子与四个碳原子以正四面体共价键相连，形成三维网状结构，键合强而且无自由电子，故硬度极高、熔点高且不导电，可用作钻头与切割工具。石墨中碳原子在层内以六角环共价键相连，层与层之间只有微弱范德华力，故质软、可作润滑剂，且因层间有离域电子而能导电，可作电极。 |
| 11 | 已知键焓：H—H 436 kJ/mol、Cl—Cl 243 kJ/mol、H—Cl 431 kJ/mol。求 H₂ + Cl₂ → 2HCl 的焓变，并说明正负号的意义。 | 焓变 = 断键吸收的能量 − 成键放出的能量 = (436 + 243) − 2 × 431 = 679 − 862 = -183 kJ/mol。负号表示反应放热，生成物的焓低于反应物，每摩尔反应放出的热量为 183 kJ。 |
| 12 | 将 58.5 g 氯化钠完全溶解于水。已知相对式量为 58.5，求所含钠离子与氯离子的总数（用阿佛加德罗常数 6.02 × 10²³）。 | 氯化钠的摩尔质量为 58.5 g/mol，故 58.5 g 即 1 mol 氯化钠。每单位氯化钠含一个钠离子与一个氯离子，共 2 mol 离子，数目为 2 × 6.02 × 10²³ = 12.04 × 10²³，即约 1.2 × 10²⁴ 个离子。 |
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