1、化学 原子结构与元素周期表的专项培优 易错 难题练习题及详细答案一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）1 著名化学家徐光宪在稀土化学等领域取得了卓越成就，被誉为 “稀土界的袁隆平 ”。稀土元素包括钪、钇和镧系元素。请回答下列问题：(1)写出基态二价钪离子(Sc2+)的核外电子排布式_，其中电子占据的轨道数为_。(2)在用重量法测定镧系元素和使镧系元素分离时，总是使之先转换成草酸盐，然后经过灼烧而得其氧化物，如 2LnCl3+3H2C2O4+nH2O=Ln2(C2O4)3?nH2O+6HCl。H2C2O4 中碳原子的杂化轨道类型为_； 1 mol H2C2O4 分子中含键和 键的数目之
2、比为 _。H2O 的 VSEPR模型为 _；写出与 H2 O 互为等电子体的一种阴离子的化学式_。HCI 和 H2O 可以形成相对稳定的水合氢离子盐晶体，如HCl?2HO，HCl?2HO 中含有52+，结构为，在该离子中，存在的作用力有_H Oa.配位键 b.极性键 c.非极性键 d.离子键 e.金属键 f 氢键 g.范德华力 h. 键 i. 键(3)表中列出了核电荷数为21 25 的元素的最高正化合价：元素名称钪钛钒铬锰元素符号ScTiVCrMn核电荷数2122232425最高正价+3+4+5+6+7对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现的规律是_(4)PrO (二氧
3、化镨 )的晶胞结构与CaF 相似，晶胞中Pr(镨 )原子位于面心和顶点。假设相距最22近的Pr原子与O原子之间的距离为a pm，则该晶体的密度为_g cm-3A表示阿伏?(用 N加德罗常数的值，不必计算出结果)。【答案】 1s22s22p63s23p63d110 sp2 杂化7:2 四面体形NH2-abfi 五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s 电子和次高能层d电子数目之和4141+1623 4a3NA10-103【解析】【分析】(1)Sc( 钪 ) 为 21 号元素， 1s22s 22p63s23p63d14s2，据此写出基态 Sc2+核外电子排布式； s、p、 d 能级
4、分别含有 1、 3、 5 个轨道，基态 Sc2+的核外电子 3d 轨道只占了一个轨道，据此计算 Sc2+占据的轨道数；(2) 根据杂化轨道理论进行分析；根据共价键的类型结合该分子的结构进行分析计算；根据价层电子对互斥理论分析 H2O的分子空间构型；等电子体是原子数相同，电子数也相同的物质，据此写出与之为等电子体的阴离子；HCl?2H2O中含有 H5O2+，结构为，据此分析该粒子存在的作用力；(3) 根据表中数据，分别写出Sc、 Ti 、V、 Cr、 Mn的外围电子排布式为：12223d 4s、3d4s、3d3 4s2、 3d54s1、 3d54s2，则有五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态
5、原子的最高能层 s 电子和次高能层 d 电子数目之和；(4) 根据均摊法进行计算该晶胞中所含粒子的数目，根据密度= m 进行计算。V【详解】(1)Sc(钪 )为21 号元素，基态Sc2+失去两个电子，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d1，s、p 、d 能级分别含有1、 3、 5 个轨道，但基态 Sc2+的核外电子3d 轨道只占了一个轨道，故共占据13+32+1=10个，故答案为： 1s22s22p63s23p63d1； 10；(2) H C O的结构式为，含碳氧双键，则碳原子的杂化轨道类型为224sp2 杂化，分子中含有 7 个 键、 2 个 键，所以 键和 键数目之比为：
6、 7:2，故答案为： sp2 杂化； 7:2；H2O 中 O 原子的价层电子对数= 6+2 =4 ，且含有两个2 个孤对电子，所以H2O 的 VSPER2模型为四面体形，分子空间构型为V 形，等电子体是原子数相同，电子数也相同的物质，因此，与 H2O 互为等电子体的阴离子可以是NH2-，故答案为：四面体形； NH2-；HCl?2H5 2+，结构为，存在的作用力有：配位键、极性键、氢O中含有 H O键和 键，故答案为： abfi ；(3)根据表中数据，分别写出Sc、 Ti、 V、 Cr、Mn 的外围电子排布式为： 3d14s2、 3d24s2、3d34s2、3d 54s1、 3d54s2，则有五
7、种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层 s 电子和次高能层 d 电子数目之和，故答案为：五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层 s 电子和次高能层 d 电子数目之和；(4)由图可知，相距最近的Pr 原子和 O 原子之间的距离为该立方体晶胞的体对角线的1 ，4则该晶胞的晶胞参数=3-10cm ，每个晶胞中占有24a 104 个 “ PrO”，则该晶胞的质量34141+162= m 可得，该晶体的密度为：4141+1623为NAg ，根据NA3 4a10-10，故V34141+162答案为：3 4a310-10。NA3【点睛】本题考查新情景下物质结构与性质的相关知识，
8、意在考查考生对基础知识的掌握情况以及对知识的迁移能力；本题第(2)小题的第问中H2 O 的 VSEPR模型容易习惯性写为空间构型V 形，解答时一定要仔细审题，注意细节。2 据中国质量报报道，我国首次将星载铷子序数为 37。回答下列有关铷的问题：(Rb)钟应用于海洋二号卫星，已知Rb 的原(1) Rb 的原子结构示意图中共有 _个电子层，最外层电子数为 _。(2) Rb 在元素周期表中的位置是 _。(3)取少量铷单质加入水中，可观察到其剧烈反应，放出气体_( 写化学式 ) ，在反应后的溶液中滴加紫色石蕊试液，溶液显_色，因为_( 用离子方程式表示 ) 。(4) Rb 的还原性比 K 的还原性 _
9、（填 “弱 ”或“强 ”）。【答案】51第五周期A 族H2蓝2Rb+2H2O=2Rb+2OH-+H2强【解析】【分析】根据元素周期律，结合原子核外电子排布规律确定Rb 元素在周期表的位置，利用元素周期律分析、解答。【详解】(1)Rb 是1，所以37 号元素，根据原子核外电子排布规律，可知Rb 核外电子排布为Rb 的原子结构示意图中共有5 个电子层，最外层电子数为1 个；2、 8、 18、8、(2)Rb 核外电子排布是2、 8、 18、8 、1，根据原子核外电子层结构与元素在周期表的位置关系可知Rb 在元素周期表中的位置是第五周期第IA 族；(3)Na 是活泼金属，与水发生反应：2Na+2H2O
10、=2NaOH+H2 ， Rb 与Na 是同一主族的元素，由于元素的金属性RbNa，所以Rb 与水反应比钠更剧烈反应放出H2； RbOH 是一元强碱，水溶液显碱性，在反应后的溶液中滴加紫色石蕊试液，溶液显蓝色，该反应的离子方程式为： 2Rb+2H2O=2Rb+2OH-+ H2；(4)同一主族的元素，由于从上到下，原子核外电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子失去电子的能力逐渐增强，获得电子的能力逐渐减弱，Rb 在 K 元素下一周期，所以Rb的还原性比K 的还原性强。【点睛】本题考查了原子核外电子排布与元素在周期表的位置及元素性质的关系，掌握原子核外电子层数等于元素在周期表的周期序数，原子核外最
11、外层电子数等于元素的族序数。利用同一主族的元素由上到下元素的金属性逐渐增强分析判断。3 离子化合物 AB2 的阴、阳离子的电子层结构相同，1mol AB2 中含 54 mol 电子，且有下列反应：H点燃CB X Y AB H OY C AB Z， Z 有漂白作用。B222222根据上述条件回答下列问题：(1)写出下列物质的化学式：AB _， X_， Y_， Z_。2(2)用电子式表示AB 的形成过程： _。2(3)写出反应的化学方程式：_ 。【答案】 CaCl222Ca(OH)Ca(ClO) HClO2Cl2 2Ca(OH)2=Ca(ClO)2 CaCl22H2O【解析】【分析】离子化合物 A
12、B2 的阴、阳离子的电子层结构相同，1mol AB2 中含 54 mol 电子，则 A2+、 B-离子中含有的电子数目均为18 个， AB2 为氯化钙， A 为钙元素， B 为氯元素，则 H2Cl2点燃HCl， C 为 HCl； Cl2 X Y CaCl2 H2O， X 为 Ca(OH)2， Y 为 Ca(ClO)2； Ca(ClO)2HCl CaCl2 Z， Z 有漂白作用， Z 为 HClO。【详解】（1）由分析可知 AB2 为 CaCl2， X 为 Ca(OH)2， Y 为 Ca(ClO)2， Z 为 HClO。，故答案为：CaCl2； Ca(OH)2 ；Ca(ClO)2；HClO；（2
13、） AB2 的形成过程用电子式表示为，故答案为：；（3）的化学方程式为2Cl22Ca(OH)2Ca(ClO)2CaCl22H2O，故答案为：2Cl2=2Ca(OH)2 =Ca(ClO)2 CaCl2 2H2O。【点睛】常见 18 电子的离子有K+、 Ca2+、 Cl、 S2- 、 HS-等。4 下表是元素周期表的一部分，回答下列问题：（1） B 在周期表中的位置是_；写出 A、B 的单质之间发生反应的化学方程式：_。（2）写出表中位于长周期的卤族元素的名称：_；属于短周期的碱金属元素的元素符号为_。加热【答案】第3 周期 A 族 2K+S2溴Li、 NaK S【解析】【分析】根据元素周期表的结
14、构及物质性质分析解答。【详解】（1） B 在周期表中的位置是第3 周期， VIA 族； A 为钾， B 为硫，则单质之间加热反应生成硫化钾，反应的化学方程式：2K S加热2+周期 A 族；K S ，故答案为：第 3加热2K+S2K S；（2）表中的长周期为第4 周期，卤族元素为A 族元素，则该元素为溴；碱金属元素指IA族元素中 H 以外的元素，短周期指前3 周期，则元素符号为 Li、 Na；故答案为：溴；Li、Na。5 已知A BC三种元素的原子中，质于数：ABXB原子半径：DBCAC C、 D 两种元素组成的化合物只含有离子键D A、 B、C 三种元素组成的化合物既可以是离子化合物，又可以是
15、共价化合物【答案】C【解析】【分析】乙为红棕色气体，乙是NO2 ； Y 为淡黄色固体，Y 是Na2O2； Y 与W 生成甲，所以甲是O2， W 是常见液体则为H2O，甲与Z 生成NO2，所以Z 是 NO ；X 与 O2 生产NO2，所以X是 NH3 ；因为A、 B、 C、 D 的原子序数依次增加，所以分别是H、 N、 O、 Na；综上所述，A、 B、 C、 D 分别是 H、 N、O、 Na； X 是 NH3， Y 是 Na2 O2， Z 是 NO， W 是 H2O，甲是 O2，乙是 NO2。【详解】A. 常温下， W 为水液态， X 为氨气气态，沸点：WX，故 A 正确；B. 电子层越多，原子
16、半径越大，同周期从左向右原子半径减小，则原子半径：DBCA，故 B 正确；C. 氧化钠中只含有离子键，过氧化钠中既有离子键，又含有共价键，故C 错误；D. H、 N、 O 三种元素可组成硝酸，为共价化合物，又可组成硝酸铵，为离子化合物，故D正确；答案选 C。AB D E FG均为短周期主族元素，且原子序数依次增大，只有E为金属10 元素、 、 、 、 、元素。已知 A 原子只有一个电子层； E、 F 的原子序数分别是 B、 D 的 2 倍，其中 D、 F 同主族， B、E 不同主族。回答下列问题：（1）元素 D 在周期表中的位置 _。（2） F 和 G 形成的化合物，分子中所有原子均为8 电子
17、稳定结构，该化合物的电子式为_。（ 3）由上述元素组成的物质中，按下列要求写出化学方程式两种弱酸反应生成两种强酸 _；置换反应，且生成物在常温均为固态_。（4）在 D、 F、G 中选取 2 种元素组成具有漂白、杀菌作用的化合物_。【答案】第二周期VI A 族或H 2 SO3 +HClO=H 2SO4 +HCl点燃2Mg+CO 2C+2MgOClO 2、 SO2【解析】【分析】A 元素为短周期主族元素，且A 原子只有一个电子层，所以A 为氢元素； F 的原子序数是D 的 2 倍，且 D 和 F 在同一主族，所以D 为氧元素， F 为硫元素，则G 为氯元素； E 为金属元素，其原子序数是B 的 2
18、 倍，所以E 核外电子数为偶数，位于第三周期，为镁元素，所以 B 是碳元素。即A、 B、 D、 E、F、G 依次是 H、 C、 O、Mg 、 S、 Cl 元素。【详解】(1)元素D 为氧元素，位于第二周期VI A 族；(2)F 为硫元素， G 为氯元素，形成的化合物分子中所有原子均满足8 电子稳定结构，则硫应显 2 价，氯显 1 价，所以该化合物为SCl2 或 S2Cl2（硫与氧同主族，也可能形成硫硫非极性共价键），其对应的电子式为；(3)弱酸制强酸，通常发生的是氧化还原反应。分析所给的元素中，表现强氧化性的弱酸想到次氯酸，表现还原性的酸想到H22323S、 H SO 等，但二者中只有H SO
19、 与次氯酸反应生成的是两种强酸： H2 32 4；SO +HClO=HCl+HSO置换反应，要有单质参与，生成物均为固体，排除了氯、氢等，想到镁和二氧化碳：点燃2Mg+CO 2C+2MgO ；(4)中学学习的具有漂白性的物质包括二氧化硫、过氧化钠、过氧化氢、次氯酸、二氧化氯等，其中由所给的元素组成的且组成元素为2 种的，想到了二氧化氯、二氧化硫。11 如图所示，甲、乙、丙是三种常见单质，X YZ是它们的化合物。它们之间有如图、 、所示的转化关系：(1)若甲是具有还原性的金属单质，X、 Y、 Z 中有一种是离子晶体，试推断：X、 Y、 Z 中含有丙元素的是_(填物质的化学式 )；写出化合物 X
20、的电子式 _；X 与甲反应的化学方程式是_。(2)若甲是具有氧化性的黄绿色气体单质，丙通常是深红棕色液体，Y 和 Z 具有相同的阳离子， X 与 Z 含有相同的阴离子。写出单质甲的组成元素的原子结构示意图_；实验室贮存丙单质时，通常需要加入_，其理由是 _ ；写出 X 与足量的甲在溶液中完全反应的离子方程式_ 。【答案】 CO和 CO222MgO+C少量水 加水可CO +2Mg防止溴单质的挥发2Fe2+4Br-+3Cl2 =2Fe3 +2Br2+6Cl-【解析】【分析】甲、乙、丙、是三种常见单质，X、 Y、 Z 是常见的三种化合物，X 与甲的反应为置换反应，(1)若甲是具有还原性的单质，X、
21、Y、 Z 中有一种是离子晶体，说明甲应为金属，常见发生置换反应的为2Mg+CO22MgO+C，则 X 为 CO2，甲为 Mg， Y 为 MgO，丙为 C， Z 为CO，乙为 O2；(2)丙在通常状况下深红棕色的液体，应为Br2，甲是具有氧化性的黄绿色气体单质，可置换出 Br2，甲为 Cl2， X 为 FeBr2， Z 为 FeBr3，乙为 Fe， Y 为 FeCl3，据此解答。【详解】甲、乙、丙、是三种常见单质，(1)若甲是具有还原性的单质，置换反应的为 2Mg+CO2X、 Y、 Z 是常见的三种化合物， X 与甲的反应为置换反应。X、 Y、 Z 中有一种是离子晶体，说明甲应为金属，常见发生2MgO+C，则 X 为 CO2，甲为 Mg， Y 为 MgO，丙为 C， Z 为CO，乙为 O2；丙为 C 元素，分析可知X、 Y、 Z 中含有丙元素的是X、 Z，即 CO 和 CO2；X 为 CO2，在 CO2 分子， C原子与 2 个 O
