1、全国备战高考化学原子结构与元素周期表的综合备战高考真题分类汇总及详细答案一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）1 南京理工教授制出了一种新的全氮阴离子盐AgN5，目前已经合成出钠、锰、铁、钴、镍、镁等几种金属的全氮阴离子盐。(1)基态 Mn 2+的价电子排布式为_；银与铜位于同一族，银元素位于元素周期表的_区。(2)Mg(H 2 O)6 2+(N5)2(H2O)42-的晶体的部分结构如图1 所示：N、 O、 Mg 元素的前3 级电离能如下表所示：元素I1 /kJ?mol -1I2/kJ?mol-1I3/kJ?mol-1X737.71450.77732.7Y1313.93388.353
2、00.5Z1402.32856.04578.1X、 Y、 Z 中为 N 元素的是 _，判断理由是 _。从作用力类型看， Mg2+与 H252O 之间是 _。O 之间是 _、 N 与 HN5-为平面正五边形， N 原子的杂化类型是 _。科学家预测将来还会制出含N4-、 N6-等平面环状结构离子的盐，这一类离子中都存在大键，可用符号mn 表示，其中 m 代表参与形成大 键的原子数， n 代表参与形成大键的电子数 (如苯分子中的大 键可表示为64-中的大 键应表示为 _ 。6 )，则 N(3)AgN5 的立方晶胞结构如图2 所示， Ag+周围距离最近的Ag+有 _个。若晶体中紧邻的 N5-与 Ag+
3、的平均距离为a nm ，NA 表示阿伏加德罗常数的值，则AgN5 的密度可表示为_g?cm-3（用含 a、 NA 的代数式表示）。【答案】 3d5ds Z X最外层为 2 个电子， X 为镁； N 的 2p 轨道处于半充满的稳定状态，I1 大， Z 氮元素sp258.91022其失去第一个 子 ，配位 氢键412a3NA【解析】【分析】(1)根据构造原理 写出25 号 Mn 元素的原子核外 子排布式，Mn 原子失去最外 2个 子得到 Mn 2+；根据原子 构与元素在周期表的位置确定Ag 在周期表所属区域；(2)根据元素的 离能大小 合原子 构确定X、 Y、 Z 三种元素，然后判断哪种元素是N元
4、素；根据 示，判断晶体中阳离子、阴离子中含有的作用力 型； 合 N5- 平面正五 形 构， 合原子 化 型与微粒构型关系分析判断， 合微粒的原子 构分析大 的形成；(3)根据晶胞中离子的相 位置判断Ag+的配位数，利用均 方法 算1 个晶胞中含有的mAgN5 的个数， 合= 算密度大小。V【 解】(1)Mn 是 25 号元素，根据构造原理可得Mn 原子的核外 子排布式 1s22s22p63s23p63d54s2， Mn原子失去最外 2 个 子得到Mn 2+，其价 子排布式 3d5；Ag、 Cu 在周期表中位于第IB， 生 化的 子有最外 的s 子和次外 的d 子，属于ds 区元素；(2) X
5、的第一、第二 离能比 小且很接近， 明X 原子最外 有 2 个 子，容易失去，则 X 为 Mg 元素， Z 的第一 离能在三种元素中最大， 合N 原子 2p 道 于半充 的 定状 ，其失去第一个 子 ，I1 大，可推知Z 为 N 元素， Y 是 O 元素；在 晶体中阳离子 Mg(H2O)62+的中心离子 Mg2+含有空 道，而配位体 H的 O 原子上2 O含有孤 子 ，在 合 ，Mg 2+提供空 道， H2O 的 O 原子提供孤 子 ，二者形成配位 ；在阴离子 (N 5)2(H2O)42-上 N5-与 H2O 的 H 原子之 通 合在一起，形成NH-O，故二者之 作用力 ；若原子采用sp3 化
6、，形成的物 构 四面体形；若原子采用sp2 化，形成的物 构 平面形；若原子采用sp 化， 形成的 直 型 构。N5- 平面正五 形， 明N原子的 化 型 sp2 化；在 N5- 中，每个 N 原子的 sp2 化 道形成 2 个 ， N 原子上 有 1 个孤 子 及1 个垂直于 N 原子形成平面的 p 道， p 道 形成大 ， N5-为4 个 N 原子得到1 个 子形成 有1 个 位 荷的阴离子，所以含有的 子数 5个，其中大 是由4 个原子、 5 个 子形成，可表示 54 ；(3)根据 AgN5 的晶胞 构示意 可知，假 以晶胞 点Ag+ 研究 象，在晶胞中与 Ag+距离相等且最近的Ag+在
7、晶胞面心上，通 点Ag+可形成 8 个晶胞，每个面心上的Ag+被重复使用了 2 次，所以与 Ag+距离相等且最近的Ag+的数目 3 8=12 个；在一个晶胞中2+11-1-7 38含有 Ag 的数目 +6 =4，含有 N5 的数目 1+12 =4，晶胞体 V=(2a 10)8244178?g / mol3mN A/mol8.910223。cm ，则 =2a 10 7 3 cm3a3g/cmVN A【点睛】本题考查了物质结构，涉及电离能的应用、作用力类型的判断、大 的分析、晶胞计算，掌握物质结构知识和晶体密度计算方法是解题关键，要注意电离能变化规律及特殊性，利用均摊方法分析判断晶胞中含有微粒数目
8、，结合密度计算公式解答。2 硅是构成矿物和岩石的主要成分，单质硅及其化合物具有广泛的用途。完成下列填空：I.某些硅酸盐具有筛选分子的功能，一种硅酸盐的组成为：M2OR2O32SiO2nH2O，已知元素M、 R 均位于元素周期表的第3 周期。两元素原子的质子数之和为24。（1）该硅酸盐中同周期元素原子半径由大到小的顺序为_ ；（2）写出 M 原子核外能量最高的电子的电子排布式：_；（3）常温下，不能与R 单质发生反应的是_（选填序号）；a CuCl2 溶液bFe2O3c浓硫酸d Na2CO3 溶液（4）写出 M、 R 两种元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式：_ 。II.氮化硅（ Si
9、3N4）陶瓷材料硬度大、熔点高。可由下列反应制得：SiO2+C+N2高温Si3N4+CO（5） Si3N4晶体中只有极性共价键，则氮原子的化合价为_，被还原的元素为_。（6） C3N4 的结构与 Si3N4 相似。请比较二者熔点高低。并说明理由：_。（7）配平上述反应的化学方程式，并标出电子转移的数目和方向。_（8）如果上述反应在 10L 的密闭容器中进行，一段时间后测得气体密度增加了2.8g/L ，则制得的 Si3N4 质量为 _。【答案】 Na AlSi1-+H 2O-3 N2 中氮元素 两者均为3s bd Al OH 3 +OH=A lO2原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C3N4
10、 中碳原子与氮原子形成的共价键键长较34中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高Si N35g【解析】【分析】【详解】I（ 1）化合物的化合价代数和为0，因此 M 呈+1价， R 呈+3价， M、 R 均位于元素周期表的第 3 周期，两元素原子的质子数之和为24，则 M 为 Na，R 为 Al，该硅酸盐中 Na、Al、 Si 为同周期元素，元素序数越大，其半径越小，因此半径大小关系为：Na AlSi；（2） M 原子核外能量最高的电子位于第三能层，第三能层上只有1 个电子，其电子排布式为： 3s1；（3）常温下， Al 与 CuCl2 溶液反应能将铜置换出来；Al 与 Fe2O3
11、 在高温反应； Al 与浓硫酸发生钝化； Al 与 Na2CO3 溶液在常温下不发生反应；故答案为： bd；（4） Na、 Al 两种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为：NaOH、 Al(OH)3，二者反应的离子方程式为： Al OH 3 +OH- =A lO 2- +H 2O ；II（ 5）非金属性 NSi，因此 Si N中 N 元素化合价为 -3价；该反应中N 元素化合价从 034价降低至 -3 价， N 元素被还原；（6） Si3 4陶瓷材料硬度大、熔点高，晶体中只有极性共价键，说明34为原子晶体，NSi NC3N4 的结构与 Si3 N4 相似，说明 C3N4 为原子晶体，两者均为原
12、子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此 C3 43 4中硅原子与氮原子形成N 中碳原子与氮原子形成的共价键键长较Si N的共价键键长小，键能较大，熔点较高；（7）该反应中 Si 元素化合价不变，N 元素化合价从0 价降低至 -3价， C 元素化合价从 0 价升高至 +2 价，根据得失电子关系以及原子守恒配平方程式以及单线桥为：；（8）气体密度增加了 2.8g/L ，说明气体质量增加了2.8g/L10L=28g，高温3SiO 2 +6C +2N 2= Si 3 N 4 +6CO 气体质量变化m140g112g28g因此生成的 Si3N4 质量为 140g28g112g =35g。3A、 B、 C
13、、 D、 E 都是短周期元素，原子序数依次增大，A、 B 处于同一周期， C、 D、E同处另一周期。 C、 B 可按原子个数比2 1 和1 1分别形成两种离子化合物甲和乙。D、A 按原子个数比 3 2 形成离子化合物丙。 E 是地壳中含量最高的金属元素。根据以上信息回答下列问题：(1)B 元素在周期表中的位置是 _，乙物质化学式是 _。(2)A、 B、C、 D、 E 五种元素的原子半径由小到大的顺序是_(用元素符号填写 )。(3)E 的单质加入到C 的最高价氧化物对应的水化物的溶液中，发生反应的离子方程式是_ 。【答案】第二周期VIA 族 Na22-22-2O ONAlMgNa2Al+2OH+
14、2H O=2AlO +3H 【解析】【分析】C、 B 可按原子个数比 21 和 1 1 分别形成两种离子化合物甲和乙，可知C 为 Na 元素，B 为 O 元素，甲为Na O，乙为Na O ； E 是地壳中含量最高的金属元素，则E 为 Al 元素；222A、 B、 C、 D、E 都是短周期元素，原子均小于Al 的原子序数， D、 A 按原子个数比3 2 形成离子化合物丙，可知A 为 N 元素， D 为 Mg 元素，丙为 Mg 3N2。【详解】（1） B 为 O 元素，在周期表中第二周期VIA 族，乙物质为过氧化钠，化学式是Na2 O2，故答案为：第二周期VIA 族； Na2O2；（2） Na、
15、Mg、 Al 在第三周期，O、 N 在第二周期，同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则ONPAlMgNa，即 ONAlMgNa，故答案为： ONAlMgS，由于元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性越强，所以S、 Cl 元素的最高价含氧酸的酸性较强的为高氯酸，其化学式为：HClO4；A 为 O， B 为 Na，二者形成的含共价键的化合物为Na2O2，Na2O2 是由 2 个 Na+与 1 个 O22-通过离子键结合而成的离子化合物，电子式为；(3)B、C 的单质分别为Na、 Al，钠的金属性比铝强，与水反应更剧烈。钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应的化学方
16、程式为：2Na+2H22O=2NaOH+H；(4)C 是 Al， Al 的最高价氧化物对应的水化物为3Al(OH) ， B 是 Na， Na 的最高价氧化物对应的水化物为 NaOH， Al(OH)3 是两性氢氧化物，能够与强碱NaOH 反应产生 NaAlO2 和 H2O，二者反应的离子方程式为：Al(OH)3-2-2+OH =AlO+2H O。【点睛】本题考查了元素的位置、结构与性质关系的应用，根据元素的原子结构及性质和相互关系推断元素为解答关键，注意掌握元素周期表结构、元素周期律内容，试题有利于培养学生的分析能力及灵活应用能力。6 元素周期表前四周期的元素a、 b、 c、 d、 e，原子序数
17、依次增大。 a 的核外电子总数与其周期数相同， b 的价电子层中未成对电子有3 个， c 的最外层电子数为其内层电子数的3倍， d 与 c 同族， e 的最外层只有1 个电子，但次外层有 18 个电子。回答下列问题：(1)b、 c、 d 中第一电离能最大的是_(填元素符号 )， e 的价层电子轨道表示式为_。(2)a 和其他元素形成的二元共价化合物中，三角锥形分子的中心原子的杂化方式为_。(3)这些元素形成的含氧酸中，HNO 、 H SO的中心原子价层电子对数之和为_， H SO22323和 H2 4_、 _。SO 酸根的空间构型分别为(4)e 单质晶体结构如图 1，此晶胞模型名称为_， e
18、原子半径为 r cm， e 的相对原子质量3-1（用 r、 表示）。为 M ，晶胞密度为 g/cm，则阿伏加德罗常数为 _mol(5)这 5 种元素形成的一种 1 1 型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构 (如图 2 所示 )。该化合物中，阴离子为_，阳离子中存在的化学键类型有_；该化合物加热时首先失去的组分是 _（填 “H2O”或“ NH3”），判断理由是 _。【答案】 Nsp37 三角锥形正四面体面心立方晶胞2MSO42- 共价键和配位键H2O H2O 与 Cu2+的配位键键长较长而比较弱8 r 3【解析】【分析】元素周期表前四周期的元素a、 b、 c、 d、e
19、 ，原子序数依次增大，a 的核外电子总数与其周期数相同，则 a 为 H 元素； c 的最外层电子数为其内层电子数的3 倍，最外层电子数不超过 8个，则 c 核外电子排布为2、 6，因此 c 是 O 元素； b 的价电子层中的未成对电子有3 个，且原子序数小于c，则 b 核外电子排布式是1s22s22p3， b 原子序数为 7，所以 b 是 N元素； e 的最外层只有1 个电子，但次外层有 18个电子，则 e 原子核外电子数为2+8+18+1=29， e 为 Cu 元素； d 与 c 同族，且原子序数小于e ，所以 d 为 S 元素。(1)同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势
20、，但第IIA 族和第元素第一电离能大于其相邻主族元素，同一主族元素中，元素第一电离能随着原子序数增VA 族大而减小；e 的价层电子为3d、 4s 电子；(2)a 和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子为NH3，根据价层电子对互斥理论确定该分子的中心原子的杂化方式；(3)根据价层电子对理论分析这些元素形成的含氧酸中的中心原子的价层电子对数之和，根据原子的价层电子对数确定 H2SO3 和 H2SO4 酸根的空间构型；(4)根据晶胞结构判断晶胞晶体类型；根据晶胞的基本结构可知其中含有的Cu 原子数，利m用密度 = 计算阿伏伽德罗常数；V(5)这 5 种元素形成的一种1： 1 型离子
21、化合物中，阴离子呈四面体结构，说明该阴离子价层电子对个数是4 且不含孤电子对；阳离子呈轴向狭长的八面体结构，根据图知：其阳离子中铜离子配位数是6，在八面体上下顶点上的分子中含有两个共价键且含有两个孤电子对，为水分子，有两个H2O 分子；正方形平面上四个顶点上的分子中含有3 个共价键且含有一个孤电子对，该分子为NH3 分子，共有4 个 NH3 分子。【详解】根据上述分析可知：a 为 H 元素； b 是 N 元素； c 是 O 元素； d 为 S 元素； e 为 Cu 元素。(1)b 是 N， c 是 O， d 为 S。由于同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第 IIA 族和第
22、 VA 族元素第一电离能大于其相邻元素；同一主族元素的第一电离能随着原子序数增大而减小，所以b、c、 d 三种元素第一电离能最大的是N 元素； e 是 Cu 元素，其价层电子为3d、 4s 电子，则其价层电子排布图为；(2)a 是 H 元素， H 和其他元素形成的二元共价化合物中，物质分子呈三角锥形的为NH3，该分子的中心N 原子形成 3 个共价健 N-H，同时 N 原子上还含有一个孤电子对，价层电子对数为 4，所以 N 原子的杂化方式为sp3 杂化；2N 原子的价层电子对数为512(3)这些形成的含氧酸中， HNO 的分子的中心2+2=3，H SO 的中心 S 原子的价层电子对数为3+4=4
23、，所以 HNO 、HSO 的中心原子价层电2362232子对数之和为3+4=7；亚硫酸H2 332-中的 S 原子价层电子对数为：SO 的酸根SO6232H2SO4 的酸根3+2=4，且含有一对孤电子对，所以其空间构型为三角锥形；硫酸SO42- 中的 S 原子价层电子对数为： 4+ 6 242=4，中心原子 S 上无孤对电子，所以其2空间构型为正四面体形；(4)根据 Cu 晶胞结构可知 :Cu 晶胞模型类型为立方面心结构；在一个Cu 晶胞中含有的Cu 原11M ，则晶胞质量 m=4 M?g / mol4M子个数为： 8 +6 =4，Cu 的相对原子质量为N A / molN A82g，假设晶胞
24、边长为L，Cu 原子半径为 r cm ，则2 L=4r cm，所以 L=22 r cm ，晶胞体积V= 334M g为2r?cm=162r33=N A4M，所L = 2cm ， 则晶胞密度mV16 2r 3cm3162N A r 3以 NA=2M/mol ；38r(5)根据已知条件可知五种元素形成的1： 1 型离子化合物的阴离子呈四面体结构，说明该阴离子价层电子对个数是4，且不含孤电子对，则该离子为SO42-；阳离子呈轴向狭长的八面体结构，根据图知，其阳离子中的中心离子Cu2+配位数是 6，配位体是 H2O、 NH3，其中H2O 有 2个， NH3 有4 个， H2O、 NH3与 Cu2+之间
25、通过配位键结合， H2O 中存在 H-O 共价键， NH3中存在 H-N 共价键，故阳离子中含有配位键和共价键；元素的非金属性ON，且原子半径 ON，使得配位体 H2 O 和 Cu2+的配位键比配位体NH3 与 Cu2+的配位键要弱，因此该化合物在加热时首先失去的组分是H2O。【点睛】本题考查元素及化合物的推断、元素电离能大小比较、杂化轨道理论、价层电子对理论及晶胞计算等，掌握物质结构知识和一定数学知识是解题关键，侧重考查学生空间想象能力、分析能力和知识运用能力。7 元素周期表与元素周期律在学习、研究和生产实践中有很重要的作用。下表列出了ae5 种元素在周期表中的位置。族 A AA A A A
26、 A0周期2a3bcde（ 1） a 的元素符号是 _。（ 2）金属性 b 强于 c，用原子结构解释原因： _，失电子能力 b 大于 c。（3） d、 e 的最高价氧化物对应的水化物中，酸性较强的的是_。（ 4）已知硒 ( Se) 与 d 同主族，且位于 d 下一个周期，根据硒元素在元素周期表中的位置推测，硒可能具有的性质是 _。其单质在常温下呈固态SeO2 既有氧化性又有还原性最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SeO3非金属性比e 元素的强【答案】 C电子层数 b 与 c 相同，核电荷数b 小于 c，原子半径b 大于 cHClO4【解析】【分析】由元素在周期表中的分布可知，a 是 C，
27、b 是 Na，c 是 Al，d 是 S，e 是 Cl，结合元素周期律分析解答。【详解】由元素在周期表中的分布可知，a 是 C， b 是 Na，c 是 Al，d 是 S，e 是 Cl。(1) a 是碳元素，元素符号为C，故答案为： C；(2)b是钠，c是铝，由于电子层数b与c相同，核电荷数bcb大于c小于 ，原子半径，失电子能力 b 大于 c，因此金属性b 强于 c，故答案为：电子层数b 与 c 相同，核电荷数b 小于 c，原子半径b 大于 c；( 3) d 的非金属性小于e，因此最高价氧化物对应的水化物中，酸性较强的的是高氯酸，故答案为： HClO4；( 4) 硒 ( Se) 与 S 同主族，且位于S 下一个周期，非金属性比S 弱。常温下硫为固体，同一主族元素的非金属单质，从上到下，熔沸点逐渐升高，因此硒单质在常温下呈固态，故正确；SeO2中Se426之间，既有氧化性又有还原性，故正的化合价为 +价，介于 - +确； Se 的最高价为 +6 价，最高价氧化物对应的水化物的化学式为H24SeO ，故错误；SeS同主族，且位于S下一个周
