1、【化学】化学原子结构与元素周期表的专项培优 易错 难题练习题附答案一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）1 锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:（ 1） Zn 原子核外电子排布式为 _ 洪特规则内容 _泡利不相容原理内容_（2）黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由 Zn 和 Cu 组成。第一电离能I1(Zn)_I1(Cu)(填 “大于 ”或 “小于 ”)。原因是 _（ 3） ZnF2 具有较高的熔点 (872 ),其化学键类型是 _;ZnF2 不溶于有机溶剂而ZnCl2、 ZnBr2、 ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是 _（4）金属 Zn 晶体中的
2、原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为 _,配位数为 _六棱柱底边边长为a cm,高为 c cm,阿伏加德罗常数的值为NA，Zn 的密度为 _g cm-3(列出计算式 )。【答案】 1s22s22p63s23p63d104s2 或 Ar 3d104s2原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子大于 Zn 核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子离子键ZnF2 为离子化合物，ZnCl2、 ZnBr2、 ZnI2 的化学键以共价键为656主、极性较小六方最密堆积 (A3 型 ) 12N
3、 A 63a2c4【解析】【分析】【详解】(1)Zn 原子核外有30 个电子，分别分布在1s、2s、2p、 3s、 3p、 3d、 4s 能级上，其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p6 3d104s2 或 Ar3d 104s2，洪特规则是指原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低，而泡利原理是指每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子，故答案为： 1s22s22p63s23p63d104s2 或 Ar3d 104s2；原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，
4、这样整个原子的能量最低；每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子；(2)轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定，失去电子需要的能量较大，Zn 原子轨道中电子处于全满状态，Cu 失去一个电子内层电子达到全充满稳定状态，所以Cu 较 Zn 易失电子，则第一电离能 Cu Zn，故答案为：大于； Zn 核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子；(3)离子晶体熔沸点较高，熔沸点较高ZnF2，为离子晶体，离子晶体中含有离子键；根据相似相溶原理知，极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂，ZnF2 属于离子化合物而 ZnCl2、ZnBr2 、ZnI2 为共价化合物， ZnCl2、 ZnBr2、 ZnI2分子
5、极性较小，乙醇、乙醚等有机溶剂属于分子晶体极性较小，所以互溶，故答案为：离子键；ZnF2 为离子化合物， ZnCl2、 ZnBr2、ZnI2 的化学键以共价键为主，极性较小；(4)金属锌的这种堆积方式称为六方最密堆积，Zn 原子的配位数为 12，该晶胞中 Zn 原子个1 1数 =12 +2 +3=6，六棱柱底边边长为 acm，高为 ccm，六棱柱体积6 23m656=(6 23，晶胞密度 =V2，故答案为：六方最密堆积 (A3a) 3 ccm6c4N A3 a4656型)； 12；3。N A 6a2 c4【点睛】本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、微粒空间构型判断、原子杂化方式判断、原子核外
6、电子排布等知识点，侧重考查学生分析、判断、计算及空间想像能力，熟练掌握均摊分在晶胞计算中的正确运用、价层电子对个数的计算方法，注意：该晶胞中顶点上的原子被 6 个晶胞共用而不是8 个，为易错点。2 下表为元素周期表的一部分，请参照元素在表中的位置，回答下列问题。（1）第三周期元素中非金属性最强的元素的原子结构示意图是_。（2）最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是_( 填化学式 ) 。3）下列可以判断和金属性强弱的是_（( 填序号 ) 。a单质的熔点：b化合价：c单质与水反应的剧烈程度：d最高价氧化物对应水化物的碱性：（4）为验证第A 族部分元素非金属性的递变规律，设计如图装置进行实验，
7、请回答：仪器 A 的名称是 _，A 中发生反应的离子方程式是 _。棉花中浸有NaOH溶液的作用是_( 用离子方程式表示 ) 。验证溴与碘的非金属性强弱：通入少量的单质，充分反应后，将A 中液体滴入试管内，取下试管，充分振荡、静置，可观察到_。该实验必须控制单质的加入量，否则得不出溴的非金属性比碘强的结论。理由是_。第 A 族元素非金属性随元素核电荷数的增加而逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下原子半径逐渐 _( 填“增大”或“减小” ) ，得电子能力逐渐减弱。【答案】HNO3 H2CO3 H2SiO3cd 分液漏斗-2BrCl2 =Br2 2ClCl2 2OH-氯气能够氧化溴离子和碘离子，氯气必
8、=H2O Cl ClO 溶液分层，下层液体为紫红色须少量，否则干扰检验结果增大【解析】【分析】由元素在周期表的位置可知，元素分别为H、 C、 N、 O、 Na、 Al、 Si、 S、 Cl，结合元素周期律和物质的性质分析解答。【详解】(1) 第三周期元素中非金属性最强的元素是Cl；，其原子结构示意图是( 2) 元素非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是HNO3 H2CO3 H2SiO3 ；( 3) a根据单质的熔点不能判断金属性强弱，故a 错误；b化合价高低不能作为比较金属性的依据，故b 错误；c Na 与水反应比 Al 剧烈，说明金属
9、性： Na Al，可以比较，故c 正确；d元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，可以比较，故d 正确；答案选 cd；( 4) A 为分液漏斗， A 中发生氯气与 NaBr 的氧化还原反应，离子方程式为2Br Cl2Br2=2Cl ；NaOH溶液用于吸收氯气，离子方程为Cl2H2ClO； 2OH=O Cl溴与 KI 反应生成碘单质，碘单质易溶于四氯化碳。将A 中液体滴入试管内，充分振荡、静置，可观察到溶液分层，下层呈紫色；若通入过量氯气，剩余的氯气能够进入试管先于Br2 氧化碘离子，干扰溴与碘离子的反应，所以氯气必须少量，否则干扰检验结果；同主族元素从上到下，原子核外电子层数增加，
10、原子半径增大，故得到电子能力减弱。【点睛】比较金属性的强弱，是看金属与水或与酸反应的剧烈程度，最高价氧化物对应水化物的碱性强弱，比较非金属性强弱，可以依照单质的氧化性的强弱。3 正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，而电性相反。科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质反物质。 1997年年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布：他们分别制造出9 个和 7 个反氢原子。这是人类探索反物质的一大进步。（1）你推测反氢原子的结构是（_）A 由 1 个带正电荷的质子与1个带负电荷的电子构成B 由 1 个带负电荷的质子与1 个带正电荷 的电子构成C 由
11、1 个不带电子的中子与1 个带负电荷的电子构成D 由 1 个带负电荷的质子与1个带负电荷的电子构成（2）反物质酸、碱中和反应的实质是（_）A H-+OH+ =H2OB H+OH+ =H2OC H-+OH- =H2OD H+ +OH- =H2O（3） 若有反 粒子（ 粒子即氦核），它的质量数为_ 电荷数为 _。【答案】 B A 42【解析】【分析】根据反粒子特征和定义进行解答。【详解】(1)A. 由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成的，这是正常氢原子的构成，故A错误；B.由一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子构成的，符合反氢原子的构成, 故 B 正确；C.由一个不带电的中子和一个带负电
12、荷的电子构成的，不正确，因为反氢原子中电子带正电，故 C 错误；D.由一个带负电荷的质子和一个带负电荷的电子构成，原子不显电性，不能都带负电荷。故 D 错误。答案： B。(2) 酸碱中和反应是 H + +OH -=H 2O，根据反物质的定义特征，可知反物质酸碱中和反应为H -+OH += H 2O，所以A 符合题意，答案：A ；(3) 已知 a 粒子质量数为4，带2 个正电荷，因此反a 粒子质量数为4,电荷数为-2。答案： 4； 2。【点睛】根据反粒子的定义：正电子、负质子等都属于反粒子；反粒子的特征：它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，而电性相反进行解答。4A、 B、 C、 D、 E
13、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Na2 2-22-2O ONAlMgNa 2Al+2OH+2H O
14、=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，222E 为 Al 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A、 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、 Mg
15、、 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： ONAlMgNa；（3）铝能跟氢氧化钠溶液发生反应生成偏铝酸盐和氢气，其反应的离子反应方程式为2Al+2OH- +2H2O=2AlO2-+3H2，故答案为： 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2。【点睛】一般情况下，原子个数比按21 和 1 1 可分别形成 H22 222 22O、O、 H O或 Na O、 Na O ， HH2O2 为共价化合物，Na2O、 Na2O2 为离子化合物。5 下表是元素周期表的一部分
16、。表中所列的字母分别代表某一化学元素。（1）下列 _（填写编号）组元素的单质可能都是电的良导体。a、 c、 h b、 g、 k c、h、 l d、 e、 f（ 2）以上 13 种元素中， _（填写字母）元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。 i 在周期表中的位置 _ 。（ 3）如果给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：原子核对核外电子的吸引力；形成稳定结构的倾向。下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量（kJmol 1）；锂XY失去第一个电子519502580失去第二个电子729645701820失去第三个电
17、子1179969202750失去第四个电子955011600通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量 _。表中 X 可能为以上 13 种元素中的 _（填写字母）元素。用元素符号表示X 和 j 形成化合物的化学式 _。Y 是周期表中 _族元素。【答案】m第三周期 A 族 Li 原子失去1 个电子后形成稳定结构，此时再失去1个电子很困难aNa2O 和 Na2 O2 A【解析】【分析】(1)金属是导体 (锗是半导体 )，石墨是导体；(2)越容易失去第一个电子，第一电离能越小；(3)根据电离能的大小结合原子核外电子排布判断可能的元素种类，
18、注意电离能的大小能判断出元素的化合价，即最外层电子数。【详解】根据元素周期表中元素的分布知识，可以知道a 是Na， b 是H， c 是Mg，d是Sr， e 是Sc， f是Al， g 是Ge， h是C，j是O， i是P，k是Sb， l 是Cl， m是 Ar；(1)金属是电的良导体，石墨棒是电的良导体，金属有故答案为：；Na、 Mg、 Sr、Sc、 Al，锗是半导体，(2)从题目所给信息知道，原子失电子所需能量不仅与原子核对核外电子的吸引力有关，还与形成稳定结构的倾向有关结构越稳定失电子所需能量越高，在所给13 种元素中，处于零族的m 元素已达8e-的稳定结构，因此失去核外第一个电子需要的能量最多
19、；i 是P，位于元素周期表的第三周期A 族；(3)锂原子核外共有3 个电子，其中两个在K 层， 1 个在L 层，当失去最外层的一个电子后，锂离子处于稳定结构，根据题给信息可知，要使锂离子再失去电子便会形成不稳定结构，因此锂原子失去第二个电子时所需能量远大于失去第一个电子所需的能量；由表中数据可知：X 失去第2 个电子所需能量远大于失去第一个电子所需的能量(9倍多)，而失去第三个、第四个电子所需能量皆不足前者的两倍，故第一个电子为最外层的1个电子，而其他几个电子应处于内层；结合所给的周期表知，X 应为a，即钠元素，和j 即氧元素所形成的化合物化学式分别为Na2O 和 Na2O2；由表中所给 Y
20、的数据可知， Y 失去第 1、 2、 3 个电子所需能量差别不大，而失去第4 个电子所需能量远大于失去第3 个电子所需的能量，因此Y 元素的最外层有 3 个电子，即为A 族的元素 Al。6X、Z、Q、 R、 T、 U 分别代表原子序数依次增大的短周期元素，在周期表的短周期主族元素中， X 的原子半径最小， X 与 R 的最外层电子数相等；Z 的内层电子数是最外层电子数的一半； U 的最高化合价和最低化合价的代数和为6；R 和 Q 可形成原子个数之比为1： 1和 2： 1 的两种化合物； T 与 Z 同主族。请回答下列问题：(1)T 元素在周期表中的位置是_ 。(2)X、 Z、 Q 三种元素的原
21、子半径由小到大的顺序为_（填元素符号）。(3)R、T 两元素最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_ 。(4)某同学用 X、 R 两元素的单质反应生成固体物质RX， RX属于离子化合物，且能与化合物X Q 反应生成 X 的单质。2RX 的电子式为 _； RX 与 X2Q 反应的化学方程式为 _。该同学认为取X、 R 两元素的单质反应后的固体物质与X2Q 反应，若能产生 X 的单质，即可证明得到的固体物质一定是纯净的RX。请判断该方法是否合理并说明理由：_ 。【答案】第三周期A族HOC2NaOH+H3232: HSiO =Na SiO +2H O NaNaH+H2O=NaOH+H2 不合理，
22、若反应后有 Na 残留，也能与水反应生成H2【解析】【分析】X、 Z、 Q、 R、T、 U 分别代表原子序数依次增大的短周期元素，周期表的全部元素中X 的原子半径最小，则X 为 H 元素， X 与 R 的最外层电子数相等，二者原子序数相差大于2 ，则 R 为 Na 元素，可知 Z、Q 处于第二周期， Z 的内层电子数是最外层电子数的一半，Z 的核外电子排布为2、4，Z 原子最外层电子数为4，则 Z 为 C 元素； U 的最高化合价和最低化合物的代数和为6，则 U 为 Cl 元素， R 和 Q 可形原子数之比为 1： 1 和 2： 1 的两种化合物，则 Q 为 O 元素，这两种化合物为Na2O2
23、、 Na2O， T 与 Z 同主族，由于Z 是 C 元素，所以 T 为 Si 元素，据此分析解答。【详解】根据上述分析可知：X 为 H， Z 为 C，Q 为O， R 为Na， T 为Si， U 为Cl 元素。 (1)T 为Si 元素，原子核外电子排布为2、8 、4，所以Si 元素在期表中的位置是第三周期IVA 族；(2) X 为 H，Z 为 C， Q 为 O，同一周期元素原子序数越大原子半径越小；原子核外电子层数越多，原子半径越大，所以上述三种元素中原子半径由小到大顺序为HO或”“ HClO4Al （OH） 3【解析】【分析】由元素在周期表中位置可知，为C 元素、为N 元素、为O 元素、为F
24、元素、为Na 元素、为Al 元素、为Si 元素、为S 元素、为Cl 元素、为Ar 元素。【详解】（1） 中，最活泼的金属元素是左下角的Na 元素，最不活泼的元素为0 族元素元素，故答案为：Na； Ar；Ar（ 2）氟离子和钠离子电子层结构相同，电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，则氟离子半径大于钠离子，故答案为：F-；（ 3）元素的非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，氯元素的非金属性强于硫元素，则氯化氢的稳定性强于硫化氢，故答案为：HCl；（ 4）同主族元素，从上到下非金属性依次减弱，则碳元素的非金属性强于硅元素，故答案为： ；(5) 的最高价氧化物的水化物中，酸性最强的是高氯酸
25、；氢氧化铝是两性氢氧化物，既能与酸反应又能与碱反应，故答案为： HClO4； Al（ OH） 3。【点睛】注意对元素周期表的整体把握，注意位置、结构、性质的相互关系是解答关键。8 请用符号表示下列核素或同位素。（1）质子数为 a ，中子数为b 的 X 原子： _。（2）质子数和中子数都为 9的氟原子： _。（ 3）中子数为 2 的氢原子： _。（ 4）中子数分别为 8、9、 10 的氧原子： _。（ 5）质量数分别为 35、 37 的氯原子： _。【答案】 aa b X189 F13 H （或 T ） 816O 、178O 、 818 O 1735Cl 、 1737 Cl【解析】【分析】结合核
26、素的组成结构和同位素的概念分析解题即可。【详解】(1)质子数为 a ，中子数为 b 的 X 原子的质量数为a+b，其核素表示为 aa b X ；(2)质子数和中子数都为9 的氟原子的质量数为18，其核素表示为918 F ；(3)中子数为 2 的氢原子，质子数为 1，质量数为3，其核素表示为13 H (或 T )；(4)中子数分别为8、9、 10 的氧原子，质量数分别是16、 17、 18，核素依次表示为168 O 、178 O 、 818 O ；(5)质子数为 17，质量数分别为 35、 37 的氯原子核素依次表示为1735 Cl 、 1737 Cl 。【点睛】核素的最常见表示形式为ZA X
27、，其中 A 为质量数， Z 为质子数，核内中子数为A-Z，而同种元素的不同核素，其子数肯定不等，互为同位素，化学性质几乎完全相同，据此分析解题。9NaNO2 因外观和食盐相似，又有咸味，容易使人误食中毒已知NaNO2 能发生如下反应： 2NaNO2+4HI 2NO +I2+2NaI+2H2O。（ 1）上述反应中氧化剂是 _，氧化产物是 _（填写化学式）。（ 2）根据上述反应，鉴别 NaNO2、 NaCl可选用的物质有：水、碘化钾淀粉试纸、淀粉、白酒、食醋，你认为必须选用的物质有_（填序号）。（3）某厂废液中，含有2% 5%的 NaNO2，直接排放会造成污染，下列试剂能使NaNO2 转化为不引起
28、二次污染的N2 的是 _（填编号）。A NaClB NH ClCHNOD浓 H SO4324【答案】NaNO2 2I B【解析】【分析】(1)反应中 N 元素的化合价降低，I 元素的化合价升高；(2)由 2NaNO2+4HI 2NO +I2+2NaI+2H2O 可知，鉴别NaNO2和 NaCl，可利用碘的特性分析；(3)NaNO2 具有氧化性，能使NaNO2 转化为不引起二次污染的N2 的物质应具有还原性。【详解】(1)反应中 N 元素的化合价降低，发生还原反应，I 元素的化合价升高，发生氧化反应，则氧化剂是 NaNO2，氧化产物是I2；(2)由 2NaNO +4HI 2NO +I +2NaI
29、+2H O 可知，鉴别NaNO 和 NaCl，则固体加水溶解后，2222再滴加食醋酸化，将溶液滴在碘化钾淀粉试纸上，变蓝的为NaNO2，故答案为：；(3)NaNO2 具有氧化性，能使有选项 B 符合，故答案为：NaNO2 转化为不引起二次污染的B。N2 的物质应具有还原性，只10 氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。如图是模拟工业制备氢溴酸的流程图：回答下列问题 :( 1) 混合中发生反应的离子方程式为_。( 2) 混合中加入试剂a 是 _。( 3) 工业氢溴酸常带有淡淡的黄色，可能的原因是 : 含Fe3+，含 Br2，含Fe3+和 Br2，只用下列一种试剂就能分析产生淡黄色的原因，该试剂是_
30、( 填写字母 ) 。a. KMnO溶液b. NaOH 溶液c. KSCN溶液d. 淀粉 KI 溶液e. CCl44( 4) 加入 Na2SO3 的目的是除去过量的Br2，但要防止过量，原因是_( 请用离子方程式表示) 。( 5) 实验室制取 Br2的反应为：2NaBr+3H2SO4+MnO22NaHSO4 MnSO4 Br22H2O+ +，制取Br2 最好选用如图装置中的 _ ( 填写字母，固定和加热装置均已省略) 。简述检验图所选装置气密性的方法 _。【答案】SO2 22+ 2Br-+SO42-232-+2H+SO22Br2H O 4H+BaCl溶液e SO=H OC关闭分液+=+漏斗活塞，
31、将烧瓶上的导气管连接一段橡皮管并伸入水中，用手焐热烧瓶，若导管末端有气泡产生，冷却后导管中上升一段水柱，证明装置气密性良好【解析】【分析】Br2 具有强氧化性， SO2 具有还原性，两者反应放出热量，溴单质、氢溴酸易挥发，使用冰水降低温度，防止 Br2、 HBr 挥发，然后蒸馏得到硫酸和氢溴酸粗品。粗品中可能含有挥发出的 Br2，加入 Na2 SO3，除去粗品中未反应的溴单质。再加入氯化钡，使硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀，再进行过滤分离，无色溶液中含有HBr 和 NaCl，再蒸馏得到精制的氢溴酸。【详解】( 1) Br22+2Br-2-反应生成氢溴酸和硫酸，发生的离子方程式为222+SO4与 SO
