1、【化学】培优易错 难题原子结构与元素周期表辅导专题训练附答案一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）1 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-1X737.71450.77732.7Y1313.93388.35300.5Z14
2、02.32856.04578.1X、 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+的平均距离为a
3、 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元素；根据 示，
4、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 的第一、第二
5、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，形成的物 构
6、 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+在晶胞面心上，通
7、 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，结合密度计算
8、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（ Si3N4）陶瓷材
9、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 中碳原子与氮
10、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 在高温反应；
11、 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，两者均为原子晶体，碳原子
12、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/L 10L=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。3 我国科学家受中医启发，发
13、现As2O3（俗称砒霜）对白血病有疗效。氮、磷、砷（As）是 VA 族、第二至第四周期的元素，这些元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。完成下列填空：（1） As 原子最外层电子的轨道表示式为_；砷蒸气的分子式：As4，其分子结构与白磷（ P44_ 。）相似，也是正四面体，则As 中砷砷键的键角是（2） P 的非金属性比 As 强，从原子结构的角度解释其原因_；如图是元素周期表的一部分，请推测砷的单质或其化合物可能具有的性质_（写出两条即可）（3） NH4NO3 可做化肥，但易爆，300发生爆炸： 2NH4 NO32N 2+O2+4H2O。每生成2molN 2 ，反应中转移的电子为_mol
14、 ，氧化产物与还原产物的质量之比为 _。（4）发电厂常用氨气吸收烟气中的CO2。常温下，当 CO2 不断通入 pH=11 的氨水中时会产生微量的新离子：-。NH2COO-（i ）写出 NH2COO 的电子式 _ 。（ii ）计算原氨水中c（NH4+）=_mol / L。【答案】60oP原子核外有三个电子层， As 原子核外有四个电子层， P 的原子半径 As， P 吸引电子的能力更强，所以P 的非金属性更强砷是半导体，砷的氧化物是两性氧化物、砷的最高价氧化物对应水化物是两性氢氧化物等1015: 7- 3- 11- 3）10 - 10（或 10【解析】【分析】【详解】( 1) As 的最外层有5
15、 个电子， As 原子最外层电子的轨道表示式为； As4 分子结构与白磷( P4) 相似，也是正四面体，键角为60o；( 2) 由于为 P 原子核外有三个电子层，As 原子核外有四个电子层，P 的原子半径小于As，P吸引电子的能力更强，所以P 的非金属性更强；由位置可知，砷是半导体，则砷的氧化物是两性氧化物、砷的最高价氧化物对应水化物是两性氢氧化物；( 3) 该反应 2NH4NO3 2N2+O2+4H2O 中 N 元素化合价由 - 3 价、 +5 价变为 0 价， O 元素的化合价由 - 2 价升高为 0，则氮气既是氧化产物也是还原产物，氧气为氧化产物，转移电子个数为 10，则每生成 2mol
16、N 2，反应中转移的电子为 10mol ，氧化产物与还原产物的质量之比为 ( 32+28): 28=15: 7。( 4) NH2COO- 的电子式为； pH=11 的氨水中， c（ H+）=10- 11mol/ L， c（ OH- ）=10- 3mol/ L，由电荷守恒可知，+c-c NH4+10-310-11molL10-34c H)=（OH），解得)=(c NH)+ (-)/或 =molL(/。4A、 B、 C、 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 C B 2 1 1 1 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
17、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Na2O2ONAlMgNa2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2【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 Na2O，乙为 Na2O2； E 是地壳中含量最高的金属元素，则E 为 Al 元素；A、 B
18、、 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 2O ，故答案为：第二周期 VIA 族； Na2O2；2）NaMg、AO N在第二周期，同周期元素从左到右原子半径逐渐减（、l 在第三周期， 、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： ONAlMgN，且原子半径 ON，使得配位体H2 O 和 Cu2+的配位键比配位体N
19、H3 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。7A、 B、 C、 D、 E、 F、 X、 Y、 Z 九种主族元素的原子序数依次增大，且均不大于元素的最高价氧化物对应的水化物与其气态氢化物反应生成一种正盐；盐EYC与20。 BAY的浓溶液反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到含EYC的溶液； X 元素的最外层电子数是其次外层电子数的3 倍， D、 Y、Z 元素的最
20、外层电子数之和为15；E、 F、4X 三种元素对应的最高价氧化物的水化物间两两皆能反应生成盐。请回答下列问题：(1)B 元素的原子结构示意图是 _，X 元素在周期表中的位置是第_周期第 _族。( 2)这九种元素中，金属性最强的是_，非金属性最强的是 _。(3)EYC_，其电子式为_。中化学键类型：( 4) A 与 B、 C、 D 形成的化合物中，共价键的极性由强到弱的顺序是_（用化学式表示），这些化合物的稳定性由强到弱的顺序为_（用化学式表示）。( 5) D、 E、 F 简单离子半径由大到小的顺序为_ （填离子符号）， F 和镁条用导线连接插入 NaOH 溶液中，镁条作_（填“正极”或“负极”
21、）。【答案】三VIAK或钾F 或氟离子键、共价键（或极性键）-+3+HFH2 O NH3 HF H2ONH3 F Na Al正极【解析】【分析】B 元素的最高价氧化物对应的水化物与其气态氢化物反应生成一种正盐，则B 为氮元素；盐 EYC与 AY 的浓溶液反应，有黄绿色气体产生，该气体为氯气，氯气同冷烧碱溶液作用，可得到含次氯酸钠溶液，则E 为钠元素， Y 为氯元素， C为氧元素， A 氢元素，因此 D 是F； X 元素的最外层电子数是其次外层电子数的3 倍，则 X 为硫元素； D、 Y、Z 元素的最外4层电子数之和为 15，则 Z 为钾元素； E、 F、 X 三种元素对应的最高价氧化物的水化物
22、间两两皆能反应生成盐，则F 为铝元素。【详解】（1） B 为氮元素，原子结构示意图是；X 为硫元素，在周期表中的位置是第三周期第 VIA 族，故答案为：三；VIA；（ 2）由分析和元素周期律可知，这九种元素中，金属性最强的是钾元素，非金属性最强的是氟元素，故答案为： K 或钾； F 或氟；（ 3）次氯酸钠为离子化合物，次氯酸根中有极性共价键，所以次氯酸钠中的化学键为离子键和共价键（或极性键），次氯酸钠的电子式为，故答案为：离子键、共价键（或极性键）；（4）根据非金属性F O N，可知氨气、水、氟化氢中，共价键的极性由强到弱的顺序是HFH2 O NH3，键能大小关系为HF H2O NH3，则稳定
23、性由强到弱的顺序为HF H2ONH3，故答案为： HFH2O NH3； HFH2 O NH3；（5）氟离子、钠离子、铝离子的核外电子层数相同，则原子序数小的半径大，即离子半径由大到小的顺序为F- Na+ Al3+，铝和镁条用导线连接插入NaOH 溶液中，因为镁与氢氧化钠不发生反应，而铝与氢氧化钠能发生氧化还原反应，则镁条作正极，故答案为：F- Na+ Al3+；正极。【点睛】在原电池判断负极时，要注意一般活泼性不同的两个金属电极，活泼的金属电极作负极，但要考虑负极要发生氧化反应，所以在镁、铝、氢氧化钠形成的原电池中，铝作负极，镁作正极。8 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：
