1、高考化学原子结构与元素周期表综合题及答案解析一、原子结构与元素周期表练习题(含详细答案解析)1 磷化铝( AlP)和磷化氢(PH3)都是粮食储备常用的高效熏蒸杀虫剂。( 1) 磷元素在元素周期表中的位置:_ 。AlP 遇水蒸气会发生反应放出 PH3气体,该反应的另一种产物的化学式为_。( 2) PH3具有强还原性,能与4溶液反应,配平该反应的化学方程式:CuSO_CuSO4 _PH3 _H2O _Cu3P _H3PO4 _H2SO4( 3) 工业制备PH3 的流程如图所示。次磷酸属于 _元酸。白磷和烧碱溶液反应的化学方程式为:_ 。若起始时有 1molP4参加反应,则整个工业流程中共生成3_m
2、ol PH 。(不考虑产物的损失)【答案】第3周期第VA族Al OH 324 11 12 8 324 1 4P2( )+3NaOH+3H OPH + 3NaH PO 2. 5322【解析】【分析】(1)原子结构中电子层数等于周期数,最外层电子数等于族序数,AlP 遇水蒸气会发生反应放出 PH3 气体,根据元素守恒确定该反应的另一种产物的化学式;( 2)配平化学方程式,就是通过在各物质的化学式前面添加系数,使反应中每种原子个数在反应前后相等的过程,但对于复杂的化学反应通常通过观察,找出变化的特点或规律,常使用化合价来配平,保证化合价升高与降低的数相等即可;( 3)根据物质电离出的氢离子数目确定酸
3、的元数;根据图示信息:白磷和烧碱溶液反应生成 PH3、 NaH2PO2,据此书写方程式;根据发生反应的过程寻找关系式,进行计算即可。【详解】( 1) P 处于第 3 周期 A 族, AlP 遇水蒸气会发生反应放出PH3 气体,根据元素守恒,确定该反应的另一种产物是Al( OH) 3,故答案为:第 3 周期第 VA 族; Al( OH) 3 ;( 2) 该方程式中 Cu 价态由 +2 下降为 +1, P 价态由 - 3 升高为 +5,为保证化合价升降数相等, Cu3P 与 H3PO4 计量数分别为 8、 3, CuSO4 的系数是 24,H2SO4 系数是 24,根据元素守恒,得到: 24CuS
4、O 4 +11PH 3 +12H 2 O=8Cu 3P+3H 3PO4 +24H 2SO4 ,故答案为:24, 11,12, 8, 3, 24;( 3) 根据氢氧化钠过量时只能生成NaH221 个氢离子,因此次磷PO 可知次磷酸只能电离出酸属于一元酸,故答案为:1;根据图示信息:白磷和烧碱溶液反应生成PH3、 NaH2PO2,方程式为:P4 + 3NaOH + 3H 2O = PH 3 + 3NaH 2 PO2 ;故答案为:P4 + 3NaOH + 3H 2O = PH 3+ 3NaH 2 PO2 ;P4+3NaOH+3H2 O=PH3+3NaH2PO2; 2H3 PO2=PH3+H3PO4,
5、即 P4 2. 5PH3,若起始时有1molP参加反应,则整个工业流程中共生成2.5molPH;故答案为:2 5432 如图是元素周期表的一部分,表中所列字母分别代表一种元素。根据表中所列元素回答下列问题:(1)元素 d 在元素周期表中的位置是 _,元素 h 与 f 的原子序数相差 _。(2)元素 b、 c、 f 形成的简单离子中半径最小的是_(填离子符号 ),原子半径最小的是_(填元素符号 )。(3)表中第三周期所列元素的非金属性最强的是_(填元素符号), e、 f、 g 三种元素的简单氢化物中最不稳定的是_(填化学式)。(4)元素 g 与元素 b 的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式为
6、_。(5)铅 (Pb)、锡 (Sn)、锗 (Ge)与碳 (C)、硅 (Si)属于同主族元素,常温下,在空气中,单质锡、锗均不反应而单质铅表面生成一层氧化铅;单质锗与盐酸不反应,而单质锡与盐酸反应。由此可得出以下结论:锗的原子序数为 _;铅 (Pb)、锡 (Sn)、锗 (Ge)的+4 价氢氧化物的碱性由强到弱的顺序为_(用化学式表示)。(6)最近,德国科学家实现了铷原子气体的超流体态与绝缘态的可逆转换,该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。已知铷(Rb)是 37 号元素,相对原子质量是85.5 ,与钠同主族。回答下列问题:铷在元素周期表中的位置为 _ 。同主族元素的同类化合物的性质相似,请写
7、出AlCl3 与 RbOH过量反应的离子方程式:_。现有铷和另一种碱金属形成的混合金属50 g,当它与足量水反应时,放出标准状况下的氢气 22.4 L,另一种碱金属可能是_。(填序号)A LiB NaC KD Cs【答案】第三周期第A 族18Mg2+S ClPH3NaOH+HClO4=NaClO4+H2O 32Pb(OH)4Sn(OH)4Ge(OH)4 第五周期第 A 族3+-3+-Al +4OH=AlO2 +2H2O (或写为 Al+4OH=Al(OH)4-) AB【解析】【分析】由元素在周期表的位置可知,a 是 N 元素, b 为 Na 元素, C 为 Mg 元素, d 为 Al 元素,
8、e为 P 元素, f 为 S 元素, g 为 Cl 元素, h 为 Se 元素,然后根据元素周期律分析解答。【详解】根据元素在周期表的位置可知确定各种元素分别是:a 是 N 元素, b 为 Na 元素, C 为 Mg元素, d 为 Al 元素, e 为 P 元素, f 为 S 元素, g 为 Cl 元素, h 为 Se 元素。(1)元素 d 为 Al,原子核外电子排布是2、 8、3,所以在元素周期表中的位置是第三周期IIIA 族, f 是 16 号元素 S, h 是 34号元素 Se, h 与 f 原子序数相差 34-16=18;(2)b、 c、 f 形成的简单离子分别是Na+、 Mg 2+、
9、 S2-, Na+、 Mg2+核外电子排布为 2、8,具有两个电子层, S2-核外电子排布是2、 8、 8,具有三个电子层,离子核外电子层数越多,离子半径越大,对于电子层结构相同的离子来说,核电荷数越大,离子半径越小,所以,三种离子中离子半径最小的是Mg 2+; Na、Mg 、 S 都是同一周期的元素,原子序数越大,原子半径越小,所以三种元素的原子半径最小的是S;(3)同一周期的元素,原子序数越大,元素的非金属性越强,表中第三周期元素的非金属性最强是 Cl;元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性就越强, e、f 、 g 三种元素分别表示 P、 S、 Cl,元素的非金属性: PSSnGe,元素
10、的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,故铅(Pb)、锡 (Sn)、锗 (Ge)的 +4价氢氧化物的碱性由强到弱的顺序为 Pb(OH)4Sn(OH)4Ge(OH)4;(6)铷 (Rb)是 37 号元素,原子核外有5 个电子层,最外层有1 个电子,所以37 号元素在元素周期表中的位置为第五周期第A 族;铷 (Rb)与钠同主族,由于Rb 的金属性比Na 强,所以 RbOH 是一元强碱, AlCl3 与过量的RbOH 反应产生的离子方程式为3+-2-23+-4 -Al +4OH = AlO+2H O (或写为Al +4OH =Al(OH) );22.4 L 标准状况下的 H2 的物质的
11、量 n(H2)=22.4 L 22.4 L/mol=1 mol,铷和水反应的化学方程式为 2Rb+2H222O=2RbOH+H ,可知 2 molRb 反应产生 1 mol H ,由碱金属与水反应的化学方程式为 2M+2H 2O=2MOH+H2可知混合金属的平均摩尔质量M=50?g=25 g/mol , Rb2?mol的摩尔质量为 85.5 g/mol ,则另一种碱金属的摩尔质量一定小于25 g/mol ,所以另一种碱金属可能是Li 或 Na,故合理选项是AB。【点睛】本题考查元素周期表和元素周期律的应用的知识。掌握元素的位置、原子结构与物质性质的关系解答本题的关键,注意规律性知识的应用,侧重
12、考查学生的分析与应用能力。3 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_( 用离子方程式表示 ) 。色,因为(4) Rb 的还原性比 K 的还原性 _(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
13、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=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
14、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。4 原子序数依次增大的A、 B、 C、D、 E、 F 都是
15、元素周期表中前20 号元素, B、 C、 D、E同周期, A、 D 同主族,且A 的原子结构中最外层电子数是电子层数的3 倍。 F 和其他元素既不在同周期也不在同主族,且B、 C、 D 的最高价氧化物对应的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。根据以上信息,回答下列问题:(1)A、 F 的名称为_、_。(2)A 和D 与氢元素形成的氢化物中,沸点较高的是_(填化学式,下同), D 和E 的最高价氧化物对应的水化物中酸性较强的是_,写出A 和 B 形成的化合物中含有共价键的化合物的电子式_。(3)B、C 形成的单质中与水反应较剧烈的是_,相应反应的化学方程式为_。(4)写出 C 的最高价氧化物对
16、应的水化物与式_。B 的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程【答案】氧钙H2OHClO4Na2Na+2H2O=2NaOH+H2Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O【解析】【分析】原子序数依次增大的 A、B、 C、 D、 E、 F 都是元素周期表中前20 号元素, A 的原子结构中最外层电子数是电子层数的3 倍,最外层最多容纳8 个电子,则 A 含有 2 个电子层,最外层含有 6 个电子, A 为 O 元素; A、D 同主族,则 D 为 S 元素; B、C、 D、 E 同一周期,则四种元素都位于元素周期表第三周期,E 的原子序数大于 S,则 E 为 Cl 元素; B、C、 D 的最高价
17、氧化物对应的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水,则B 为 Na 元素, C 为 Al元素; F 和其他元素既不在同周期也不在同主族,则F 位于第四周期, F 不可能为 K 元素,只能为 Ca 元素,据此进行解答。【详解】根据上述分析可知: A 为 O,B 为 Na, C 为 Al, D 为 S, E 为 Cl, F 为 Ca 元素。(1)根据分析可知, A、F 元素的名称分别为氧、钙;(2)A、 D 分别为 O、 S,二者的氢化物分别为H2O、 H2S,由于 H2O 分子之间存在氢键,增加了分子之间的作用力,导致其沸点比H2S 高;D 为 S、 E 为 Cl,元素的非金属性:ClS,由于元素
18、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,反应的化学方程式为:2Na+2H2O=2NaOH+H2;(4)C 是 Al, Al 的最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3, B 是 Na, Na 的最高价氧化物对应的水化物为 NaOH, Al(OH)3是
19、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 +OH =AlO2 +2H2O。【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。5A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H 为八种短周期主族元素,原子序数依次增大。 A、 F 的最外层电子数分别等于各自的电子层数,其中 A 的单质在常温下为气体。 C 与 B、H 在元素周期表中处于相邻位置,这三种元素原子的最外层电子数之和为 17。 D 与
20、F 同周期。 G 的单质常用作半导体材料。请回答:(1)C 和 H 分别与A 形成的简单化合物沸点较高的是_(填化学式),理由是_ 。(2)C、E 形成的简单离子半径大小:r(C)_r(E)(填 、+-+H2OAl(OH) 33+-H+AlO 2Al +3OH3SiO +6C+2N2Si N +6CO234【解析】【分析】A、 B、 C、 D、E、 F、 G、H 八种短周期主族元素,原子序数依次增大。A、 F 的最外 子数分 等于各自的 子 数,其中A 的 在常温下 气体, A 为 H;G 的 常用作半 体材料, G 为 Si, 合原子序数可知F 为 Al; C与 B、 H 在元素周期表中 于
21、相 位置, 三种元素原子的最外 子数之和 17, 173=52, B 为 N、 C 为 O、 H 为 S, D 与F 同周期,位于第三周期,D 为 Na、 E 为 Mg,以此来解答。【 解】由上述分析可知,A 为 H、 B 为 N、C 为 O、 D 为 Na、 E 为 Mg 、 F 为 Al、G 为 Si、 H 为 S。(1)C 和 H 分 与 A 形成的 化合物分 是H O、 H S,其中沸点 高的是H O,原因是222H2O 分子 存在 ,增加了分子之 的吸引力;(2)O2-、 Mg 2+核外 子排布相同。具有相同 子排布的离子中,原子序数大的离子半径小,则 C、E 形成的 离子半径大小:
22、r (C)r(E);(3)F 最高价氧化物 的水化物Al(OH)3 是两性 氧化物,在水溶液中存在酸式 离和碱式 离, 离方程式 H+AlO2-+H2OAl(OH)3Al3+3OH-;(4)将 G 的氧化物与B 的 在1400条件下和足量的碳反 ,其化学反 方程式 3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO。【点睛】本 考 元素及化合物的推断及物 性 的方程式表示。把握原子 构、元素的位置、 子数关系来推断元素 解答的关 ,注意元素化合物知 的 用, 目 重考 学生的分析与 用能力。6 已知A、 B、 C 三种元素的原子中, 于数:ABC,且都小于18。A 元素原子的最外 子数是次外 子数的2
23、 倍; B 元素原子的M 子数是L 子数的一半;C元素原子的次外 子数比最外 子数多1。 回答下列 。(1)写出三种元素的名称和符号:A_, B_, C_。(2)画出三种元素的原子 构示意 :A_,B_, C_。【答案】碳C硅 Si氯 Cl【解析】A 元素的原子最外 子数是次外 子数的2 倍, A 原子核外 子排布 2、 4, A 是C 元素; B 元素的原子核外M 子数是L 子数的一半, B 原子核外 子排布 2、8、 4, B 为 Si 元素; C 元素的原子次外 子数比最外 子数多1 个,且原子序数大于 B 小于18,所以C 原子核外 子排布 2、 8、 7, C 是Cl 元素,据此答
24、。【详解】根据上述分析可知A 是 C 元素, B 是 Si 元素, C 是 Cl 元素。(1)A 为碳元素,元素符号为C; B 为硅元素,元素符号为Si; C 为氯元素,元素符号为Cl;(2)碳原子的结构示意图为,硅原子的结构示意图为,氯原子的结构示意图为。【点睛】本题主要考查了根据原子核外各层电子数的关系,确定元素的种类,解题时要熟悉常见元素的核外电子排布,注意规范书写结构示意图。7 已知 A、 B、 C、 D是中学化学中常见的四种不同粒子,它们之间存在如下图所示的转化关系:(1) 如果 A、 B、 C、 D均是 10 电子的粒子,请写出:A 的结构式 _; D 的电子式 _;(2) 如果
25、A和 C 是 18 电子的粒子, B 和 D是 10 电子的粒子,请写出:A与 B 在溶液中反应的离子方程式:_根据上述离子方程式,可判断C 与 B 结合质子的能力大小是( 用化学式或离子符号表示 ) _ _。【答案】或 H-F-2-2-H2S+OH=HS+H2O或 HS+OH=S+H2O OHS或 HS【解析】【详解】(1) 如果A、 B、 C、 D均是 10 电子的粒子,符合关系的微粒分别为+-NH 或 HF、 OH、 NH 或 F43、H2O;(2) 如果A和 C 是 18 电子的粒子,-2-, B 和 D 是 10 电子的粒A 为 H2S 或 HS, C为 HS或 S-子,分别为OH、
26、 H2O;8 下图是中学化学中常见物质间的转化关系,其中甲、乙、丙均为非金属单质;A、 B、 E和丁均为化合物,其中A 常温下呈液态;B 和 E 为能产生温室效应的气体,且1mol E 中含有 10mol 电子。乙和丁为黑色固体,将他们混合后加热发现固体由黑变红。( 1)写出化学式:甲 _;乙 _;丙 _;( 2)丁的摩尔质量 _;( 3)写出丙和 E 反应生成 A 和 B 的化学方程式 _;(4)有同学将乙和丁混合加热后收集到的标准状态下气体4.48L,测得该气体是氢气密度的 16 倍,若将气体通入足量澄清石灰水,得到白色沉淀物_g;【答案】 H2C2CH 4 +2O2点燃CO2+2H 2O
27、 5O 80g/mol【解析】【分析】产生温室效应的气体有:二氧化碳、甲烷、臭氧等,常见的黑色固体有:碳、二氧化锰、四氧化三铁、铁粉、氧化铜等,由乙和丁为黑色固体且乙为非金属单质,所以乙为C,由丙是非金属单质,乙和丙反应产生温室效应气体B,所以丙是O2 ,B 是 CO2 , B 和 E 为能产生温室效应的气体且1mol E 中含有 10mol 电子,则 E 为 CH4,再结合转化关系可知,A 为水,甲为 H2,丁为 CuO。【详解】(1)由上述分析可知,甲、乙、丙分别为H2、 C、 O2;(2)丁为 CuO,相对分子质量为 80,则摩尔质量为 80 g/mol ;点燃CO2 +2H 2O ;(
28、3)丙和 E 反应生成 A 和 B 的化学方程式为 CH 4 +2O2(4)测得该气体对氢气的相对密度为16,则 M 为 162 g/mol =32g/mol ,标准状况下气体4.48L4.48L,为 CO、 CO2 的混合物, n=0.2mol ,设 CO2 的物质的量为 xmol ,则22.4L/mol28 (0.2-x)+44x=32,解得 x=0.05mol ,由 C 原子守恒可知,0.2nCO2=n CaCO3)=0.05mol,则白色沉淀物为0.05mol 100g/mol=5g() (。9 如图所示,甲、乙、丙是三种常见单质,X、 Y、 Z 是它们的化合物。它们之间有如图所示的转
29、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 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CO2CO2+2Mg2MgO+C少量水加水可防止溴单质的挥发2Fe2+4Br-+3Cl2 =2Fe3 +2Br2+6Cl-
30、【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、 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+CX为CO2Mg,Y为MgO,丙为CZ为,则,甲为,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,X、 Y、 Z 是常见的三种化合物,X 与甲的反应为置换反
31、应。(1)若甲是具有还原性的单质, X、 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;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 原子形成4 对共用电子对,所以电子式为;Mg 可以在 CO2 中燃烧,反应时产生白烟,同时在容器器壁上有黑色固体碳生成,Mg 与222MgO+C;CO 反应的化学方程式为2Mg+CO(2)丙在通常状况下呈液态,为深红棕色,应为Br
32、2,甲是具有氧化性的单质,可置换出Br2,甲为Cl2 ,X 为FeBr2, Z 为FeBr3 ,乙为Fe, Y为FeCl3,甲为Cl2,分子中2 个Cl 原子形成一对共用电子对,结构式为Cl-Cl;丙为Br2,易挥发,实验室保存时,需加入少量水,可防止溴单质的挥发;X 与足量的甲在溶液中完全反应的离子方程式是2Fe2+4Br-+3Cl2=2Fe3+2Br2 +6Cl-。10 下表是元素周期表的一部分,对于表中元素,填空回答:族 AA A A A A A0周期二三(1)地壳中含量最多的元素是_ ,非金属性最强的元素是_。(2)写出的最简单的气态氢化物的电子式_。(3)在第三周期主族元素中,单质氧化性最强的是_,能形成的二元强酸是_。(4)写出的气态氢化物与的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式_。【答案】OFCl2H2SO4NH3+HNO3=NH4 NO3【解析】【分析】由元素在周期表的位置可知,元素分别为C、 N、 O、 F、 Na、Al、 S、 Cl,然后结合元素的性质与原子结构的知识分析解答。【详解】由元素在周期表的位置可知,元素分别为C、 N、 O、 F、 Na、Al、 S、 Cl。(1)地壳中含量最高的元素为O,非金属性最强的元素为F;(2)的最简单的气态氢化物为甲烷,分子中C 原子与 4 个 H 原子形成四对共用电子对,其电子式为;