2020-2021高考化学原子结构与元素周期表综合练习题及答案.docx

1、2020-2021 高考化学原子结构与元素周期表综合练习题及答案一、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-1X737.71450.77732.7Y1313.93388.35300.5Z

2、1402.32856.04578.1X、 Y、 Z 中为 N 元素的是 _，判断理由是 _。从作用力类型看， Mg2+与 H2O 之间是 _、 N5 与 H2O 之间是 _。N5-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

3、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 ZX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，其失去第一个电子较难，I1 较大，则 Z 为氮元素配位键 氢键sp258.91022412a3NA【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

4、 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 的第一、

5、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 22 42-上 N5-与 H2NH-O，)(H O)O 的 H 原子之 通 合在一起，形成故二者之 作用力 ；若原子采用sp3 化，形

6、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 ；5+ 研究 象，在晶胞中与 Ag+(3)根据 AgN 的晶胞 构示意 可知，假 以晶胞 点Ag距离相等且最近的Ag+在晶胞

7、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 3含有 Ag 的数目 8+6 =4，含有 N5 的数目 1+12 =4，晶胞体 V=(2a 10)8244 178?g / mol3mN A/mol8.910223。cm ， =g/cmV2a 10 7 3 cm3N Aa3【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

8、合密度计算公式解答。2 我国科学家受中医启发，发现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（ P4）相似，也是正四面体，则As4 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） NH4 3可做化肥，但易爆，300发生爆炸： 2NH43222NONO 2N +O +4H O

9、。每生成2molN 2 ，反应中转移的电子为_mol ，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CO22不断通入 pH=11的氨水中时会产。常温下，当 CO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

10、】【分析】【详解】( 1) As 的最外层有5 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

11、产物，转移电子个数为10，则每生成 2molN 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) NH2- 的电子式为；COO pH=11 的氨水中， c（ H+）=10- 11mol/ L， c（ OH- ）=10- 3mol/ L，由电荷守恒可知，+-），解得+- 3- 11mol/ L 或 =10- 3c( NH4)+ c( H )= c（ OHc( NH4 )=( 10- 10)mol/ L。3 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_

12、，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_。(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 (

13、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18 Mg2+S Cl

14、PH3 NaOH+HClO4=NaClO4+H2O32Pb(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， 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

15、， 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+、 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+

16、； 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

17、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

18、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，侧重考查学生的分析与应用能力。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

19、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=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 Na2O，乙为 Na2O2； E 是地壳中

20、含量最高的金属元素，则E 为 Al 元素；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、 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

21、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 有X YZ三种短周期元素，已知X原子L层电子比M层电子多2个，Y3+离子电子层、 、结构与 Ne 相同； Z 与 X 处于同一周期，其气态单质是双原子分子，两原子共用对电子。试回答：（ 1）写出元素 X 名称 ： _ ；（ 2）写

22、出 Y 元素在元素周期表的位置 _ ;（ 3）画出元素 Z 的原子结构示意图： _ ；（4） Z 元素所在主族的元素形成的含氧酸酸性最强的是（写化学式）_；（ 5） X 的氢化物的电子式为 _；（ 6）写出 Y 单质与氢氧化钠溶液反应化学方程式_；（7）标准状况下，2.24LZ 单质与足量氢氧化钙完全反应时，电子转移总数为_mol 。【答案】硫第 3 周期第A 族HClO42Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2 +3H 20.1【解析】【分析】已知 X 原子 L 层电子比 M 层电子多2 个，则 X 为 S； Y3+离子电子层结构与 Ne 相同，则 Y为 Al； Z 与 X 处于同一

23、周期，其气态单质是双原子分子，两原子共用1 对电子，则 Z 为Cl，以此答题。【详解】经分析， X 为 S， Y 为 Al，Z 为 Cl；（1）元素 X 名称为硫；（2） Y 元素在元素周期表的位置第3 周期第 A 族；（3）元素 Z 的原子结构示意图为：；（4） Z 元素所在主族的元素形成的含氧酸酸性最强的是HClO4；（5） X 的氢化物为 H2S 其电子式为：；（6） Y 单质与氢氧化钠溶液反应化学方程式：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO 2 +3H 2 ；（7）标准状况下，2.24L Z 单质与足量氢氧化钙完全反应 : 2Cl 22Ca OH 2 =CaCl2Ca ClO 2

24、 2H 2O ，电子转移总数N=nNA =VVm1N A =2.24L22.4L/mol1N A =0.1N A。AB CD四种核电荷数小于20的元素，A原子最外层电子数是次外层的2倍；B6 有、 、 、原子核外 K 层比 M 层电子数多1 ；C 原子最外层电子数是其电子层数的3 倍； D 能形成 D2 ， D2 的 M 层为最外层。试回答下列问题：(1)写出 A、B、 C、 D 四种元素的元素符号：A_、 B_、 C_、 D_(2)写出 A、B、 C、 D 四种元素中的任意3 种元素所能形成的常见化合物的化学式_、_、 _。【答案】 C NaO S Na2 32324CONa SONa SO

25、【解析】【分析】A 原子最外层电子数是次外层的2 倍，则 A 为碳元素； B 原子核外 K 层比 M 层电子数多1，则 B 为钠元素； C 原子最外层电子数是其电子层数的3 倍，则 C 为氧元素； D 能形成 D22的 M 层为最外层，则 S为硫元素。， D【详解】A 原子最外层电子数是次外层的2 倍，则 A 为碳元素； B 原子核外 K 层比 M 层电子数多1，则 B 为钠元素； C 原子最外层电子数是其电子层数的3 倍，则 C 为氧元素； D 能形成 D2，2的 M 层为最外层，则S 为硫元素；D(1)由分析可知： A、 B、 C、 D 四种元素的元素符号分别为C、 Na、 O、 S；(2

26、) C、 Na、O、 S 四种元素中的任意 3 种元素所能形成的常见化合物的化学式有Na2CO3、Na2SO3、 Na2SO4。AB CD四种元素，A元素的原子有三个电子层，最外层上有一个电子；B元素7 有、 、 、负 2 价阴离子的电子层结构与氩原子相同；C 元素的原子核内无中子；D 原子核外电子数比 A 原子核外电子总数多6 个。（1） C 与 D 形成化合物的化学式_，其在水中的电离方程式为_。（ 2） B 离子的电子式 _， A 离子的电子式 _。（ 3） B 原子的结构示意图 _， D 离子的结构示意图 _。-Na+【答案】 HCl HCl=H + +Cl【解析】【分析】由 A 元素

27、的原子有三个电子层，最外层上有一个电子可知A 为 Na 元素；由 B 元素负 2 价阴离子的电子层结构与氩原子相同可知B 为 S 元素；由C 元素的原子核内无中子可知C 为H 元素；由 D 原子核外电子数比钠原子核外电子总数多6 个可知 D 为 Cl 元素。【详解】（1）氢元素与氯元素形成的化合物为氯化氢，化学式为HCl，氯化氢在溶液中完全电离，电离出氯离子和氢离子，电离方程式为-HCl=H+Cl ；（2）硫原子得到 2 个电子形成硫离子，硫离子最外层有8 个电子，电子式为；钠离子为阳离子，其电子式直接用离子符号表示，则钠离子的电子式为Na+；（3）硫原子核外有 16 个电子，有3 个电子层，

28、 最外层有 6 个电子，原子的结构示意图为；氯原子得到 1 个电子形成氯离子，氯离子核外有18 个电子，有 3 个电子层， 最外层有 8 个电子，原子的结构示意图为。【点睛】阴离子与同周期稀有气体原子电子层结构相同，由 B 元素负 2 价阴离子的电子层结构与氩原子相同确定 B 为钠元素是解答关键，也是解答的突破口。8 有下列各组物质：(A)O2 和 O3；（ B） 23592U 和 23892U；(C) CH3CH2CH2CH3 和； (D)和； (E)甲烷和新戊烷。(1)_组两物质互为同位素；(2)_组两物质互为同素异形体；(3)_组两物质互为同系物；(4)_组两物质互为同分异构体。【答案】

29、 BAEC【解析】【详解】(A)O2 和 O3 都是由氧元素组成的不同单质，互为同素异形体；(B) 23592 U 和 23892 U 都是 U 元素的不同核素，互为同位素；(C)CH3CH2CH2CH3 和 (CH3 )2 CHCH3 分子式相同，碳链结构不同，互为同分异构体；(D)和都代表二氟二氯甲烷，为同一种物质；(E)甲烷和新戊烷结构相似，分子组成上相差4 个-CH2 ，互为同系物；则： (1)互为同位素的是B； (2)互为同素异形体的是A； (3)互为同系物的是异构体的是C。E；(4)互为同分【点睛】考查同位素、同系物、同素异形体、同分异构体的概念判断。判断同位素、同素异形体、同分异

30、构体的方法是：若化学式为元素，可能是同位素；若化学式为单质，则可能是同素异形体；若化学式为分子式相同、结构不同的有机化合物，则为同分异构体；若是分子式不同结构相似的有机化合物，则为同系物。9 氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。下图是模拟工业制备氢溴酸粗品并精制流程：依照上述流程回答以下问题：（ 1）混合中发生反应的化学方程式为_。（ 2）操作和操作的名称分别是_、 _。操作一般适用于分离_混合物。选填编号a、固体和液体b、固体和固体c、互不相溶的液体d、互溶的液体（3）混合中加入Na2SO3 的目的是_。（4）纯净的氢溴酸应为无色液体，但实际工业生产中制得的氢溴酸工业氢溴酸带有淡淡的黄色。因

31、此甲乙两同学设计了简单实验加以探究：甲同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含 Fe3 ，那么用于证明该假设所用的试剂的名称为_。乙同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为 _，其用于证明该假设所用的试剂的化学式_。【答案】 SO2 Br2 2H2O=2HBrH2SO4过滤蒸馏d 除去粗品中未反应完的溴硫氰化钾溶液含有 Br2 CCl4【解析】【分析】根据流程图分析分析流程发生的反应，根据混合物性质的不同分析流程中物质分离的方法；根据氧化还原原理分析流程中涉及的氧化还原反应；根据常见离子检验方法分析解答。【详解】混合中发生反应SO2+Br2+2H2 O=H2SO4+2HBr，经操作蒸馏得硫酸和氢溴酸的粗品(

32、含溴)，混合中加入 Na2 342- ，加入氢氧化钡后过滤SO 还原粗品中的 Br2，但会反应生成 SO得硫酸钡沉淀和无色溶液，再蒸馏得到精制的氢溴酸；(1)Br具有强氧化性，在溶液中将SO 氧化为H SO，自身被还原为HBr，反应方程式为2224SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr；(2)由工艺流程可知，操作分离固体与液体，应是过滤；操作为互溶的溶液组分的分离，应是蒸馏，蒸馏一般适用于沸点不同的互溶的液体的分离，故答案为：过滤；蒸馏；d；(3)粗品中可能含有为反应的 Br2 ，加入 Na2SO3，除去粗品中未反应完的溴，故答案为：除去粗品中未反应完的溴；(4)用 KSCN溶液检验 Fe3+，取少许溶液滴加KSCN溶液，溶液变成血红色，说明氢溴酸呈淡黄色是因为含 Fe3+；由工艺流程可知，溶液中可能含有Br24萃取方法检验，取，可以用CCl少许溶液加振荡、静置分层，下层呈橙红色，说明氢溴酸呈淡黄色是因为含Br2，故答案为： KSCN溶液；含有 Br24； CCl 。10 海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：（1）写出步骤I 中生成低浓度Br2 的离子方程式 _。（2）步骤 I 中已获得Br