1、2020-2021 备战高考化学专题复习分类练习原子结构与元素周期表综合解答题含详细答案一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）1 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（ 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_（
2、写出两条即可）（3） NH4 3可做化肥，但易爆，300发生爆炸： 2NH43222NONO2N +O +4H O。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CO2CO2不断通入pH 11的氨水中时会产。常温下，当=-。生微量的新离子： NH2COO-（i ）写出 NH2COO 的电子式 _ 。ii）计算原氨水中cNH+）=_molL（4/ 。【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、
3、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 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
4、 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 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。2 原子序数依
5、次增大的A、 B、 C、D、 E、 F 都是元素周期表中前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
6、应反应的化学方程式为_。(4)写出 C 的最高价氧化物对应的水化物与B 的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式_。【答案】氧钙H2422O HClONa 2Na+2H O=2NaOH+H Al(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
7、序数大于 S，则 E 为 Cl 元素； 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，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
8、 为 S、 E 为 Cl，元素的非金属性：ClS，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， N
9、a 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 +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。3 元素周期表前四周期的元素a、 b、 c、 d、 e，原子序数依次增大。 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
10、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 H2SO4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 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
11、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2M42-共价键和配位键222+的配位键键长较长而比较弱8 r 3SOH OH O 与 Cu【解析】【分析】元素周期表前四周期的元素a、 b、 c、 d、e ，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
12、，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，但第IIA 族和第 VA 族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大而减小； e 的价层电子为3d、 4
13、s 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NH ，根据价层电3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H2 324SO和 H SO 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
14、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 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
15、； 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；512(3)这些形成的含氧酸中，HNO2 的分子的中心N 原子的价层电子对数为2+=3，2H2SO3 的中心 S 原子的价层电子对数为64=4，所以 HNO2、H2 SO3 的中心原子价层电3+2子对数之和为3+4=7；亚硫酸 H2SO3 的酸根 SO32-中的 S 原子价层电子
16、对数为：6232H2SO4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42- 中的 S 原子价层电子对数为：4+ 6242SO2=4，中心原子 S 上无孤对电子，所以其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114M?g / mol4M子个数为： 8 +6 =4，Cu 的相对原子质量为M ，则晶胞质量 m=N A / molN A82g，假设晶胞边长为L，Cu 原子半径为 r cm ，则2 L=4r cm，所以 L=22 r cm ，晶胞体积为 V= L3 =34M g22r?cm=16
17、2r3 cm3， 则晶胞密度 =mN A4M，所V16 2r 3cm316 2N A r 3以 NA=2M/mol ；8r3(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
18、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。4 已知A、 B、 C 三种元素的原子中，质于数：ABC，且都小于18。A 元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2 倍； B 元素原子的M 层电子数是L 层电子数的一半；C元素原子的次外层电子数比最外层电子数多1。试回答下列问题。(1)写出三种元素的名称和符号：A_
19、， B_， C_。(2)画出三种元素的原子结构示意图：A_，B_， C_。【答案】碳C硅 Si氯 Cl【解析】【分析】A 元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2 倍，则A 原子核外电子排布为2、 4， A 是C 元素；B 元素的原子核外M 层电子数是L 层电子数的一半，则B 原子核外电子排布为2、8、 4， B 为Si 元素； C 元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1 个，且原子序数大于 B 小于18，所以C 原子核外电子排布为2、 8、 7， C 是Cl 元素，据此答题。【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
20、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。5 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 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
21、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-+H2O-2-H2S+OH=HS+H2O或 HS+OH=SOHS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4+-3-NH 或 HF、 OH、 NH 或 F、H2O；(2)如果 A和 C 是 18 电子的粒子，2-2-， B 和 D 是 10 电子的粒A 为 HS 或 HS， C为 HS或 S-子，分别为OH、 H2O；6 某元素原子的电子排布式为Ar 3d104s2 4p1 ，根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置
22、关系，完成下列各题：(1)该元素处于元素周期表的第_周期，该周期的元素种数是_；(2)该元素处于元素周期表的第_族，该族的非金属元素种数是_。(3)试推测该元素处于元素周期表的_区，该区包含族的种类是 _。【答案】四 18 A 1 pA A 族、 0 族【解析】【分析】(1)电子层数 =周期数，由核外电子排布可知，该元素处于第四周期，含有18 种元素；(2)根据外围电子排布可知，为主族元素，主族族序数=最外层电子数，非金属性元素的最外层电子数大于电子层数，据此判断；(3)根据价层电子排布为4s24p1，可以确定该元素在p 区， A A 族、零族。【详解】(1)根据元素原子有 4 个电子层容纳电
23、子，则该元素处于第四周期，该周期元素原子的电子排布式为 Ar3d 1-104s1-24p1-6，故共有 18 种元素；(2)由外围电子排布为4s24p1，可知该元素处于p 区，为主族元素，最外层电子数为3，处于 A 族，本族元素只有一种非金属元素-硼；(3)由外围电子排布为4s24p1，可知该元素处于p 区，由该区元素的价层电子的电子排布为ns24p1-6，可以确定所包含元素族的种数为 A A 族、零族。【点睛】对于主族元素，最外层电子数等于族数，周期数等于电子层数。7X、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
24、 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X2Q 反应生成 X 的单质。RX 的电子式为 _； RX 与 X2Q 反应的化学方程式为 _。该同学认为取
25、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+HSiO3=Na2SiO3+2H2O Na : HNaH+H2O=NaOH+H2不合理，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
26、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、 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
27、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HOr(O2- )r(Al3+) 2H2O2MnO 2【答案】第三周期第2H 2O+O 2 2Al+2OH -+2H 2O=2A1O 2- +3H2 【解析】【分析】X 是地壳中含量最高的元素，则其为氧(O)； Y 为第三周期中原子半径最小的元素，则其为氯(Cl)； D 元素的最高价氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱，则其为铝(Al)； E 的单质是生活中常见金属，其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏，则其为铁(Fe)。【详
28、解】（1）铝的原子结构示意图为，则其在元素周期表中的位置为第三周期第A 族；（ 2）比较 O2-、 Al3+、Cl-的半径时， O2-、 Al3+为两个电子层数， Cl- 为三个电子层，则 Cl - 半径最大， O2-、Al3+的核电荷数，前者为 8 后者为 13，所以离子半径前者大于后者，从而得出离子半径大小关系为r(Cl-)r(O2- )r(Al3+)；（3） X 的一种氢化物可用于实验室制取X 的单质，则其为 H22O ，其反应的化学方程式为2 22H22， Al 的单质溶于强碱离子的离子方程式为2Al+2OH-22-2H OO+O+2H O=2A1O+3H 2；（4）保存 FeCl2溶
29、液时，需向溶液加入少量Fe 单质，以防止Fe2+被空气中 O2 氧化，正确； FeCl2 可由 Fe 与 FeCl3 化合制得， FeCl3 可由 Fe 与 Cl2 化合制得，正确；向煮沸的 NaOH 溶液中滴加 12mL 饱和 FeCl3 溶液，并继续煮沸至液体呈红褐色，可以制得胶体，错误；故选。【点睛】比较原子或离子半径时，通常先看电子层数，一般情况下，电子层数越多，半径越大；当电子层数相同时，比较核电荷数，核电荷数越大，半径越小；当电子层数、核电荷数均相同时，比较最外层电子数，最外层电子数越多，半径越大。9A、 B、 C、 D 为原子序数依次增大短周期元素，A 的最外层电子数是其电子层数
30、2 倍； B的阴离子和 C 的阳离子具有相同的电子层结构，两元素的单质反应，生成一种淡黄色的固体 E； D 的 L 层电子数等于其它电子层上的电子数之和。(1)A 元素名称为 _， D 在周期表中的位置_，离子半径大小B_C(填 “ ”“或 同素异形体水分子间存在氢键离子键和非极性共价键离子化合物2H2O22H2O+O2【解析】【分析】短周期元素 A、B、C、 D 原子序数依次增大，A 的最外层电子数是其电子层数2 倍，则 A原子核外有2 个电子层，核外电子排布是2、 4， A 是 C 元素； B 的阴离子和 C 的阳离子具有相同的电子层结构，两元素的单质反应，生成一种淡黄色的固体E，淡黄色固体E 是Na O ，则 B 是 O 元素、 C是 Na 元素； D 的 L 层电子数等于K、 M 两个电子层上的电子数22之和，则D 原子 M 层电子数为6，则 D 为 S元素。然后根据元素的原子结构及形成的化合物的性质，结合元素周期律分析解答。【详解】根据上述分析可知：A 是 C 元素， B 是 O 元素， C 是 Na 元素， D 是 S 元素，淡黄色的固体E 是 Na2O2。(1)A 是 C 元素，元素名称为碳； D 是 S 元素，原子核外电子排布为2、 8、6，则 S 在元素周期表中位于第三周期第VIA 族； O2-、 Na+核外电子排布是2、
