高考化学培优专题复习原子结构与元素周期表练习题.docx
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高考化学培优专题复习原子结构与元素周期表练习题
高考化学培优专题复习原子结构与元素周期表练习题
一、原子结构与元素周期表练习题(含详细答案解析)
1.下表是元素周期表的一部分,回答相关的问题。
(1)写出④的元素符号__。
(2)在这些元素中,最活泼的金属元素与水反应的离子方程式:
__。
(3)在这些元素中,最高价氧化物的水化物酸性最强的是__(填相应化学式,下同),碱性最强的是__。
(4)这些元素中(除⑨外),原子半径最小的是__(填元素符号,下同),原子半径最大的是__。
(5)②的单质与③的最高价氧化物的水化物的溶液反应,其产物之一是OX2,(O、X分别表示氧和②的元素符号,即OX2代表该化学式),该反应的离子方程式为(方程式中用具体元素符号表示)__。
(6)⑦的低价氧化物通入足量Ba(NO3)2溶液中的离子方程式__。
【答案】Mg2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑HClO4NaOHFNa2F2+2OH-=OF2+2F-+H2O3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+
【解析】
【分析】
根据元素在元素周期表正的位置可以得出,①为N元素,②为F元素,③为Na元素,④为Mg元素,⑤为Al元素,⑥Si元素,⑦为S元素,⑧为Cl元素,⑨为Ar元素,据此分析。
【详解】
(1)④为Mg元素,则④的元素符号为Mg;
(2)这些元素中最活泼的金属元素为Na,Na与水发生的反应的离子方程式为2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;
(3)这些元素中非金属性最强的是Cl元素,则最高价氧化物对应的水化物为HClO4,这些元素中金属性最强的元素是Na元素,则最高价氧化物对应的水化物为NaOH;
(4)根据元素半径大小比较规律,同一周期原子半径随原子序数的增大而减小,同一主族原子半径随原子序数的增大而增大,可以做得出,原子半径最小的是F元素,原子半径最大的是Na元素;
(5)F2与NaOH反应生成OF2,离子方程式为2F2+2OH-=OF2+2F-+H2O;
(6)⑦为S元素,⑦的低价氧化物为SO2,SO2在Ba(NO3)2溶液中发生氧化还原反应,SO2变成SO42-,NO3-变成NO,方程式为3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+。
2.据《中国质量报》报道,我国首次将星载铷(Rb)钟应用于海洋二号卫星,已知
的原子序数为37。
回答下列有关铷的问题:
(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______色,因为___________(用离子方程式表示)。
(4)Rb的还原性比K的还原性______(填“弱”或“强”)。
【答案】51第五周期ⅠA族H2蓝2Rb+2H2O=2Rb++2OH-+H2↑强
【解析】
【分析】
根据元素周期律,结合原子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2、8、18、8、1,所以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)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Rb>Na,所以Rb与水反应比钠更剧烈反应放出H2;RbOH是一元强碱,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。
3.离子化合物AB2的阴、阳离子的电子层结构相同,1molAB2中含54mol电子,且有下列反应:
①H2+B2
C②B2+X→Y+AB2+H2O③Y+C→AB2+Z,Z有漂白作用。
根据上述条件回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
AB2________,X________,Y________,Z________。
(2)用电子式表示AB2的形成过程:
________________________。
(3)写出反应②的化学方程式:
_______________________。
【答案】CaCl2Ca(OH)2Ca(ClO)2HClO
2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
【解析】
【分析】
离子化合物AB2的阴、阳离子的电子层结构相同,1molAB2中含54mol电子,则A2+、B-离子中含有的电子数目均为18个,AB2为氯化钙,A为钙元素,B为氯元素,则①H2+Cl2
HCl,C为HCl;②Cl2+X→Y+CaCl2+H2O,X为Ca(OH)2,Y为Ca(ClO)2;③Ca(ClO)2+HCl→CaCl2+Z,Z有漂白作用,Z为HClO。
【详解】
(1)由分析可知AB2为CaCl2,X为Ca(OH)2,Y为Ca(ClO)2,Z为HClO。
,故答案为:
CaCl2;Ca(OH)2;Ca(ClO)2;HClO;
(2)AB2的形成过程用电子式表示为
,故答案为:
;
(3)②的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O,故答案为:
2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O。
【点睛】
常见18电子的离子有K+、Ca2+、Cl‾、S2−、HS-等。
4.A、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Na2O2O 【解析】 【分析】 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,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、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Mg3N2。 【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Na2O2,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O O (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2∶1和1∶1可分别形成H2O、H2O2或Na2O、Na2O2,H2O、H2O2为共价化合物,Na2O、Na2O2为离子化合物。 5.下表为元素周期表的一部分,请参照元素①~⑧在表中的位置,回答下列问题: (1)地壳中含量居于第二位的元素在周期表中的位置是_______。 (2)②的最高价氧化物的分子式为____。 (3)①、④、⑤中的某些元素可形成既含离子键又含共价键的离子化合物,写出符合要求的一种化合物的电子式_____。 (4)W是第四周期与④同主族的元素。 据此推测W不可能具有的性质是___ A.最高正化合价为+6B.气态氢化物比H2S稳定 C.最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱D.单质在常温下可与氢气化合 (5)已知X为第ⅡA族元素(第一到第四周期),其原子序数为a,Y与X位于同一周期,且为第ⅢA族元素,则Y的原子序数b与a所有可能的关系式为____。 【答案】第三周期第ⅣA族CO2NaOH: 或Na2O2: BDb=a+1或b=a+11 【解析】 【分析】 由元素在周期表中的位置可知: ①为H、②为C、③为N、④为O、⑤为Na、⑥为Al、⑦为Si、⑧为Cl。 (1)地壳中含量居于第二位的元素为Si; (2)②表示C元素,根据元素最高化合价等于原子最外层电子数等于原子序数分析; (3)由H、O、Na中的某些元素可形成既含离子键又含共价键的离子化合物有NaOH、Na2O2等; (4)W是第四周期与④同主族元素,④是O元素,则W为Se元素,根据元素周期律分析判断; (5)根据元素周期表的位置与原子序数关系分析解答。 【详解】 由元素在周期表中的位置可知: ①为H、②为C、③为N、④为O、⑤为Na、⑥为Al、⑦为Si、⑧为Cl。 (1)地壳中含量居于第二位的元素为Si,Si原子核外电子排布为2、8、4,所以Si处于元素周期表中第三周期第ⅣA族; (2)②表示C元素,C原子最外层有4个电子,所以其最高价氧化物的分子式为CO2; (3)由H、O、Na中的某些元素可形成既含离子键又含共价键的离子化合物有NaOH、Na2O2等,其中NaOH的电子式为: ,Na2O2的电子式为: ; (4)W是第四周期与④同主族元素,④是O元素,则W为Se元素。 A.Se原子最外层有6个电子,所以其最高正化合价为+6,A正确; B.元素的非金属性越强,其相应的简单氢化物的稳定性就越强,由于元素的非金属性: S>Se,所以气态氢化物稳定性: H2S>H2Se,B错误; C.同一主族的元素原子序数越大,元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。 由于非金属性S>Se,所以H2SeO4 D.元素的非金属性越强,其单质越容易与氢气化合,由于元素的非金属性: S>Se,S与H2反应需在加热条件下进行,则Se单质与H2反应要求温度会更高,在常温下不可能与H2化合,D错误; 故合理选项是BD; (5)X原子序数为a,Y原子序数为b,若X位于第二周期第ⅡA族元素,或X位于第三周期第IIA族,则其同一周期第IIIA的元素Y原子序数为b=a+1;若X位于第四周期第ⅡA族元素,由于第IIA族、第IIIA族之间增加了7个副族和1个第VIII族元素,共10纵行,所以其同一周期第IIIA的元素Y原子序数为b=a+10+1=a+11。 【点睛】 本题考查元素周期表与元素周期律、无机物推断、常用化学用语、元素化合物性质等,掌握元素周期表的结构、元素周期律是正确判断解答的关键,注意元素周期表的结构。 一般情况下同一周期相邻主族元素原子序数相差1,但第IIA、第IIIA有特殊性,还与其在周期表的周期序数有关。 在比较同一周期第IIA、第IIIA元素的原子序数时,若元素位于元素周期表第二、三周期时,原子序数相差1;若元素位于元素周期表第四、五周期时,由于在第IIA与第IIIA之间增加了7个副族和1个第VIII族,共10个纵行,元素的原子序数相差11;若元素位于第六周期,在第IIIB是15种镧系元素,在第七周期在第IIIB是15种锕系元素,元素的原子序数相差25。 6.下表是元素周期表的一部分,表中所列字母分别代表一种元素。 (1)表中的实线表示系周期表的部分边界,请用实线补全元素周期表的上边界____ (2)常温下,其单质呈液态的元素是____(填字母代号),它与e形成的化合物电子式为: ___________(用元素符号表示) (3)b元素形成的单质所属晶体类型可能是________(填序号) ①分子晶体②原子晶体③金属晶体④离子晶体⑤过渡型晶体 (4)元素c、d、g的氢化物的沸点由高到低的顺序为________(用化学式表示) (5)NH3·H2O的电离方程NH3·H2O NH+4+OH-,试判断NH3溶于水后,形成的NH3·H2O的合理结构__________(填字母代号) 【答案】 m ①②⑤H2O>HF>HClb 【解析】 【分析】 (1)第一周期中含有2种元素,处于第1列、18列;第2、3周期中元素处于1,2列,13~18列,据此画出元素周期表的上边界; (2)常温下,呈液态的单质为溴与金属汞,由图可知位置可知,为溴单质,处于第四周期17列;e为Na元素,溴与钠形成的化合物为NaBr,由钠离子与氯离子构成; (3)b为碳元素,形成的单质可能为原子晶体,如金刚石,可能为分子晶体,若富勒烯,可能为过渡型晶体,如石墨; (4)c为氧元素、d为氟元素、g为氯元素,结合常温下氢化物状态与氢键判断氢化物的沸点; (5)氨水的电离生成NH4+、OH-,说明NH3•H2O 中O-H键发生断裂,来确定氨水的结构和成键情况。 【详解】 (1)第一周期中含有2种元素,处于第1列、18列;第2、3周期中元素处于1,2列,13~18列,故元素周期表的上边界为: ; (2)常温下,呈液态的单质为溴与金属汞,由图可知位置可知,为溴单质,处于第四周期17列,为表中m元素;e为Na元素,溴与钠形成的化合物为NaBr,由钠离子与氯离子构成,溴化钠电子式为 ; (3)b为碳元素,形成的单质可能为原子晶体,如金刚石,可能为分子晶体,若富勒烯,可能为过渡型晶体,如石墨; (4)c为氧元素、d为氟元素、g为氯元素,常温下水为液体,HF、HCl为气体,故水的沸点较高,HF中分子之间存在氢键,沸点比HCl高,故沸点H2O>HF>HCl; (5)NH3溶于水后,形成的NH3•H2O中,根据NH3•H2O的电离方程式为NH3•H2O⇌NH4++OH-,可知结构中含有铵根和氢氧根的基本结构,故NH3•H2O结构为b,故答案为b。 7.某元素原子的电子排布式为 ,根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系,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】四18ⅢA1pⅢA~ⅦA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,ⅡA~ⅦA族、零族。 【详解】 (1)根据元素原子有4个电子层容纳电子,则该元素处于第四周期,该周期元素原子的电子排布式为[Ar]3d1-104s1-24p1-6,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ⅢA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ⅢA~ⅦA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。 8.A、B均为钾盐的水溶液,A呈中性,B有氧化性,E的溶质中有一种含+5价元素的含氧酸盐M。 现有下图所示转化: 请回答: (1)C的化学式为_________,检验气体F常用的试纸是______________ (2)写出物质M在生活中的常见用途______________ (3)写出F→H的化学方程式: ______________ 【答案】AgI(湿润的)淀粉—碘化钾试纸给食盐中加碘、给人体补充碘元素、预防甲状腺肿大等Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O 【解析】 【分析】 A为钾盐且遇到硝酸酸化的AgNO3得到黄色沉淀,说明A为KI;D在CCl4中呈紫色,说明D为I2;将B逐滴加入KI溶液中即可将I-氧化为I2,说明该钾盐具有强氧化性,F(黄绿色气体)为Cl2,与KOH溶液反应会生成KCl和KClO,而KClO具有氧化性,又H中含B,故H中B为KClO,上述流程中,得到的碘溶液,继续滴加KClO会继续发生氧化还原反应,KClO继续将I2氧化为IO3-,溶液变为无色,结合已知信息,E的溶质中有一种含+5价元素的含氧酸盐M,则M为KIO3;氯气可氧化氯化亚铁为氯化铁,故K为FeCl3,据此分析作答。 【详解】 根据上述分析可知, (1)C为黄色沉淀,其化学式为AgI,F为氯气,检验气体氯气常用的试纸是(湿润的)淀粉—碘化钾试纸,故答案为: AgI;(湿润的)淀粉—碘化钾试纸; (2)根据上述分析知,M为KIO3,在生活中的常见用途是: 给食盐中加碘、给人体补充碘元素、预防甲状腺肿大等 (3)F→H为氯气与氢氧化钾的反应,其化学方程式为: Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O。 9.有A、B、C、D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;B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】CNaOSNa2CO3Na2SO3Na2SO4 【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D2-,D2-的M层为最外层,则S为硫元素。 【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-,D2-的M层为最外层,则S为硫元素; (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)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。 10.下表是元素周期表中短周期元素的一部分,表中所列字母分别代表一种元素。 族 周期 IA ⅡA ⅢA ⅣA VA ⅥA ⅦA 0 一 ① 二 ② ③ 三 ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 回答下列问题: (1)上述元素中②元素的名称_______;⑤元素在周期表中的位置是________。 (2)在③、⑦、⑧的气态氢化物中最稳定的是_____(用化学式表示);⑦的最高价氧化物对应水化物的化学式是________。 (3)写出⑥的单质和④的最高价氧化物对应水化物的化学方程式是________。 (4)④、⑤是两种活泼性不同的金属,用事实来说明④比⑤活泼性更强________。 (5)由①和⑧组成的化合物极易溶于水,请设计简单的实验加以说明。 写出简要的实验操作、现象和结论。 __________________________。 【答案】氮第三周期IIA族HFH2SO42Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑Na在常温下就能和冷水发生剧烈反应生成氢气,而Mg和冷水几乎不反应,和热水发生微弱反应设计喷泉实验进行验证,烧瓶中装满HCl气体,倒置在盛有水的烧杯中,挤压胶头滴管,观察水沿着导管进入烧瓶中形成喷泉,可说明HCl极易溶于水 【解析】 【分析】 根据表中数据,元素①~⑧分别为H、N、F、Na、Mg、Al、S、Cl。 【详解】 (1)分析可知②元素为N,名称为氮;⑤元素为Mg,在周期表中的位置为第三周期IIA族; (2)③、⑦、⑧分别为F、S、Cl,元素的非金属性越强,其气态氢化物越稳定,非金属性: F>Cl>S,则最稳定的氢化物为HF;S的最高价氧化物对应水化物为H2SO4; (3)④、⑥分别为Na、Al,Al与NaOH反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑; (4)Na在常温下就能和冷水发生剧烈反应生成氢气,而Mg和冷水几乎不反应,和热水发生微弱反应,从而说明Na比Mg活泼; (5)由①和⑧组成的化合物为HCl,可设计喷泉实验进行验证,烧瓶中装满HCl气体,倒置在盛有水的烧杯中,挤压胶头滴管,观察水沿着导管进入烧瓶中形成喷泉,可说明HCl极易溶于水。 【点睛】 利用喷泉实验验证HCl极易溶于水的性质。 11.下表为长式周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。 试填空。 (1)写出上表中元素⑨原子的外围电子排布式________________________。 (2)元素③与⑧形成的化合物中元素③的杂化方式为: _______杂化,其形成的化合物的晶体类型是: _________________。 (3)元素④、⑤的第一电离能大小顺序是: ____>____(用元素符号表示);元素④与元素①形成的X分子的空间构型为: ___________。 请写出与N3—互为等电子体的分子或离子的化学式__________,__________(各写一种)。 (4)在测定①与⑥形成的化合物的相对分子质量时,实验测得的值一般高于理论值的主要原因是: _______________________。 (5)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素⑦与元素②的氢氧化物有相似的性质,写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式_____________。 (6)元素⑩在一定条件下形成的晶体的基本结构单元如下图1和图2所示,则在图1和图2的结构中与该元素一个原子等距离且最近的原子数之比为: _________。 【答案】3d54s1sp3分子晶体NO三角锥形CO2或CS2、N2O、BeCl2CNO-HF分子之间有氢键,形成(HF)nNa2BeO22∶3, 【解析】 【分析】 由元素在周期表中的位置可知,①为H,②为Be,③为C,④为N,⑤为O,⑥为F,⑦为Al,⑧为Cl,⑨为Cr,⑩为Co; (1)Cr的原子序数为24
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