化学原子结构与元素周期表的专项培优 易错 难题练习题及详细答案.docx
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化学原子结构与元素周期表的专项培优易错难题练习题及详细答案
化学原子结构与元素周期表的专项培优易错难题练习题及详细答案
一、原子结构与元素周期表练习题(含详细答案解析)
1.电气石是一种具有保健作用的天然石材,其中含有的主要元素为B、Si、Al、Mg、Na、O等元素。
(1)上述元素中,原子半径最小的是_________(用元素符号表示),在元素周期表中处于金属和非金属分界线附近的元素是_____________(用元素符号表示);
(2)表示原子结构的化学用语有:
原子结构示意图、核外电子排布式、轨道表示式,从中选择最详尽描述核外电子运动状态的方式,来表示氧元素原子核外电子的运动状态______________;
(3)B与最活泼的非金属元素F形成化合物BF3,检测发现BF3分子中三根B—F键的键长相等,三根键的键角相等,能否仅仅依据此数据此判断BF3分子的极性____________;
(4)SiO2晶体的熔点比BF3晶体________(选填“高”、“低”)。
【答案】OB、Si、Al
非极性高
【解析】
【分析】
(1)同周期自左而右原子半径减小,电子层越多原子半径越大;在元素周期表中处于金属和非金属分界线附近的元素是B、Si、Al;
(2)最详尽描述核外电子运动状态的方式为核外电子轨道排布式,根据核外电子排布规律画出;处于不同能级的电子,能量不同,处于同一能级不同轨道的电子能量相同;
(3)BF3分子中三根B﹣F键的键长相等且键角也相等,为平面正三角形结构,正负电荷重心重合;根据晶体类型判断熔点高低,一般熔点:
原子晶体>离子晶体>分子晶体;
(4)BF3是分子晶体,SiO2是原子晶体。
【详解】
(1)同周期自左而右原子半径减小,电子层越多原子半径越大,故原子半径Na>Mg>Al>Si>B>O,在元素周期表中处于金属和非金属分界线附近的元素是B、Si、Al;
(2)最详尽描述核外电子运动状态的方式为核外电子轨道排布式,氧元素原子核外电子轨道排布式为:
;
(3)BF3分子中三根B﹣F键的键长相等且键角也相等,为平面正三角形结构,正负电荷重心重合,为非极性分子;
(4)BF3是分子晶体,SiO2是原子晶体,故SiO2晶体的熔点比BF3晶体高。
2.如图是元素周期表中的前四周期,①~⑨为相应的元素,请从中选择合适的元素回答问题:
(1)根据元素原子的外围电子排布特征,元素周期表可划分为五个区域,元素⑦位于周期表的___区。
(2)写出元素③与元素⑤形成的稳定化合物的结构式______。
(3)②、⑥两元素形成的化合物其中心原子的杂化轨道类型为___。
(4)元素⑦与CO可形成X(CO)5型化合物,该化合物常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断该化合物晶体属于____晶体(填晶体类型)。
(5)元素⑨的离子的氢氧化物不溶于水,但可溶于氨水,该离子与NH3间结合的作用力为____。
(6)将①、⑥形成的化合物溶于水,其与水间可能存在的氢键表示为____________(写一种即可)。
(7)金属⑦有δ、γ、α三种同素异形体,各晶胞如下图,则δ和α中原子的配位数之比为________。
【答案】dO=C=Osp2杂化分子配位键F-H…F、F-H…O、O-H…F、O-H…O4:
3
【解析】
【分析】
根据元素周期表可知①为H元素、②为B元素、③为C元素、④为N元素、⑤为O元素、⑥为F元素、⑦为Fe元素、⑧为Cu元素、⑨为Zn元素。
【详解】
(1)元素⑦为Fe元素,位于周期表的d区,故答案为:
d;
(2)元素③为C元素、元素⑤为O元素,其形成的稳定化合物为二氧化碳,结构式为:
O=C=O,故答案为:
O=C=O;
(3)②为B元素、⑥为F元素,两元素形成的化合物为BF3,中心原子是B,价层电子对个数=σ键+孤电子对个数=3+0=3,杂化轨道类型为:
sp2杂化,故答案为:
sp2杂化;
(4)元素⑦为Fe元素、与CO可形成Fe(CO)5型化合物,该化合物常温下呈液态,熔点为-20.5 ℃,沸点为103 ℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断该化合物晶体属于分子晶体,故答案为:
分子;
(5)元素⑨Zn元素,氢氧化物为Zn(OH)2不溶于水,但可溶于氨水,Zn2+离子与NH3间结合的作用力为配位键,故答案为:
配位键;
(6)①为H元素、⑥为F元素,形成的化合物为HF,溶于水,与水分子间可能存在的氢键表示为:
F-H…F、F-H…O、O-H…F、O-H…O,故答案为:
F-H…F、F-H…O、O-H…F、O-H…O;
(7)金属⑦为Fe,有δ、γ、α三种同素异形体,δ为体心立方,α为简单立方,原子的配位数之比为8:
6=4:
3,故答案为:
4:
3。
【点睛】
金属晶体的原子堆积模型:
①简单立方堆积,空间利用率
,配位数6;②体心立方堆积,空间利用率
,配位数8;③六方最密堆积,空间利用率
,配位数12;④面心立方最密堆积,空间利用率
,配位数12。
3.下表为元素周期表的粗表,①~⑧分别表示元素周期表中对应位置的元素
①
⑧
③
⑤
②
④
⑥
⑦
(1)用电子式表示①与②形成化合物A的过程:
________
(2)已知⑥原子的最外层有2个电子,请画出⑥原子的结构示意图:
______________
(3)含有④元素的某种18电子的离子与H+及OH-均可发生反应,请写出该离子的电子式______
(4)元素③④⑤的简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序是_________(用化学式表示),其沸点由高到低的顺序是_______(用化学式表示)
(5)已知⑦的稳定化合态为+2价,且⑦与③可按3:
4形成某化合物,该化合物具有较强氧化性,可以与浓盐酸反应并释放出一种黄绿色的气体,请写出该化学方程式:
_________________
(6)①与③,①与④能形成18个电子的化合物,此两种化合物在溶液中发生反应的化学方程式为_________。
(7)⑧的一种氧化物为无色气体,在空气中能迅速变成红棕色。
在一定条件下,2L的该无色气体与0.5L的氧气混合,该混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留,则所生成的一种含氧酸盐的化学式是_________。
(8)两种均含①与②③④四种元素的化合物相互反应放出气体的离子方程式为_________。
【答案】
HF>H2O>H2SH2O>HF>H2SPb3O4+8HCl(浓)=3PbCl2+Cl2↑+4H2OH2S+H2O2=S+H2ONaNO2HSO3-+H+=H2O+SO2↑
【解析】
【分析】
根据题干图表分析可知,①元素位于元素周期表的第一周期第ⅠA族,为H元素,②元素位于元素周期表的第三周期第ⅠA族,为Na元素,③元素位于元素周期表的第二周期第ⅥA族,为O元素,④元素位于元素周期表的第三周期第ⅥA族,为S元素,⑤元素位于元素周期表的第二周期第ⅦA族,为F元素,⑥元素位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,为26号元素Fe,⑦元素位于元素周期表的第六周期第ⅣA族,为Pb元素,⑧元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族,为N元素,据此分析解答问题。
【详解】
(1)由上述分析可知,①为H元素,②为Na元素,两者形成的化合物A为离子化合物NaH,用电子式表示其形成过程为
,故答案为:
;
(2)⑥为Fe元素,核外共有26个电子,原子的最外层有2个电子,则其原子结构示意图为
,故答案为:
;
(3)含有S元素的某种18电子的离子与H+及OH-均可发生反应,该离子为HS-,电子式为
,故答案为:
;
(4)非金属性越强,简单气态氢化物的稳定性越强,由于非金属性:
F>O>S,则气态氢化物的稳定性:
HF>H2O>H2S,因为H2O和HF分子中含有氢键,故沸点均大于H2S,且一个H2O分子中可形成两个氢键,故沸点:
H2O>HF,则H2O>HF>H2S,故答案为:
HF>H2O>H2S;H2O>HF>H2S;
(5)由题干已知,Pb的稳定化合态为+2价,且Pb与O可按3:
4形成某化合物Pb3O4,该化合物具有较强氧化性,可以与浓盐酸反应并释放出一种黄绿色的气体Cl2,根据氧化还原反应规律可得出其化学反应方程式为:
Pb3O4+8HCl(浓)=3PbCl2+Cl2↑+4H2O,故答案为:
Pb3O4+8HCl(浓)=3PbCl2+Cl2↑+4H2O;
(6)H与O形成的18电子的化合物为H2O2,H与S形成的18电子的化合物为H2S,H2S在溶液中可被H2O2氧化生成S单质,反应方程式为H2S+H2O2=S+H2O,故答案为:
H2S+H2O2=S+H2O;
(7)⑧为N元素,N的某种氧化物是一种无色气体,该气体在空气中迅速变成红棕色,则该气体为NO,2L的NO与0.5LO2相混合,该混合气体被足量NaOH溶液全吸收后没有气体残留,生成C的含氧酸盐只有一种,设含氧酸盐中N的化合价为x,根据得失电子守恒,2L×[x-(+2)]=0.5L×4,解得x=+3,所得含氧酸盐的化学式为NaNO2,故答案为:
NaNO2;
(8)两种均含H、Na、O、S四种元素的化合物可相互反应放出气体,可以是硫酸氢钠与亚硫酸氢钠反应生成硫酸钠、二氧化硫和水,离子反应方程式为HSO3-+H+=H2O+SO2↑,故答案为:
HSO3-+H+=H2O+SO2↑。
【点睛】
解答本题的关键在于熟悉元素周期表的结构以及元素在元素周期表中位置,从而推出相应的元素,同时要能够对物质结构的基础知识进行迁移运用,综合度较高,解答时要注意元素及其化合物的性质的综合运用。
4.A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的原子序数依次增大;A原子核内无中子;B元素的最高价氧化物对应水化物与其氢化物能反应生成盐F;D与A同主族,且与E同周期;E元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的
,A、B、D、E这四种元素,每一种与C元素都能形成元素的原子个数比不相同的若干种化合物.请回答下列问题:
(1)C元素在元素周期表中的位置是___;C、D、E三种元素简单离子半径由大到小的顺序为:
___(用离子符号表示)。
(2)写出分别由A、D与C形成的原子个数比为1:
1的化合物的电子式___、___。
(3)A与C、E间分别形成甲、乙两种共价化合物,且甲有10个电子,乙有18个电子,则沸点较高的是___(填化学式)。
(4)F含有的化学键类型是___、___。
(5)D和C形成的一种化合物能与A和C形成的一种化合物反应产生C单质,该反应的离子方程式为___。
【答案】第二周期VIA族S2->O2->Na+
H2O离子键极性共价键2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑
【解析】
【分析】
A原子核内无中子,则A为氢元素;B元素的最高价氧化物对应水化物与其氢化物能反应生成盐F,B为氮元素,F为硝酸铵;E元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的
,则E为硫元素,在第三周期;D与A同主族,且与E同周期,则D为钠元素;A、B、D、E这四种元素,每一种与C元素都能形成元素的原子个数比不相同的若干种化合物,则C为氧元素。
【详解】
(1)C为氧元素,在元素周期表中的位置是第二周期VIA族;Na+、O2-、S2-离子半径由大到小的顺序为S2->O2->Na+,故答案为:
第二周期VIA族;S2->O2->Na+;
(2)由H、Na与O形成的原子个数比为1:
1的化合物分别为H2O2、Na2O2,其电子式分别为
、
,故答案为:
;
(3)H与O、S间分别形成H2O、H2S两种共价化合物,因为水分子间存在氢键,则沸点较高,故答案为:
H2O;
(4)F为硝酸铵,含有离子键和极性共价键,故答案为:
离子键、极性共价键;
(5)过氧化钠与水反应能生成氧气,则该反应的离子方程式为2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑,故答案为:
2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑。
【点睛】
比较离子半径可以用“先层后核再电子”进行比较,S2-有三个电子层,则半径最大,Na+、O2-有两个电子层,但氧的序数小于钠的序数,则O2-的离子半径大于Na+,所以S2->O2->Na+。
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.X、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。 ①RX的电子式为_____________;RX与X2Q反应的化学方程式为___________。 ②该同学认为取X、R两元素的单质反应后的固体物质与X2Q反应,若能产生 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ⅣA族H NaH+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H (3)R为Na,T为Si,它们的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、H2SiO3,H2SiO3是弱酸,可以与强碱NaOH发生中和反应产生Na2SiO3和H2O,反应的化学方程式为: 2NaOH+H2SiO3=Na2SiO3+2H2O; (4)X为H,R为Na,Q为O,H、Na二种元素形成的化合物NaH是离子化合物,X2Q是H2O,NaH与H2O反应产生NaOH和H2。 ①NaH中Na+与H-通过离子键结合,电子式为 ;NaH与H2O反应产生NaOH和H2,反应方程式为: NaH+H2O=NaOH+H2↑; ②由于Na是非常活泼的金属,可以与水反应产生H2,反应方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,所以如果有Na残留,过量的Na与水反应也生成氢气,因此不能根据H、Na反应后的固体与水反应放出氢气确定得到的固体一定是纯净NaH,即该同学的说法不合理。 【点睛】 本题考查元素周期表及原子结构在元素推断中的应用。 根据元素的原子结构及相互关系推断元素是解题关键。 熟练掌握结构、性质、位置关系,注意元素金属性、非金属性强弱比较实验事实,要注意基础知识并灵活运用,注意金属氢化物有关问题。 7.如表所示为元素周期表的一部分,参照元素①~⑩在表中的位置,请回答下列问题: (1)写出①和④两种元素原子按1: 1组成的常见化合物的电子式______。 (2)用电子式表示⑥和⑨形成化合物的过程: ______。 (3)③、⑧、⑩的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为______(用化学式表示)。 (4)已知周期表中存在对角相似规则,如②与⑦在周期表中处于对角线位置则化学性质相似,②的氧化物、氢氧化物也有两性,写出②的氢氧化物与⑥的氢氧化物反应的化学方程式______。 (5)⑤、⑥、⑩的离子半径由大到小的顺序为______(用离子符号表示)。 【答案】 HClO4>HNO3>H3PO4Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2OCl->F->Na+ 【解析】 【分析】 由元素在周期表中位置,可知①是H,②是Be,③是N,④是O,⑤是F,⑥是Na,⑦是Al,⑧是P,⑨是S,⑩是Cl。 (1)①和④两种元素原子按1: 1组成的常见化合物为过氧化氢; (2)⑥和⑨形成化合物为硫化钠,为离子化合物; (3)非金属性越强,对应最高价氧化物对应水化物的酸性越强; (4)②的氢氧化物与⑥的氢氧化物反应,生成偏铍酸钠、水; (5)离子核外电子层越多,离子半径越大;具有相同电子排布的离子,原子序数大的离子半径小。 【详解】 由元素在周期表中位置,可知①是H,②是Be,③是N,④是O,⑤是F,⑥是Na,⑦是Al,⑧是P,⑨是S,⑩是Cl。 (1)①和④两种元素原子按1: 1组成的常见化合物为过氧化氢,分子式是H2O2,在该分子中2个O原子形成一个共价键,每个O原子分别与H原子形成1个共价键,因此H2O2的电子式为 ; (2)⑥和⑨形成化合物为硫化钠,Na2S为离子化合物,Na+与S2-之间通过离子键结合,用电子式表示Na2S形成化合物的过程为: ; (3)元素的非金属性越强,其对应最高价氧化物对应水化物的酸性越强,③、⑧、⑩的最高价氧化物对应水化物分别是HNO3、H3PO4、HClO4,三种酸的酸性由强到弱的顺序为HClO4>HNO3>H3PO4; (4)②的氢氧化物Be(OH)2是两性氢氧化物,可以与⑥的氢氧化物NaOH反应,生成偏铍酸钠和水,反应方程式为Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2O; (5)离子核外电子层数越大,离子半径越大;对于电子层结构相同的离子来说,离子核外电子层数越多,离子半径越大;具有相同电子排布的离子,原子序数大的离子半径小。 所以⑤、⑥、⑩三种元素的离子F-、Na+、Cl-的离子半径由大到小的顺序为Cl->F->Na+。 【点睛】 本题考查了元素及化合物的推断及元素周期律的应用。 掌握元素的位置、结构与性质的关系、元素化合物知识为解答的关键。 注重原子结构与元素化合物知识相结合的训练,侧重考查学生的分析与应用能力。 8.下表是元素周期表中的一部分。 周期 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 1 A 2 E F H J 3
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