高考化学复习原子结构与元素周期表专项综合练及答案解析.docx

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高考化学复习原子结构与元素周期表专项综合练及答案解析

高考化学复习原子结构与元素周期表专项综合练及答案解析

一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）

1．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．硅是构成矿物和岩石的主要成分，单质硅及其化合物具有广泛的用途。

完成下列填空：

I.某些硅酸盐具有筛选分子的功能，一种硅酸盐的组成为：

M2O·R2O3·2SiO2·nH2O，已知元素M、R均位于元素周期表的第3周期。

两元素原子的质子数之和为24。

（1）该硅酸盐中同周期元素原子半径由大到小的顺序为________________；

（2）写出M原子核外能量最高的电子的电子排布式：

__________________；

（3）常温下，不能与R单质发生反应的是___________（选填序号）；

a．CuCl2溶液b．Fe2O3c．浓硫酸d．Na2CO3溶液

（4）写出M、R两种元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式：

____________________________________________。

II.氮化硅（Si3N4）陶瓷材料硬度大、熔点高。

可由下列反应制得：

SiO2+C+N2

Si3N4+CO

（5）Si3N4晶体中只有极性共价键，则氮原子的化合价为______，被还原的元素为______________。

（6）C3N4的结构与Si3N4相似。

请比较二者熔点高低。

并说明理由：

_____________________。

（7）配平上述反应的化学方程式，并标出电子转移的数目和方向。

_________________

（8）如果上述反应在10L的密闭容器中进行，一段时间后测得气体密度增加了2.8g/L，则制得的Si3N4质量为_____________。

【答案】Na>Al>Si3s1bd

-3N2中氮元素两者均为原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C3N4中碳原子与氮原子形成的共价键键长较Si3N4中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高

35g

【解析】

【分析】

【详解】

I．

（1）化合物的化合价代数和为0，因此M呈+1价，R呈+3价，M、R均位于元素周期表的第3周期，两元素原子的质子数之和为24，则M为Na，R为Al，该硅酸盐中Na、Al、Si为同周期元素，元素序数越大，其半径越小，因此半径大小关系为：

Na>Al>Si；

（2）M原子核外能量最高的电子位于第三能层，第三能层上只有1个电子，其电子排布式为：

3s1；

（3）常温下，Al与CuCl2溶液反应能将铜置换出来；Al与Fe2O3在高温反应；Al与浓硫酸发生钝化；Al与Na2CO3溶液在常温下不发生反应；

故答案为：

bd；

（4）Na、Al两种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为：

NaOH、Al（OH）3，二者反应的离子方程式为：

；

II．（5）非金属性N>Si，因此Si3N4中N元素化合价为-3价；该反应中N元素化合价从0价降低至-3价，N元素被还原；

（6）Si3N4陶瓷材料硬度大、熔点高，晶体中只有极性共价键，说明Si3N4为原子晶体，C3N4的结构与Si3N4相似，说明C3N4为原子晶体，两者均为原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C3N4中碳原子与氮原子形成的共价键键长较Si3N4中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高；

（7）该反应中Si元素化合价不变，N元素化合价从0价降低至-3价，C元素化合价从0价升高至+2价，根据得失电子关系以及原子守恒配平方程式以及单线桥为：

；

（8）气体密度增加了2.8g/L，说明气体质量增加了2.8g/L×10L=28g，

因此生成的Si3N4质量为

=35g。

3．著名化学家徐光宪在稀土化学等领域取得了卓越成就，被誉为“稀土界的袁隆平”。

稀土元素包括钪、钇和镧系元素。

请回答下列问题：

（1）写出基态二价钪离子（Sc2+）的核外电子排布式____，其中电子占据的轨道数为____。

（2）在用重量法测定镧系元素和使镧系元素分离时，总是使之先转换成草酸盐，然后经过灼烧而得其氧化物，如2LnCl3+3H2C2O4+nH2O=Ln2（C2O4）3∙nH2O+6HCl。

①H2C2O4中碳原子的杂化轨道类型为____；1molH2C2O4分子中含σ键和π键的数目之比为___。

②H2O的VSEPR模型为___；写出与H2O互为等电子体的一种阴离子的化学式_______。

③HCI和H2O可以形成相对稳定的水合氢离子盐晶体，如HCl∙2H2O，HCl∙2H2O中含有H5O2+，结构为

，在该离子中，存在的作用力有___________

a.配位键b.极性键c.非极性键d.离子键e.金属键f氢键g.范德华力h.π键i.σ键

（3）表中列出了核电荷数为21～25的元素的最高正化合价：

元素名称

钪

钛

钒

铬

锰

元素符号

Sc

Ti

V

Cr

Mn

核电荷数

21

22

23

24

25

最高正价

+3

+4

+5

+6

+7

对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现的规律是___________

（4）PrO2（二氧化镨）的晶胞结构与CaF2相似，晶胞中Pr（镨）原子位于面心和顶点。

假设相距最近的Pr原子与O原子之间的距离为apm，则该晶体的密度为_____g∙cm-3（用NA表示阿伏加德罗常数的值，不必计算出结果）。

【答案】1s22s22p63s23p63d110sp2杂化7:

2四面体形NH2-abfi五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和

【解析】

【分析】

（1）Sc（钪）为21号元素，1s22s22p63s23p63d14s2，据此写出基态Sc2+核外电子排布式；s、p、d能级分别含有1、3、5个轨道，基态Sc2+的核外电子3d轨道只占了一个轨道，据此计算Sc2+占据的轨道数；

（2）①根据杂化轨道理论进行分析；根据共价键的类型结合该分子的结构进行分析计算；

②根据价层电子对互斥理论分析H2O的分子空间构型；等电子体是原子数相同，电子数也相同的物质，据此写出与之为等电子体的阴离子；

③HCl∙2H2O中含有H5O2+，结构为

，据此分析该粒子存在的作用力；

（3）根据表中数据，分别写出Sc、Ti、V、Cr、Mn的外围电子排布式为：

3d14s2、3d24s2、3d34s2、3d54s1、3d54s2，则有五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和；

（4）根据均摊法进行计算该晶胞中所含粒子的数目，根据密度=

进行计算。

【详解】

（1）Sc（钪）为21号元素，基态Sc2+失去两个电子，其核外电子排布式为：

1s22s22p63s23p63d1，s、p、d能级分别含有1、3、5个轨道，但基态Sc2+的核外电子3d轨道只占了一个轨道，故共占据1×3+3×2+1=10个，故答案为：

1s22s22p63s23p63d1；10；

（2）①H2C2O4的结构式为

，含碳氧双键，则碳原子的杂化轨道类型为sp2杂化，分子中含有7个σ键、2个π键，所以σ键和π键数目之比为：

7:

2，故答案为：

sp2杂化；7:

2；

②H2O中O原子的价层电子对数

，且含有两个2个孤对电子，所以H2O的VSPER模型为四面体形，分子空间构型为V形，等电子体是原子数相同，电子数也相同的物质，因此，与H2O互为等电子体的阴离子可以是NH2-，故答案为：

四面体形；NH2-；

③HCl∙2H2O中含有H5O2+，结构为

，存在的作用力有：

配位键、极性键、氢键和σ键，故答案为：

abfi；

（3）根据表中数据，分别写出Sc、Ti、V、Cr、Mn的外围电子排布式为：

3d14s2、3d24s2、3d34s2、3d54s1、3d54s2，则有五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和，故答案为：

五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和；

（4）由图可知，相距最近的Pr原子和O原子之间的距离为该立方体晶胞的体对角线的

，则该晶胞的晶胞参数

，每个晶胞中占有4个“PrO2”，则该晶胞的质量为

，根据

可得，该晶体的密度为：

，故答案为：

。

【点睛】

本题考查新情景下物质结构与性质的相关知识，意在考查考生对基础知识的掌握情况以及对知识的迁移能力；本题第

（2）小题的第②问中H2O的VSEPR模型容易习惯性写为空间构型V形，解答时一定要仔细审题，注意细节。

4．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。

5．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。

6．下表标出的是元素周期表的一部分元素，回答下列问题：

（1）表中用字母标出的14种元素中，化学性质最不活泼的是____________（用元素符号表示，下同），金属性最强的是___________，非金属性最强的是___________，常温下单质为液态的非金属元素是_________，属于过渡元素的是______________（该空用字母表示）。

（2）B，F，C气态氢化物的化学式分别为______________，其中以___________最不稳定。

（3）第三周期中原子半径最小的是__________________。

【答案】ArKFBrMH2O、HCl、PH3PH3Cl

【解析】

【分析】

由元素在周期表中位置，可知A为氟、B为氧、C为磷、D为碳、E为Ar、F为Cl、G为硫、H为Al、I为Mg、J为Na、K为Ca、L为钾、N为Br、M处于过渡元素。

【详解】

（1）表中用字母标出的14种元素中，稀有气体原子最外层达到稳定结构，化学性质最不活泼的是Ar（用元素符号表示，下同）；

同周期自左而右金属性减弱、非金属性增强，同主族自上而下金属性增强、非金属性减弱，故上述元素中金属性最强的为K，非金属性最强的为F；

Br2常温下为液态，根据元素在周期表中位置可知M属于过渡元素；

故答案为：

Ar；K；F；Br；M；

（2）B，F，C气态氢化物的化学式分别为H2O、HCl、PH3，同周期自左而右非金属性增强，同主族自上而下非金属性减弱，故非金属性O＞P、Cl＞P，非金属性越强，氢化物越稳定，与PH3最不稳定，故答案为：

H2O、HCl、PH3；PH3；

（3）同周期自左而右原子半径减小，故第三周期中Cl原子半径最小，故答案为：

Cl。

7．A、B、C、D、E、F是核电荷数依次增大的六种短周期主族元素，A元素的原子核内只有1个质子；B元素的原子半径是其所在主族中最小的，B的最高价氧化物对应水化物的化学式为HBO3；C元素原子的最外层电子数比次外层多4；C的阴离子与D的阳离子具有相同的电子排布，两元素可形成化合物D2C；C、E同主族。

（1）B在周期表中的位置_________

（2）F元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式为________。

（3）元素C、D、E形成的简单离子半径由小到大的顺序________（用离子符号表示）。

（4）写出化合物D2C2的电子式：

________。

（5）E、F的简单离子的还原性大小顺序为：

_________。

（6）已知E单质和F单质的水溶液反应会生成两种强酸，其离子方程式为_______。

【答案】第二周期第ⅤA族HClO4Na+

S2->Cl-S+3Cl2+4H2O=8H++SO42-+6Cl-

【解析】

【分析】

由题干信息，A、B、C、D、E、F是核电荷数依次增大的六种短周期主族元素，A元素的原子核内只有1个质子，则A为H元素，B元素的原子半径是其所在主族元素原子中最小的，B的最高价氧化物对应水化物的化学式为HBO3，则B的最高化合价为+5，位于周期表中第ⅤA族，应为N元素，C元素原子的最外层电子数比次外层电子数多4，则原子核外电子排布为2、6，应为O元素，C的阴离子与D的阳离子具有相同的电子排布，两元素可形成化合物D2C，则D的化合价为+1，应为Na元素，C、E同主族，则E为S元素，F为Cl元素，据此分析解答问题。

【详解】

（1）根据上述分析，B为N元素，是第7号元素，在元素周期表的第二周期第ⅤA族，故答案为：

第二周期第ⅤA族；

（2）F为Cl元素，其最高价氧化物对应水化物为高氯酸，化学式为HClO4，故答案为：

HClO4；

（3）Na+、O2-电子层数均为2，而核电荷数：

Na+>O2-，则半径：

Na+

Na+

（4）D2C2为Na2O2，是离子化合物，其电子式为：

，故答案为：

；

（5）非金属性Cl>S，单质的氧化性Cl2>S，则对应简单离子的还原性Cl-

S2->Cl-；

（6）E的单质为S，F的单质为Cl2，S和Cl2的水溶液发生氧化还原反应生成H2SO4和HCl，离子方程式为S+3Cl2+4H2O=8H++SO42-+6Cl-，故答案为：

S+3Cl2+4H2O=8H++SO42-+6Cl-。

8．下表是元素周期表的一部分，回答下列问题：

（1）B在周期表中的位置是__；写出A、B的单质之间发生反应的化学方程式：

__。

（2）写出表中位于长周期的卤族元素的名称：

__；属于短周期的碱金属元素的元素符号为__。

【答案】第3周期ⅥA族2K+S

K2S溴Li、Na

【解析】

【分析】

根据元素周期表的结构及物质性质分析解答。

【详解】

（1）B在周期表中的位置是第3周期，VIA族；A为钾，B为硫，则单质之间加热反应生成硫化钾，反应的化学方程式：

2K+S

K2S，故答案为：

第3周期ⅥA族；2K+S

K2S；

（2）表中的长周期为第4周期，卤族元素为ⅦA族元素，则该元素为溴；碱金属元素指IA族元素中H以外的元素，短周期指前3周期，则元素符号为Li、Na；故答案为：

溴；Li、Na。

9．A、B、C为电子层数小于或等于3的元素，A元素原子M层电子数为K层电子数的

，B元素原子M层电子数为次外层与最内层电子数之差，C元素原子L层达稳定结构所需电子数为该层电子数的

。

由此推断三种元素原子的核电荷数及元素名称分别是A__________;B________;C________。

【答案】11、钠16、硫8、氧

【解析】

【分析】

电子层从里向外依次是K、L、M、N，据此分析；A元素原子M层电子数为K层电子数的

，则M层有一个电子，据此分析；B元素原子M层电子数为次外层与最内层电子数之差，则M层电子数为8-2=6，据此分析；C元素原子L层达稳定结构所需电子数为该层电子数的

，L层稳定结构含有8个电子，据此分析解答。

【详解】

A元素原子M层电子数为K层电子数的12，则M层有1个电子，所以A元素为钠元素，其核电荷数为11；B元素原子M层电子数为次外层与最内层电子数之差，则M层电子数=8-2=6，所以B元素为硫元素，其核电荷数为16；C元素原子L层达稳定结构所需电子数为该层电子数的13，L层的稳定结构为8电子结构，则L层电子数为6，所以C元素为氧元素，其核电荷数为8，故A的元素名称为钠，B的元素名称为硫，C的元素名称为氧，故答案为11、钠；16、硫；8、氧。

【点睛】

注意题目要求是元素名称，不能写元素符号，学生容易写错。

10．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