高考化学原子结构与元素周期表提高练习题压轴题训练附答案.docx
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高考化学原子结构与元素周期表提高练习题压轴题训练附答案
2020-2021高考化学(原子结构与元素周期表提高练习题)压轴题训练附答案
一、原子结构与元素周期表练习题(含详细答案解析)
1.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________,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
与元素
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:
①锗的原子序数为______;
②铅(Pb)、锡(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:
①铷在元素周期表中的位置为__________________。
②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:
_____________________。
③现有铷和另一种碱金属形成的混合金属50g,当它与足量水反应时,放出标准状况下的氢气22.4L,另一种碱金属可能是__________。
(填序号)
A.LiB.NaC.KD.Cs
【答案】第三周期第ⅢA族18Mg2+SClPH3NaOH+HClO4=NaClO4+H2O32Pb(OH)4>Sn(OH)4>Ge(OH)4第五周期第ⅠA族Al3++4OH-=AlO2-+2H2O(或写为Al3++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,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+、Mg2+、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Mg2+;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:
P
(4)g元素与b元素的最高价氧化物对应水化物分别是HClO4、NaOH,HClO4是一元强酸,NaOH是一元强碱,二者混合发生中和反应产生盐和水,反应的化学方程式为NaOH+HClO4=NaClO4+H2O;
(5)①锗位于Si元素下一周期,二者原子序数相差18,所以Ge的原子序数为14+18=32;
②由于同一主族的元素从上到下元素的金属性逐渐增强,所以根据铅(Pb)、锡(Sn)、锗(Ge)在元素周期表的位置可知,元素的金属性Pb>Sn>Ge,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)4>Sn(OH)4>Ge(OH)4;
(6)①铷(Rb)是37号元素,原子核外有5个电子层,最外层有1个电子,所以37号元素在元素周期表中的位置为第五周期第ⅠA族;
②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Al3++4OH-=AlO2-+2H2O(或写为Al3++4OH-=[Al(OH)4]-);
③22.4L标准状况下的H2的物质的量n(H2)=22.4L÷22.4L/mol=1mol,铷和水反应的化学方程式为2Rb+2H2O=2RbOH+H2↑,可知2molRb反应产生1molH2,由碱金属与水反应的化学方程式为2M+2H2O=2MOH+H2↑可知混合金属的平均摩尔质量M=
=25g/mol,Rb的摩尔质量为85.5g/mol,则另一种碱金属的摩尔质量一定小于25g/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。
2.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-。 3.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。 4.已知A、B、C三种元素的原子中,质于数: A 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______,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.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。 6.A、B、C、D四种元素都是短周期元素,A元素的离子具有黄色的焰色反应。 B元素的离子结构和Ne具有相同的电子层排布;5.8gB的氢氧化物恰好能与100mL2mol·L-1盐酸完全反应;B原子核中质子数和中子数相等。 H2在C单质中燃烧产生苍白色火焰。 D元素原子的电子层结构中,最外层电子数是次外层电子数的3倍。 根据上述条件完成下列问题: (1)C元素位于第______周期第_____族,它的最高价氧化物的化学式为____。 (2)A元素是_____,B元素是_____,D元素是_____。 (填元素符号) (3)A与D形成稳定化合物的化学式是______,该化合物中存在的化学键类型为___,判断该化合物在空气中是否变质的简单方法是______。 (4)C元素的单质有毒,可用A的最高价氧化物对应的水化物的溶液吸收,其离子方程式为______。 【答案】三ⅦACl2O7NaMgONa2O2离子键和(非极性)共价键看表面颜色是否变白Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O 【解析】 【分析】 A、B、C、D四种元素都是短周期元素,A元素的离子具有黄色的焰色反应,则A为Na元素;5.8gB的氢氧化物恰好能与100mL2mol/L盐酸完全反应,n(H+)=n(OH-),设B的化合价为x,摩尔质量为y,则 ×x=0.2,显然x=2,y=24符合,B原子核中质子数和中子数相等,则B的质子数为12,即B为Mg元素;H2在C单质中燃烧产生苍白色火焰,则C为Cl元素;D元素原子的电子层结构中,最外层电子数是次外层电子数的3倍,则次外层为2,最外层为6符合,即D为O元素,然后利用元素及其单质、化合物的性质来解答。 【详解】 根据上述分析可知A是Na,B是Mg,C是Cl,D是O元素。 (1)C是Cl元素,Cl原子核外电子排布为2、8、7,根据原子核外电子排布与元素位置的关系可知: Cl位于元素周期表第三周期第ⅦA族,Cl最外层有7个电子,最高化合价为+7价,其最高价氧化物为Cl2O7; (2)根据以上分析可知A是Na元素,B是Mg元素,D是O元素; (3)A、D两种元素形成的稳定氧化物是Na2O2,该物质属于离子晶体,含有离子键和非极性共价键。 过氧化钠为淡黄色,Na2O2容易与空气中的CO2、H2O发生反应,若变质,最终会变为白色的Na2CO3,所以判断该化合物在空气中是否变质的简单方法是看表面颜色是否变白; (4)C是Cl元素,其单质Cl2是有毒气体,可根据Cl2能够与NaOH溶液反应的性质除去,反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。 【点睛】 本题考查了元素及化合物的推断、元素的位置与原子结构及性质的关系。 明确元素的推断是解答本题的关键,掌握元素的位置、结构、性质的关系及应用,熟悉元素及其单质、化合物的性质即可解答。 7.A、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“=”)。 (2)B的两种单质在常温下都是气体,它们互为____________。 比较B的氢化物和D的氢化物沸点: B___D(填“>”“<”或“=”),原因是_________________。 (3)E中含有化学键类型: _________,属于___________化合物(填“离子化合物”或“共价化合物”)。 (4)用电子式表示C与D的二元化合物的形成过程: _____________________。 (5)氢原子与B分别形成10电子和18电子分子,写出18电子分子转化成10电子分子的化学方程式__________________。 【答案】碳第三周期第VIA>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 2H2O2 2H2O+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Na2O2,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、8,二者电子层结构相同,对于电子层结构相同的离子来说,核电荷数越大,离子半径就越小,所以离子半径O2->Na+; (2)氧元素形成的单质有O2、O3,二者是由同一元素形成的不同性质的单质,互为同素异形体;B的氢化物H2O和D的氢化物H2S结构相似,由于在H2O分子之间存在氢键,增加了分子之间的吸引力,使得物质的熔沸点升高,故物质的沸点: H2O>H2S; (3)E是Na2O2,该物质是离子化合物,2个Na+与O22-之间通过离子键结合,在阴离子O22-中2个O原子之间通过共价键结合; (4)C与D的二元化合物Na2S是离子化合物,Na+与S2-通过离子键结合,用电子式表示其形成过程为: 。 (5)H与O分别形成10电子分子是H2O,形成的18电子分子是H2O2,18电子分子H2O2不稳定,容易分解为H2O和O2,反应的化学方程式为: 2H2O2 2H2O+O2↑。 【点睛】 本题考查位置结构性质的相互关系及应用,涉及原子结构、元素周期表结构、物质性质等知识点,熟练掌握元素化合物、元素周期律等知识点,侧重考查学生分析与应用能力。 8.A、D、E、W是中学常见的四种元素,原子序数依次增大,A的原子最外层电子数是次外层的2倍,D的氧化物属于两性氧化物,D、E位于同周期,A、D、E的原子最外层电子数之和为14,W是人体必需的微量元素,缺W会导致贫血症状。 (1)写出AE4的电子式: ______
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