备战高考化学压轴题专题原子结构与元素周期表的经典综合题.docx
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备战高考化学压轴题专题原子结构与元素周期表的经典综合题
2020-2021备战高考化学压轴题专题原子结构与元素周期表的经典综合题
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.正电子、负质子等都属于反粒子,它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等,而电性相反。
科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质—反物质。
1997年年初和年底,欧洲和美国的科研机构先后宣布:
他们分别制造出9个和7个反氢原子。
这是人类探索反物质的一大进步。
(1)你推测反氢原子的结构是(____)
A.由1个带正电荷的质子与1个带负电荷的电子构成
B.由1个带负电荷的质子与1个带正电荷的电子构成
C.由1个不带电子的中子与1个带负电荷的电子构成
D.由1个带负电荷的质子与1个带负电荷的电子构成
(2)反物质酸、碱中和反应的实质是(____)
A.H-+OH+=H2OB.H++OH+=H2O
C.H-+OH-=H2OD.H++OH-=H2O
(3)若有反α粒子(α粒子即氦核),它的质量数为_________电荷数为_______。
【答案】BA42
【解析】
【分析】
根据反粒子特征和定义进行解答。
【详解】
(1)A.由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成的,这是正常氢原子的构成,故A错误;
B.由一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子构成的, 符合反氢原子的构成, 故B正确;
C.由一个不带电的中子和一个带负电荷的电子构成的,不正确,因为反氢原子中电子带正电,故C错误;
D.由一个带负电荷的质子和一个带负电荷的电子构成,原子不显电性,不能都带负电荷。
故D错误。
答案:
B。
(2)酸碱中和反应是H+ +OH-=H2O,根据反物质的定义特征,可知反物质酸碱中和反应为H- +OH+= H2O,所以A符合题意,答案:
A;
(3)已知a粒子质量数为4,带2个正电荷,因此反a粒子质量数为4, 电荷数为-2。
答案:
4;2。
【点睛】
根据反粒子的定义:
正电子、负质子等都属于反粒子;反粒子的特征:
它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等,而电性相反进行解答。
3.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。
4.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。
5.A、B、C、D、E、F、G、H为八种短周期主族元素,原子序数依次增大。
A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数,其中A的单质在常温下为气体。
C与B、H在元素周期表中处于相邻位置,这三种元素原子的最外层电子数之和为17。
D与F同周期。
G的单质常用作半导体材料。
请回答:
(1)C和H分别与A形成的简单化合物沸点较高的是________(填化学式),理由是_____________。
(2)C、E形成的简单离子半径大小:
r(C)______r(E)(填>、<或=)
(3)请写出F最高价氧化物对应的水化物在水溶液中的电离方程式______________。
(4)B与G形成的化合物常用于做耐高温材料,工业可用碳热还原法制取:
将G的氧化物与B的单质在1400℃条件下和足量的碳反应,请写出化学反应方程式_____________。
【答案】H2OH2O分子间存在氢键>H++AlO2-+H2O
Al(OH)3
Al3++3OH-3SiO2+6C+2N2
Si3N4+6CO
【解析】
【分析】
A、B、C、D、E、F、G、H为八种短周期主族元素,原子序数依次增大。
A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数,其中A的单质在常温下为气体,则A为H;G的单质常用作半导体材料,G为Si,结合原子序数可知F为Al;C与B、H在元素周期表中处于相邻位置,这三种元素原子的最外层电子数之和为17,17÷3=5…2,B为N、C为O、H为S,D与F同周期,位于第三周期,D为Na、E为Mg,以此来解答。
【详解】
由上述分析可知,A为H、B为N、C为O、D为Na、E为Mg、F为Al、G为Si、H为S。
(1)C和H分别与A形成的简单化合物分别是H2O、H2S,其中沸点较高的是H2O,原因是H2O分子间存在氢键,增加了分子之间的吸引力;
(2)O2-、Mg2+核外电子排布相同。
具有相同电子排布的离子中,原子序数大的离子半径小,则C、E形成的简单离子半径大小:
r(C)>r(E);
(3)F最高价氧化物对应的水化物Al(OH)3是两性氢氧化物,在水溶液中存在酸式电离和碱式电离,电离方程式为H++AlO2-+H2O
Al(OH)3
Al3++3OH-;
(4)将G的氧化物与B的单质在1400℃条件下和足量的碳反应,其化学反应方程式为3SiO2+6C+2N2
Si3N4+6CO。
【点睛】
本题考查元素及化合物的推断及物质性质的方程式表示。
把握原子结构、元素的位置、质子数关系来推断元素为解答的关键,注意元素化合物知识的应用,题目侧重考查学生的分析与应用能力。
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.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.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。 9.元素A、B、D、E、F、G均为短周期主族元素,且原子序数依次增大,只有E为金属元素。 已知A原子只有一个电子层;E、F的原子序数分别是B、D的2倍,其中D、F同主族,B、E不同主族。 回答下列问题: (1)元素D在周期表中的位置____。 (2)F和G形成的化合物,分子中所有原子均为8电子稳定结构,该化合物的电子式为____。 (3)由上述元素组成的物质中,按下列要求写出化学方程式 ①两种弱酸反应生成两种强酸______; ②置换反应,且生成物在常温均为固态____。 (4)在D、F、G中选取2种元素组成具有漂白、杀菌作用的化合物___。 【答案】第二周期VIA族 或 ClO2、SO2 【解析】 【分析】 A元素为短周期主族元素,且A原子只有一个电子层,所以A为氢元素;F的原子序数是D的2倍,且D和F在同一主族,所以D为氧元素,F为硫元素,则G为氯元素;E为金属元素,其原子序数是B的2倍,所以E核外电子数为偶数,位于第三周期,为镁元素,所以B是碳元素。 即A、B、D、E、F、G依次是H、C、O、Mg、S、Cl元素。 【详解】 (1)元素D为氧元素,位于第二周期VIA族; (2)F为硫元素,G为氯元素,形成的化合物分子中所有原子均满足8电子稳定结构,则硫应显2价,氯显1价,所以该化合物为SCl2或S2Cl2(硫与氧同主族,也可能形成硫硫非极性共价键),其对应的电子式为 ; (3)①弱酸制强酸,通常发生的是氧化还原反应。 分析所给的元素中,表现强氧化性的弱酸想到次氯酸,表现还原性的酸想到H2S、H2SO3等,但二者中只有H2SO3与次氯酸反应生成的是两种强酸: H2SO3+HClO=HCl+H2SO4; ②置换反应,要有单质参与,生成物均为固体,排除了氯、氢等,想到镁和二氧化碳: ; (4)中学学习的具有漂白性的物质包括二氧化硫、过氧化钠、过氧化氢、次氯酸、二氧化氯等,其中由所给的元素组成的且组成元素为2种的,想到了二氧化氯、二氧化硫。 10.A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素,它们的原子序数依次增大。 已知: A元素的原子半径最小,B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,C元素的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应能生成盐,D与E同主族,E元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2。 请回答: (1)元素C在周期表中的位置是________。 (2)元素D的单质与金属钠反应生成的化合物可作潜水面具中的供氧剂,这种化合物与水反应的离子方程式____________________________________。 (3)D和E两种元素相比较,其原子得电子能力较强的是________(写名称)。 以下说法中,可以证明上述结论的是__________(填写编号)。 a.比较这两种元素的常见单质的沸点 b.二者形成的化合物中,D元素的原子显负价 c.比较这两种元素的气态氢化物的稳定性 d.比较这两种元素氢化物的水溶液的酸性 (4)元素A、D、E与钠元素可形成两种酸式盐(均含有该四种元素),这两种酸式盐在水溶液中反应的离子方程式是___________________________。 【答案】第二周期ⅤA族2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑氧bcH++HSO3-=SO2↑+H2O 【解析】 【分析】 A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素,它们的原子序数
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