高考化学元素周期律综合题汇编附详细答案.docx
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高考化学元素周期律综合题汇编附详细答案
高考化学元素周期律综合题汇编附详细答案
一、元素周期律练习题(含详细答案解析)
1.下表为元素周期表的一部分,请参照元素①~⑨在表中的位置,回答问题:
族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
1
①
2
②
③
④
3
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
(1)表中用于半导体材料的元素在周期表中的位置是__________________。
(2)③、④、⑧的原子半径最小是___________________(用元素符号回答)。
(3)⑤、⑥、⑦的最高价氧化物对应的水化物,碱性最强的是__________(用化学式回答)。
(4)②、③、④的气态氢化物,稳定性最强的是__________(用结构式回答)。
(5)②和③按原子数1:
2形成的化合物的电子式为____________,该晶体气化的过程中克服的微粒间作用力为_______________________。
(6)③和⑧形成的化合物属于_______________(填“离子化合物”或“共价化合物”),该晶体属于________晶体(填“离子”、“分子”、“原子”)。
(7)元素⑤、⑦的最高价氧化物的水化物互相反应的化学方程式为:
___________________。
【答案】第3周期IVA族FNaOHH-F
分子间作用力共价化合物原子Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
【解析】
【分析】
根据元素①~⑨在表中的位置可知分别是H、C、O、F、Na、Mg、Al、Si、Cl。
据此解答。
【详解】
(1)半导体材料应在金属与非金属交界处寻找,根据上述元素周期表的部分结构,半导体材料是晶体硅,位于第三周期第IVA族;
(2)同周期从左向右原子半径减小,同主族从上到下原子半径增大,因此原子半径大小顺序是Mg>O>F,即原子半径最小的是F;
(3)同周期从左向右金属性减弱,金属性越强,其最高价氧化物的水化物的碱性越强,即NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,碱性最强的是NaOH;
(4)同周期从左向右非金属性增强,其氢化物的稳定性增强,因此氢化物的稳定性:
HF>H2O>CH4,最稳定的氢化物是HF,其结构式为H-F;
(5)②和③按原子数1:
2形成的化合物是CO2,其电子式为:
,CO2属于分子晶体,熔化时克服分子间作用力;
(6)③和⑧构成的化合物是SiO2,属于共价化合物,其晶体为原子晶体;
(7)⑤是钠元素,其最高价氧化物的水化物是NaOH,⑦是Al,其最高价氧化物的水化物是Al(OH)3,Al(OH)3表现两性,与碱反应的化学方程式为Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O。
2.已知元素X、Y均为短周期元素,X元素的一种核素常用于测文物的年代,Y元素原子半径是所有原子中最小的,元素X、Y可形成两种常见化合物M和N,已知M可以使高锰酸钾酸性溶液褪色,M分子中所含X元素的质量是Y元素质量的6倍,且M的相对分子质量为56。
N是一种常用溶剂,它的实验式XY。
回答下列问题:
(1)符合条件的M的有______种。
(2)任意写一种不带支链的M的结构简式__________。
(3)若在N与液溴的混合液中加入铁粉可以发生反应(在如图装置a容器中反应),则:
①写出a容器中发生的所有反应的化学方程式:
_____________。
②d容器中NaOH溶液的作用是_____________。
(4)在碘水中加入N振荡静置后的现象是__________。
(5)等质量M、N完全燃烧时消耗O2的物质的量较多的是________(填“M”或“N”)。
【答案】3CH2=CH-CH2-CH32Fe+3Br2=2FeBr3、
+Br2
+HBr吸收HBr和Br2,防止污染环境溶液分层,下层无色,上层紫红色M
【解析】
【分析】
短周期元素X元素的一种核素常用于测文物的年代,则X为碳(C);Y元素原子半径是所有原子中最小的,则Y为氢(H)。
元素X、Y可形成两种常见化合物M和N,已知M可以使高锰酸钾酸性溶液褪色,M分子中所含X元素的质量是Y元素质量的6倍,且M的相对分子质量为56,则M为分子式C4H8的烯烃;N是一种常用溶剂,它的实验式XY,则N为苯(C6H6)。
【详解】
由以上分析可知,M是分子式为C4H8的烯烃,N是分子式为C6H6的苯。
(1)符合条件的M有CH2=CHCH2CH3、CH3CH=CHCH3、(CH3)2C=CH2,共3种。
答案为:
3;
(2)一种不带支链的M的结构简式为CH2=CHCH2CH3或CH3CH=CHCH3。
答案为:
CH2=CHCH2CH3或CH3CH=CHCH3;
(3)①a容器中,Fe与Br2发生反应生成FeBr3、苯与Br2在FeBr3的催化作用下发生反应生成溴苯和溴化氢,发生的所有反应的化学方程式:
2Fe+3Br2=2FeBr3、
+Br2
+HBr。
答案为:
2Fe+3Br2=2FeBr3、
+Br2
+HBr;
②不管是Br2(g)还是HBr都是大气污染物,都应除去,所以d容器中NaOH溶液的作用是吸收HBr和Br2,防止污染环境。
答案为:
吸收HBr和Br2,防止污染环境;
(4)在碘水中加入苯,由于碘溶于苯、苯难溶于水且密度比水小,所以振荡静置后的现象是溶液分层,下层无色,上层紫红色。
答案为:
溶液分层,下层无色,上层紫红色;
(5)M中含氢量高于N中含氢量,所以等质量M(C4H8)、N(C6H6)完全燃烧时消耗O2的物质的量较多的是M。
答案为:
M。
【点睛】
计算耗氧量时,若质量一定,则先将化学式改写碳原子个数为1的最简式,然后比较氢原子数,氢原子数越多,耗氧越多;若物质的量一定,则看化学式,4个氢原子与1个碳原子的耗氧量相同,依据需要可进行互换。
3.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子最外层有6个电子,Y是至今发现的非金属性最强的元素,Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置,W的单质广泛用作半导体材料。
下列叙述不正确的是()
A.最高正价由低到高的顺序:
Z、W、X、Y
B.原子半径由大到小的顺序:
Z、W、X、Y
C.Z、W分别与X形成的化合物:
均既能与酸又能与碱反应
D.简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序:
Y、X、W
【答案】A
【解析】
【分析】
X、Y、Z、W原子序数依次增大,Y是至今发现的非金属性最强的元素,Y是F元素;X原子最外层有6个电子,X是O元素;Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置,Z位于第三周期、ⅢA族,Z是Al元素;W的单质广泛用作半导体材料,W是Si元素。
【详解】
A.主族元素最高正价等于族序数(O、F除外),F没有正价,故A错误;
B.电子层数越多半径越大,电子层数相同,质子数越多半径越小,原子半径由大到小的顺序:
Al>Si>O>F,故B正确;
C.Al2O3是两性氢氧化物既能与酸又能与碱反应,SiO2是酸性氧化物,能与碱反应生成硅酸盐,SiO2也能与氢氟酸反应生成SiF4气体和水,故C正确;
D.非金属性越强,气态氢化物越稳定,简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序:
HF>H2O>SiH4,故D正确;
故选A。
【点睛】
本题考查元素周期表和元素周期律,熟记元素及其化合物特殊的性质是解题关键,明确氟是至今非金属性最强的元素,无正价,SiO2是酸性氧化物,但能与氢氟酸反应。
4.已知A、B、C、D、E、F均为短周期主族元素,且它们的原子序数依次增大.B和E同主族,A、B在元素周期表中处于相邻的位置,C元素原子在同周期主族元素中原子半径最大,D是地壳中含量最多的金属元素,E元素原子的最外层电子数是电子层数的2倍.请回答下列问题:
(1)画出F的原子结构示意图_____。
(2)B、C、E对应简单离子的半径由大到小的顺序为_____(用具体微粒符号表示)。
(3)A的气态氢化物与其最高价氧化物对应水化物反应,生成的化合物属于_____(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
(4)加热条件下,B单质与C单质的反应产物的电子式为______。
(5)D元素最高价氧化物对应水化物与C元素最高价氧化物对应水化物的溶液反应的化学方程式为______。
【答案】
S2- > O2-> Na+离子化合物
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
【解析】
【分析】
A、B、C、D、E、F均为短周期主族元素,且它们的原子序数依次增大,B和E同主族,D是地壳中含量最多的金属元素,则D为Al元素;E、F原子序数均大于Al,处于第三周期,而E元素原子的最外层电子数是电子层数的2倍,最外层电子数为6,故E为S元素,F为Cl;B和E同主族,则B为O元素;A、B在元素周期表中处于相邻的位置,A为N元素;C元素原子在同周期主族元素中原子半径最大,处于IA族,原子序数介于氧、铝之间,故C为Na,以此分析解答。
【详解】
(1)根据上述分析可知:
F为Cl元素,原子结构示意图为
,故答案:
。
(2)根据上述分析可知:
B为O元素,C为Na元素,E为S元素,电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,离子电子层越多离子半径越大,故离子半径:
S2- > O2-> Na+,故答案为:
S2- > O2-> Na+;
(3)根据上述分析可知:
A为N元素,A的气态氢化物、最高价氧化物对应水化物分别为氨气、硝酸,二者反应生成硝酸铵,属于离子化合物,故答案为:
离子化合物;
(4)根据上述分析可知:
B为O元素,C为Na元素,加热条件下氧气与钠的反应生成Na2O2,含有离子键、共价键,所以电子式为:
,故答案:
;
(5)根据上述分析可知:
D为Al元素,C为Na元素。
Al的最高价氧化物对应水化物为Al(OH)3,Na最高价氧化物对应水化物NaOH,两者能发生中和反应,反应的化学方程式为:
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O,故答案:
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O。
5.比较下列性质(用“>”、“=”、“<”填空)
①半径P ________F
②酸性H3PO4 ________ H2SO4
③碱性Mg(OH)2 ________Al(OH)3
④稳定性H2S ________ H2O
⑤还原性H2S ________ HCl
⑥氧化性Cl2 ________Br2.
【答案】><><>>
【解析】
【分析】
①根据不同周期元素的原子核外电子层数越多,半径越大分析;
②根据元素的非金属性越强,对应最高价氧化物的水化物的酸性越强分析;
③根据元素的金属性越强,对应最高价氧化物的水化物的碱性越强分析;
④根据元素的非金属性越强,对应氢化物的稳定越强分析;
⑤根据元素的非金属性越强,单质的氧化性越强,则对应氢化物的还原性越弱分析;
⑥根据元素的非金属性越强,单质的氧化性越强分析。
【详解】
①P和F分别位于周期表第三周期和第二周期,P原子核外有3个电子层,F原子核外有2个电子层,元素的原子核外电子层数越多,半径越大,故答案为:
>;
②P和S位于同一周期,S的非金属性大于P,元素的非金属性越强,对应最高价氧化物的水化物的酸性越强,
故答案为:
<;
③Mg的金属性大于Al,元素的金属性越强,对应最高价氧化物的水化物的碱性越强,
故答案为:
>;
④O的非金属性大于S,元素的非金属性越强,对应氢化物的稳定越强,
故答案为:
<;
⑤Cl的非金属性大于S,元素的非金属性越强,单质的氧化性越强,则对应氢化物的还原性越弱,
故答案为:
>;
⑥Cl的非金属性大于Br,元素的非金属性越强,单质的氧化性越强,
故答案为:
>。
6.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+。
7.X、Y、Z、W、Q、R是周期表中前36号元素,核电荷数依次增大,其中X、Y、Z、W都是元素周期表中短周期元素。
X为非金属元素,且X原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍,Z的次外层电子数是最外层电子数的
,W原子的s电子与p电子数相等,Q是前四周期中电负性最小的元素,R的原子序数为29。
回答下列问题:
(1)X的最高价氧化物对应的水化物分子中,中心原子采取______________杂化。
(2)化合物XZ与Y的单质分子互为______________,1molXZ中含有π键的数目为______________。
(3)W的稳定离子核外有______________种运动状态的电子。
W元素的第一电离能比其同周期相邻元素的第一电离能高,其原因是:
_____。
(4)Q的晶体结构如图所示,则在单位晶胞中Q原子的个数为______________,晶体的配位数是______________。
(5)R元素的基态原子的核外电子排布式为________;Y与R形成某种化合物的晶胞结构如图所示,已知该晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的数值为NA,则该晶体中R原子和Y原子之间的最短距离为______________cm。
(只写计算式)
【答案】sp2等电子体2NA10Mg原子的价电子排布式为3s2,3s轨道处于全满状态,比较稳定,失去一个电子比较困难281s22s22p63s23p63d104s1
【解析】
【分析】
X、Y、Z、W、Q、R是周期表中前36号元素,核电荷数依次增大,其中X、Y、Z、W都是元素周期表中短周期元素。
X为非金属元素,且X原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍,则X的核外电子排布式为1s22s22p2,则X为碳;Z的次外层电子数是最外层电子数的
,则Z为氧,Y为氮;W原子的s电子与p电子数相等,则W的核外电子排布式为1s22s22p63s2,W为镁;Q是前四周期中电负性最小的元素,则Q为钾;R的原子序数为29,则R为铜,据此分析解答。
【详解】
(1)X的最高价氧化物对应的水化物为H2CO3,结构式为
,则中心原子C采取sp2杂化,故答案为:
sp2;
(2)化合物CO与N2分子具有相同的原子个数及价层电子数,属于等电子体;CO的结构与N2相似,为
,其中含有π键的数目为2NA,故答案为:
等电子体;2NA;
(3)Mg2+核外有10个电子,则有10种运动状态的电子;W元素的第一电离能比其同周期相邻元素的第一电离能高,其原因是Mg原子的价电子排布式为3s2,3s轨道处于全满状态,比较稳定,失去一个电子比较困难;故答案为:
10;Mg原子的价电子排布式为3s2,3s轨道处于全满状态,比较稳定,失去一个电子比较困难;
(4)根据晶胞结构知,钾原子在顶点和体心,则在单位晶胞中钾原子的个数为8×
+1=2;离体心钾原子最近的钾原子处于晶胞的8个顶点,则晶体的配位数是8;故答案为:
2;8
(5)铜基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1;晶胞中含有N原子数为:
8×
=1,含有的Cu原子数为:
12×
=3,则晶胞的质量为
,设晶胞的棱长为d,则d3=
,则R原子和Y原子之间的最短距离为
;故答案为:
1s22s22p63s23p63d104s1;
。
8.海洋是资源的宝库,醢藏着丰富的化学元素,如氯、溴、碘等,海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景。
(1)下列说法正确的是_________。
a.AgCl、AgBr、AgI的颜色依次变深b.F、Cl、Br、I的非金属性依次增强
c.HF、HCl、HBr、HI的还原性的依次增强d.F2、Cl2、Br2、I2与H2化合由难变易
(2)实验室从海藻灰中提取少量碘的流程如下图:
①氧化时,可以加入MnO2在酸性条件下进行氧化,反应的离子方程式为:
_________。
②上述步骤①②③分离操作分别为过滤、_________、_________。
(3)从海水提取的粗盐中含有Mg2+、Fe2+、Ca2+和SO42—等杂质,“除杂”所需试剂有:
①过量的NaOH溶液②过量的Na2CO3溶液③适量的盐酸④过量的BaCl2溶液.试剂的添加顺序为_________。
为使Ca2+完全沉淀,溶液中c(CO32—)应不小于_________mol/L。
[已知Ksp(CaCO3)=2.9×10-9,离子浓度小于1×10-5mol/L视为完全沉淀]
(4)目前,利用食盐制取纯碱主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺
①能析出NaHCO3的原因是_________。
②“氨碱法”是在滤液中加入_________产生NH3,循环使用,但产生大量的度弃物CaCl2;“联合制碱法“是在滤液中继续通入NH3,并加入NaCl粉末以制得更多的副产物_________。
③常温下,向饱和食盐水中通入NH3和CO2,当(HCO3—)=c(NH4+)时,溶液的pH_____7(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】acMnO2+2I—+4H+=Mn2++I2+2H2O分液蒸馏①④②③(或④②①③或④①②③)2.9×10-44)NaHCO3的溶解度最小CaO[或Ca(OH)2]NH4Cl小于
【解析】
【分析】
(1)a.AgCl、AgBr、AgI的颜色分别为白色、浅黄色、黄色,依次变深;
b.F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱,金属性依次增强;
c.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱,即还原性的依次增强;
d.F2、Cl2、Br2、I2与H2化合由易变难;
(2)①氧化时,在酸性条件下MnO2与碘离子反应生成二价锰离子、碘单质和水;
②步骤①为固液分离,方法为过滤;②为萃取后分液;③蒸发掉有机物生成晶态碘;
(3)除Mg2+、Fe2+用NaOH,除Ca2+用碳酸钠,除SO42-用氯化钡溶液,但会引入钡离子,除钡离子也用碳酸钠,则除硫酸根离子在除钙离子之前,过滤后再加盐酸除去碳酸根离子和氢氧根离子;根据Ksp(CaCO3)计算;
(4)①NaHCO3的溶解度小于碳酸钠的;
②“氨碱法”滤液中的主要成分为氯化铵;
③根据溶液呈电中性计算、判断。
【详解】
(1)a.AgCl、AgBr、AgI的颜色分别为白色、浅黄色、黄色,依次变深,a正确;
b.F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱,金属性依次增强,b错误;
c.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱,即还原性的依次增强,c正确;
d.F2、Cl2、Br2、I2与H2化合由易变难,d错误;
答案为ac;
(2)①氧化时,在酸性条件下MnO2与碘离子反应生成二价锰离子、碘单质和水,离子方程式为MnO2+2I-+4H+=Mn2++I2+2H2O;
②步骤①为固液分离,方法为过滤;②为萃取后分液;③蒸发掉有机物生成晶态碘;
(3)除Mg2+、Fe2+用NaOH,除Ca2+用碳酸钠,除SO42-用氯化钡溶液,但会引入钡离子,除钡离子也用碳酸钠,则除硫酸根离子在除钙离子之前,过滤后再加盐酸除去碳酸根离子和氢氧根离子,添加顺序为①④②③(或④②①③或④①②③);Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)×c(CO32-)=2.9×10-9,则c(CO32-)=2.9×10-4mol/L;
(4)①NaHCO3的溶解度小于碳酸钠的,则饱和碳酸钠溶液中通二氧化碳和氨气时能析出碳酸氢钠;
②“氨碱法”滤液中的主要成分为氯化铵,加入CaO[或Ca(OH)2]时可产生氨气;在滤液中继续通入NH3,并加入NaCl粉末能得到更多的氯化铵;
③根据溶液呈电中性,c(Na+)+c(H+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),c(Na+)=c(Cl-),c(NH4+)=c(HCO3-),则c(H+)=c(OH-)+2c(CO32-),溶液呈酸性,pH<7。
【点睛】
非金属的非金属性越强,其氢化物越稳定,失电子能力越弱。
9.下列问题涉及前20号元素,请按要求用相应的化学用语作答:
(1)族序数等于周期数2倍的元素_____
(2)最外层电子数是内层电子数的一半且单质可作为电极材料的元素,其在周期表中的位置是_____
(3)原子半径最大的短周期元素和地壳中含量最多的元素形成原子个数比为1:
1的化合物,其阴离子符号为________________________________
(4)最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素,其最高价氧化物与短周期元素中最稳定的气态氢化物的水溶液间发生反应的化学方程式___________________________
(5)第三周期元素中,简单离子半径最小的元素,其离子结构示意图为_____
(6)简单离子Xn+与Yn-具有相同的电子层结构,Xn+的焰色为淡紫色,则Y的最高价氧化物对应水化物的名称为_____
【答案】C、S第两周期IA族O22-SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
高氯酸
【解析】
【分析】
(1)族序数等于周期数2倍的元素是碳和硫元素;
(2)最外层电子数是内层电子数的一半,单质可作为电极材料的元素,该元素为金属,是锂元素;
(3)原子半径最大的短周期元素是Na、地壳中含量最多的元素是O;
(4)最高正价与最低负价代数和为零
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