培优 易错 难题原子结构与元素周期表辅导专题训练含答案.docx
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培优易错难题原子结构与元素周期表辅导专题训练含答案
培优易错难题原子结构与元素周期表辅导专题训练含答案
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.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,回答下列问题。
(1)第三周期元素中非金属性最强的元素的原子结构示意图是___。
(2)②③⑦最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是___(填化学式)。
(3)下列可以判断⑤和⑥金属性强弱的是___(填序号)。
a.单质的熔点:
⑤<⑥
b.化合价:
⑤<⑥
c.单质与水反应的剧烈程度:
⑤>⑥
d.最高价氧化物对应水化物的碱性:
⑤>⑥
(4)为验证第ⅦA族部分元素非金属性的递变规律,设计如图装置进行实验,请回答:
①仪器A的名称是___,A中发生反应的离子方程式是___。
②棉花中浸有NaOH溶液的作用是___(用离子方程式表示)。
③验证溴与碘的非金属性强弱:
通入少量⑨的单质,充分反应后,将A中液体滴入试管内,取下试管,充分振荡、静置,可观察到___。
该实验必须控制⑨单质的加入量,否则得不出溴的非金属性比碘强的结论。
理由是___。
④第ⅦA族元素非金属性随元素核电荷数的增加而逐渐减弱的原因:
同主族元素从上到下原子半径逐渐_____(填“增大”或“减小”),得电子能力逐渐减弱。
【答案】
HNO3>H2CO3>H2SiO3cd分液漏斗2Br-+Cl2=Br2+2Cl-Cl2+2OH-=H2O+Cl-+ClO-溶液分层,下层液体为紫红色氯气能够氧化溴离子和碘离子,氯气必须少量,否则干扰检验结果增大
【解析】
【分析】
由元素在周期表的位置可知,元素①~⑨分别为H、C、N、O、Na、Al、Si、S、Cl,结合元素周期律和物质的性质分析解答。
【详解】
(1)第三周期元素中非金属性最强的元素是Cl,其原子结构示意图是
;
(2)元素非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,则②③⑦最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是HNO3>H2CO3>H2SiO3;
(3)a.根据单质的熔点不能判断金属性强弱,故a错误;
b.化合价高低不能作为比较金属性的依据,故b错误;
c.Na与水反应比Al剧烈,说明金属性:
Na>Al,可以比较,故c正确;
d.元素的金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,可以比较,故d正确;
答案选cd;
(4)①A为分液漏斗,A中发生氯气与NaBr的氧化还原反应,离子方程式为2Br-+Cl2=Br2+2Cl-;
②NaOH溶液用于吸收氯气,离子方程为Cl2+2OH-=H2O+Cl-+ClO-;
③溴与KI反应生成碘单质,碘单质易溶于四氯化碳。
将A中液体滴入试管内,充分振荡、静置,可观察到溶液分层,下层呈紫色;若通入过量氯气,剩余的氯气能够进入试管先于Br2氧化碘离子,干扰溴与碘离子的反应,所以氯气必须少量,否则干扰检验结果;
④同主族元素从上到下,原子核外电子层数增加,原子半径增大,故得到电子能力减弱。
【点睛】
比较金属性的强弱,是看金属与水或与酸反应的剧烈程度,最高价氧化物对应水化物的碱性强弱,比较非金属性强弱,可以依照单质的氧化性的强弱。
3.下表是元素周期表的一部分,针对表中用字母标出的元素,回答下列问题:
(除特别注明外,其它一律用化学式表示)
(1)由E形成的物质中硬度最大的是___(填名称),属于___(填“晶体类型”)。
(2)最高价氧化物水化物中碱性最强的化合物的电子式是___,该碱溶液与D的最高价氧化物反应的离子方程式___。
(3)常用作光导纤维的是___。
(4)G、H、I形成的气态氢化物稳定性由强到弱的顺序___。
(5)H、J、K的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序___。
(6)I、J、K三种元素形成的离子,离子半径由大到小的顺序是___。
(7)元素I的氢化物的结构式为___;该氢化物常温下和元素K的单质反应的化学方程式为___。
【答案】金刚石原子晶体
2OH-+Al2O3=2AlO2-+H2OSiO2H2O>NH3>PH3HClO4>H2SO4>H3PO4S2->Cl->O2-H—O—HCl2+H2O
HClO+HCl
【解析】
【分析】
根据元素周期表可知,A为氢元素,B为钠元素,C为镁元素,D为铝元素,E为碳元素,F为硅元素,G为氮元素,H为磷元素,I为氧元素,J为硫元素,K为氯元素,L为氩元素。
【详解】
(1)E为碳元素,形成的物质中硬度最大的是金刚石,属于原子晶体,故答案为:
金刚石;原子晶体;
(2)同周期元素从左到右,金属性逐渐减弱,同主族元素,从上到下,金属性逐渐增强,可知钠金属性最强,对应的碱为氢氧化钠,其电子式为
,D为铝元素,其最高价氧化物为氧化铝,氧化铝有两性,与氢氧化钠反应的离子反应方程式为2OH-+Al2O3=2AlO2-+H2O,故答案为:
;2OH-+Al2O3=2AlO2-+H2O;
(3)二氧化硅常用作光导纤维,故答案为:
SiO2;
(4)同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,则非金属性O>N>P,非金属性强的元素对应的氢化物越稳定,则稳定性H2O>NH3>PH3,故答案为:
H2O>NH3>PH3;
(5)同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,则非金属性Cl>S>P,非金属性强的元素对应的最高价含氧酸的酸性强,则酸性HClO4>H2SO4>H3PO4,故答案为:
HClO4>H2SO4>H3PO4;
(6)S2-、Cl-均有三个电子层,核外电子排布相同,则核电荷数小的离子半径大,即S2->Cl-,O2-有两个电子层,比S2-、Cl-的离子半径都小,则S2->Cl->O2-,故答案为:
S2->Cl->O2-;
(7)元素I的氢化物为水,结构式为H—O—H,水在常温下和氯气反应的化学方程式为Cl2+H2O
HClO+HCl,故答案为:
H—O—H;Cl2+H2O
HClO+HCl。
4.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。
5.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+。
6.某元素原子的电子排布式为
,根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系,完成下列各题:
(1)该元素处于元素周期表的第______周期,该周期的元素种数是______;
(2)该元素处于元素周期表的第______族,该族的非金属元素种数是______。
(3)试推测该元素处于元素周期表的______区,该区包含族的种类是______。
【答案】四18ⅢA1pⅢA~ⅦA族、0族
【解析】
【分析】
(1)电子层数=周期数,由核外电子排布可知,该元素处于第四周期,含有18种元素;
(2)根据外围电子排布可知,为主族元素,主族族序数=最外层电子数,非金属性元素的最外层电子数大于电子层数,据此判断;
(3)根据价层电子排布为4s24p1,可以确定该元素在p区,ⅡA~ⅦA族、零族。
【详解】
(1)根据元素原子有4个电子层容纳电子,则该元素处于第四周期,该周期元素原子的电子排布式为[Ar]3d1-104s1-24p1-6,故共有18种元素;
(2)由外围电子排布为4s24p1,可知该元素处于p区,为主族元素,最外层电子数为3,处于ⅢA族,本族元素只有一种非金属元素--硼;
(3)由外围电子排布为4s24p1,可知该元素处于p区,由该区元素的价层电子的电子排布为ns24p1-6,可以确定所包含元素族的种数为ⅢA~ⅦA族、零族。
【点睛】
对于主族元素,最外层电子数等于族数,周期数等于电子层数。
7.下列各题中的物质均由核电荷数为1~10的元素组成。
请按下列要求填写化学式:
(1)只由2个原子核和2个电子构成的分子是___。
(2)1个最外层有5个电子和3个只有1个电子的原子结合的分子是___。
(3)1个最外层有4个电子的原子和2个最外层有6个电子的原子结合的分子是___。
(4)由3个最外层是6个电子的原子结合而形成的分子是___。
(5)由2个原子核10个电子结合而成的分子是___。
(6)由5个原子核10个电子结合而成的分子是___。
【答案】H2NH3CO2O3HFCH4
【解析】
【分析】
根据前10号元素的电子排布,由成键特点和形成分子的原子数目推导常见的分子微粒;根据原子符号的含义解题。
【详解】
由题意可知,一个原子中含有一个电子,则原子为H,构成的分子为:
;
由核外电子排布和形成分子的原子数目可知,原子分别是N和H,形成的分子为
;
由由核外电子排布和形成分子的原子数目可知,原子分别是C和O,形成的分子为
;
由核外电子排布和形成分子的原子数目可知,原子是O,形成的分子为
;
由核外电子排布和形成分子的原子数目可知,该分子为HF;
由核外电子排布和形成分子的原子数目可知,该分子为
。
【点睛】
考查元素化合物的推断,推断元素化合物是解题的根据,了解短周期元素构成的常见10电子、18电子物质是解题基础;常见10电子微粒:
原子(Ne);离子N3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、OH-、H3O+;分子(CH4、NH3、H2O、HF)等。
8.有X、Y、Z三种短周期元素,已知X原子L层电子比M层电子多2个,Y3+离子电子层结构与Ne相同;Z与X处于同一周期,其气态单质是双原子分子,两原子共用1对电子。
试回答:
(1)写出元素X名称:
________;
(2)写出Y元素在元素周期表的位置_______________;
(3)画出元素Z的原子结构示意图:
___________________;
(4)Z元素所在主族的元素形成的含氧酸酸性最强的是(写化学式)____________;
(5)X的氢化物的电子式为______________;
(6)写出Y单质与氢氧化钠溶液反应化学方程式_________________;
(7)标准状况下,2.24LZ单质与足量氢氧化钙完全反应时,电子转移总数为_____mol。
【答案】硫第3周期第ⅢA族
HClO4
0.1
【解析】
【分析】
已知X原子L层电子比M层电子多2个,则X为S;Y3+离子电子层结构与Ne相同,则Y为Al;Z与X处于同一周期,其气态单质是双原子分子,两原子共用1对电子,则Z为Cl,以此答题。
【详解】
经分析,X为S,Y为Al,Z为Cl;
(1)元素X名称为硫;
(2)Y元素在元素周期表的位置第3周期第ⅢA族;
(3)元素Z的原子结构示意图为:
;
(4)Z元素所在主族的元素形成的含氧酸酸性最强的是HClO4;
(5)X的氢化物为H2S其电子式为:
;
(6)Y单质与氢氧化钠溶液反应化学方程式:
;
(7)标准状况下,2.24LZ单质与足量氢氧化钙完全反应:
,电子转移总数
。
9.X、Z、Q、R、T为前四周期元素,且原子序数依次增大。
X和Q属同族元素,X和R可形成化合物XR4;R2为黄绿色气体;Z与X同周期且基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等;T2+的3d轨道中有5个电子。
请回答下列问题:
(1)Z基态原子的电子排布式是______;Z所在周期元素中,最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是______(填化学式)。
(2)利用价层电子对互斥理论判断RZ3-的立体构型是______;RZ3-的中心原子的杂化轨道类型为______。
(3)水中T含量超标,容易使洁具和衣物染色.RZ2可以用来除去水中超标的T2+,生成黑色沉淀TZ2,当消耗0.2molRZ2时,共转移了1mol电子,则反应的离子方程式为___________。
【答案】1s22s22p4HNO3三角锥形sp3杂化2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+2Cl﹣+12H+
【解析】
【分析】
X、Z、Q、R、T为前四周期元素,且原子序数依次增大,R2为黄绿色气体,则R为Cl;X和R可形成化合物XR4,则X为+4价,处于IVA族,X和Q属同族元素,可推知X为C元素、Q为Si;Z与X同周期且基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等,则Z核外电子排布为1s22s22p4,因此Z为O元素;T2+的3d轨道中有5个电子,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,则T为Mn,据此解答。
【详解】
根据上述分析可知:
X是C元素,Z是O元素,Q是Si元素,R是Cl元素,T是Mn元素。
(1)Z是O元素,O基态原子的电子排布式是1s22s22p4;Z所在周期元素中,元素最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是HNO3;
(2)RZ3-是ClO3-,ClO3-离子中中心原子Cl原子孤电子对数=
=1,价层电子对数为3+1=4,则ClO3-立体构型是三角锥形,其中心原子Cl原子的杂化轨道类型为sp3杂化;
(3)水中Mn含量超标,容易使洁具和衣物染色,ClO2可以用来除去水中超标的Mn2+,生成黑色沉淀MnO2,当消耗0.2molClO2时,共转移了1mol电子,假设Cl元素在还原产物中化合价为a,则0.2mol×(4-a)=1mol,解得a=-1,即ClO2被还原变为Cl-,根据电荷守恒可知,还产生了H+,则反应的离子方程式为:
2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+2Cl﹣+12H+。
【点睛】
本题考查结构、性质、位置关系应用、核外电子排布、杂化方式判断、氧化还原反应等,较为全面的考查了元素化合物、物质结构理论及氧化还原反应的分析与判断能力,是对学生对知识的迁移运用能力的综合考查。
10.A、B均为钾盐的水溶液,A呈中性,B有氧化性,E的溶质中有一种含+5价元素的含氧酸盐M。
现有下图所示转化:
请回答:
(1)C的化学式为_______
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