高考化学综合题专练原子结构与元素周期表含详细答案.docx

高考化学综合题专练原子结构与元素周期表含详细答案.docx

《高考化学综合题专练原子结构与元素周期表含详细答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学综合题专练原子结构与元素周期表含详细答案.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考化学综合题专练原子结构与元素周期表含详细答案

2020-2021高考化学综合题专练∶原子结构与元素周期表含详细答案

一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）

1．我国科学家受中医启发，发现As2O3（俗称砒霜）对白血病有疗效。

氮、磷、砷（As）是VA族、第二至第四周期的元素，这些元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。

完成下列填空：

（1）As原子最外层电子的轨道表示式为_____________；砷蒸气的分子式：

As4，其分子结构与白磷（P4）相似，也是正四面体，则As4中砷砷键的键角是__________。

（2）P的非金属性比As强，从原子结构的角度解释其原因_______；如图是元素周期表的一部分，请推测砷的单质或其化合物可能具有的性质_______________（写出两条即可）

（3）NH4NO3可做化肥，但易爆，300℃发生爆炸：

2NH4NO3→2N2↑+O2↑+4H2O。

每生成2molN2，反应中转移的电子为_____mol，氧化产物与还原产物的质量之比为_____。

（4）发电厂常用氨气吸收烟气中的CO2。

常温下，当CO2不断通入pH=11的氨水中时会产生微量的新离子：

NH2COO-。

（i）写出NH2COO-的电子式___________。

（ii）计算原氨水中c（NH4+）=_______mol/L。

【答案】

60oP原子核外有三个电子层，As原子核外有四个电子层，P的原子半径＜As，P吸引电子的能力更强，所以P的非金属性更强砷是半导体，砷的氧化物是两性氧化物、砷的最高价氧化物对应水化物是两性氢氧化物等1015:

7

10-3-10-11（或10-3）

【解析】

【分析】

【详解】

（1）As的最外层有5个电子，As原子最外层电子的轨道表示式为

；As4分子结构与白磷（P4）相似，也是正四面体，键角为60o；

（2）由于为P原子核外有三个电子层，As原子核外有四个电子层，P的原子半径小于As，P吸引电子的能力更强，所以P的非金属性更强；由位置可知，砷是半导体，则砷的氧化物是两性氧化物、砷的最高价氧化物对应水化物是两性氢氧化物；

（3）该反应2NH4NO3→2N2↑+O2↑+4H2O中N元素化合价由−3价、+5价变为0价，O元素的化合价由−2价升高为0，则氮气既是氧化产物也是还原产物，氧气为氧化产物，转移电子个数为10，则每生成2molN2，反应中转移的电子为10mol，氧化产物与还原产物的质量之比为（32+28）:

28=15:

7。

（4）①NH2COO−的电子式为

；

②pH=11的氨水中，c（H+）=10-11mol/L，c（OH-）=10-3mol/L，由电荷守恒可知，c（NH4+）+c（H+）=c（OH-），解得c（NH4+）=（10-3-10-11）mol/L或=10-3mol/L。

2．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。

3．离子化合物AB2的阴、阳离子的电子层结构相同，1molAB2中含54mol电子，且有下列反应：

①H2＋B2

C②B2＋X→Y＋AB2＋H2O③Y＋C→AB2＋Z，Z有漂白作用。

根据上述条件回答下列问题：

（1）写出下列物质的化学式：

AB2________，X________，Y________，Z________。

（2）用电子式表示AB2的形成过程：

________________________。

（3）写出反应②的化学方程式：

_______________________。

【答案】CaCl2Ca（OH）2Ca（ClO）2HClO

2Cl2＋2Ca（OH）2=Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2O

【解析】

【分析】

离子化合物AB2的阴、阳离子的电子层结构相同，1molAB2中含54mol电子，则A2+、B-离子中含有的电子数目均为18个，AB2为氯化钙，A为钙元素，B为氯元素，则①H2＋Cl2

HCl，C为HCl；②Cl2＋X→Y＋CaCl2＋H2O，X为Ca（OH）2，Y为Ca（ClO）2；③Ca（ClO）2＋HCl→CaCl2＋Z，Z有漂白作用，Z为HClO。

【详解】

（1）由分析可知AB2为CaCl2，X为Ca（OH）2，Y为Ca（ClO）2，Z为HClO。

，故答案为：

CaCl2；Ca（OH）2；Ca（ClO）2；HClO；

（2）AB2的形成过程用电子式表示为

，故答案为：

；

（3）②的化学方程式为2Cl2＋2Ca（OH）2=Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2O，故答案为：

2Cl2＋2Ca（OH）2=Ca（ClO）2＋CaCl2＋2H2O。

【点睛】

常见18电子的离子有K+、Ca2+、Cl‾、S2−、HS-等。

4．有7种短周期元素的原子序数按A、B、C、D、E、F、G的顺序依次增大，B元素一种原子的含量常用于判定古生物遗体的年代，A和C元素的原子能形成4核10电子的微粒，D和E可形成离子化合物E2D，E2D中所有微粒的电子数相同，且电子总数为30，E、F、G的最高价氧化物对应的水化物之间可以相互反应，G和D同主族。

试回答下列问题：

（1）C元素的原子结构示意图____________。

（2）A和D可形成化合物的化学式为__________________。

（3）F的单质与E元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为___________。

（4）上述元素形成的二元化合物中，能够用于漂白的气体物质中含有的化学键类型为___________。

（5）写出D元素原子形成的10电子微粒X与G元素原子形成的18电子微粒Y反应的离子方程式：

_______________。

【答案】

H2O和H2O22Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑共价键H2S+2OH-=S2-+2H2O或HS-+OH-=S2-+H2O

【解析】

【分析】

7种短周期元素的原子序数按A、B、C、D、E、F、G的顺序依次增大；B元素一种原子的含量常用于判定古生物遗体的年代，则B为碳元素；A和C元素的原子能形成4核10电子的微粒，结合原子序数可知A为氢元素、C为氮元素；D和E可形成离子化合物E2D，E2D中所有微粒的电子数相同，且电子总数为30，故E+、D2-离子核外电子数均为10，则D为氧元素、E为钠元素；E、F、G的最高价氧化物对应的水化物之间可以相互反应，是氢氧化铝与强碱、强酸之间的反应，则F为Al；G和D同主族，则G为硫元素，然后根据问题逐一分析解答。

【详解】

根据上述分析可知：

A是H，B是C，C是N，D是O，E是Na，F是Al，G是S元素。

（1）C是7号N元素，原子核外电子排布为2、5，所以N的原子结构示意图为

；

（2）A是H，D是O，A和D可形成两种化合物，它们的化学式为H2O和H2O2；

（3）F是Al，E是Na，Na的最高价氧化物对应的水化物是NaOH，Al与NaOH溶液反应产生NaAlO2和H2，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；

（4）上述元素形成的二元化合物中，能够用于漂白的气体物质是SO2，该物质是共价化合物，S、O原子通过共价键结合，所以其中含有的化学键类型为共价键；

（5）D是O，G是S，D元素原子形成的10电子微粒X是OH-，G元素原子形成的18电子微粒Y是H2S或HS-，它们之间反应的离子方程式为：

H2S+2OH-=S2-+2H2O或HS-+OH-=S2-+H2O。

【点睛】

本题考查了原子结构与物质性质及元素在周期表位置关系应用，根据原子结构关系或物质性质推断元素是解题关键，理解影响微粒半径大小的因素，注意识记常见10电子、18电子微粒，理解酸式盐可以与碱反应产生正盐，结合物质的溶解性及电解质的强弱和物质的拆分原则书写反应的离子方程式。

5．元素周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。

a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族，e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。

回答下列问题：

（1）b、c、d中第一电离能最大的是_____（填元素符号），e的价层电子轨道表示式为____。

（2）a和其他元素形成的二元共价化合物中，三角锥形分子的中心原子的杂化方式为____。

（3）这些元素形成的含氧酸中，HNO2、H2SO3的中心原子价层电子对数之和为____，H2SO3和H2SO4酸根的空间构型分别为____、____。

（4）e单质晶体结构如图1，此晶胞模型名称为____，e原子半径为rcm，e的相对原子质量为M，晶胞密度为ρg/cm3，则阿伏加德罗常数为_____mol-1（用r、ρ表示）。

（5）这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图2所示）。

该化合物中，阴离子为____，阳离子中存在的化学键类型有______；该化合物加热时首先失去的组分是______（填“H2O”或“NH3”），判断理由是_______。

【答案】N

sp37三角锥形正四面体面心立方晶胞

SO42-共价键和配位键H2OH2O与Cu2+的配位键键长较长而比较弱

【解析】

【分析】

元素周期表前四周期的元素a、b、c、d、e ，原子序数依次增大， a的核外电子总数与其周期数相同，则a为H元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，最外层电子数不超过8个，则c核外电子排布为2、6，因此c是O元素；b的价电子层中的未成对电子有3个，且原子序数小于c，则b核外电子排布式是1s22s22p3，b原子序数为7，所以b是N元素；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则e原子核外电子数为2+8+18+1=29，e为Cu元素；d与c同族，且原子序数小于e ，所以d为S元素。

（1）同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族和第VA族元素第一电离能大于其相邻主族元素，同一主族元素中，元素第一电离能随着原子序数增大而减小；e的价层电子为3d、4s电子；

（2）a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子为NH3，根据价层电子对互斥理论确定该分子的中心原子的杂化方式；

（3）根据价层电子对理论分析这些元素形成的含氧酸中的中心原子的价层电子对数之和，根据原子的价层电子对数确定H2SO3和H2SO4酸根的空间构型；

（4）根据晶胞结构判断晶胞晶体类型；根据晶胞的基本结构可知其中含有的Cu原子数，利用密度ρ=

计算阿伏伽德罗常数；

（5）这5种元素形成的一种1：

1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，说明该阴离子价层电子对个数是4且不含孤电子对；阳离子呈轴向狭长的八面体结构，根据图知：

其阳离子中铜离子配位数是6，在八面体上下顶点上的分子中含有两个共价键且含有两个孤电子对，为水分子，有两个H2O分子；正方形平面上四个顶点上的分子中含有3个共价键且含有一个孤电子对，该分子为NH3分子，共有4个NH3分子。

【详解】

根据上述分析可知：

 a为H元素；b是N元素；c是O元素；d为S元素；e为Cu元素。

（1）b是N，c是O，d为S。

由于同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族和第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；同一主族元素的第一电离能随着原子序数增大而减小，所以b、c、d三种元素第一电离能最大的是N元素； e是Cu元素，其价层电子为3d、4s电子，则其价层电子排布图为

；

（2）a是H元素，H和其他元素形成的二元共价化合物中，物质分子呈三角锥形的为NH3，该分子的中心N原子形成3个共价健N-H，同时N原子上还含有一个孤电子对，价层电子对数为4，所以N原子的杂化方式为sp3杂化；

（3）这些形成的含氧酸中，HNO2的分子的中心N原子的价层电子对数为2+

=3，H2SO3的中心S原子的价层电子对数为3+

=4，所以HNO2、H2SO3的中心原子价层电子对数之和为3+4=7；亚硫酸H2SO3的酸根SO32-中的S原子价层电子对数为：

3+

=4，且含有一对孤电子对，所以其空间构型为三角锥形；硫酸H2SO4的酸根SO42-中的S原子价层电子对数为：

4+

=4，中心原子S上无孤对电子，所以其空间构型为正四面体形；

（4）根据Cu晶胞结构可知:

Cu晶胞模型类型为立方面心结构；在一个Cu晶胞中含有的Cu原子个数为：

8×

+6×

=4，Cu的相对原子质量为M，则晶胞质量m=

g，假设晶胞边长为L，Cu原子半径为rcm，则

L=4rcm，所以L=2

rcm，晶胞体积为V=

=

=16

cm3，则晶胞密度ρ=

，所以NA=

/mol；

（5）根据已知条件可知五种元素形成的1：

1型离子化合物的阴离子呈四面体结构，说明该阴离子价层电子对个数是4，且不含孤电子对，则该离子为SO42-；阳离子呈轴向狭长的八面体结构，根据图知，其阳离子中的中心离子Cu2+配位数是6，配位体是H2O、NH3，其中H2O有2个，NH3有4个，H2O、NH3与Cu2+之间通过配位键结合，H2O中存在H-O共价键，NH3中存在H-N共价键，故阳离子中含有配位键和共价键；元素的非金属性O>N，且原子半径O

【点睛】

本题考查元素及化合物的推断、元素电离能大小比较、杂化轨道理论、价层电子对理论及晶胞计算等，掌握物质结构知识和一定数学知识是解题关键，侧重考查学生空间想象能力、分析能力和知识运用能力。

6．下表是元素周期表的一部分。

表中所列的字母分别代表某一化学元素。

（1）下列________（填写编号）组元素的单质可能都是电的良导体。

①a、c、h②b、g、k③c、h、l④d、e、f

（2）以上13种元素中，____（填写字母）元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。

i在周期表中的位置_________。

（3）如果给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。

核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：

原子核对核外电子的吸引力；形成稳定结构的倾向。

下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量（kJ·mol－1）；

锂

X

Y

失去第一个电子

519

502

580

失去第二个电子

7296

4570

1820

失去第三个电子

11799

6920

2750

失去第四个电子

9550

11600

①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量______________。

②表中X可能为以上13种元素中的_____（填写字母）元素。

用元素符号表示X和j形成化合物的化学式_____。

③Y是周期表中_____族元素。

【答案】①④m第三周期ⅤA族Li原子失去1个电子后形成稳定结构，此时再失去1个电子很困难aNa2O和Na2O2ⅢA

【解析】

【分析】

（1）金属是导体（锗是半导体），石墨是导体；

（2）越容易失去第一个电子，第一电离能越小；

（3）根据电离能的大小结合原子核外电子排布判断可能的元素种类，注意电离能的大小能判断出元素的化合价，即最外层电子数。

【详解】

根据元素周期表中元素的分布知识，可以知道a是Na，b是H，c是Mg，d是Sr，e是Sc，f是Al，g是Ge，h是C，j是O，i是P，k是Sb，l是Cl，m是Ar；

（1）金属是电的良导体，石墨棒是电的良导体，金属有Na、Mg、Sr、Sc、Al，锗是半导体，故答案为：

①④；

（2）从题目所给信息知道，原子失电子所需能量不仅与原子核对核外电子的吸引力有关，还与形成稳定结构的倾向有关．结构越稳定失电子所需能量越高，在所给13种元素中，处于零族的m元素已达8e-的稳定结构，因此失去核外第一个电子需要的能量最多；i是P，位于元素周期表的第三周期ⅤA族；

（3）①锂原子核外共有3个电子，其中两个在K层，1个在L层，当失去最外层的一个电子后，锂离子处于稳定结构，根据题给信息可知，要使锂离子再失去电子便会形成不稳定结构，因此锂原子失去第二个电子时所需能量远大于失去第一个电子所需的能量；

②由表中数据可知：

X失去第2个电子所需能量远大于失去第一个电子所需的能量（9倍多），而失去第三个、第四个电子所需能量皆不足前者的两倍，故第一个电子为最外层的1个电子，而其他几个电子应处于内层；结合所给的周期表知，X应为a，即钠元素，和j即氧元素所形成的化合物化学式分别为Na2O和Na2O2；

③由表中所给Y的数据可知，Y失去第1、2、3个电子所需能量差别不大，而失去第4个电子所需能量远大于失去第3个电子所需的能量，因此Y元素的最外层有3个电子，即为ⅢA族的元素Al。

7．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。

8．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，它们的原子序数依次增大。

A元素的原子半径是主族元素中最小的，则A为H；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，则C为N元素；B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，则B为C元素；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，则E最外层含有6个电子，为S元素，D为O元素；F的原子序数大于S，且为短周期主族元素，则F为Cl元素，据此解答。

【详解】

根据分析可知：

A为H，B为C元素，C为N，D为O，E为S，F为Cl与水。

（1）C是N元素，其原子核内有7个质子，在周期表中第二周期ⅤA族，故答案为：

第二周期ⅤA族；

（2）D元素单质与钠反应生成的化合物可以作潜水面具中的供氧剂，为过氧化钠，过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，离子方程式为：

2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑；

（3）这两种元素分别O、S元素，同一主族从上到下非金属性逐渐减弱，则非金属性较强的是O元素，名称为氧；元素的非金属性越强，对应的原子得电子能力越强，而

a.单质的沸点与非金属性无关，与得电子能力无关，a项错误；

b.二者形成的化合物为二氧化硫与三氧化硫，O元素的原子显负价，则证明O的得电子能力比S强，b项正确；

c.气态氢化物的稳定性越强，则元素的非金属性越强，得电子能力越强，c项正确；

d.这两种元素氢化物的水溶液的酸性与非金属性无关，与得电子能力无关，d项错误；

答案为：

氧；bc；

（4）A、D、E与钠元素可形成两种酸式盐（均含有该四种元素），这两种酸式盐分别是硫酸氢钠和亚硫酸氢