培优原子结构与元素周期表辅导专题训练附答案.docx

培优原子结构与元素周期表辅导专题训练附答案.docx

《培优原子结构与元素周期表辅导专题训练附答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《培优原子结构与元素周期表辅导专题训练附答案.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

培优原子结构与元素周期表辅导专题训练附答案

培优原子结构与元素周期表辅导专题训练附答案

一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）

1．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．锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。

回答下列问题:

（1）Zn原子核外电子排布式为__________洪特规则内容_____________

泡利不相容原理内容______________________

（2）黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。

第一电离能I1（Zn）__________I1（Cu）（填“大于”或“小于”）。

原因是__________

（3）ZnF2具有较高的熔点（872℃）,其化学键类型是__________;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是__________

（4）金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为__________,配位数为____六棱柱底边边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为__________g·cm-3（列出计算式）。

【答案】1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子离子键ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小六方最密堆积（A3型）12

【解析】

【分析】

【详解】

（1）Zn原子核外有30个电子，分别分布在1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s能级上，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2，洪特规则是指原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低，而泡利原理是指每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子，故答案为：

1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2；原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低；每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子；

（2）轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定，失去电子需要的能量较大，Zn原子轨道中电子处于全满状态，Cu失去一个电子内层电子达到全充满稳定状态，所以Cu较Zn易失电子，则第一电离能Cu＜Zn，故答案为：

大于；Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子；

（3）离子晶体熔沸点较高，熔沸点较高ZnF2，为离子晶体，离子晶体中含有离子键；根据相似相溶原理知，极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂，ZnF2属于离子化合物而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2为共价化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2分子极性较小，乙醇、乙醚等有机溶剂属于分子晶体极性较小，所以互溶，故答案为：

离子键；ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主，极性较小；

（4）金属锌的这种堆积方式称为六方最密堆积，Zn原子的配位数为12，该晶胞中Zn原子个数=12×

+2×

+3=6，六棱柱底边边长为acm，高为ccm，六棱柱体积=[（6×

）×3×c]cm3，晶胞密度=

，故答案为：

六方最密堆积（A3型）；12；

。

【点睛】

本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、微粒空间构型判断、原子杂化方式判断、原子核外电子排布等知识点，侧重考查学生分析、判断、计算及空间想像能力，熟练掌握均摊分在晶胞计算中的正确运用、价层电子对个数的计算方法，注意：

该晶胞中顶点上的原子被6个晶胞共用而不是8个，为易错点。

3．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。

4．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。

5．原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前20号元素，B、C、D、E同周期，A、D同主族，且A的原子结构中最外层电子数是电子层数的3倍。

F和其他元素既不在同周期也不在同主族，且B、C、D的最高价氧化物对应的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。

根据以上信息，回答下列问题：

（1）A、F的名称为______、_______　。

（2）A和D与氢元素形成的氢化物中，沸点较高的是______（填化学式，下同），D和E的最高价氧化物对应的水化物中酸性较强的是_________，写出A和B形成的化合物中含有共价键的化合物的电子式_____。

（3）B、C形成的单质中与水反应较剧烈的是________，相应反应的化学方程式为______________。

（4）写出C的最高价氧化物对应的水化物与B的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式_______。

【答案】氧钙H2OHClO4

Na2Na+2H2O=2NaOH+H2↑Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O

【解析】

【分析】

原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前20号元素，A的原子结构中最外层电子数是电子层数的3倍，最外层最多容纳8个电子，则A含有2个电子层，最外层含有6个电子，A为O元素；A、D同主族，则D为S元素；B、C、D、E同一周期，则四种元素都位于元素周期表第三周期，E的原子序数大于S，则E为Cl元素；B、C、D的最高价氧化物对应的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水，则B为Na元素，C为Al元素；F和其他元素既不在同周期也不在同主族，则F位于第四周期，F不可能为K元素，只能为Ca元素，据此进行解答。

【详解】

根据上述分析可知：

A为O，B为Na，C为Al，D为S，E为Cl，F为Ca元素。

（1）根据分析可知，A、F元素的名称分别为氧、钙；

（2）A、D分别为O、S，二者的氢化物分别为H2O、H2S，由于H2O分子之间存在氢键，增加了分子之间的作用力，导致其沸点比H2S高；

D为S、E为Cl，元素的非金属性：

Cl>S，由于元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性越强，所以S、Cl元素的最高价含氧酸的酸性较强的为高氯酸，其化学式为：

HClO4；

A为O，B为Na，二者形成的含共价键的化合物为Na2O2，Na2O2是由2个Na+与1个O22-通过离子键结合而成的离子化合物，电子式为

；

（3）B、C的单质分别为Na、Al，钠的金属性比铝强，与水反应更剧烈。

钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应的化学方程式为：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；

（4）C是Al，Al的最高价氧化物对应的水化物为Al（OH）3，B是Na，Na的最高价氧化物对应的水化物为NaOH，Al（OH）3是两性氢氧化物，能够与强碱NaOH反应产生NaAlO2和H2O，二者反应的离子方程式为：

Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O。

【点睛】

本题考查了元素的位置、结构与性质关系的应用，根据元素的原子结构及性质和相互关系推断元素为解答关键，注意掌握元素周期表结构、元素周期律内容，试题有利于培养学生的分析能力及灵活应用能力。

6．如图所示，甲、乙、丙是三种常见单质，X、Y、Z是它们的化合物。

它们之间有如图所示的转化关系：

（1）若甲是具有还原性的金属单质，X、Y、Z中有一种是离子晶体，试推断：

①X、Y、Z中含有丙元素的是__________（填物质的化学式）；

②写出化合物X的电子式________；

③X与甲反应的化学方程式是__________________。

（2）若甲是具有氧化性的黄绿色气体单质，丙通常是深红棕色液体，Y和Z具有相同的阳离子，X与Z含有相同的阴离子。

①写出单质甲的组成元素的原子结构示意图______________；

②实验室贮存丙单质时，通常需要加入______，其理由是_______________________；

③写出X与足量的甲在溶液中完全反应的离子方程式______________________。

【答案】CO和CO2

CO2+2Mg

2MgO+C

少量水加水可防止溴单质的挥发2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3＋+2Br2+6Cl-

【解析】

【分析】

甲、乙、丙、是三种常见单质，X、Y、Z是常见的三种化合物，X与甲的反应为置换反应，

（1）若甲是具有还原性的单质，X、Y、Z中有一种是离子晶体，说明甲应为金属，常见发生置换反应的为2Mg+CO2

2MgO+C，则X为CO2，甲为Mg，Y为MgO，丙为C，Z为CO，乙为O2；

（2）丙在通常状况下深红棕色的液体，应为Br2，甲是具有氧化性的黄绿色气体单质，可置换出Br2，甲为Cl2，X为FeBr2，Z为FeBr3，乙为Fe，Y为FeCl3，，据此解答。

【详解】

甲、乙、丙、是三种常见单质，X、Y、Z是常见的三种化合物，X与甲的反应为置换反应。

（1）若甲是具有还原性的单质，X、Y、Z中有一种是离子晶体，说明甲应为金属，常见发生置换反应的为2Mg+CO2

2MgO+C，则X为CO2，甲为Mg，Y为MgO，丙为C，Z为CO，乙为O2；

①丙为C元素，分析可知X、Y、Z中含有丙元素的是X、Z，即CO和CO2；

②X为CO2，在CO2分子，C原子与2个O原子形成4对共用电子对，所以电子式为

；

③Mg可以在CO2中燃烧，反应时产生白烟，同时在容器器壁上有黑色固体碳生成，Mg与CO2反应的化学方程式为2Mg+CO2

2MgO+C；

（2）丙在通常状况下呈液态，为深红棕色，应为Br2，甲是具有氧化性的单质，可置换出Br2，甲为Cl2，X为FeBr2，Z为FeBr3，乙为Fe，Y为FeCl3，

①甲为Cl2，分子中2个Cl原子形成一对共用电子对，结构式为Cl-Cl；

②丙为Br2，易挥发，实验室保存时，需加入少量水，可防止溴单质的挥发；

③X与足量的甲在溶液中完全反应的离子方程式是2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3＋+2Br2+6Cl-。

7．已知元素X、Y、Z质子数都小于18，并且质子数

。

X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，Z原子有两个电子层，外层电子数是内层的电子数的三倍，则

（1）X是___________，Z是___________；Y原子结构示意图___________。

（2）由Y和Z组成，且Y和Z的质量比为7∶20的化合物的分子式是___________。

（3）X、Z可以形成两种化合物A和B，A中原子个数比为2∶1，则A的摩尔质量是___________。

B中两原子个数比为1∶1，实验室常用B制备少量的氧气，写出该反应的化学反应方程式___________。

【答案】H元素O元素

N2O518g/mol2H2O2

2H2O+O2↑

【解析】

【分析】

元素X、Y、Z质子数都小于18，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，则X为H元素；Z原子有两个电子层，外层电子数是内层的电子数的三倍，最外层电子数为6，则Z为O元素；由于质子数X+Y=Z，故Y质子数=8-1=7，故Y为N元素，据此分析。

【详解】

元素X、Y、Z质子数都小于18，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，则X为H元素；Z原子有两个电子层，外层电子数是内层的电子数的三倍，最外层电子数为6，则Z为O元素；由于质子数X+Y=Z，故Y质子数=8-1=7，故Y为N元素。

（1）X是H元素，Z是O元素；Y为N元素，原子结构示意图为

；

（2）m（N）：

m（O）=7：

20，可知n（N）：

n（O）=

：

=2：

5，故该化合物为N2O5；

（3）H、O可以形成两种化合物A和B，A中X、Z原子个数比为2：

1，则A为H2O，则A的摩尔质量是18g/mol；B中两原子个数比为1∶1，则B为H2O2，实验室常用H2O2制备少量的氧气，反应的化学反应方程式为2H2O2

2H2O+O2↑。

8．金、银、铜、铁、铝和钛均是人类生产和生活中大量使用的金属。

试回答与上述金属原子结构有关的问题：

（1）上述金属元素中属于主族元素的是__________________。

（2）钛被称为继铁、铝之后的“第三金属”。

基态钛原子价电子轨道表示式为__________________。

（3）基态金原子的价电子排布式为

，试判断金在元素周期表中位于第__________________周期第__________________族。

（4）已知Ag与Cu位于同一族，则Ag在元素周期表中位于__________________区。

【答案】铝

六ⅠBds

【解析】

【分析】

（1）铝属于主族元素；

（2）钛基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，其外围电子排布式为3d24s2；

（3）电子排布式中能层数与周期数相等，外围电子排布式为（n-1）d10ns1的原子位于第IB族；

（4）ⅠA、ⅡA族最后填充s电子，为s区；ⅢA～零族为p区，第ⅢB～ⅤⅡB族和第ⅤⅢ为d区；ⅠB和ⅡB族为ds区。

【详解】

（1）铝位于第三周期第ⅢA族，属于主族元素，金、银、铜、铁和钛都不属于主族元素，故答案为：

Al；

（2）钛基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，其外围电子排布式为3d24s2，则其外围电子的电子排布图为：

，故答案为：

；

（3）电子排布式中最大能层数与周期数相等，外围电子排布式为（n-1）d10ns1的原子位于第IB族，基态金原子的外围电子排布式为5d106s1，该原子最大能层数是6，所以金原子位于第六周期第ⅠB族，故答案为：

六；ⅠB；

（4）ⅠA、ⅡA族最后填充s电子，为s区；ⅢA～零族为p区，第ⅢB～ⅤⅡB族和第ⅤⅢ为d区；ⅠB和ⅡB族为ds区，Ag与Cu位于同一族，属于第ⅠB族，所以属于ds区，故答案为：

ds。

【点睛】

本题考查了元素周期表的有关知识，明确元素周期表的结构是解本题关键，了解元素周期表5区的划分方法。

9．有下列各组物质：

（A）O2和O3；（B）23592U和23892U；（C）CH3CH2CH2CH3和

；（D）

和

；（E）甲烷和新戊烷。

（1）__________组两物质互为同位素；

（2）__________组两物质互为同素异形体；

（3）__________组两物质互为同系物；

（4）__________组两物质互为同分异构体。

【答案】BAEC

【解析】

【详解】

（A）O2和O3都是由氧元素组成的不同单质，互为同素异形体；

（B）

和

都是U元素的不同核素，互为同位素；

（C）CH3CH2CH2CH3和（CH3）2CHCH3分子式相同，碳链结构不同，互为同分异构体；

（D）

和

都代表二氟二氯甲烷，为同一种物质；

（E）甲烷和新戊烷结构相似，分子组成上相差4个-CH2，互为同系物；

则：

（1）互为同位素的是B；

（2）互为同素异形体的是A；（3）互为同系物的是E；（4）互为同分异构体的是C。

【点睛】

考查同位素、同系物、同素异形体、同分异构体的概念判断。

判断同位素、同素异形体、同分异构体的方法是：

若化学式为元素，可能是同位素；若化学式为单质，则可能是同素异形体；若化学式为分子式相同、结构不同的有机化合物，则为同分异构体；若是分子式不同结构相似的有机化合物，则为同系物。

10．钋（Po）是一种低熔点金属，极其稀有，毒性和放射性极强。

回答下列问题：

（1）

Po具有放射性，经

衰变成稳定的铅，在衰变过程中释放一个

He2+，Pb的原子核中质子数为____，中子数为____，Po元素能形成较稳定的+4价离子，wg

Po4+含有的电子的物质的量为____；

（2）半衰期是指由大量原子组成的放射性样品中，放射性元素原子核有50％发生衰变所需的时间，已知

Po的半衰期为138天，质量为64克的

Po，经276天后，得到铅的质量为____。

【答案】82124

mol47.09g

【解析】

【分析】

（1）了解任何一个原子X用

表示时的意义，且A、Z、N满足关系式A=Z+N，离子所含的电子数为原子得失电子后得到的电子数；

（2）半衰期是指有一半发生衰变所需要的时间，276天是二个半衰期。

【详解】

（1）Po的质子数是84，它释放出的

2+的质子数是2，所以Pb的质子数=84-2=82；Po的中子数是210-84=126，它释放出的

2+的中子数=4-2=2，所以Pb的中子数=126-2=124；

的质量数为210，所以Po的摩尔质量数值为210，质量为Wg的Po的物质的量为

mol，一个Po原子含的电子数为84，一个Po4+离子含的电子数为84-4=80，所以Wg

所含的电子的物质的量为

mol×80=

mol；

（2）经过第一个半衰期生成的Pb的物质的量为

×50%mol，剩余的Po的物质的量为

×50%mol；再经过第二个半衰期生成的Pb的物质的量为

×50%×50%mol，所以经过276天所得Pb的质量为（

×50%+

×50%×50%）×206g/mol=47.09g。

11．海水中溴含量约为67mg•L-1，从海水中提取溴的一种工艺流程如图：

（1）步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转化为化合态的溴，其目的是___。

（2）步