高考化学 原子结构与元素周期表 培优练习含答案含答案.docx
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高考化学原子结构与元素周期表培优练习含答案含答案
高考化学原子结构与元素周期表培优练习（含答案）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．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．著名化学家徐光宪在稀土化学等领域取得了卓越成就，被誉为“稀土界的袁隆平”。
稀土元素包括钪、钇和镧系元素。
请回答下列问题：
（1）写出基态二价钪离子（Sc2+）的核外电子排布式____，其中电子占据的轨道数为____。
（2）在用重量法测定镧系元素和使镧系元素分离时，总是使之先转换成草酸盐，然后经过灼烧而得其氧化物，如2LnCl3+3H2C2O4+nH2O=Ln2（C2O4）3∙nH2O+6HCl。
①H2C2O4中碳原子的杂化轨道类型为____；1molH2C2O4分子中含σ键和π键的数目之比为___。
②H2O的VSEPR模型为___；写出与H2O互为等电子体的一种阴离子的化学式_______。
③HCI和H2O可以形成相对稳定的水合氢离子盐晶体，如HCl∙2H2O，HCl∙2H2O中含有H5O2+，结构为
，在该离子中，存在的作用力有___________
a.配位键b.极性键c.非极性键d.离子键e.金属键f氢键g.范德华力h.π键i.σ键
（3）表中列出了核电荷数为21～25的元素的最高正化合价：
元素名称
钪
钛
钒
铬
锰
元素符号
Sc
Ti
V
Cr
Mn
核电荷数
21
22
23
24
25
最高正价
+3
+4
+5
+6
+7
对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现的规律是___________
（4）PrO2（二氧化镨）的晶胞结构与CaF2相似，晶胞中Pr（镨）原子位于面心和顶点。
假设相距最近的Pr原子与O原子之间的距离为apm，则该晶体的密度为_____g∙cm-3（用NA表示阿伏加德罗常数的值，不必计算出结果）。
【答案】1s22s22p63s23p63d110sp2杂化7:
2四面体形NH2-abfi五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和
【解析】
【分析】
（1）Sc（钪）为21号元素，1s22s22p63s23p63d14s2，据此写出基态Sc2+核外电子排布式；s、p、d能级分别含有1、3、5个轨道，基态Sc2+的核外电子3d轨道只占了一个轨道，据此计算Sc2+占据的轨道数；
（2）①根据杂化轨道理论进行分析；根据共价键的类型结合该分子的结构进行分析计算；
②根据价层电子对互斥理论分析H2O的分子空间构型；等电子体是原子数相同，电子数也相同的物质，据此写出与之为等电子体的阴离子；
③HCl∙2H2O中含有H5O2+，结构为
，据此分析该粒子存在的作用力；
（3）根据表中数据，分别写出Sc、Ti、V、Cr、Mn的外围电子排布式为：
3d14s2、3d24s2、3d34s2、3d54s1、3d54s2，则有五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和；
（4）根据均摊法进行计算该晶胞中所含粒子的数目，根据密度=
进行计算。
【详解】
（1）Sc（钪）为21号元素，基态Sc2+失去两个电子，其核外电子排布式为：
1s22s22p63s23p63d1，s、p、d能级分别含有1、3、5个轨道，但基态Sc2+的核外电子3d轨道只占了一个轨道，故共占据1×3+3×2+1=10个，故答案为：
1s22s22p63s23p63d1；10；
（2）①H2C2O4的结构式为
，含碳氧双键，则碳原子的杂化轨道类型为sp2杂化，分子中含有7个σ键、2个π键，所以σ键和π键数目之比为：
7:
2，故答案为：
sp2杂化；7:
2；
②H2O中O原子的价层电子对数
，且含有两个2个孤对电子，所以H2O的VSPER模型为四面体形，分子空间构型为V形，等电子体是原子数相同，电子数也相同的物质，因此，与H2O互为等电子体的阴离子可以是NH2-，故答案为：
四面体形；NH2-；
③HCl∙2H2O中含有H5O2+，结构为
，存在的作用力有：
配位键、极性键、氢键和σ键，故答案为：
abfi；
（3）根据表中数据，分别写出Sc、Ti、V、Cr、Mn的外围电子排布式为：
3d14s2、3d24s2、3d34s2、3d54s1、3d54s2，则有五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和，故答案为：
五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和；
（4）由图可知，相距最近的Pr原子和O原子之间的距离为该立方体晶胞的体对角线的
，则该晶胞的晶胞参数
，每个晶胞中占有4个“PrO2”，则该晶胞的质量为
，根据
可得，该晶体的密度为：
，故答案为：
。
【点睛】
本题考查新情景下物质结构与性质的相关知识，意在考查考生对基础知识的掌握情况以及对知识的迁移能力；本题第
（2）小题的第②问中H2O的VSEPR模型容易习惯性写为空间构型V形，解答时一定要仔细审题，注意细节。
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．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。
5．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。
6．A、B、C、D、E、F、X、Y、Z九种主族元素的原子序数依次增大，且均不大于20。
B元素的最高价氧化物对应的水化物与其气态氢化物反应生成一种正盐；盐EYC与AY的浓溶液反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到含EYC的溶液；X元素的最外层电子数是其次外层电子数的
倍，D、Y、Z元素的最外层电子数之和为15；E、F、X三种元素对应的最高价氧化物的水化物间两两皆能反应生成盐。
请回答下列问题：
（1）B元素的原子结构示意图是____，X元素在周期表中的位置是第__周期第__族。
（2）这九种元素中，金属性最强的是____，非金属性最强的是____。
（3）EYC中化学键类型：
_____________，其电子式为___________。
（4）A与B、C、D形成的化合物中，共价键的极性由强到弱的顺序是________（用化学式表示），这些化合物的稳定性由强到弱的顺序为__________（用化学式表示）。
（5）D、E、F简单离子半径由大到小的顺序为_________（填离子符号），F和镁条用导线连接插入NaOH溶液中，镁条作______（填“正极”或“负极”）。
【答案】
三VIAK或钾F或氟离子键、共价键（或极性键）
HF＞H2O＞NH3HF＞H2O＞NH3F-＞Na+＞Al3+正极
【解析】
【分析】
B元素的最高价氧化物对应的水化物与其气态氢化物反应生成一种正盐，则B为氮元素；盐EYC与AY的浓溶液反应，有黄绿色气体产生，该气体为氯气，氯气同冷烧碱溶液作用，可得到含次氯酸钠溶液，则E为钠元素，Y为氯元素，C为氧元素，A氢元素，因此D是F；X元素的最外层电子数是其次外层电子数的
倍，则X为硫元素；D、Y、Z元素的最外层电子数之和为15，则Z为钾元素；E、F、X三种元素对应的最高价氧化物的水化物间两两皆能反应生成盐，则F为铝元素。
【详解】
（1）B为氮元素，原子结构示意图是
；X为硫元素，在周期表中的位置是第三周期第VIA族，故答案为：
三；VIA；
（2）由分析和元素周期律可知，这九种元素中，金属性最强的是钾元素，非金属性最强的是氟元素，故答案为：
K或钾；F或氟；
（3）次氯酸钠为离子化合物，次氯酸根中有极性共价键，所以次氯酸钠中的化学键为离子键和共价键（或极性键），次氯酸钠的电子式为
，故答案为：
离子键、共价键（或极性键）；
；
（4）根据非金属性F＞O＞N，可知氨气、水、氟化氢中，共价键的极性由强到弱的顺序是HF＞H2O＞NH3，键能大小关系为HF＞H2O＞NH3，则稳定性由强到弱的顺序为HF＞H2O＞NH3，故答案为：
HF＞H2O＞NH3；HF＞H2O＞NH3；
（5）氟离子、钠离子、铝离子的核外电子层数相同，则原子序数小的半径大，即离子半径由大到小的顺序为F-＞Na+＞Al3+，铝和镁条用导线连接插入NaOH溶液中，因为镁与氢氧化钠不发生反应，而铝与氢氧化钠能发生氧化还原反应，则镁条作正极，故答案为：
F-＞Na+＞Al3+；正极。
【点睛】
在原电池判断负极时，要注意一般活泼性不同的两个金属电极，活泼的金属电极作负极，但要考虑负极要发生氧化反应，所以在镁、铝、氢氧化钠形成的原电池中，铝作负极，镁作正极。
7．元素周期表与元素周期律在学习、研究和生产实践中有很重要的作用。
下表列出了a～e5种元素在周期表中的位置。
族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2
a
3
b
c
d
e
（1）a的元素符号是______。
（2）金属性b强于c，用原子结构解释原因：
______，失电子能力b大于c。
（3）d、e的最高价氧化物对应的水化物中，酸性较强的的是______。
（4）已知硒（Se）与d同主族，且位于d下一个周期，根据硒元素在元素周期表中的位置推测，硒可能具有的性质是______。
①其单质在常温下呈固态
②SeO2既有氧化性又有还原性
③最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SeO3
④非金属性比e元素的强
【答案】C电子层数b与c相同，核电荷数b小于c，原子半径b大于cHClO4①②
【解析】
【分析】
由元素在周期表中的分布可知，a是C，b是Na，c是Al，d是S，e是Cl，结合元素周期律分析解答。
【详解】
由元素在周期表中的分布可知，a是C，b是Na，c是Al，d是S，e是Cl。
（1）a是碳元素，元素符号为C，故答案为：
C；
（2）b是钠，c是铝，由于电子层数b与c相同，核电荷数b小于c，原子半径b大于c，失电子能力b大于c，因此金属性b强于c，故答案为：
电子层数b与c相同，核电荷数b小于c，原子半径b大于c；
（3）d的非金属性小于e，因此最高价氧化物对应的水化物中，酸性较强的的是高氯酸，故答案为：
HClO4；
（4）硒（Se）与S同主族，且位于S下一个周期，非金属性比S弱。
①常温下硫为固体，同一主族元素的非金属单质，从上到下，熔沸点逐渐升高，因此硒单质在常温下呈固态，故①正确；②SeO2中Se的化合价为+4价，介于-2～+6之间，既有氧化性又有还原性，故②正确；③Se的最高价为+6价，最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SeO4，故③错误；④硒（Se）与S同主族，且位于S下一个周期，非金属性比S弱，故④错误；故答案为：
①②。
【点睛】
本题的易错点为（4），要注意元素周期律的理解和应用，②的判断要注意在氧化还原反应中处于中间价态的元素既有氧化性又有还原性。
8．A、B、C、D四种元素都是短周期元素。
A元素的离子具有黄色的焰色反应。
B离子带有2个单位正电荷，且B元素的离子结构和Ne具有相同的电子层排布。
H2在C单质中燃烧产生苍白色火焰，D元素原子的电子层结构里，最外层电子数是次外层电子数的3倍。
根据上述条件回答：
（1）元素C位于第___周期第___族。
（2）A是___元素，B是___元素，D是___元素。
（3）A与D形成稳定的化合物的化学式为___，此化合物与水反应的化学方程式为___。
（4）C元素的单质有毒，可用A的最高价氧化物对应的水化物的溶液吸收，其离子方程式为___。
【答案】三ⅦANaMgONa2O22Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
【解析】
【分析】
A、B、C、D四种元素都是短周期元素，A元素的离子具有黄色的焰色反应，则A为Na元素；B离子带两个单位正电荷，且B元素的离子结构和Ne具有相同的电子层排布，则B为12号Mg元素；H2在C单质中燃烧产生苍白色火焰，则C为Cl元素；D元素原子的电子层结构中，最外层电子数是次外层电子数的3倍，则D原子核外有2个电子层，次外层为2，最外层电子为2×3=6，D为O元素，然后利用元素及其单质、化合物的性质来解答。
【详解】
根据上述分析可知A是Na元素，B是Mg元素，C是Cl元素，D是O元素。
（1）元素C是Cl，Cl原子核外电子排布为2、8、7，所以Cl元素在周期表中位于第三周期第ⅦA族；
（2）根据上述分析可知：
A是Na元素，B是Mg元素，D是O元素；
（3）A是Na，D是O，Na与O形成的稳定化合物为Na2O2，Na2O2与水反应产生NaOH和O2，反应的化学方程式为：
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；
（4）元素C是Cl，Cl元素的单质Cl2是有毒气体，可以与NaOH在溶液中反应产生NaCl、NaClO和H2O，反应方程式为：
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，离子方程式为：
Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，所以用NaOH溶液吸收氯气可消除氯气对环境造成的污染。
【点睛】
本题考查了元素的位置、结构、性质的关系及应用。
正确推断各元素为解答本题的关键，要明确元素周期表结构、元素周期律的内容，并结合元素及其单质、化合物的性质进行解答。
9．已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子，它们之间存在如下图所示的转化关系：
（1）如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出：
A的结构式_____________；D的电子式____________；
（2）如果A和C是18电子的粒子，B和D是10电子的粒子，请写出：
①A与B在溶液中反应的离子方程式：
____________________________________
②根据上述离子方程式，可判断C与B结合质子的能力大小是（用化学式或离子符号表示）________＞________。
【答案】
或H-F
H2S+OH-=HS-+H2O或HS-+OH-=S2-+H2OOH-S2-或HS-
【解析】
【详解】
（1）如果A、B、C、D均是10电子的粒子，符合关系的微粒分别为NH4+或HF、OH-、NH3或F-、H2O；
（2）如果A和C是18电子的粒子，A为H2S或HS-，C为HS-或S2-，B和D是10电子的粒子，分别为OH-、H2O；
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