高考化学元素周期律大题培优 易错 难题及答案解析.docx

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高考化学元素周期律大题培优易错难题及答案解析

高考化学元素周期律(大题培优易错难题)及答案解析

一、元素周期律练习题(含详细答案解析)

1.我国十分重视保护空气不被污染,奔向蓝天白云,空气清新的目标正在路上。

硫、氮、碳的大多数氧化物都是空气污染物。

完成下列填空:

I.

(1)碳原子的最外层电子排布式为___。

氮原子核外能量最高的那些电子之间相互比较,它们不相同的运动状态为___。

硫元素的非金属性比碳元素强,能证明该结论的是(选填编号)___。

A.它们的气态氢化物的稳定性

B.它们在元素周期表中的位置

C.它们相互之间形成的化合物中元素的化合价

D.它们的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱

Ⅱ.已知NO2(g)+SO2(g)

NO(g)+SO3(g),在一定容积的密闭容器中进行该反应。

(2)在一定条件下,容器中压强不发生变化时,___(填“能”或“不能”)说明该反应已经达到化学平衡状态,理由是:

___。

在一定温度下,若从反应体系中分离出SO3,则在平衡移动过程中(选填编号)___。

A.K值减小B.逆反应速率先减小后增大

C.K值增大D.正反应速率减小先慢后快

Ⅲ.化学家研究利用催化技术进行如下反应:

2NO2+4CO

N2+4CO2+Q(Q>0)

(3)写出该反应体系中属于非极性分子且共用电子对数较少的物质的电子式___。

按该反应正向进行讨论,反应中氧化性:

___>___。

若该反应中气体的总浓度在2min内减少了0.2mol/L,则用NO2来表示反应在此2min内的平均速率为___。

(4)已知压强P2>P1,试在图上作出该反应在P2条件下的变化曲线___。

该反应对净化空气很有作用。

请说出该反应必须要选择一个适宜的温度进行的原因是:

___。

【答案】2s22p2电子云的伸展方向C、D不能该反应中,气体反应物与气体生成物的物质的量相等,一定条件下,不管反应是否达到平衡,气体总物质的量不变,压强也不变。

所以压强不变,不可说明反应已达到平衡B

NO2CO20.2mol/(L•min)

若温度过低,催化剂活性可能小,化学反应速率可能太小,若温度过高,使化学反应平衡向逆方向移动,反应物转化率小

【解析】

【分析】

【详解】

(1)碳为6号元素,碳原子的最外层电子排布式为2s22p2。

氮为7号元素,氮原子核外能量最高的电子排布为2p3,排在相互垂直的的三个轨道上,它们的电子云的伸展方向不相同;A.非金属性越强,气态氢化物越稳定,但H2S的稳定性不如甲烷稳定,不能说明硫元素的非金属性比碳元素强,故A不选;B.不能简单的根据它们在元素周期表中的位置判断非金属性的强弱,故B不选;C.S和C相互之间形成的化合物为CS2,其中C显正价,S显负价,说明硫元素的非金属性比碳元素强,故C选;D.硫酸的酸性比碳酸强,能够说明硫元素的非金属性比碳元素强,故D选;故选CD;故答案为:

2s22p2;电子云的伸展方向;CD;

(2)NO2(g)+SO2(g)

NO(g)+SO3(g)为气体物质的量不变的反应,在一定容积的密闭容器中,容器中气体的压强为恒量,压强不发生变化,不能说明该反应已经达到化学平衡状态;在一定温度下,若从反应体系中分离出SO3,SO3浓度减小,A.温度不变,K值不变,故A错误;B.SO3浓度减小,逆反应速率减小,平衡正向移动,随后又逐渐增大,故B正确;C.温度不变,K值不变,故C错误;D.SO3浓度减小,平衡正向移动,正反应速率逐渐减小,开始时反应物浓度大,反应速率快,随后,反应物浓度逐渐减小,反应速率减小,因此正反应速率逐渐减小先快后慢,故D错误;故选B;故答案为:

不能;该反应中,气体反应物与气体生成物的物质的量相等,一定条件下,不管反应是否达到平衡,气体总物质的量不变,压强也不变。

所以压强不变,不可说明反应已达到平衡;B;

(3)2NO2+4CO

N2+4CO2,该反应体系中属于非极性分子的是N2和CO2,N2含有3个共用电子对,CO2含有4个共用电子对,共用电子对数较少的是氮气,电子式为

氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,反应中氧化剂为NO2,氧化产物为CO2,因此氧化性:

NO2>CO2;由于2NO2+4CO

N2+4CO2反应后气体的浓度变化量为1,若该反应中气体的总浓度在2min内减少了0.2mol/L,说明2min内NO2的浓度减小了0.4mol/L,v=

=

=0.2mol/(L•min),故答案为:

;NO2;CO2;0.2mol/(L•min);

(4)2NO2+4CO

N2+4CO2是一个气体的物质的量减小的反应,增大压强,平衡正向移动,氮气的浓度增大,压强越大,反应速率越快,建立平衡需要的时间越短,压强P2>P1,在P2条件下的变化曲线为

;该反应是一个放热反应,温度过低,催化剂活性可能小,化学反应速率可能太小,若温度过高,使化学反应平衡向逆方向移动,反应物转化率小,因此该反应必须要选择一个适宜的温度进行,故答案为:

;若温度过低,催化剂活性可能小,化学反应速率可能太小,若温度过高,使化学反应平衡向逆方向移动,反应物转化率小。

【点睛】

本题的易错点为

(1),元素非金属性强弱的判断方法很多,但要注意一些特例的排除,如本题中不能通过硫化氢和甲烷的稳定性判断非金属性的强弱。

2.元素周期表是学习化学的重要工具。

下表为8种元素在周期表中的位置。

(1)如图所示的模型表示的分子中,可由A、D形成的是____。

c与氯气反应生成的二元取代物有____种,d分子的结构简式____。

(2)Na在F单质中燃烧产物的电子式为____。

该燃烧产物中化学键的类型为:

____。

上述元素的最高价氧化物的水化物中,碱性最强的是____(写化学式)。

(3)A与D组成的化合物中,质量相同,在氧气中完全燃烧消耗氧气最多的是:

____

(4)关于

(1)中d分子有下列问题:

①d分子中同一平面的原子最多有____个。

②若用-C4H9取代d上的一个H原子,得到的有机物的同分异构体共有____种。

【答案】acd1

离子键和非极性共价键KOHCH41316

【解析】

【分析】

A为H、D为C、F为O、G为Mg、Q为Al、M为S、R为Cl、N为K;

(1)由A、D形成的是烃,据此选择;c为甲烷,与氯气反应生成的二元取代物为二氯甲烷,按空间构型判断种类,d为甲苯,据此写分子的结构简式;

(2)Na在F单质中燃烧产物为过氧化钠,据此写电子式并判断化学键的类型;上述元素中金属性最强的元素其最高价氧化物的水化物碱性最强;

(3)A与D组成的化合物为烃,质量相同,在氧气中完全燃烧消耗氧气最多的是氢质量分数最大的那个;

(4)d分子为甲苯,-C4H9有4种,据此回答;

【详解】

(1)由A、D形成的是烃,据此选择acd;

答案为:

acd;

c为甲烷,与氯气反应生成的二元取代物为二氯甲烷,甲烷是正四面体结构,故二氯甲烷只有一种;

答案为:

1;

d为甲苯,其结构简式为

(2)Na在F单质中燃烧产物为过氧化钠,其电子式为

,所含化学键为离子键和非极性共价键;上述元素中金属性最强的元素为K,则最高价氧化物的水化物碱性最强的为KOH;

答案为:

;离子键和非极性共价键;KOH;

(3)A与D组成的化合物为烃,等质量的甲烷、乙烯和甲苯中,氢质量分数最大的是甲烷,在氧气中完全燃烧消耗氧气最多的是甲烷;

答案为:

甲烷;

(4)①d分子为甲苯,甲苯分子中有一个甲基,甲基是四面体结构,最多13个原子共面;

答案为:

13;

②甲苯苯环上一个H被-C4H9取代时,-C4H9和甲基可以处以邻位、间位和对位,-C4H9有4种,可得12种同分异构体,当甲苯的甲基上有一个H被-C4H9替代,又可得到可得4种同分异构体,故一共16种;

答案为:

16。

3.南京理工教授制出了一种新的全氮阴离子盐—AgN5,目前已经合成出钠、锰、铁、钴、镍、镁等几种金属的全氮阴离子盐。

(1)基态Mn2+的价电子排布式为____;银与铜位于同一族,银元素位于元素周期表的___区。

(2)[Mg(H2O)6]2+[(N5)2(H2O)4]2-的晶体的部分结构如图1所示:

N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示:

元素

I1/kJ∙mol-1

I2/kJ∙mol-1

I3/kJ∙mol-1

X

737.7

1450.7

7732.7

Y

1313.9

3388.3

5300.5

Z

1402.3

2856.0

4578.1

①X、Y、Z中为N元素的是____,判断理由是__________。

②从作用力类型看,Mg2+与H2O之间是________、N5与H2O之间是________。

③N5-为平面正五边形,N原子的杂化类型是_______。

科学家预测将来还会制出含N4-、N6-等平面环状结构离子的盐,这一类离子中都存在大π键,可用符号π

表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为π

),则N4-中的大π键应表示为_________。

(3)AgN5的立方晶胞结构如图2所示,Ag+周围距离最近的Ag+有_______个。

若晶体中紧邻的N5-与Ag+的平均距离为anm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则AgN5的密度可表示为_____g∙cm-3(用含a、NA的代数式表示)。

【答案】3d5dsZX最外层为2个电子,X为镁;N的2p轨道处于半充满的稳定状态,其失去第一个电子较难,I1较大,则Z为氮元素配位键氢键sp2

12

【解析】

【分析】

(1)根据构造原理书写出25号Mn元素的原子核外电子排布式,Mn原子失去最外层2个电子得到Mn2+;根据原子结构与元素在周期表的位置确定Ag在周期表所属区域;

(2)①根据元素的电离能大小结合原子结构确定X、Y、Z三种元素,然后判断哪种元素是N元素;

②根据图示,判断晶体中阳离子、阴离子中含有的作用力类型;

③结合N5-为平面正五边形结构,结合原子杂化类型与微粒构型关系分析判断,结合微粒的原子结构分析大π键的形成;

(3)根据晶胞中离子的相对位置判断Ag+的配位数,利用均摊方法计算1个晶胞中含有的AgN5的个数,结合ρ=

计算密度大小。

【详解】

(1)Mn是25号元素,根据构造原理可得Mn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,Mn原子失去最外层2个电子得到Mn2+,其价电子排布式为3d5;Ag、Cu在周期表中位于第IB,发生变化的电子有最外层的s电子和次外层的d电子,属于ds区元素;

(2)①X的第一、第二电离能比较小且很接近,说明X原子最外层有2个电子,容易失去,则X为Mg元素,Z的第一电离能在三种元素中最大,结合N原子2p轨道处于半充满的稳定状态,其失去第一个电子较难,I1较大,可推知Z为N元素,Y是O元素;

②在该晶体中阳离子[Mg(H2O)6]2+的中心离子Mg2+含有空轨道,而配位体H2O的O原子上含有孤电子对,在结合时,Mg2+提供空轨道,H2O的O原子提供孤电子对,二者形成配位键;在阴离子[(N5)2(H2O)4]2-上N5-与H2O的H原子之间通过氢键结合在一起,形成N…H-O,故二者之间作用力为氢键;

③若原子采用sp3杂化,形成的物质结构为四面体形;若原子采用sp2杂化,形成的物质结构为平面形;若原子采用sp杂化,则形成的为直线型结构。

N5-为平面正五边形,说明N原子的杂化类型为sp2杂化;在N5-中,每个N原子的sp2杂化轨道形成2个σ键,N原子上还有1个孤电子对及1个垂直于N原子形成平面的p轨道,p轨道间形成大π键,N5-为4个N原子得到1个电子形成带有1个单位负电荷的阴离子,所以含有的电子数为5个,其中大π键是由4个原子、5个电子形成,可表示为

(3)根据AgN5的晶胞结构示意图可知,假设以晶胞顶点Ag+为研究对象,在晶胞中与该Ag+距离相等且最近的Ag+在晶胞面心上,通过该顶点Ag+可形成8个晶胞,每个面心上的Ag+被重复使用了2次,所以与Ag+距离相等且最近的Ag+的数目为

=12个;在一个晶胞中含有Ag+的数目为8×

+6×

=4,含有N5-的数目为1+12×

=4,晶胞体积为V=(2a×10-7)3cm3,则ρ=

g/cm3。

【点睛】

本题考查了物质结构,涉及电离能的应用、作用力类型的判断、大π的分析、晶胞计算,掌握物质结构知识和晶体密度计算方法是解题关键,要注意电离能变化规律及特殊性,利用均摊方法分析判断晶胞中含有微粒数目,结合密度计算公式解答。

4.X、Y、Z、W、R是短周期元素,原子序数依次增大。

X原子核外各层电子数之比为1:

2,Y原子和Z原子的核外电子数之和为20,W和R是同周期相邻元素,Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨。

请回答下列问题:

(1)元素X的最高价氧化物的电子式为________;元素Y、Z、W的原子半径由大到小顺序为________。

(2)单质铜和元素Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液发生反应的化学方程式为____________。

(3)元素W位于周期表的第_____周期第________族,其非金属性比R弱,用原子结构的知识解释原因:

__________。

元素W和R的气态氢化物的稳定性关系为:

________(写出化学式)。

(4)R的一种氧化物能使品红溶液褪色,工业上用Y的气态氢化物的水溶液作该氧化物的吸收剂,写出吸收剂与足量该氧化物反应的化学方程式:

____________。

(5)Y和Z组成的化合物ZY,被大量用于制造电子元件。

工业上用Z的氧化物、X单质和Y单质在高温下制备ZY,其中Z的氧化物和X单质的物质的量之比为1:

3,则该反应的化学方程式为____________。

【答案】

Al>P>N4HNO3(浓)+Cu=2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O三ⅤAP原子和S原子的电子层数相同,P原子半径较大,得电子能力较弱H2S>PH3SO2+NH3·H2O=NH4HSO3Al2O3+3C+N2

2AlN+3CO

【解析】

【分析】

X原子核外各层电子数之比为1:

2,则原子核外有两个电子层,电子数分别为2、4,X为碳元素;Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨,则Y为氮、R为硫;由Y原子和Z原子的核外电子数之和为20,可确定Z为铝;由W和R是同周期相邻元素,可确定W为磷。

【详解】

(1)由以上分析知,X为碳元素,其最高价氧化物为CO2,电子式为

;元素Y、Z、W分别为N、Al、P,原子半径由大到小顺序为Al>P>N。

答案为:

;Al>P>N;

(2)单质Cu和浓HNO3发生反应,生成Cu(NO3)2、NO2等,化学方程式为4HNO3(浓)+Cu=2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O。

答案为:

4HNO3(浓)+Cu=2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O;

(3)元素W为磷,位于周期表的第三周期第ⅤA族,其非金属性比R弱,用原子结构的知识解释原因为:

P原子和S原子的电子层数相同,P原子半径较大,得电子能力较弱。

元素P的非金属性比S弱,气态氢化物的稳定性关系为:

H2S>PH3。

答案为:

三;ⅤA;P原子和S原子的电子层数相同,P原子半径较大,得电子能力较弱;H2S>PH3;

(4)SO2能使品红溶液褪色,工业上用NH3的水溶液作吸收剂,与足量SO2反应生成NH4HSO3,化学方程式为SO2+NH3·H2O=NH4HSO3。

答案为:

SO2+NH3·H2O=NH4HSO3;

(5)工业上用Al2O3、C和N2在高温下反应制备AlN,其中Al2O3和C单质的物质的量之比为1:

3,则该反应的化学方程式为Al2O3+3C+N2

2AlN+3CO。

答案为:

Al2O3+3C+N2

2AlN+3CO。

【点睛】

氨水中通入二氧化硫,起初生成(NH4)2SO3,继续通入二氧化硫,与(NH4)2SO3、H2O反应生成NH4HSO3。

5.硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O,相对分子质量392]晶体又称莫尔盐,易溶易电离但却比一般的亚铁盐稳定,因此广泛应用于制药、电镀以及定量分析。

回答下列与之有关的问题:

(1)在莫尔盐所涉及的五种元素中:

①S元素在门捷列夫元素周期表中的位置是______________;

②其中处于同主族的两种元素非金属性更强的是:

_____________。

(2)为检验莫尔盐是否变质,可用的试剂为_______________。

碘是合成人体甲状腺激素的重要原料,食盐中加KIO3是我国为解决普遍性碘缺乏问题的国家规定,下图是自动电位滴定法测定食盐中碘含量的实验过程:

(3)已知“溶解”过程中IO3-的还原产物为碘单质,写出该反应的离子反应方程式:

______________________________。

(4)取50.00mL样品,用0.005mol/L酸性K2Cr2O7溶液滴定剩余Fe2+,滴定操作时使用的锥形瓶未干燥,导致结果_____________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)

【答案】第三周期第ⅥA族O硫氰化钾(KSCN)溶液2IO3-+10Fe2++12H+=I2+10Fe3++6H2O无影响

【解析】

【分析】

【详解】

(1)①S元素在元素周期表中的位置为第三周期第ⅥA族,故答案为:

第三周期第ⅥA族;

②莫尔盐中处于同主族的两种元素是O和S,其中非金属性更强的是O,故答案为:

O;

(2)硫酸亚铁铵中含有Fe2+,Fe2+容易被氧化成Fe3+,可加入硫氰化钾(KSCN)溶液检验是否有Fe3+生成,故答案为:

硫氰化钾(KSCN)溶液;

(3)溶解过程中,IO3-与Fe2+发生氧化还原反应生成I2和Fe3+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,反应的离子反应方程式为2IO3-+10Fe2++12H+=I2+10Fe3++6H2O,故答案为:

2IO3-+10Fe2++12H+=I2+10Fe3++6H2O;

(4)滴定操作时使用的锥形瓶未干燥,不会影响Fe2+的物质的量,因此对滴定结果无影响,故答案为:

无影响。

6.X、Y、Z、W为四种常见元素,其中X、Y、Z为短周期元素。

有关信息如下表。

(1)Z的氧化物在通讯领域用来作__。

(2)X的最高价氧化物对应水化物的水溶液与Y的氧化物反应的离子方程式为__。

一种含X元素的化合物是家用消毒液的有效成分,它能有效杀灭2019-coVn,请写出工业上制备它的离子反应方程式__,但在使用时特别注意不能与洁厕灵混用,原因是__(用化学方程式表示)。

(3)W在周期表中的位置为__,聚硅酸W是目前无机高分子絮凝剂研究的热点,一种用钢管厂的废W渣(主要成分W3O4,含少量碳及二氧化硅)为原料制备的流程如图:

①加热条件下酸浸时,W3O4与硫酸反应生成W的离子。

②酸浸时,通入O2的目的是___。

③“W3+浓度检测”是先将100mL含W3+溶液用适量的SnCl2还原为W2+;再用酸性K2Cr2O7标准溶液测定W2+的量(Cr2O72-被还原为Cr3+),此时发生反应的离子方程式___,若用掉0.2mol·L-1K2Cr2O7溶液50mL,则W3+浓度为___。

【答案】光导纤维Al2O3+6H+=2Al3++3H2OCl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2ONaClO+2HCl=Cl2↑+NaCl+H2O第四周期第Ⅷ族将FeSO4氧化为Fe2(SO4)36Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O0.6mol/L

【解析】

【分析】

X、Y、Z为短周期元素,X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中最强酸,则X为Cl;Y的氧化物是典型的两性氧化物,可用于制造一种极有前途的高温材料,Y原子的最外层电子数等于电子层数,则Y为Al;Z是无机非金属材料的主角,其单质是制取大规模集成电路的主要原料,原子的最外层电子数是次外层电子数的1/2,则Z为Si;W原子的最外层电子数小于4,常见化合价有+3、+2,WX3稀溶液呈黄色,则W为Fe,据此进行解答。

【详解】

根据以上分析可知X是Cl,Y是Al,Z是Si,W是Fe。

(1)Z的氧化物二氧化硅在通讯领域用来作光导纤维。

(2)X的最高价氧化物对应水化物的水溶液高氯酸与Y的氧化物氧化铝反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O。

一种含X元素的化合物是家用消毒液的有效成分,它能有效杀灭2019-coVn,该化合物是次氯酸钠,工业上制备它的离子反应方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,由于次氯酸钠能氧化盐酸生成氯气,而洁厕灵中含有盐酸,所以在使用时特别注意不能与洁厕灵混用,反应的化学方程式为NaClO+2HCl=Cl2↑+NaCl+H2O。

(3)铁在周期表中的位置为第四周期第Ⅷ族。

②加热条件下酸浸时,Fe3O4与硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁,碳与二氧化硅不溶于稀硫酸也不反应,滤渣的主要成分是碳和二氧化硅;由于酸浸时有亚铁离子生成,通入氧气能将亚铁离子氧化为铁离子;

③在酸性条件下,再用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+(Cr2O72-被还原为Cr3+),则亚铁离子被氧化为铁离子,发生的离子方程式为:

6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O;根据反应和原子守恒可知

解得c=0.6mol/L

7.现有部分短周期元素的性质或原子结构如表:

元素编号

元素性质或原子结构

T

M层上有6个电子

X

最外层电子数是次外层电子数的2倍

Y

常温下单质为双原子分子,其氢化物水溶液呈碱性

Z

元素最高正价是+7价

W

其单质既能跟酸反应,又能跟强碱反应,都产生H2

 

(1)元素X的一种同位素可测定文物年代,这种同位素的符号是_____。

(2)元素Y与氢元素形成一种离子YH4+,写出某溶液中含该微粒的电子式_____,如何检验该离子_____。

(3)元素Z在周期表中的位置_____,元素Z与元素T相比,非金属性较强的是_____(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是_____(填序号)。

a.常温下Z的单质和T的单质状态不同

b.Z的氢化物比T的氢化物稳定

c.一定条件下,Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应

(4)探寻物质性质的差异性是学习化学的重要方法之一。

T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是_____,理由是_________。

Z的最高价氧化物的水化物与W的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为_____________。

【答案】

取少量试样加入到试管中,加入浓NaOH溶液并加热,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验放出的气体,试纸变为蓝色,说明试样中存在NH4+第三周期ⅦA族ClbH2CO3只有H2CO3为弱酸,其余为强酸3H++Al(OH)3=Al3++3H2O

【解析】

【分析】

根据题给元素性质或原子结构可知:

T的核外电子数为16,为S元素;X最外层电子数是次外层电子数的2倍,则X为第二周期元素,为C元素;常温下单质为双原子分子,其氢化物水溶液呈碱性可知单质为N2,氢化物的水溶液是NH3·H2O,则Y为N元素;元素最高正价等于其族序数,则Z为第ⅦA元素,F元素无正价,故Z为Cl元素;单质既能跟酸反应,又能跟强碱反应,都产生H2,该单质为金属Al,故W为Al元素。

据此进行分析判断。

【详解】

(1)

在考古工作中用于测定一些文物的年代,答案为:

(2)元素Y与氢元素形成一种离子YH4+是NH4+,其电子式为:

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