高考化学原子结构与元素周期表大题培优 易错 难题及答案.docx

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高考化学原子结构与元素周期表大题培优易错难题及答案

高考化学原子结构与元素周期表（大题培优易错难题）及答案

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，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。

2．如图是元素周期表中的前四周期，①～⑨为相应的元素，请从中选择合适的元素回答问题：

（1）根据元素原子的外围电子排布特征，元素周期表可划分为五个区域，元素⑦位于周期表的___区。

（2）写出元素③与元素⑤形成的稳定化合物的结构式______。

（3）②、⑥两元素形成的化合物其中心原子的杂化轨道类型为___。

（4）元素⑦与CO可形成X（CO）5型化合物，该化合物常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断该化合物晶体属于____晶体（填晶体类型）。

（5）元素⑨的离子的氢氧化物不溶于水，但可溶于氨水，该离子与NH3间结合的作用力为____。

（6）将①、⑥形成的化合物溶于水，其与水间可能存在的氢键表示为____________（写一种即可）。

（7）金属⑦有δ、γ、α三种同素异形体，各晶胞如下图，则δ和α中原子的配位数之比为________。

【答案】dO=C=Osp2杂化分子配位键F－H…F、F－H…O、O－H…F、O－H…O4：

3

【解析】

【分析】

根据元素周期表可知①为H元素、②为B元素、③为C元素、④为N元素、⑤为O元素、⑥为F元素、⑦为Fe元素、⑧为Cu元素、⑨为Zn元素。

【详解】

（1）元素⑦为Fe元素，位于周期表的d区，故答案为：

d；

（2）元素③为C元素、元素⑤为O元素，其形成的稳定化合物为二氧化碳，结构式为：

O=C=O，故答案为：

O=C=O；

（3）②为B元素、⑥为F元素，两元素形成的化合物为BF3，中心原子是B，价层电子对个数=σ键+孤电子对个数=3+0=3，杂化轨道类型为：

sp2杂化，故答案为：

sp2杂化；

（4）元素⑦为Fe元素、与CO可形成Fe（CO）5型化合物，该化合物常温下呈液态，熔点为-20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断该化合物晶体属于分子晶体，故答案为：

分子；

（5）元素⑨Zn元素，氢氧化物为Zn（OH）2不溶于水，但可溶于氨水，Zn2+离子与NH3间结合的作用力为配位键，故答案为：

配位键；

（6）①为H元素、⑥为F元素，形成的化合物为HF，溶于水，与水分子间可能存在的氢键表示为：

F－H…F、F－H…O、O－H…F、O－H…O，故答案为：

F－H…F、F－H…O、O－H…F、O－H…O；

（7）金属⑦为Fe，有δ、γ、α三种同素异形体，δ为体心立方，α为简单立方，原子的配位数之比为8：

6＝4：

3，故答案为：

4：

3。

【点睛】

金属晶体的原子堆积模型：

①简单立方堆积，空间利用率

，配位数6；②体心立方堆积，空间利用率

，配位数8；③六方最密堆积，空间利用率

，配位数12；④面心立方最密堆积，空间利用率

，配位数12。

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．下表为元素周期表的一部分，请参照元素①~⑧在表中的位置，回答下列问题：

（1）地壳中含量居于第二位的元素在周期表中的位置是_______。

（2）②的最高价氧化物的分子式为____。

（3）①、④、⑤中的某些元素可形成既含离子键又含共价键的离子化合物，写出符合要求的一种化合物的电子式_____。

（4）W是第四周期与④同主族的元素。

据此推测W不可能具有的性质是___

A．最高正化合价为+6B．气态氢化物比H2S稳定

C．最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱D．单质在常温下可与氢气化合

（5）已知X为第ⅡA族元素（第一到第四周期），其原子序数为a，Y与X位于同一周期，且为第ⅢA族元素，则Y的原子序数b与a所有可能的关系式为____。

【答案】第三周期第ⅣA族CO2NaOH：

或Na2O2：

BDb=a+1或b=a+11

【解析】

【分析】

由元素在周期表中的位置可知：

①为H、②为C、③为N、④为O、⑤为Na、⑥为Al、⑦为Si、⑧为Cl。

（1）地壳中含量居于第二位的元素为Si；

（2）②表示C元素，根据元素最高化合价等于原子最外层电子数等于原子序数分析；

（3）由H、O、Na中的某些元素可形成既含离子键又含共价键的离子化合物有NaOH、Na2O2等；

（4）W是第四周期与④同主族元素，④是O元素，则W为Se元素，根据元素周期律分析判断；

（5）根据元素周期表的位置与原子序数关系分析解答。

【详解】

由元素在周期表中的位置可知：

①为H、②为C、③为N、④为O、⑤为Na、⑥为Al、⑦为Si、⑧为Cl。

（1）地壳中含量居于第二位的元素为Si，Si原子核外电子排布为2、8、4，所以Si处于元素周期表中第三周期第ⅣA族；

（2）②表示C元素，C原子最外层有4个电子，所以其最高价氧化物的分子式为CO2；

（3）由H、O、Na中的某些元素可形成既含离子键又含共价键的离子化合物有NaOH、Na2O2等，其中NaOH的电子式为：

，Na2O2的电子式为：

；

（4）W是第四周期与④同主族元素，④是O元素，则W为Se元素。

A.Se原子最外层有6个电子，所以其最高正化合价为+6，A正确；

B.元素的非金属性越强，其相应的简单氢化物的稳定性就越强，由于元素的非金属性：

S>Se，所以气态氢化物稳定性：

H2S>H2Se，B错误；

C.同一主族的元素原子序数越大，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。

由于非金属性S>Se，所以H2SeO4

D.元素的非金属性越强，其单质越容易与氢气化合，由于元素的非金属性：

S>Se，S与H2反应需在加热条件下进行，则Se单质与H2反应要求温度会更高，在常温下不可能与H2化合，D错误；

故合理选项是BD；

（5）X原子序数为a，Y原子序数为b，若X位于第二周期第ⅡA族元素，或X位于第三周期第IIA族，则其同一周期第IIIA的元素Y原子序数为b=a+1；若X位于第四周期第ⅡA族元素，由于第IIA族、第IIIA族之间增加了7个副族和1个第VIII族元素，共10纵行，所以其同一周期第IIIA的元素Y原子序数为b=a+10+1=a+11。

【点睛】

本题考查元素周期表与元素周期律、无机物推断、常用化学用语、元素化合物性质等，掌握元素周期表的结构、元素周期律是正确判断解答的关键，注意元素周期表的结构。

一般情况下同一周期相邻主族元素原子序数相差1，但第IIA、第IIIA有特殊性，还与其在周期表的周期序数有关。

在比较同一周期第IIA、第IIIA元素的原子序数时，若元素位于元素周期表第二、三周期时，原子序数相差1；若元素位于元素周期表第四、五周期时，由于在第IIA与第IIIA之间增加了7个副族和1个第VIII族，共10个纵行，元素的原子序数相差11；若元素位于第六周期，在第IIIB是15种镧系元素，在第七周期在第IIIB是15种锕系元素，元素的原子序数相差25。

5．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。

6．A、B、C、D、E、F、G、H为八种短周期主族元素，原子序数依次增大。

A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数，其中A的单质在常温下为气体。

C与B、H在元素周期表中处于相邻位置，这三种元素原子的最外层电子数之和为17。

D与F同周期。

G的单质常用作半导体材料。

请回答：

（1）C和H分别与A形成的简单化合物沸点较高的是________（填化学式），理由是_____________。

（2）C、E形成的简单离子半径大小：

r（C）______r（E）（填>、<或=）

（3）请写出F最高价氧化物对应的水化物在水溶液中的电离方程式______________。

（4）B与G形成的化合物常用于做耐高温材料，工业可用碳热还原法制取：

将G的氧化物与B的单质在1400℃条件下和足量的碳反应，请写出化学反应方程式_____________。

【答案】H2OH2O分子间存在氢键>H++AlO2-+H2O

Al（OH）3

Al3++3OH-3SiO2+6C+2N2

Si3N4+6CO

【解析】

【分析】

A、B、C、D、E、F、G、H为八种短周期主族元素，原子序数依次增大。

A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数，其中A的单质在常温下为气体，则A为H；G的单质常用作半导体材料，G为Si，结合原子序数可知F为Al；C与B、H在元素周期表中处于相邻位置，这三种元素原子的最外层电子数之和为17，17÷3=5…2，B为N、C为O、H为S，D与F同周期，位于第三周期，D为Na、E为Mg，以此来解答。

【详解】

由上述分析可知，A为H、B为N、C为O、D为Na、E为Mg、F为Al、G为Si、H为S。

（1）C和H分别与A形成的简单化合物分别是H2O、H2S，其中沸点较高的是H2O，原因是H2O分子间存在氢键，增加了分子之间的吸引力；

（2）O2-、Mg2+核外电子排布相同。

具有相同电子排布的离子中，原子序数大的离子半径小，则C、E形成的简单离子半径大小：

r（C）>r（E）；

（3）F最高价氧化物对应的水化物Al（OH）3是两性氢氧化物，在水溶液中存在酸式电离和碱式电离，电离方程式为H++AlO2-+H2O

Al（OH）3

Al3++3OH-；

（4）将G的氧化物与B的单质在1400℃条件下和足量的碳反应，其化学反应方程式为3SiO2+6C+2N2

Si3N4+6CO。

【点睛】

本题考查元素及化合物的推断及物质性质的方程式表示。

把握原子结构、元素的位置、质子数关系来推断元素为解答的关键，注意元素化合物知识的应用，题目侧重考查学生的分析与应用能力。

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．X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素，在周期表的短周期主族元素中，X的原子半径最小，X与R的最外层电子数相等；Z的内层电子数是最外层电子数的一半；U的最高化合价和最低化合价的代数和为6；R和Q可形成原子个数之比为1：

1和2：

1的两种化合物；T与Z同主族。

请回答下列问题：

（1）T元素在周期表中的位置是________________________。

（2）X、Z、Q三种元素的原子半径由小到大的顺序为___________（填元素符号）。

（3）R、T两元素最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为____________。

（4）某同学用X、R两元素的单质反应生成固体物质RX，RX属于离子化合物，且能与化合物X2Q反应生成X的单质。

①RX的电子式为_____________；RX与X2Q反应的化学方程式为___________。

②该同学认为取X、R两元素的单质反应后的固体物质与X2Q反应，若能产生

的单质，即可证明得到的固体物质一定是纯净的RX。

请判断该方法是否合理并说明理由：

_____________。

【答案】第三周期ⅣA族H

NaH+H2O=NaOH+H2↑不合理，若反应后有Na残留，也能与水反应生成H2

【解析】

【分析】

X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素，周期表的全部元素中X的原子半径最小，则X为H元素，X与R的最外层电子数相等，二者原子序数相差大于2，则R为Na元素，可知Z、Q处于第二周期，Z的内层电子数是最外层电子数的一半，Z的核外电子排布为2、4，Z原子最外层电子数为4，则Z为C元素；U的最高化合价和最低化合物的代数和为6，则U为Cl元素，R和Q可形原子数之比为1：

1和2：

1的两种化合物，则Q为O元素，这两种化合物为Na2O2、Na2O，T与Z同主族，由于Z是C元素，所以T为Si元素，据此分析解答。

【详解】

根据上述分析可知：

X为H，Z为C，Q为O，R为Na，T为Si，U为Cl元素。

（1）T为Si元素，原子核外电子排布为2、8、4，所以Si元素在期表中的位置是第三周期IVA族；

（2）X为H，Z为C，Q为O，同一周期元素原子序数越大原子半径越小；原子核外电子层数越多，原子半径越大，所以上述三种元素中原子半径由小到大顺序为H

（3）R为Na，T为Si，它们的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、H2SiO3，H2SiO3是弱酸，可以与强碱NaOH发生中和反应产生Na2SiO3和H2O，反应的化学方程式为：

2NaOH+H2SiO3=Na2SiO3+2H2O；

（4）X为H，R为Na，Q为O，H、Na二种元素形成的化合物NaH是离子化合物，X2Q是H2O，NaH与H2O反应产生NaOH和H2。

①NaH中Na+与H-通过离子键结合，电子式为

；NaH与H2O反应产生NaOH和H2，反应方程式为：

NaH+H2O=NaOH+H2↑；

②由于Na是非常活泼的金属，可以与水反应产生H2，反应方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，所以如果有Na残留，过量的Na与水反应也生成氢气，因此不能根据H、Na反应后的固体与水反应放出氢气确定得到的固体一定是纯净NaH，即该同学的说法不合理。

【点睛】

本题考查元素周期表及原子结构在元素推断中的应用。

根据元素的原子结构及相互关系推断元素是解题关键。

熟练掌握结构、性质、位置关系，注意元素金属性、非金属性强弱比较实验事实，要注意基础知识并灵活运用，注意金属氢化物有关问题。

9．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：

___________________；