化学原子结构与元素周期表的专项培优 易错 难题练习题含详细答案.docx
《化学原子结构与元素周期表的专项培优 易错 难题练习题含详细答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学原子结构与元素周期表的专项培优 易错 难题练习题含详细答案.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
化学原子结构与元素周期表的专项培优易错难题练习题含详细答案
化学原子结构与元素周期表的专项培优易错难题练习题含详细答案
一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）
1．同一周期（短周期）各元素形成单质的沸点变化如下图所示（按原子序数连续递增顺序排列）。
该周期部分元素氟化物的熔点见下表。
氟化物
AF
BF2
DF4
熔点/K
1266
1534
183
（1）A原子核外共有_______种不同运动状态的电子、_______种不同能级的电子；
（2）元素C的最高价氧化物对应水化物的电离方程式为__________；
（3）解释上表中氟化物熔点差异的原因：
_______；
（4）在E、G、H三种元素形成的氢化物中，热稳定性最大的是_______（填化学式）。
A、B、C三种原子形成的简单离子的半径由大到小的顺序为______（填离子符号）。
【答案】114AlO2-+H++H2O
Al（OH）3
Al3++3OH-NaF与MgF2为离子晶体，离子之间以离子键结合，离子键是强烈的作用力，所以熔点高；Mg2+的半径比Na+的半径小，离子电荷比Na+多，故MgF2的熔点比NaF高；SiF4为分子晶体，分子之间以微弱的分子间作用力结合，故SiF4的熔点低HClNa+>Mg2+>Al3+
【解析】
【分析】
图中曲线表示8种元素的原子序数（按递增顺序连续排列）和单质沸点的关系，H、I的沸点低于0℃，根据气体的沸点都低于0℃，可推断H、I为气体，气体元素单质为非气体，故为第三周期元素，则A为Na，B为Mg，C为Al，D为Si，E为P、G为S，H为Cl，I为Ar。
（1）原子中没有运动状态相同的电子，由几个电子就具有几种运动状态；
根据核外电子排布式判断占有的能级；
（2）氢氧化铝为两性氢氧化物，有酸式电离与碱式电离；
（3）根据晶体类型不同，以及同种晶体类型影响微粒之间作用力的因素解答；
（4）同周期自左而右非金属性增强，非金属性越强氢化物越稳定；
电子层结构相同核电荷数越大离子半径越小，据此解答。
【详解】
由上述分析可知：
A为Na，B为Mg，C为Al，D为Si，E为P、G为S，H为Cl，I为Ar。
（1）A为Na元素，原子核外电子数为11，故共有11种不同运动状态的电子，原子核外电子排布式为1s22s22p63s1，可见有4种不同能级的电子；
（2）Al（OH）3为两性氢氧化物，在溶液中存在酸式电离和碱式电离两种形式的电离作用，电离方程式为：
AlO2-+H++H2O
Al（OH）3
Al3++3OH-；
（3）NaF与MgF2为离子晶体，阳离子与阴离子之间以强烈的离子键结合，断裂化学键需消耗较高的能量，因此它们的熔沸点较高；由于Mg2+的半径比Na+的半径小，带有的电荷比Na+多，所以MgF2的熔点比NaF高；而SiF4为分子晶体，分子之间以微弱的分子间作用力结合，破坏分子间作用力消耗的能量较少，故SiF4的熔点低；
（4）同一周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强，元素的非金属性：
Cl>S>P。
元素的非金属性越强，其相应的简单氢化物就越稳定，故HCl最稳定性，Na+、Mg2+、Al3+核外电子排布都是2、8，电子层结构相同，对于电子层结构相同的离子来说，离子的核电荷数越大，离子半径越小，故离子半径Na+>Mg2+>Al3+。
【点睛】
本题考查核外电子排布规律、晶体结构与性质的关系、元素周期律等的应用，根据图象信息判断出元素是解题关键，突破口为二、三周期含有气体单质数目。
2．正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，而电性相反。
科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质—反物质。
1997年年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布：
他们分别制造出9个和7个反氢原子。
这是人类探索反物质的一大进步。
（1）你推测反氢原子的结构是（____）
A．由1个带正电荷的质子与1个带负电荷的电子构成
B．由1个带负电荷的质子与1个带正电荷的电子构成
C．由1个不带电子的中子与1个带负电荷的电子构成
D．由1个带负电荷的质子与1个带负电荷的电子构成
（2）反物质酸、碱中和反应的实质是（____）
A．H-+OH+=H2OB．H++OH+=H2O
C．H-+OH-=H2OD．H++OH-=H2O
（3）若有反α粒子（α粒子即氦核），它的质量数为_________电荷数为_______。
【答案】BA42
【解析】
【分析】
根据反粒子特征和定义进行解答。
【详解】
（1）A.由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成的，这是正常氢原子的构成，故A错误；
B.由一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子构成的， 符合反氢原子的构成, 故B正确；
C.由一个不带电的中子和一个带负电荷的电子构成的，不正确，因为反氢原子中电子带正电，故C错误；
D.由一个带负电荷的质子和一个带负电荷的电子构成，原子不显电性，不能都带负电荷。
故D错误。
答案：
B。
（2）酸碱中和反应是H+ +OH-=H2O，根据反物质的定义特征，可知反物质酸碱中和反应为H- +OH+= H2O，所以A符合题意，答案：
A；
（3）已知a粒子质量数为4，带2个正电荷，因此反a粒子质量数为4, 电荷数为-2。
答案：
4；2。
【点睛】
根据反粒子的定义：
正电子、负质子等都属于反粒子；反粒子的特征：
它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，而电性相反进行解答。
3．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。
4．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。
5．A、B、C、D为原子序数依次增大短周期元素，A的最外层电子数是其电子层数2倍；B的阴离子和C的阳离子具有相同的电子层结构，两元素的单质反应，生成一种淡黄色的固体E；D的L层电子数等于其它电子层上的电子数之和。
（1）A元素名称为______，D在周期表中的位置________，离子半径大小B___C（填“>”“<”或“=”）。
（2）B的两种单质在常温下都是气体，它们互为____________。
比较B的氢化物和D的氢化物沸点：
B___D（填“＞”“＜”或“=”），原因是_________________。
（3）E中含有化学键类型：
_________，属于___________化合物（填“离子化合物”或“共价化合物”）。
（4）用电子式表示C与D的二元化合物的形成过程：
_____________________。
（5）氢原子与B分别形成10电子和18电子分子，写出18电子分子转化成10电子分子的化学方程式__________________。
【答案】碳第三周期第VIA>同素异形体>水分子间存在氢键离子键和非极性共价键离子化合物
2H2O2
2H2O+O2↑
【解析】
【分析】
短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大，A的最外层电子数是其电子层数2倍，则A原子核外有2个电子层，核外电子排布是2、4，A是C元素；B的阴离子和C的阳离子具有相同的电子层结构，两元素的单质反应，生成一种淡黄色的固体E，淡黄色固体E是Na2O2，则B是O元素、C是Na元素；D的L层电子数等于K、M两个电子层上的电子数之和，则D原子M层电子数为6，则D为S元素。
然后根据元素的原子结构及形成的化合物的性质，结合元素周期律分析解答。
【详解】
根据上述分析可知：
A是C元素，B是O元素，C是Na元素，D是S元素，淡黄色的固体E是Na2O2。
（1）A是C元素，元素名称为碳；D是S元素，原子核外电子排布为2、8、6，则S在元素周期表中位于第三周期第VIA族；O2-、Na+核外电子排布是2、8，二者电子层结构相同，对于电子层结构相同的离子来说，核电荷数越大，离子半径就越小，所以离子半径O2->Na+；
（2）氧元素形成的单质有O2、O3，二者是由同一元素形成的不同性质的单质，互为同素异形体；B的氢化物H2O和D的氢化物H2S结构相似，由于在H2O分子之间存在氢键，增加了分子之间的吸引力，使得物质的熔沸点升高，故物质的沸点：
H2O>H2S；
（3）E是Na2O2，该物质是离子化合物，2个Na+与O22-之间通过离子键结合，在阴离子O22-中2个O原子之间通过共价键结合；
（4）C与D的二元化合物Na2S是离子化合物，Na+与S2-通过离子键结合，用电子式表示其形成过程为：
。
（5）H与O分别形成10电子分子是H2O，形成的18电子分子是H2O2，18电子分子H2O2不稳定，容易分解为H2O和O2，反应的化学方程式为：
2H2O2
2H2O+O2↑。
【点睛】
本题考查位置结构性质的相互关系及应用，涉及原子结构、元素周期表结构、物质性质等知识点，熟练掌握元素化合物、元素周期律等知识点，侧重考查学生分析与应用能力。
6．A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大。
①A元素组成的单质是相同条件下密度最小的物质；②B元素原子的最外层电子数是其内层电子总数的2倍；③D原子的电子层数与最外层电子数之比为3：
1；④E元素的最外层电子数是电子层数的2倍；⑤C与E同主族。
请回答下列问题：
（1）B元素在周期表中的位置是：
______________
（2）写出化合物D2C2的电子式____________；该化合物中所含化学键类型为____________
（3）化合物A2C和A2E中，沸点较高的是______________（填化学式）
（4）化合物EC2常温下呈气态，将其通入Ba（NO3）2溶液中，有白色沉淀和NO气体放出，该反应的离子方程式为_______________
（5）元素A、B、C按原子个数比2：
1：
1组成的化合物是常见的室内装修污染物，该物质的分子空间构型为______________；该化合物中B原子的杂化轨道类型为______________
【答案】第二周期第IVA族
离子键、共价键H2O3SO2+3Ba2++2NO3-+2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+平面三角形sp2
【解析】
【分析】
A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大。
①A元素组成的单质是相同条件下密度最小的物质，则A是H元素；②B元素原子的最外层电子数是其内层电子总数的2倍，则B原子核外有2个电子层，核外电子排布是2、4，B是C元素；③D原子的电子层数与最外层电子数之比为3：
1，则D核外电子排布式是2、8、1，D是Na元素；④E元素的最外层电子数是电子层数的2倍，则E核外电子排布是2、8、6，E是S元素；⑤C与E同主族，原子序数小于Na，大于C，则C是O元素。
结合元素的单质及化合物的结构、性质分析解答。
【详解】
根据上述分析可知A是H，B是C，C是O，D是Na，E是S元素。
（1）B是C元素，在周期表中的位置是第二周期第IVA族；
（2）化合物D2C2是Na2O2，该物质中Na+与O22-通过离子键结合，在O22-中两个O原子通过共价键结合，所以其电子式为：
；该化合物中所含化学键类型为离子键、共价键；
（3）化合物A2C是H2O，A2E是H2S，由于在H2O分子之间存在氢键，增加了分子之间的吸引力，使物质气化消耗较多的能量，因此沸点较高的是H2O；
（4）化合物EC2是SO2，在常温下呈气态，该物质具有还原性，将其通入Ba（NO3）2溶液中，有白色沉淀和NO气体放出，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得该反应的离子方程式为3SO2+3Ba2++2NO3-+2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+；
（5）元素A、B、C按原子个数比2：
1：
1组成的化合物CH2O是常见的室内装修污染物，该物质的分子中，C原子采用sp2杂化，与O原子形成共价双键，再与2个H原子形成2个共价键，分子空间构型为平面三角形。
【点睛】
本题考查了元素的原子结构与物质性质的关系、有电子转移的离子方程式书写等知识。
根据题干信息正确推断元素是解题关键，能很好的反映学生对饮水机化合物的性质及物质结构理论的掌握和应用情况。
7．下表是元素周期表中的一部分。
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
1
A
2
E
F
H
J
3
B
C
D
G
I
根据A～J在周期表中的位置，用元素符号或化学式回答下列问题：
（1）电负性最强的元素是________，第一电离能最小的单质是________。
（2）最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是__________，呈两性的是________。
（3）A分别与E、F、G、H、I形成的简单化合物中，沸点最高的是________。
（4）由B、C、D、G、I形成的单核离子中，半径最大的离子是________。
【答案】FNaHClO4Al（OH）3HFS2-
【解析】
【分析】
先根据元素在周期表的位置确定元素：
A是H，B是Na，C是Mg，D是Al，E是C，F是N，G是S，H是F，I是Cl，J是Ne。
（1）在同一周期元素的原子中，原子半径越小，元素的非金属性越强，元素的电负性越大；元素的金属性越强，其第一电离能越小；
（2）形成最高价含氧酸酸性最强的是物质HClO4；处于金属与非金属交界区的Al元素形成的氧化物的水化物显两性；
（3）分子之间作用力越强，物质的熔沸点越高；分子之间存在的氢键，增加分子之间的吸引力，导致相应的氢化物沸点升高；
（4）离子核外电子层数越多，离子半径越大；当离子核外电子层数相同时，离子的核电荷数越小，离子半径越大。
【详解】
根据上述分析可知A是H，B是Na，C是Mg，D是Al，E是C，F是N，G是S，H是F，I是Cl，J是Ne。
（1）元素的非金属性越强，其电负性越大，在上述元素中，非金属性最强的元素是F，所以电负性最强的元素是F；元素的金属性越强，原子半径越大，越容易失去电子，其第一电离能越小。
在上述元素中金属性最强的元素是Na元素，所以第一电离能最小的单质是Na；
（2）上述元素形成最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是HClO4，呈两性的是Al（OH）3；
（3）H分别与C、N、S、F、Cl形成的简单化合物分别是CH4、NH3、H2S、HF、HCl，这些物质都是由分子构成，物质分子间作用力越强，克服分子间作用力消耗的能量越高，物质的熔沸点就越高。
氢键是比分子间作用力强很多的作用力，会使物质的熔沸点升高。
由于HF、NH3分子之间存在氢键，且氢键HF>NH3，因此物质的沸点最高的是HF。
（4）Na、Mg、Al、S、Cl都是第三周期的元素，Na+、Mg2+、Al3+是原子失去最外层电子形成的阳离子，核外电子排布是2、8；S2-、Cl-是原子获得电子形成阴离子，核外电子排布是2、8、8。
由于离子核外电子层数越多，离子半径越大；当离子核外电子层数相同时，离子的核电荷数越小，离子半径越大，所以上述元素形成的单核离子中，半径最大的离子是S2-。
【点睛】
本题考查了元素周期表和元素周期律的综合应用，涉及电离能、电负性、氢键、离子半径大小比较等知识点，要根据物质结构特点、氢键对物质性质的影响等知识点再结合元素周期律、知识迁移的方法分析解答即可。
8．下表是元素周期表中短周期元素的一部分，表中所列字母分别代表一种元素。
族
周期
IA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
VA
ⅥA
ⅦA
0
一
①
二
②
③
三
④
⑤
⑥
⑦
⑧
回答下列问题：
（1）上述元素中②元素的名称_______；⑤元素在周期表中的位置是________。
（2）在③、⑦、⑧的气态氢化物中最稳定的是_____（用化学式表示）；⑦的最高价氧化物对应水化物的化学式是________。
（3）写出⑥的单质和④的最高价氧化物对应水化物的化学方程式是________。
（4）④、⑤是两种活泼性不同的金属，用事实来说明④比⑤活泼性更强________。
（5）由①和⑧组成的化合物极易溶于水，请设计简单的实验加以说明。
写出简要的实验操作、现象和结论。
__________________________。
【答案】氮第三周期IIA族HFH2SO42Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑Na在常温下就能和冷水发生剧烈反应生成氢气，而Mg和冷水几乎不反应，和热水发生微弱反应设计喷泉实验进行验证，烧瓶中装满HCl气体，倒置在盛有水的烧杯中，挤压胶头滴管，观察水沿着导管进入烧瓶中形成喷泉，可说明HCl极易溶于水
【解析】
【分析】
根据表中数据，元素①~⑧分别为H、N、F、Na、Mg、Al、S、Cl。
【详解】
（1）分析可知②元素为N，名称为氮；⑤元素为Mg，在周期表中的位置为第三周期IIA族；
（2）③、⑦、⑧分别为F、S、Cl，元素的非金属性越强，其气态氢化物越稳定，非金属性：
F>Cl>S，则最稳定的氢化物为HF；S的最高价氧化物对应水化物为H2SO4；
（3）④、⑥分别为Na、Al，Al与NaOH反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
（4）Na在常温下就能和冷水发生剧烈反应生成氢气，而Mg和冷水几乎不反应，和热水发生微弱反应，从而说明Na比Mg活泼；
（5）由①和⑧组成的化合物为HCl，可设计喷泉实验进行验证，烧瓶中装满HCl气体，倒置在盛有水的烧杯中，挤压胶头滴管，观察水沿着导管进入烧瓶中形成喷泉，可说明HCl极易溶于水。
【点睛】
利用喷泉实验验证HCl极易溶于水的性质。
9．下表是元素周期表的一部分，表中序号分别代表某一元素。
请回答下列问题。
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2
3
升级会员 