高考化学原子结构与元素周期表的综合题试题及详细答案.docx

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高考化学原子结构与元素周期表的综合题试题及详细答案

2020-2021高考化学原子结构与元素周期表的综合题试题及详细答案

一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）

1．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。

2．下表是元素周期表的一部分，除标出的元素外，表中的每个编号代表一种元素。

请根据要求回答问题：

（1）②的元素符号是______。

（2）⑤和⑥两种元素的非金属性强弱关系是：

⑤______⑥。

（3）①和③两种元素组成的化合物中含有的化学键为________（填“离子键”或“共价键”）。

（4）④和⑥两种元素组成的化合物与AgNO3溶液反应的离子方程式为__________。

【答案】C＜共价键Ag＋＋Cl－＝AgCl↓

【解析】

【分析】

根据元素在周期表中的位置分析元素的种类；根据元素周期律及元素性质分析解答。

【详解】

根据元素周期表的结构及元素在周期表中的位置分析知，①为氢，②为碳，③为氧，④为钠，⑤为硫，⑥为氯；

（1）碳的元素符号是C，故答案为：

C；

（2）⑤和⑥处于相同周期，同周期元素随核电荷数增大，非金属性增强，则两种元素的非金属性强弱关系是：

⑤＜⑥，故答案为：

＜；

（3）H和O两种元素组成的化合物中有H2O和H2O2，都属于共价化合物，含有的化学键为共价键，故答案为：

共价键；

（4）Na和Cl两种元素组成的化合物为NaCl，与AgNO3溶液反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，离子方程式为：

Ag＋＋Cl－＝AgCl↓，故答案为：

Ag＋＋Cl－＝AgCl↓。

3．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。

4．下表是元素周期表的一部分，表中所列字母分别代表一种元素。

（1）表中的实线表示系周期表的部分边界，请用实线补全元素周期表的上边界____

（2）常温下，其单质呈液态的元素是____（填字母代号），它与e形成的化合物电子式为：

___________（用元素符号表示）

（3）b元素形成的单质所属晶体类型可能是________（填序号）

①分子晶体②原子晶体③金属晶体④离子晶体⑤过渡型晶体

（4）元素c、d、g的氢化物的沸点由高到低的顺序为________（用化学式表示）

（5）NH3·H2O的电离方程NH3·H2O

NH+4+OH-，试判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构__________（填字母代号）

【答案】

m

①②⑤H2O＞HF＞HClb

【解析】

【分析】

（1）第一周期中含有2种元素，处于第1列、18列；第2、3周期中元素处于1，2列，13～18列，据此画出元素周期表的上边界；

（2）常温下，呈液态的单质为溴与金属汞，由图可知位置可知，为溴单质，处于第四周期17列；e为Na元素，溴与钠形成的化合物为NaBr，由钠离子与氯离子构成；

（3）b为碳元素，形成的单质可能为原子晶体，如金刚石，可能为分子晶体，若富勒烯，可能为过渡型晶体，如石墨；

（4）c为氧元素、d为氟元素、g为氯元素，结合常温下氢化物状态与氢键判断氢化物的沸点；

（5）氨水的电离生成NH4+、OH-，说明NH3•H2O 中O-H键发生断裂，来确定氨水的结构和成键情况。

【详解】

（1）第一周期中含有2种元素，处于第1列、18列；第2、3周期中元素处于1，2列，13～18列，故元素周期表的上边界为：

；

（2）常温下，呈液态的单质为溴与金属汞，由图可知位置可知，为溴单质，处于第四周期17列，为表中m元素；e为Na元素，溴与钠形成的化合物为NaBr，由钠离子与氯离子构成，溴化钠电子式为

；

（3）b为碳元素，形成的单质可能为原子晶体，如金刚石，可能为分子晶体，若富勒烯，可能为过渡型晶体，如石墨；

（4）c为氧元素、d为氟元素、g为氯元素，常温下水为液体，HF、HCl为气体，故水的沸点较高，HF中分子之间存在氢键，沸点比HCl高，故沸点H2O＞HF＞HCl；

（5）NH3溶于水后，形成的NH3•H2O中，根据NH3•H2O的电离方程式为NH3•H2O⇌NH4++OH-，可知结构中含有铵根和氢氧根的基本结构，故NH3•H2O结构为b，故答案为b。

5．A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如图所示。

A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数，B原子核内质子数和中子数相等。

（1）写出A、B、C的名称:

A_____、B_____、C_____。

（2）C在元素周期表中的位置是_____。

（3）B的原子结构示意图为_____,C的氢化物与B的氢化物的稳定性强弱顺序　　　　　>　　　　　（填化学式）。

_______

（4）比较A、C的原子半径:

A_____（填“>”“<”或“=”）C。

【答案】氮硫氟第二周期ⅦA

HF>H2S>

【解析】

【分析】

A、B、C为短周期元素，由它们在周期表中的位置，可知A、C处于第二周期，B处于第三周期，令A原子核外电子为x，则B质子数为x+9，C核外电子数为x+2，则：

x+x+2=x+9，解得x=7，故A为N元素、B为S元素、C为F元素，据此解答。

【详解】

A、B、C为短周期元素，由它们在周期表中的位置，可知A.C处于第二周期，B处于第三周期，令A原子核外电子为x，则B质子数为x+9，C核外电子数为x+2，则：

x+x+2=x+9，解得x=7，故A为N元素、B为S元素、C为F元素，

（1）由上述分析可知，A为氮、B为硫、C为氟；

（2）C为氟，处于周期表中第二周期ⅦA族；

（3）B为S元素，原子结构示意图为

；非金属性：

F＞S，非金属性越强其对应简单气态氢化物的稳定性越大，故氢化物稳定性：

HF＞H2S；

（4）A为N、C为F，同一周期，自左至右，元素的原子半径减小，故原子半径：

N＞F。

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．A、D、E、W是中学常见的四种元素，原子序数依次增大，A的原子最外层电子数是次外层的2倍，D的氧化物属于两性氧化物，D、E位于同周期，A、D、E的原子最外层电子数之和为14，W是人体必需的微量元素，缺W会导致贫血症状。

（1）写出AE4的电子式：

____________________。

（2）下列事实能用元素周期律解释的是（填字母序号）___________。

a．D的最高价氧化物对应水化物的碱性弱于Mg（OH）2

b．E的气态氢化物的稳定性小于HF

c．WE3的溶液可用于刻蚀铜制的印刷电路板

（3）NaCN是一种有剧毒的盐，用E的一种氧化物EO2可以除去水溶液中含有的该有毒物质，得到一种生活中常见的固体和两种无毒气体。

写出该反应的离子方程式：

_________________________________________。

（4）工业上用电解法制备D的单质，反应的化学方程式为_____________________。

（5）W的单质可用于处理酸性废水中的NO3-，使其转换为NH4+，同时生成有磁性的W的氧化物X，再进行后续处理。

①上述反应的离子方程式为___________________________________________。

②D的单质与X在高温下反应的化学方程式为____________________________。

【答案】

ab2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-2Al2O3（熔融）

4Al+3O2↑3Fe+NO3-+2H++H2O=Fe3O4+NH4+8Al+3Fe3O4

4Al2O3+9Fe

【解析】

【分析】

A、D、E、W是中学常见的四种元素，原子序数依次增大，A的原子最外层电子数是次外层的2倍，A为C；D的氧化物属于两性氧化物，D为Al；D、E位于同周期，A、D、E的原子最外层电子数之和为14，14-4-3=7，则E为Cl；W是人体必需的微量元素，缺乏W会导致贫血症状，W为Fe。

【详解】

（1）A为C，E为Cl，AE4为CCl4，电子式为

；

（2）a.同周期元素金属性依次减弱，铝在镁的右边，所以金属性弱于镁，所以D的最高价氧化物对应水化物氢氧化铝的碱性弱于Mg（OH）2，故a符合题意；

b.同周期元素非金属性依次增强，所以F的非金属性强于O，则氢化物稳定性H2O小于HF，故b符合题意；

c.氯化铁与铜发生氧化还原反应，所以可以用氯化铁的溶液可用于刻蚀铜制的印刷电路板，不能用元素周期律解释，故c不符合题意；

答案选ab；

（3）NaCN是一种有剧毒的盐，E为Cl，用E的一种氧化物ClO2可以除去水溶液中含有的该有毒物质，得到一种生活中常见的固体和两种无毒气体。

该反应的离子方程式：

2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-；

（4）D为Al，工业上用电解熔融氧化铝的方法制备铝的单质，反应的化学方程式为2Al2O3（熔融）

4Al+3O2↑；

（5）W的单质可用于处理酸性废水中的NO3-，使其转换为NH4+，同时生成有磁性的W的氧化物X，再进行后续处理，①酸性环境下硝酸根离子具有强的氧化性，能够氧化性铁生成四氧化三铁，反应的离子方程式为3Fe+NO3-+2H++H2O=Fe3O4+NH4+；

②铝与四氧化三铁反应生成氧化铝和铁，方程式：

8Al+3Fe3O4

4Al2O3+9Fe。

8．有A、B、C、D四种核电荷数小于20的元素，A原子最外层电子数是次外层的2倍；B原子核外K层比M层电子数多1；C原子最外层电子数是其电子层数的3倍；D能形成D2－，D2－的M层为最外层。

试回答下列问题：

（1）写出A、B、C、D四种元素的元素符号：

A______、B______、C______、D______．

（2）写出A、B、C、D四种元素中的任意3种元素所能形成的常见化合物的化学式______、______、______。

【答案】CNaOSNa2CO3Na2SO3Na2SO4

【解析】

【分析】

A原子最外层电子数是次外层的2倍，则A为碳元素；B原子核外K层比M层电子数多1，则B为钠元素；C原子最外层电子数是其电子层数的3倍，则C为氧元素；D能形成D2－，D2－的M层为最外层，则S为硫元素。

【详解】

A原子最外层电子数是次外层的2倍，则A为碳元素；B原子核外K层比M层电子数多1，则B为钠元素；C原子最外层电子数是其电子层数的3倍，则C为氧元素；D能形成D2－，D2－的M层为最外层，则S为硫元素；

（1）由分析可知：

A、B、C、D四种元素的元素符号分别为C、Na、O、S；

（2）C、Na、O、S四种元素中的任意3种元素所能形成的常见化合物的化学式有Na2CO3、Na2SO3、Na2SO4。

9．下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。

试填空。

（1）写出上表中元素⑨原子的外围电子排布式________________________。

（2）元素③与⑧形成的化合物中元素③的杂化方式为：

_______杂化，其形成的化合物的晶体类型是：

_________________。

（3）元素④、⑤的第一电离能大小顺序是：

____＞____（用元素符号表示）；元素④与元素①形成的X分子的空间构型为：

___________。

请写出与N3—互为等电子体的分子或离子的化学式__________，__________（各写一种）。

（4）在测定①与⑥形成的化合物的相对分子质量时，实验测得的值一般高于理论值的主要原因是：

_______________________。

（5）某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素⑦与元素②的氢氧化物有相似的性质，写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式_____________。

（6）元素⑩在一定条件下形成的晶体的基本结构单元如下图1和图2所示，则在图1和图2的结构中与该元素一个原子等距离且最近的原子数之比为：

_________。

【答案】3d54s1sp3分子晶体NO三角锥形CO2或CS2、N2O、BeCl2CNO-HF分子之间有氢键，形成（HF）nNa2BeO22∶3，

【解析】

【分析】

由元素在周期表中的位置可知，①为H，②为Be，③为C，④为N，⑤为O，⑥为F，⑦为Al，⑧为Cl，⑨为Cr，⑩为Co；

（1）Cr的原子序数为24，注意外围电子的半满为稳定状态；

（2）元素③与⑧形成的化合物为CCl4，存在4个共价单键，没有孤对电子，构成微粒为分子；

（3）④为N，⑤为O，N原子的2p电子半满为稳定结构，则第一电离能大；X分子为NH3，与N3-互为等电子体的分子、离子，应具有3个原子和16个价电子；

（4）HF分子之间含有氢键；

（5）Al与Be位于对角线位置，性质相似；

（6）由图1可知，与体心原子距离最近的原子位于顶点，则有8个；由图2可知，与顶点原子距离最近的原子位于面心，1个晶胞中有3个，则晶体中有

=12个。

【详解】

由元素在周期表中的位置可知，①为H，②为Be，③为C，④为N，⑤为O，⑥为F，⑦为Al，⑧为Cl，⑨为Cr，⑩为Co；

（1）Cr的原子序数为24，注意外围电子的半满为稳定状态，则外围电子排布为3d54s1；

（2）元素③与⑧形成的化合物为CCl4，存在4个共价单键，没有孤对电子，则C原子为sp3杂化，构成微粒为分子，属于分子晶体；

（3）④为N，⑤为O，N原子的2p电子半满为稳定结构，则第一电离能大，即N＞O；X分子为NH3，空间构型为三角锥形；与N3-互为等电子体的分子、离子，应具有3个原子和16个价电子，则有CO2（或CS2、N2O、BeCl2）、CNO-等微粒；

（4）因HF分子之间含有氢键，能形成缔合分子（HF）n，则测定的相对分子质量较大；

（5）Al与Be位于对角线位置，性质相似，则Be与NaOH溶液反应生成Na2BeO2；

（6）由图1可知，与体心原子距离最近的原子位于顶点，则有8个；由图2可知，与顶点原子距离最近的原子位于面心，1个晶胞中有3个，空间有8个晶胞无隙并置，且1个面被2个晶胞共用，则晶体中有

=12个，所以在图1和图2的结构中与该元素一个原子等距离且最近的原子数之比为8:

12=2:

3。

10．

（1）在

中，中子数为________；该原子与

是_________关系。

（2）标准状况下，有以下三种物质余①

，②

，③

，上述物质质量最大的_____（填序号，下同），所含原子数最多的是______，体积最小的是_______。

（3）已知A、B、C、D均含有同一种元素，其中A为活泼金属单质，热的C溶液可用于洗涤油污。

且它们四种物质之间存在如下转化关系，请回答下列问题：

①D的化学式为：

_____。

②写出过程③的化学方程式：

__________。

【答案】10同位素②②③NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

【解析】

【分析】

（1）质量数=质子数+中子数；同位素是同种元素的不同核素；

（2）标准状况下：

①22gCO2的物质的量为

=0.5mol，体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L；②33.6LCH4的物质的量为

=1.5mol，质量为1.5mol×16g/mol=24g；③1molH2O的质量为1mol×18g/mol=18g，体积为18mL；

（3）常用热的Na2CO3溶液洗涤油污，且Na为活泼金属，则A为Na、B为NaOH、C为Na2CO3、D为NaHCO3。

【详解】

（1）在

中，中子数为18-8=10；

与

具有相同质子数和不同中子数，互为同位素；

（2）标准状况下：

①22gCO2的物质的量为

=0.5mol，体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L，含有的原子总物质的量为1.5mol；②33.6LCH4的物质的量为

=1.5mol，质量为1.5mol×16g/mol=24g，含有的原子总物质的量为7.5mol；③1molH2O的质量为1mol×18g/mol=18g，体积为18mL，含有的原子总物质的量为3mo