2020-2021高考化学原子结构与元素周期表-经典压轴题附详细答案

2020-2021高考化学原子结构与元素周期表-经典压轴题附详细答案一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）1．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ScTiVCrMn核电荷数2122232425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。2．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<H2SO4，C正确；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。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-+H2OAl(OH)3Al3++3OH-3SiO2+6C+2N2Si3N4+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-+H2OAl(OH)3Al3++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+2N2Si3N4+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．有关物质存在如图所示的转化关系，已知C、G、H为中学常见的单质，其中G固态时呈紫黑色，C、H在通常状况下为气体，实验室常用E在B的催化加热下制单质H。(1)写出B物质的名称_______________________；(2)写出①的化学反应方程式___________________________________________________；(3)写出②的离子方程式_____________________________________________________________；(4)在D溶液中通入C后的溶液中，分离出G的操作名称是_______________________。【答案】二氧化锰MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O6I-+ClO3-+6H+=3I2+Cl-+3H2O萃取【解析】【分析】G为紫黑色固体单质，且是常见单质，则G是碘单质；实验室常用E在B的催化加热下制单质H，实验室需要催化剂制取的气体单质只有氧气，所以H为O2，常用氯酸钾在二氧化锰的催化下加热分解制取氧气，所以B为MnO2，E是KClO3；浓A溶液与B（二氧化锰）加热可以生成气体单质C，则A为HCl，气体C为Cl2，氯气可以与D(含I-溶液)反应生成碘单质，且D与HCl、KClO3反应生成碘单质，根据元素守恒可知F为KCl溶液，则D为KI溶液。【详解】（1）根据分析可知B为二氧化锰，故答案为：二氧化锰；（2）该反应为浓盐酸与二氧化锰共热制取氯气的反应，故答案为：MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O；（3）该反应为KI在酸性环境中与KClO3发生归中反应生成碘单质的反应，故答案为：6I-+ClO3-+6H+=3I2+Cl-+3H2O；（4）通过萃取可将碘单质从溶液中分离，故答案为：萃取。【点睛】实验室制取氧气的反应有:1、加热高锰酸钾，化学式为：2KMnO4===(△）K2MnO4+MnO2+O2↑；2、用催化剂MnO2并加热氯酸钾，化学式为:2KClO32KCl+3O2↑；3、双氧水在催化剂MnO2（或红砖粉末，土豆，水泥，铁锈等）中，生成O2和H2O，化学式为:2H2O22H2O+O2↑；5．下列各题中的物质均由核电荷数为1～10的元素组成。请按下列要求填写化学式：（1）只由2个原子核和2个电子构成的分子是___。（2）1个最外层有5个电子和3个只有1个电子的原子结合的分子是___。（3）1个最外层有4个电子的原子和2个最外层有6个电子的原子结合的分子是___。（4）由3个最外层是6个电子的原子结合而形成的分子是___。（5）由2个原子核10个电子结合而成的分子是___。（6）由5个原子核10个电子结合而成的分子是___。【答案】H2NH3CO2O3HFCH4【解析】【分析】根据前10号元素的电子排布，由成键特点和形成分子的原子数目推导常见的分子微粒；根据原子符号的含义解题。【详解】由题意可知，一个原子中含有一个电子，则原子为H，构成的分子为：；由核外电子排布和形成分子的原子数目可知，原子分别是N和H，形成的分子为；由由核外电子排布和形成分子的原子数目可知，原子分别是C和O，形成的分子为；由核外电子排布和形成分子的原子数目可知，原子是O，形成的分子为；由核外电子排布和形成分子的原子数目可知，该分子为HF；由核外电子排布和形成分子的原子数目可知，该分子为。【点睛】考查元素化合物的推断，推断元素化合物是解题的根据，了解短周期元素构成的常见10电子、18电子物质是解题基础；常见10电子微粒：原子(Ne)；离子N3-、O2－、F－、Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、OH-、H3O+；分子(CH4、NH3、H2O、HF)等。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．短周期元素A、B、C、D在元素周期表中的相对位置如表所示，已知A原子最外层电子数与次外层电子数之比为2：1。E和C、D同周期，它的原子序数比B多6。回答下列问题：ABCD(1)人的汗液中含有D的简单离子，其离子结构示意图为______，元素C在元素周期表中的位置是______。C的最高价氧化物的水化物的浓溶液稀释的方法是______。(2)A的最高价氧化物的化学式为_____，所含的化学键类型是______（填“离子键”或“共价键”）。(3)E的最高价氧化物对应的水化物的化学式为____，它是______（填“酸性”或“两性”或“碱性”）化合物。写出该化合物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式______。(4)加热时，B的最高价氧化物对应水合物的浓溶液与单质A反应的化学方程式为(用具体的化学式表示)______。【答案】第三周期ⅥA族将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌CO2共价键Al(OH)3两性Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2OC+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O【解析】【分析】短周期元素A、B、C、D在元素周期表中的相对位置如下表，A位于第二周期，A原子最外层电子数与次外层电子数之比为2：1，则其最外层电子数是4，A为C元素，则B为N元素、C为S元素、D为Cl元素，E和C、D同周期，它的原子序数比B多6，则E是13号的Al元素。【详解】根据上述分析可知A是C元素，B为N元素、C为S元素、D为Cl元素，E是Al元素。(1)D是Cl元素，Cl原子获得1个电子生成Cl-，Cl-离子结构示意图为；元素C是S元素，原子核外电子排布是2、8、6，所以S位于元素周期表第三周期第VIA族。C的最高价氧化物的水化物是H2SO4，由于浓硫酸的密度比水大，且浓硫酸溶于水会放出大量的热，属于浓硫酸稀释的方法是将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌；(2)A是C，C原子最外层有4个电子，所以C元素的最高价氧化物是CO2，CO2分子中C原子和O原子之间通过共价键结合，使分子中每个原子都达到最外层8个电子的稳定结构；(3)E是Al元素，原子最外层有3个电子，其最高价氧化物对应的水化物的化学式是Al(OH)3，Al元素处于金属与非金属交界区，其最高价氧化物对应的水化物的化学式是Al(OH)3既能与强酸反应产生盐和水，也能与强碱溶液反应产生盐和水，是一种两性氢氧化物；Al(OH)3与氢氧化钠溶液反应产生NaAlO2和H2O，该反应的离子方程式为：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O；(4)B的最高价氧化物对应水化物的浓溶液是浓HNO3，该物质具有强的氧化性，在加热时浓硝酸和C发生氧化还原反应，产生CO2、NO2、H2O，根据原子守恒、电子守恒，可得该反应方程式为C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。【点睛】本题考查了元素及化合物的推断、金属及非金属化合物的性质、结构等。根据元素的相对位置及原子结构特点推断元素是本题解答的关键，准确掌握物质结构对性质的决定作用，清楚各种物质的化学性质是解题基础。8．下表是元素周期表的一部分，回答下列有关问题：（1）写出下列元素符号：①________，⑥________，⑦________，⑪________。（2）在这些元素中，最活泼的金属元素是________，最活泼的非金属元素是_______，最不活泼的元素是________。（3）在这些元素的最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的是________，碱性最强的是______，呈两性的氢氧化物是___________，写出三者之间相互反应的化学方程式___。（4）在这些元素中，原子半径最小的是_________，原子半径最大的是_________。（5）在③与④中，化学性质较活泼的是________，怎样用化学实验证明？答：________。在⑧与⑫中，化学性质较活泼的是_________，怎样用化学实验证明？答：_________。【答案】NSiSCaKFArHClO4KOHAl(OH)3Al(OH)3+3HClO4=Al(ClO4)3+3H2O、Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O、KOH+HClO4=KClO4+H2OFKNa与H2O反应：Na与水剧烈反应，Mg与水不反应Cl将Cl2通入到NaBr溶液中，溶液由无色变为橙色，说明Cl的化学性质比Br的活泼【解析】【详解】（1）根据元素周期表的结构可知：①、⑥、⑦、⑪分别在第二周期VA、第三周期IVA、第三周期VIA和第四周期IIA，则①、⑥、⑦、⑪分别为N、Si、S、Ca；（2）根据元素周期表性质的递变规律，最活泼的金属应在第IA，最活泼的非金属应在第VIIA，惰性气体最不活泼，则在IA元素Na（③）和K（⑩）中K最活泼；在VIIA族元素F（②）、Cl（⑧）和Br（⑫）中，F最活泼；最不活泼的是⑨即Ar；（3）元素的最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的必是非金属性增强的，根据同周期、同主族元素非金属性的递变规律可知，元素非金属性最强的是②即F，但F无最高正价；因为我们知道，HClO4已知的最高价含氧酸中酸性最强的，即酸性最强的是HClO4；元素的最高价氧化物对应水化物中，碱性最强的必是非金属性增强的，根据同周期、同主族元素金属性的递变规律可知，元素金属性最强的是⑩即K，则碱性最强的必是KOH；在表中所列元素的最高价氧化物对应水化物中，只有Al(OH)3具有两性；三者之间相互反应的化学方程式分别为Al(OH)3+3HClO4=Al(ClO4)3+3H2O、Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O、KOH+HClO4=KClO4+H2O；（4）同周期元素从左至右原子半径依次减小，同主族元素从上而下原子半径依次增大，故在这些元素中，原子半径最小的是F，原子半径最大的是K；（5）③和④分别是Na和Mg，根据同主族元素金属性的递变规律可知，金属性Na＞Mg，根据判断金属性强弱的方法，可依据二者单质分别与水反应的剧烈程度来判断其金属性强弱，即与H2O反应：Na与水剧烈反应，Mg与水不反应；⑧和⑫分别是Cl和Br，根据同主族元素非金属性的递变规律可知，非金属性Cl＞Br，根据判断非金属性强弱的方法，可依据二者气态氢化物的稳定性、单质之间的置换反应等来判断其非金属性强弱，即将Cl2通入到NaBr溶液中，溶液由无色变为橙色，说明Cl的化学性质比Br的活泼。【点睛】本题综合性较强，涵盖了元素周期表、元素性质的递变规律、元素金属性及非金属性强弱的判断方法等，要求用多方面的知识解决问题，能很好滴训练综合运用知识解决问题的能力，根据元素最高价氧化物对应水化物的递变规律或元素的金属性、非金属性的递变规律思考。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．已知元素X、Y、Z质子数都小于18，并且质子数。X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，Z原子有两个电子层，外层电子数是内层的电子数的三倍，则（1）X是___________，Z是___________；Y原子结构示意图___________。（2）由Y和Z组成，且Y和Z的质量比为7∶20的化合物的分子式是___________。（3）X、Z可以形成两种化合物A和B，A中原子个数比为2∶1，则A的摩尔质量是___________。B中两原子个数比为1∶1，实验室常用B制备少量的氧气，写出该反应的化学反应方程式___________。【答案】H元素O元素N2O518g/mol2H2O22H2O+O2↑【解析】【分析】元素X、Y、Z质子数都小于18，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，则X为H元素；Z原子有两个电子层，外层电子数是内层的电子数的三倍，最外层电子数为6，则Z为O元素；由于质子数X+Y=Z，故Y质子数=8-1=7，故Y为N元素，据此分析。【详解】元素X、Y、Z质子数都小于18，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，则X为H元素；Z原子有两个电子层，外层电子数是内层的电子数的三倍，最外层电子数为6，则Z为O元素；由于质子数X+Y=Z，故Y质子数=8-1=7，故Y为N元素。（1）X是H元素，Z是O元素；Y为N元素，原子结构示意图为；（2）m（N）：m（O）=7：20，可知n（N）：n（O）=：=2：5，故该化合物为N2O5；（3）H、O可以形成两种化合物A和B，A中X、Z原子个数比为2：1，则A为H2O，则A的摩尔质量是18g/mol；B中两原子个数比为1∶1，则B为H2O2，实验室常用H2O2制备少量的氧气，反应的化学反应方程式为2H2O22H2O+O2↑。11．下图是元素周期表的一部分：①④⑤⑥②③⑦⑧FeⅠ．用化学用语回答下列问题：（1）①、②、⑥形成的化合物中存在的化学键类型有________。（2）④、⑦、⑧的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是_______。（3）写出②的离子结构示意图为__________。（4）Y由②⑥⑧三种元素组成，它的水溶液是生活中常见的消毒剂。Y的水溶液与洁厕灵混合使用会产生一种有毒气体，该反应的离子方程式为_______。Ⅱ．A、B、C、D都是中学化学中常见的物质，其中A、B、C均含有同一种元素，在一定条件下相互转化关系如下(部分反应中的水已略去)。根据题意回答下列问题：（1）若A是一种金属单质，C是淡黄色固体，写出C的一种用途_____；（2）若A、B、C均为化合物且含有同一种金属元素，D是会造成温室效应的一种气体，请写出D的电子式_____，A和C反应的离子方程式___。(3)若D是一种常见的过渡金属单质，原子核内有26个质子，向C的水溶液中滴加AgNO3溶液，产生不溶于稀HNO3的白色沉淀，检验此C溶液中金属离子的方法是________；又知在酸性溶液中该金属离子能被双氧水氧化，写出该反应的离子方程式_________。【答案】离子键、共价键HClO4>H2SO4>H2CO3ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O强氧化剂或供氧剂HCO3-+OH-=CO32-+H2O先加KSCN，无现象，后滴加氯水，溶液呈血红色2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O【解析】【分析】由表中元素所在的位置，可确定①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧分别为H、Na、Al、C、N、O、S、Cl元素。【详解】Ⅰ．（1）①、②、⑥形成的化合物为NaOH，由此可确定其中存在的化学键为离子键、共价键；（2）④、⑦、⑧的最高价含氧酸分别为H2CO3、H2SO4、HClO4，非金属性Cl>S>C，则酸性由强到弱的顺序为HClO4>H2SO4>H2CO3；（3）②的离子为Na+，其原子核外有2个电子层，最外层达8电子稳定结构，则其离子结构示意图为；（4）Y为NaClO，其水溶液与洁厕灵(HCl)混合使用会产生一种有毒气体Cl2，由此可写出该反应的离子方程式为ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O；Ⅱ．（1）C是淡黄色固体，则其为Na2O2，它的用途为强氧化剂或供氧剂；（2）D是会造成温室效应的一种气体，则其为CO2，电子式为，A为NaOH，C为NaHCO3，则NaOH和NaHCO3反应的离子方程式为HCO3-+OH-=CO32-+H2O；(3)若D是一种常见的过渡金属单质，原子核内有26个质子，则其为Fe。A为Cl2，B为FeCl3，C为FeCl2。检验FeCl2中Fe2+的方法是先加KSCN，无现象，后滴加氯水，溶液呈血红色；在酸性溶液中Fe2+能被双氧水氧化，生成Fe3+、H2O，该反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。【点睛】检验Fe2+时，我们易出现这样的错误，先往待测溶液中滴加氯水，然后滴加KSCN溶液。其错因只是一味地考虑所需滴加的试剂，没有考虑试剂的加入顺序，没有考虑与Fe3+检验的区别到底在哪里。12．有下列各组物质：(A)O2和O3；（B）23592U和23892U；(C)CH3CH2CH2CH3和；(D)和；(E)甲烷和新戊烷。(1)__________组两物质互为同位素；(2)__________组两物质互为同素异形体；(3)__________组两物质互为同系物；(4)__________组两物质互为同分异构体。【答案】BAEC【解析】【详解】(A)O2和O3都是由氧元素组成的不同单质，互为同素异形体；(B)和都是U元素的不同核素，互为同位素；(C)CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3分子式相同，碳链结构不同，互为同分异构体；(D)和都代表二氟二氯甲烷，为同一种物质；(E)甲烷和新戊烷结构相似，分子组成上相差4个-CH2，互为同系物；则：(1)互为同位素的是B；(2)互为同素异形体的是A；(3)互为同系物的是E；(4)互为同分异构体的是C。【点睛】考查同位素、同系物、同素异形体、同分异构体的概念判断。判断同位素、同素异形体、同分异构体的方法是：若化学式为元素，可能是同位素；若化学式为单质，则可能是同素异形体；若化学式为分子式相同、结构不同的有机化合物，则为同分异构体；若是分子式不同结构相似的有机化合物，则为同系物。13．从海水中提取溴的工业流程如图：(1)步骤I中将卤水酸化，再通入Cl2，是为了防止Cl2与碱反应，写出Cl2与碱反应的离子方程式_____。(2)步骤I中已获得游离态的溴，步骤II又将之转变成化合态的溴，其目的是__________。(3)实验室保存液溴时，通常在盛液溴的试剂瓶中加少量的水，这与液溴的_____性质有关（填写序号）。A．氧化性B．还原性C．挥发性D．密度比水大(4)步骤II中将吹出的溴蒸汽用纯碱溶液吸收时还有CO2生成，写出吸收时发生反应的离子方程式：___。(5)步骤II中通入热空气吹出的Br2用纯碱溶液吸收前先经过NaBr溶液，其目的是______________。(6)步骤III中蒸馏出工业溴后残留液的主要溶质是_______________。(7)步骤III中若使用硝酸酸化，缺点是_________。【答案】Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O富集溴元素CD3CO32-+3Br2=3CO2+5Br-+BrO3-除去未反应完的氯气Na2SO4可能会生成氮氧化物气体污染空气【解析】【分析】(1)Cl2在碱性溶液中发生歧化反应，产生Cl-、ClO-和H2O；(2)步骤Ⅰ中已获得游离态的溴浓度很低，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是富集溴元素；(3)溴单质具有易挥发性和在水中溶解度比较小分析；(4)根据反应物、生成物，结合转移电子守恒、原子守恒配平方程式；(5)根据Cl2与NaBr反应制取Br2，从Cl2反应程度上分析；(6)NaBr、NaBrO3、H2SO4发生归中反应，根据元素守恒分析；(7)根据硝酸的强氧化性分析。【详解】(1)Cl2在碱性溶液中发生歧化反应，产生Cl-、ClO-和H2O，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式：Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O；根据流程分析可知：海水通过一定方法淡化得到淡水和卤水，卤水加入氧化剂氧化溴离子为单质溴，通入热空气或水蒸气吹出Br2，利用的是溴单质的易挥发性，再利用酸溶液中溴酸根离子和溴离子发生氧化还原反应得到溴单质，(2)步骤Ⅰ中已获得游离态的溴浓度很低，如果直接蒸馏，生产成本较高，不利于工业生产，步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是富集溴元素，降低成本；(3)溴单质在室温下为深红棕色液体，易挥发，由于其密度比水大，且在水中溶解度较小，实验室保存液溴时，通常在盛液溴的试剂瓶中加少量的水形成水封，故合理选项是CD；步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br2，就是利用溴的挥发性，故答案为：C；(4)根据流程图及题目叙述可知Br2在Na2CO3溶液中发生歧化反应产生NaBr、NaBrO3、CO2，该反应中Br元素化合价由0价变为-1价、+5价，其最小公倍数是5，再结合原子守恒或电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式为：3CO32-+3Br2=3CO2+5Br-+BrO3-；(5)上述流程中吹出的溴蒸气是Cl2与NaBr反应产生的，因此溴蒸气中可能含有过量的未反应的氯气，步骤II中通入热空气吹出的Br2用纯碱溶液吸收前先经过NaBr溶液，可以发生反应Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2，除去未反应完的氯气；(6)步骤II反应产生的NaBr、NaBrO3与硫酸混合，发生反应：5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Na2SO4+3Br2+3H2O，反应产生的Br2被蒸出，所以步骤III中蒸馏出工业溴后残留液的主要溶质是Na2SO4；(7)步骤III中若使用硝酸酸化，由于硝酸不仅具有酸性，而且还具有强的氧化性，可以将NaBr氧化为Br2或更高价态的化合物，HNO3被还原产生NO、NO2等氧化物，导致环境污染。【点睛】本题考查了海水资源的综合利用，涉及物质的保存、氧化还原反应、物质成分的判断等知识点，掌握物质的基本性质、化学反应基本理论是解答关键。从整体上分析流程，明确每一步可能发生的反应及基本操作，再逐一分析判断。14．氮、磷、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、镆(Mc)为元素周期表中原子序数依次增大的同族元素。(1)砷(As)在元素周期表中的位置为____________________，磷的基态原子的价电子排布式为__________，六种元素中电负性最大的是__________（填元素符号）。(2)N2分子中σ键和π键的数目比N(σ):N(π)=__________。NH3的分子构型为__________，中心原子的杂化方式为__________。(3)热稳定性：NH3_____PH3（填“>”或“<”），沸点：N2H4______P2H4（填“>”或“<”）。(4)已知：P(s,白磷)=P(s,黑磷)ΔH=-39.3kJ·mol-1；P(s,白磷)=P(s,红磷)ΔH=-17.6kJ·mol-1由此推知，其中最稳定的磷单质是__________。(5)SbCl3能发生较强烈的水解，生成难溶的SbOCl，因此配制SbCl3溶液应加入__________。【答案】第4周期第VA族3s23p3N1:2三角锥形sp3>>黑磷盐酸【解析】【分析】(1)As是33号元素；同主族元素原子序数越小电负性越强；(2)氮气分子中为氮氮三键；根据价层电子对数和孤电子对数判断分子构型和杂化方式；(3)元素的非金属性越强，其氢化物越稳定；分子晶体熔沸点与分子间作用力和氢键有关，能形成分子间氢键的氢化物熔沸点较高；(4)能量越低越稳定；(5)