(化学)化学原子结构与元素周期表的专项培优-易错-难题练习题(含答案)附详细答案.doc
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1、【化学】化学原子结构与元素周期表的专项培优 易错 难题练习题(含答案)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)3nH2O+6HCl。H2C2O4中碳原子的杂化轨道类型为_;1 mol H2C2O4分子中含键和键的数目之
2、比为 _。H2O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_。HCI和H2O可以形成相对稳定的水合氢离子盐晶体,如HCl2H2O,HCl2H2O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.键 i.键(3)表中列出了核电荷数为2125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
3、,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a pm,则该晶体的密度为_gcm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值,不必计算出结果)。【答案】1s22s22p63s23p63d1 10 sp2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;
4、(2)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;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;HCl2H2O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
5、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13+32+1=10个,故答案为:1s22s22p63s23p63d1;10;(2)H2C2O4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个键、2个键,所以键和键数目之比为:7:2,故答案为:sp2杂化;7:2;H2O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
6、为等电子体的阴离子可以是NH2-,故答案为:四面体形;NH2-;HCl2H2O中含有H5O2+,结构为,存在的作用力有:配位键、极性键、氢键和键,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
7、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,请参照元素在表中的位置,回答下列问题。(1)第三周期元素中非金属性最强的元素的原子结构示意图是_。(2)最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是_(填化学式)。(3)下列可以判断和金属性强弱的是_(填序号)。a单质的熔点:b化合价:c单质与水反应的剧烈程度:d最高价氧化
8、物对应水化物的碱性:(4)为验证第A族部分元素非金属性的递变规律,设计如图装置进行实验,请回答:仪器A的名称是_,A中发生反应的离子方程式是_。棉花中浸有NaOH溶液的作用是_(用离子方程式表示)。验证溴与碘的非金属性强弱:通入少量的单质,充分反应后,将A中液体滴入试管内,取下试管,充分振荡、静置,可观察到_。该实验必须控制单质的加入量,否则得不出溴的非金属性比碘强的结论。理由是_。第A族元素非金属性随元素核电荷数的增加而逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下原子半径逐渐_(填“增大”或“减小”),得电子能力逐渐减弱。【答案】 HNO3H2CO3H2SiO3 cd 分液漏斗 2Br-Cl2=Br2
9、2Cl- Cl22OH-=H2OCl-ClO- 溶液分层,下层液体为紫红色 氯气能够氧化溴离子和碘离子,氯气必须少量,否则干扰检验结果 增大 【解析】【分析】由元素在周期表的位置可知,元素分别为H、C、N、O、Na、Al、Si、S、Cl,结合元素周期律和物质的性质分析解答。【详解】(1)第三周期元素中非金属性最强的元素是Cl,其原子结构示意图是;(2)元素非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,则最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是HNO3H2CO3H2SiO3;(3)a根据单质的熔点不能判断金属性强弱,故a错误;b化合价高低不能作为比较金属性的依据,故b错误;cNa与水反应
10、比Al剧烈,说明金属性:NaAl,可以比较,故c正确;d元素的金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,可以比较,故d正确;答案选cd;(4)A为分液漏斗,A中发生氯气与NaBr的氧化还原反应,离子方程式为2BrCl2=Br22Cl;NaOH溶液用于吸收氯气,离子方程为Cl22OH=H2OClClO;溴与KI反应生成碘单质,碘单质易溶于四氯化碳。将A中液体滴入试管内,充分振荡、静置,可观察到溶液分层,下层呈紫色;若通入过量氯气,剩余的氯气能够进入试管先于Br2氧化碘离子,干扰溴与碘离子的反应,所以氯气必须少量,否则干扰检验结果;同主族元素从上到下,原子核外电子层数增加,原子半径增大,故得到
11、电子能力减弱。【点睛】比较金属性的强弱,是看金属与水或与酸反应的剧烈程度,最高价氧化物对应水化物的碱性强弱,比较非金属性强弱,可以依照单质的氧化性的强弱。3下表标出的是元素周期表的一部分元素,回答下列问题:(1)表中用字母标出的14种元素中,化学性质最不活泼的是_(用元素符号表示,下同),金属性最强的是_,非金属性最强的是_,常温下单质为液态的非金属元素是_,属于过渡元素的是_(该空用字母表示)。(2)B,F,C气态氢化物的化学式分别为_,其中以_最不稳定。(3)第三周期中原子半径最小的是_。【答案】Ar K F Br M H2O、HCl、PH3 PH3 Cl 【解析】【分析】由元素在周期表中
12、位置,可知A为氟、B为氧、C为磷、D为碳、E为Ar、F为Cl、G为硫、H为Al、I为Mg、J为Na、K为Ca、L为钾、N为Br、M处于过渡元素。【详解】(1)表中用字母标出的14种元素中,稀有气体原子最外层达到稳定结构,化学性质最不活泼的是Ar(用元素符号表示,下同);同周期自左而右金属性减弱、非金属性增强,同主族自上而下金属性增强、非金属性减弱,故上述元素中金属性最强的为K,非金属性最强的为F;Br2常温下为液态,根据元素在周期表中位置可知M属于过渡元素;故答案为:Ar;K;F;Br;M;(2)B,F,C气态氢化物的化学式分别为H2O、HCl、PH3,同周期自左而右非金属性增强,同主族自上而
13、下非金属性减弱,故非金属性OP、ClP,非金属性越强,氢化物越稳定,与PH3最不稳定,故答案为:H2O、HCl、PH3;PH3;(3)同周期自左而右原子半径减小,故第三周期中Cl原子半径最小,故答案为:Cl。4A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的原子序数依次增大;A原子核内无中子;B元素的最高价氧化物对应水化物与其氢化物能反应生成盐F;D与A同主族,且与E同周期;E元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的,A、B、D、E这四种元素,每一种与C元素都能形成元素的原子个数比不相同的若干种化合物请回答下列问题:(1)C元素在元素周期表中的位置是_;C、D、E三种元素简单离子半径由大到小的顺序为:
14、_(用离子符号表示)。(2)写出分别由A、D与C形成的原子个数比为1:1的化合物的电子式_、_。(3)A与C、E间分别形成甲、乙两种共价化合物,且甲有10个电子,乙有18个电子,则沸点较高的是_ (填化学式)。(4)F含有的化学键类型是_、_。(5)D和C形成的一种化合物能与A和C形成的一种化合物反应产生C单质,该反应的离子方程式为_。【答案】第二周期VIA族 S2- O2-Na+ H2O 离子键 极性共价键 2Na2O2+2H2O=4Na+4OH-+O2 【解析】【分析】A原子核内无中子,则A为氢元素;B元素的最高价氧化物对应水化物与其氢化物能反应生成盐F,B为氮元素,F为硝酸铵;E元素原子
15、的最外层电子数是其次外层电子数的,则E为硫元素,在第三周期;D与A同主族,且与E同周期,则D为钠元素;A、B、D、E这四种元素,每一种与C元素都能形成元素的原子个数比不相同的若干种化合物,则C为氧元素。【详解】(1)C为氧元素,在元素周期表中的位置是第二周期VIA族;Na+、O2-、S2-离子半径由大到小的顺序为S2- O2-Na+,故答案为:第二周期VIA族;S2- O2-Na+;(2)由H、Na与O形成的原子个数比为1:1的化合物分别为H2O2、Na2O2,其电子式分别为、,故答案为:;(3)H与O、S间分别形成H2O、H2S两种共价化合物,因为水分子间存在氢键,则沸点较高,故答案为:H2
16、O;(4)F为硝酸铵,含有离子键和极性共价键,故答案为:离子键、极性共价键;(5)过氧化钠与水反应能生成氧气,则该反应的离子方程式为2Na2O2+2H2O=4Na+4OH-+O2,故答案为:2Na2O2+2H2O=4Na+4OH-+O2。【点睛】比较离子半径可以用“先层后核再电子”进行比较,S2-有三个电子层,则半径最大,Na+、O2-有两个电子层,但氧的序数小于钠的序数,则O2-的离子半径大于Na+,所以S2- O2-Na+。5A、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
17、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、 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
18、置,这三种元素原子的最外层电子数之和为17,173=52,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
19、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。6已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子,它们之间存在如下图所示的转化关系:(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子,请写出:A的结构式_;D的电子式_;(2)如果A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子,
20、请写出:A与B在溶液中反应的离子方程式:_根据上述离子方程式,可判断C与B结合质子的能力大小是(用化学式或离子符号表示)_。【答案】或H-F H2S+OH-=HS-+H2O或HS-+OH-=S2-+H2O OH- S2-或HS- 【解析】【详解】(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子,符合关系的微粒分别为NH4+或HF、OH-、NH3或F-、H2O;(2)如果A和C是18电子的粒子,A为H2S或HS-,C为HS-或S2-,B和D是10电子的粒子,分别为OH-、H2O;7A、B、C为电子层数小于或等于3的元素,A元素原子M层电子数为K层电子数的,B元素原子M层电子数为次外层与最内层电子数之差
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