高考化学原子结构与元素周期表的综合压轴题专题复习含答案文档格式.docx
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高考化学原子结构与元素周期表的综合压轴题专题复习含答案文档格式.docx
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H2O>
H2SH2O>
HF>
H2SPb3O4+8HCl(浓)=3PbCl2+Cl2↑+4H2OH2S+H2O2=S+H2ONaNO2HSO3-+H+=H2O+SO2↑
【解析】
【分析】
根据题干图表分析可知,①元素位于元素周期表的第一周期第ⅠA族,为H元素,②元素位于元素周期表的第三周期第ⅠA族,为Na元素,③元素位于元素周期表的第二周期第ⅥA族,为O元素,④元素位于元素周期表的第三周期第ⅥA族,为S元素,⑤元素位于元素周期表的第二周期第ⅦA族,为F元素,⑥元素位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,为26号元素Fe,⑦元素位于元素周期表的第六周期第ⅣA族,为Pb元素,⑧元素位于元素周期表的第二周期第ⅤA族,为N元素,据此分析解答问题。
【详解】
(1)由上述分析可知,①为H元素,②为Na元素,两者形成的化合物A为离子化合物NaH,用电子式表示其形成过程为
,故答案为:
;
(2)⑥为Fe元素,核外共有26个电子,原子的最外层有2个电子,则其原子结构示意图为
(3)含有S元素的某种18电子的离子与H+及OH-均可发生反应,该离子为HS-,电子式为
(4)非金属性越强,简单气态氢化物的稳定性越强,由于非金属性:
F>
O>
S,则气态氢化物的稳定性:
H2S,因为H2O和HF分子中含有氢键,故沸点均大于H2S,且一个H2O分子中可形成两个氢键,故沸点:
HF,则H2O>
H2S,故答案为:
H2S;
(5)由题干已知,Pb的稳定化合态为+2价,且Pb与O可按3:
4形成某化合物Pb3O4,该化合物具有较强氧化性,可以与浓盐酸反应并释放出一种黄绿色的气体Cl2,根据氧化还原反应规律可得出其化学反应方程式为:
Pb3O4+8HCl(浓)=3PbCl2+Cl2↑+4H2O,故答案为:
Pb3O4+8HCl(浓)=3PbCl2+Cl2↑+4H2O;
(6)H与O形成的18电子的化合物为H2O2,H与S形成的18电子的化合物为H2S,H2S在溶液中可被H2O2氧化生成S单质,反应方程式为H2S+H2O2=S+H2O,故答案为:
H2S+H2O2=S+H2O;
(7)⑧为N元素,N的某种氧化物是一种无色气体,该气体在空气中迅速变成红棕色,则该气体为NO,2L的NO与0.5LO2相混合,该混合气体被足量NaOH溶液全吸收后没有气体残留,生成C的含氧酸盐只有一种,设含氧酸盐中N的化合价为x,根据得失电子守恒,2L×
[x-(+2)]=0.5L×
4,解得x=+3,所得含氧酸盐的化学式为NaNO2,故答案为:
NaNO2;
(8)两种均含H、Na、O、S四种元素的化合物可相互反应放出气体,可以是硫酸氢钠与亚硫酸氢钠反应生成硫酸钠、二氧化硫和水,离子反应方程式为HSO3-+H+=H2O+SO2↑,故答案为:
HSO3-+H+=H2O+SO2↑。
【点睛】
解答本题的关键在于熟悉元素周期表的结构以及元素在元素周期表中位置,从而推出相应的元素,同时要能够对物质结构的基础知识进行迁移运用,综合度较高,解答时要注意元素及其化合物的性质的综合运用。
2.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
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。
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
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。
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。
3.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)
m
①②⑤H2O>HF>HClb
(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。
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
(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。
4.A、B、C、D、E、F的核电荷数依次增大,且均为核电荷数小于18的非稀有气体元素。
A的单质是自然界中密度最小的气体,A和C可形成A2C和A2C2两种常见的液态化合物,B、C原子的最外层电子数之和等于11,D+与C的简单离子的最外层电子排布相同,C、E原子的最外层电子数相同。
请回答下列问题:
(1)写出元素符号:
B______,D______。
(2)A元素具有两个中子的核素的表示符号为______,E的简单离子的结构示意图是______。
(3)A2C2的分子式为______。
(4)将少量
的单质通入足量NaOH溶液中,发生反应的离子方程式是______。
【答案】NNa
H2O2Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种短周期主族元素,A单质是自然界中密度最小的气体为氢气,A为H元素,A和C可形成A2C和A2C2两种常见的液态化合物,为H2O、H2O2,则C为O元素,C原子最外层有6个电子,B、C原子的最外层电子数之和等于11,则B最外层有5个电子,B为N元素;
D+与C的简单离子核外电子排布相同,判断为Na+,D为Na元素,C、E原子的最外层电子数相同,则C、E同主族,E为S元素,F为Cl元素,然后根据问题分析、解答。
根据上述分析可知:
A是H,B是N,C是O,D是Na,E是S,F是Cl元素。
(1)B元素符号为N,D元素符号为Na;
(2)A是H原子,原子核内有1个质子,若原子核内有2个中子,则其质量数为1+2=3,用符号表示为
E是S,S原子获得2个电子变为S2-,则S2-的简单离子的结构示意图是
(3)A是H,C是O,A2C2是H2O2;
(4)F是Cl,Cl2能够与NaOH溶液反应产生NaCl、NaClO、H2O,该反应的离子方程式是Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
本题考查了元素的位置、结构、性质关系及其应用,根据元素的原子结构及物质的性质、位置关系及形成化合物的性质推断元素是解题关键,题目侧重考查学生分析推理能力、知识迁移应用能力。
5.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:
___________________;
(4)Z元素所在主族的元素形成的含氧酸酸性最强的是(写化学式)____________;
(5)X的氢化物的电子式为______________;
(6)写出Y单质与氢氧化钠溶液反应化学方程式_________________;
(7)标准状况下,2.24LZ单质与足量氢氧化钙完全反应时,电子转移总数为_____mol。
【答案】硫第3周期第ⅢA族
HClO4
0.1
已知X原子L层电子比M层电子多2个,则X为S;
Y3+离子电子层结构与Ne相同,则Y为Al;
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,则Z为Cl,以此答题。
经分析,X为S,Y为Al,Z为Cl;
(1)元素X名称为硫;
(2)Y元素在元素周期表的位置第3周期第ⅢA族;
(3)元素Z的原子结构示意图为:
(4)Z元素所在主族的元素形成的含氧酸酸性最强的是HClO4;
(5)X的氢化物为H2S其电子式为:
(6)Y单质与氢氧化钠溶液反应化学方程式:
(7)标准状况下,2.24LZ单质与足量氢氧化钙完全反应:
,电子转移总数
。
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。
(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
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;
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。
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+;
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。
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
(1)①—⑩中,最活泼的金属元素是___________________(写元素符号);
最不活泼的元素是_______(写元素符号)。
(2)④、⑤的简单离子,其半径更大的是________(写离子符号)。
(3)⑧、⑨的气态氢化物,更稳定的是_________(填化学式)。
(4)元素的非金属性:
①_______⑦(填“>
”或“<
”)。
(5)①—⑨的最高价氧化物的水化物中:
酸性最强的是___________(填化学式),既能与酸反应又能与碱反应的是___________(填化学式).
【答案】NaArF-HCl>
HClO4Al(OH)3
由元素在周期表中位置可知,①为C元素、②为N元素、③为O元素、④为F元素、⑤为Na元素、⑥为Al元素、⑦为Si元素、⑧为S元素、⑨为Cl元素、⑩为Ar元素。
(1)①—⑩中,最活泼的金属元素是左下角的Na元素,最不活泼的元素为0族元素Ar元素,故答案为:
Na;
Ar;
(2)氟离子和钠离子电子层结构相同,电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,则氟离子半径大于钠离子,故答案为:
F-;
(3)元素的非金属性越强,气态氢化物的稳定性越强,氯元素的非金属性强于硫元素,则氯化氢的稳定性强于硫化氢,故答案为:
HCl;
(4)同主族元素,从上到下非金属性依次减弱,则碳元素的非金属性强于硅元素,故答案为:
>
(5)①—⑨的最高价氧化物的水化物中,酸性最强的是高氯酸;
氢氧化铝是两性氢氧化物,既能与酸反应又能与碱反应,故答案为:
HClO4;
Al(OH)3。
注意对元素周期表的整体把握,注意位置、结构、性质的相互关系是解答关键。
8.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,
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。
(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;
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。
9.钋(Po)是一种低熔点金属,极其稀有,毒性和放射性极强。
回答下列问题:
(1)
Po具有放射性,经
衰变成稳定的铅,在衰变过程中释放一个
He2+,Pb的原子核中质子数为____,中子数为____,Po元素能形成较稳定的+4价离子,wg
Po4+含有的电子的物质的量为___
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