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1、2020-2021【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 硅是构成矿物和岩石的主要成分，单质硅及其化合物具有广泛的用途。完成下列填空：I.某些硅酸盐具有筛选分子的功能，一种硅酸盐的组成为：M2OR2O32SiO2nH2O，已知元素M、 R 均位于元素周期表的第3 周期。两元素原子的质子数之和为24。（1）该硅酸盐中同周期元素原子半径由大到小的顺序为_ ；（2）写出M 原子核外能量最高的电子的电子排布式：_；（3）常温下，不能与R 单质发生反应的是_（选填序号）；a CuCl2 溶液bFe2O3c浓
2、硫酸d Na2CO3 溶液（4）写出 M、 R 两种元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式：_ 。II.氮化硅（ Si3N4）陶瓷材料硬度大、熔点高。可由下列反应制得：高温Si3N4+COSiO2+C+N2（5） Si3N4 晶体中只有极性共价键，则氮原子的化合价为_，被还原的元素为_。（6） C3N4 的结构与Si3N4 相似。请比较二者熔点高低。并说明理由：_。（7）配平上述反应的化学方程式，并标出电子转移的数目和方向。_（8）如果上述反应在 10L 的密闭容器中进行，一段时间后测得气体密度增加了2.8g/L ，则制得的 Si3N4 质量为 _。1-N2 中氮元素两者均为【答案】
3、Na AlSi 3s bd Al OH3 +OH=A lO2 +H 2O -3原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C3N4 中碳原子与氮原子形成的共价键键长较Si3N4 中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高35g【解析】【分析】【详解】I（ 1）化合物的化合价代数和为0，因此 M 呈+1 价， R 呈+3 价， M、 R 均位于元素周期表的第 3 周期，两元素原子的质子数之和为24，则 M 为 Na，R 为 Al，该硅酸盐中 Na、Al、 Si 为同周期元素，元素序数越大，其半径越小，因此半径大小关系为：Na AlSi；（2） M 原子核外能量最高的电子位于第三能层，第三
4、能层上只有1个电子，其电子排布式为： 3s1；（3）常温下， Al 与 CuCl2溶液反应能将铜置换出来；2 3在高温反应； Al 与浓硫酸Al 与 Fe O发生钝化； Al 与 Na2CO3 溶液在常温下不发生反应；故答案为： bd；（4） Na、 Al 两种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为：NaOH、 Al(OH)3，二者反应的离子方程式为：Al OH 3 +OH- =A lO 2- +H 2O ；II（ 5）非金属性 NSi，因此 Si3N4 中 N 元素化合价为 -3价；该反应中N 元素化合价从 0价降低至 -3 价， N 元素被还原；（6） Si3 4陶瓷材料硬度大、熔点高，晶体
5、中只有极性共价键，说明34为原子晶体，NSi NC N的结构与Si N相似，说明 C N为原子晶体，两者均为原子晶体，碳原子半径小于硅343434原子半径，因此C343 4中硅原子与氮原子形成N 中碳原子与氮原子形成的共价键键长较Si N的共价键键长小，键能较大，熔点较高；（7）该反应中 Si 元素化合价不变， N 元素化合价从 0 价降低至 -3 价， C 元素化合价从 0 价升高至 +2 价，根据得失电子关系以及原子守恒配平方程式以及单线桥为：；（8）气体密度增加了 2.8g/L ，说明气体质量增加了2.8g/L 10L=28g，高温3SiO 2 +6C +2N 2= Si 3 N 4 +
6、6CO 气体质量变化m140g112g28g因此生成的 Si3N4 质量为 140g28g=35g。112g2 元素周期表前四周期的元素abcdea的核外电子总数与、 、 、 ，原子序数依次增大。其周期数相同， b 的价电子层中未成对电子有3 个， c 的最外层电子数为其内层电子数的3倍， d 与 c 同族， e 的最外层只有1 个电子，但次外层有 18 个电子。回答下列问题：(1)b、 c、 d 中第一电离能最大的是_(填元素符号 )， e 的价层电子轨道表示式为_。(2)a 和其他元素形成的二元共价化合物中，三角锥形分子的中心原子的杂化方式为_。(3)这些元素形成的含氧酸中，HNO 、 H
7、 SO的中心原子价层电子对数之和为_， H SO22323和 H2SO4 酸根的空间构型分别为_、 _。(4)e 单质晶体结构如图 1，此晶胞模型名称为_， e 原子半径为 r cm， e 的相对原子质量为 M ，晶胞密度为3-1（用 r、 表示）。 g/cm，则阿伏加德罗常数为_mol(5)这 5 种元素形成的一种 1 1 型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构 (如图 2 所示 )。该化合物中，阴离子为_，阳离子中存在的化学键类型有_；该化合物加热时首先失去的组分是 _（填“H2O”或“ NH3”），判断理由是 _。【答案】 Nsp37三角锥形正四面体面心立方晶胞
8、2M42-共价键和配位键222+的配位键键长较长而比较弱8 r 3SOH OH O 与 Cu【解析】【分析】元素周期表前四周期的元素a、 b、 c、 d、e ，原子序数依次增大，a 的核外电子总数与其周期数相同，则a 为 H 元素； c 的最外层电子数为其内层电子数的3 倍，最外层电子数不超过 8 个，则 c 核外电子排布为2、 6，因此 c 是 O 元素； b 的价电子层中的未成对电子有3个，且原子序数小于cb核外电子排布式是1s22s22p3， b 原子序数为 7，所以 b 是 N，则元素； e 的最外层只有1 个电子，但次外层有18 个电子，则 e 原子核外电子数为2+8+18+1=29
9、， e 为 Cu 元素； d 与 c 同族，且原子序数小于e ，所以 d 为 S 元素。(1)同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA 族和第 VA 族元素第一电离能大于其相邻主族元素，同一主族元素中，元素第一电离能随着原子序数增大而减小； e 的价层电子为3d、 4s 电子；(2)a 和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子为NH3，根据价层电子对互斥理论确定该分子的中心原子的杂化方式；(3)根据价层电子对理论分析这些元素形成的含氧酸中的中心原子的价层电子对数之和，根据原子的价层电子对数确定H2SO3 和H2SO4 酸根的空间构型；(4)根据晶胞结
10、构判断晶胞晶体类型；根据晶胞的基本结构可知其中含有的Cu 原子数，利m用密度 = 计算阿伏伽德罗常数；V(5)这 5 种元素形成的一种1： 1 型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，说明该阴离子价层电子对个数是4 且不含孤电子对；阳离子呈轴向狭长的八面体结构，根据图知：其阳离子中铜离子配位数是6，在八面体上下顶点上的分子中含有两个共价键且含有两个孤电子对，为水分子，有两个H2O 分子；正方形平面上四个顶点上的分子中含有3 个共价键且含有一个孤电子对，该分子为NH3 分子，共有4 个 NH3 分子。【详解】根据上述分析可知：a 为 H 元素； b 是 N 元素； c 是 O 元素； d 为 S 元
11、素； e 为 Cu 元素。(1)b 是 N， c 是 O， d 为 S。由于同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA 族和第 VA 族元素第一电离能大于其相邻元素；同一主族元素的第一电离能随着原子序数增大而减小，所以b、c、 d 三种元素第一电离能最大的是N 元素； e 是 Cu 元素，其价层电子为 3d、 4s 电子，则其价层电子排布图为；(2)a 是 H 元素， H 和其他元素形成的二元共价化合物中，物质分子呈三角锥形的为NH3，该分子的中心 N 原子形成 3 个共价健 N-H，同时 N 原子上还含有一个孤电子对，价层电子对数为 4，所以 N 原子的杂化方式为sp3
12、 杂化；(3)这些形成的含氧酸中， HNO2 的分子的中心512N 原子的价层电子对数为 2+2=3，H2SO3 的中心 S 原子的价层电子对数为643+=4，所以 HNO2、H2 SO3 的中心原子价层电2子对数之和为3+4=7；亚硫酸H2SO3 的酸根 SO3 2-中的 S 原子价层电子对数为：3+623224的酸根2=4，且含有一对孤电子对，所以其空间构型为三角锥形；硫酸H SO42- 中的 S 原子价层电子对数为：4+ 6 2 42SO2=4，中心原子 S 上无孤对电子，所以其空间构型为正四面体形；(4)根据 Cu 晶胞结构可知 :Cu 晶胞模型类型为立方面心结构；在一个Cu 晶胞中含
13、有的Cu 原114M?g / mol4M子个数为： 8 +6 =4，Cu 的相对原子质量为M ，则晶胞质量 m=N A / molN A82g，假设晶胞边长为L，Cu 原子半径为 r cm ，则2 L=4r cm，所以 L=22 r cm ，晶胞体积V=34M g为322r?cm=162r33=N A4M，所L =cm ， 则晶胞密度mV16 2r 3cm3162N A r 32M以 NA=3/mol ；8r(5)根据已知条件可知五种元素形成的1： 1 型离子化合物的阴离子呈四面体结构，说明该阴离子价层电子对个数是4，且不含孤电子对，则该离子为SO42-；阳离子呈轴向狭长的八面体结构，根据图知
14、，其阳离子中的中心离子Cu2+配位数是 6，配位体是 H2O、 NH3，其中H2O 有 2 个， NH3 有 4 个， H2O、 NH3 与 Cu2+之间通过配位键结合，H2O 中存在 H-O 共价键， NH3 中存在 H-N 共价键，故阳离子中含有配位键和共价键；元素的非金属性ON，且原子半径 O”“或 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2H2O22H2O+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
15、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Na O ，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22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-、
16、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：H2OH2S；2 2+与 O22-之间通过离子键结合，在阴离子O22-(3)E 是 Na O ，该物质是离子化合物，2 个 Na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
17、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H222222O 和 O ，反应的化学方程式为： 2H O2H O+O 。【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。6A、 B、 C、 D、 E、 F 六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。已知： A 元素的原子半径最小， B 元素原子的最外层电子数是内层电子数的 2 倍，
18、 C 元素的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应能生成盐，D 与E 同主族，E 元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2。请回答：（ 1）元素 C 在周期表中的位置是 _。（ 2）元素 D 的单质与金属钠反应生成的化合物可作潜水面具中的供氧剂，这种化合物与水反应的离子方程式_ 。（3） D 和E两种元素相比较，其原子得电子能力较强的是_(写名称)。 以下说法中，可以证明上述结论的是_(填写编号)。a比较这两种元素的常见单质的沸点b二者形成的化合物中，D 元素的原子显负价c比较这两种元素的气态氢化物的稳定性d比较这两种元素氢化物的水溶液的酸性（ 4）元素 A、 D、 E 与钠元素可形成两种酸式
19、盐 (均含有该四种元素 )，这两种酸式盐在水溶液中反应的离子方程式是 _ 。【答案】第二周期A 族 2Na2 22+4OH- +O2氧bc+3-22O +2H O=4NaH +HSO =SO +H O【解析】【分析】A、 B、 C、 D、E、 F 六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。A 元素的原子半径是主族元素中最小的，则A 为 H； C 元素的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应能生成盐，则 C 为 N 元素； B 元素原子的最外层电子数是内层电子数的2 倍，则 B 为 C 元素；D 与 E 同主族， E 元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2，则 E 最外层含有6 个电子，为
20、S 元素， D 为 O 元素； F 的原子序数大于S，且为短周期主族元素，则F 为 Cl 元素，据此解答。【详解】根据分析可知： A 为 H， B 为 C 元素， C 为 N， D 为 O， E 为 S， F 为 Cl 与水。（1） C 是 N 元素，其原子核内有 7 个质子，在周期表中第二周期A 族，故答案为：第二周期 A 族；（2） D 元素单质与钠反应生成的化合物可以作潜水面具中的供氧剂，为过氧化钠，过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，离子方程式为：2Na2O22+4OH-+O2+2H O=4Na；（ 3）这两种元素分别 O、S 元素，同一主族从上到下非金属性逐渐减弱，则非金属性较强的是
21、 O 元素，名称为氧；元素的非金属性越强，对应的原子得电子能力越强，而a. 单质的沸点与非金属性无关，与得电子能力无关，a 项错误；b. 二者形成的化合物为二氧化硫与三氧化硫，O 元素的原子显负价，则证明O 的得电子能力比 S 强， b 项正确；c. 气态氢化物的稳定性越强，则元素的非金属性越强，得电子能力越强，c 项正确；d. 这两种元素氢化物的水溶液的酸性与非金属性无关，与得电子能力无关，答案为：氧； bc；d 项错误；（4） A、 D、E 与钠元素可形成两种酸式盐(均含有该四种元素)，这两种酸式盐分别是硫酸氢钠和亚硫酸氢钠，二者反应生成二氧化硫和水，离子方程式为：H+HSO3- SO2
22、+H2 O。【点睛】第（ 3）问元素周期律的判断是常考点，要特别注意非金属性的判断依据，可总结为：1、由单质的氧化性判断，一般情况下，氧化性越强，对应非金属性越强；2、由单质和酸或者和水的反应程度来看，反应越剧烈，非金属性越强。（比如F2、 Cl2、Br2 和 H2O 的反应剧烈程度依次减弱，则非金属依次减弱）；3、由对应氢化物的稳定性判断。氢化物越稳定，非金属性越强；4、由和氢气化合的难易程度判断。化合反应越容易，非金属性越强；5、由最高价氧化物对应水化物的酸性来判断，酸性越强，非金属越强；6、由对应最低价阴离子的还原性判断，还原性越强，对应非金属性越弱；7 请用符号表示下列核素或同位素。（
23、1）质子数为a ，中子数为 b 的 X 原子： _。（2）质子数和中子数都为9 的氟原子： _。（ 3）中子数为 2 的氢原子： _。（ 4）中子数分别为 8、9、 10 的氧原子： _。（ 5）质量数分别为 35、 37 的氯原子： _。【答案】 aa b X189 F13 H （或 T ） 816O 、178O 、 818 O 1735Cl 、 1737 Cl【解析】【分析】结合核素的组成结构和同位素的概念分析解题即可。【详解】(1)质子数为 a ，中子数为 b 的 X 原子的质量数为a+b，其核素表示为 aa b X ；(2)质子数和中子数都为9 的氟原子的质量数为18，其核素表示为91
24、8 F ；(3)中子数为 2 的氢原子，质子数为 1，质量数为3，其核素表示为13 H (或 T )；(4)中子数分别为8、9、 10 的氧原子，质量数分别是16、 17、 18，核素依次表示为168 O 、178 O 、 818 O ；(5)质子数为 17，质量数分别为 35、 37 的氯原子核素依次表示为1735 Cl 、 1737 Cl 。【点睛】核素的最常见表示形式为ZA X ，其中 A 为质量数， Z 为质子数，核内中子数为A-Z，而同种元素的不同核素，其子数肯定不等，互为同位素，化学性质几乎完全相同，据此分析解题。8 现有下列 9 种微粒： 11H 、 12 H 、136 C 、146C 、147 N 、 2656 Fe2 、 2656 Fe3、 168 O2 、 168 O3 。按要求完成以下各题：（1） 11H 、 12 H 分别是氢元素的一种_，它们互为 _。（ 2）互为同素异形体的微粒是 _。（ 3） 5626 Fe2 的中子数为 _，核外电子数为 _。（