- 物质结构元素周期律
- 共75155题
写出下列微粒的符号:
(1) 最外能层电子数是次外能层电子数三倍的原子____________________________;
(2) 与氩原子的电子排布相同,带1个单位负电荷的粒子_______________________;
(3) 与氖原子的电子排布相同,带2个单位正电荷的粒子_______________________。
正确答案
(1)O
(2)Cl-(3)Ca2+
原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F、G七种短周期主族元素
①B元素的原子最外层电子数是次外层电子数的两倍,
②C的最高价氧化物的水化物和氢化物反应生成盐
③D和E可以形成1:1和1:2的两种常见化合物。
④A与C元素原子的电子层数相差1,且与E是同主族元素
⑤原子半径由大到小顺序是E>F>G>B>C>D>A
⑥F是同周期中离子半径最小的元素,G是同周期中原子半径最小的元素
回答:
(1)由B、D、E三元素组成的无机盐水溶液呈碱性,其原因是(用离子方程式表示)___________________________________
(2)A的单质和D的单质可以设计为新型燃料电池,电解质为KOH溶液,则A的单质在该燃料电池中发生的电极反应式为__________________________。
(3)当反应3A2(g)+C2(g)2CA3(g)达到平衡时,不断改变反应条件(不改变A2、C2和CA3的量),下图表示反应速率与反应过程的关系,其中表示平衡混合物中CA3的含量最高的一段时间是__________________。
(4)D和E能形成1:1和1:2的两种常见化合物X和Y :写出Y与水反应的离子方程式:_________________________________。若将X、Y分别溶于等量足量的水中,形成浓度相同的溶液,需X、Y的物质的量的关系为: n(X)____________n(Y)(填“<”“>”或“=”)
(5)C、D、E、F、G的简单离子的半径由大到小的顺序是(用元素的离子符号表示)________________
(6)F的最高价氧化物对应水化物的电离方程式为__________________________
(7)用离子方程式说明C与A形成的化合物结合H+能力强于D与A形成的化合物:___________________
正确答案
(1)CO32-+H2OHCO3-+OH- (2)H2+2OH--2e-==2H2O
(3)t0-t1(4)Na2O+2H2O==2Na++2OH-;=
(5)Cl->N3->O2->Na+>Al3+(6)Al(OH)3Al3++3OH-
(7)H3O++NH3==NH4++H2O
如表列出了①~⑥六种元素在周期表中的位置:
请按要求回答下列问题.
(1)元素①的元素符号是______.
(2)元素②的单质电子式是______.
(3)元素⑤的原子结构示意图是______.
(4)这六种元素中,位于第三周期且原子半径最小的是(填元素符号)______.
(5)这六种元素的最高价氧化物中,属于两性氧化物的元素是(填元素符号)______.
(6)在盛有水的小烧杯中加入元素③的单质,发生反应的离子方程式为______;向上述反应后的溶液中再加入元素④的单质,发生反应的化学方程式为______.
正确答案
根据元素周期表中元素的分布,可以知道①是C,②是N,③是Na,④是Al,⑤是S,⑥是Cl.
(1)元素①的符号是C,故答案为:C;
(2)元素②的单质氮气,氮气是含有氮氮三键的物质,其电子式是
,故答案为:
;
(3)S原子结构示意图是
,故答案为:
;
(4)第三周期元素的原子从左到右原子半径逐渐减小,所以半径最小的是Cl,故答案为:Cl;
(5)氧化铝是中学阶段所学习的一种两性氧化物,故答案为:Al;
(6)金属钠和水发生反应生成氢氧化钠和氢气,实质是:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;向反应后的溶液中再加入元素Al的单质,金属铝能和强碱反应,发生反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,
故答案为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑;2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑.
I.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相对位置如图所示,其中Y所处的周期序数与族序数相等。按要求回答下列问题:
(1)写出X的原子结构示意图_______________。
(2)列举一个事实说明W非金属性强于Z: _______________(用化学方程式表示)。
(3)含Y的某种盐常用作净水剂,其净水原理是__________(用离子方程式表示)。
II.运用所学化学原理,解决下列问题:
(4)已知:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2。某同学利用单质硅和铁为电极材料设计原电池(NaOH为电解质溶液),该原电池负极的电极反应式为_________________。
(5)已知:①C(s)+ O2(g)=CO2(g) H=a kJ· mol-1;②CO2(g) +C(s)=2CO(g)
H=b kJ· mol-1;③Si(s)+ O2(g)=SiO2(s)
H=c kJ· mol-1。工业上生产粗硅的热化学方程式为____________。
(6)已知:CO(g)+H2O(g)H2(g) + CO2(g)。右表为该反应在不同温度时的平衡常数。则:该反应的
H________0(填“<”或“>”);500℃时进行该反应,且CO和H2O起始浓度相等,CO平衡转化率为_________。
正确答案
(1)(2分)(2)2HClO4+Na2SiO3=2NaClO4+H2SiO3↓(3分)
(3)Al3++3H2OAl(OH)3+3H+(2分)(4)Si-4e-+6OH-=SiO32-+3H2O(3分)
(5)2C(s)+SiO2(s)=Si(s)+2CO(g) △H=(a+b-c)kJ·mol-1(3分) (6)<(1分) 75%(3分)
试题分析:根据短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相对位置可知,X位于第二周期,Y、Z、W位于第三周期。其中Y所处的周期序数与族序数相等,所以Y是第三周期第ⅢA族元素,即Y是铝,则Z是Si,X是N,W是Cl。
(1)氮元素的原子序数是7,则氮元素的原子结构示意图为。
(2)判断非金属性强弱的一般规律是:①由元素原子的氧化性判断: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判断:反应越剧烈,非金属性越强。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。(除氟元素之外)。⑥由对应阴离子的还原性判断:还原性越强,对应非金属性越弱。⑦由置换反应判断:强置弱。〔若依据置换反应来说明元素的非金属性强弱,则非金属单质应做氧化剂,非金属单质做还原剂的置换反应不能作为比较非金属性强弱的依据〕。⑧按元素周期律,同周期元素由左到右,随核电荷数的增加,非金属性增强;同主族元素由上到下,随核电荷数的增加,非金属性减弱。⑨非金属单质与具有可变价金属的反应。能生成高价金属化合物的,其非金属性强。因此可以根据高氯酸能制备硅酸来验证W非金属性强于Z,反应的化学方程式为2HClO4+Na2SiO3=2NaClO4+H2SiO3↓。
(3)明矾溶于水电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体,胶体具有吸附性,因此明矾可以作净水剂,反应的离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。
(4)原电池中负极失去电子,发生氧化反应。所以根据反应式Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2可知,如果利用单质硅和铁为电极材料设计原电池(NaOH为电解质溶液),则硅是负极,因此该原电池负极的电极反应式为Si-4e-+6OH-=SiO32-+3H2O。
(5)已知:①C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H=a kJ· mol-1;②CO2(g) +C(s)=2CO(g) △H=b kJ· mol-1;③Si(s)+ O2(g)=SiO2(s) △H=c kJ· mol-1,则根据盖斯定律可知①+②-③即得到工业上生产粗硅的热化学方程式,即为2C(s)+SiO2(s)=Si(s)+2CO(g) △H=(a+b-c)kJ·mol-1。
(6)根据表中数据可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐减小。这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应,即△H<0;设CO和H2O起始浓度分别为a,则
CO(g)+H2O(g)H2(g) + CO2(g)
起始浓度 a a 0 0
转化浓度 b b b b
平衡浓度 a-b a-b b b
所以根据平衡常数表达式可知=9
解得b=a
所以CO平衡转化率为×100%=75%
元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素,A元素的原子最外层电子排布式为ms1;B元素的原子价电子排布式为ns2np2;C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等;D元素原子的M能层的p能级中有3个未成对电子;E元素原子有五个未成对电子。
(1)写出元素名称:C 、D 、E 。
(2)C基态原子的电子排布图为___________________,若A为非金属元素,则按原子轨道的重叠方式,A与C形成的化合物中的共价键属于________键(填“σ”或“π”)。
(3)当n=2时,B的最简单气态氢化物的电子式为____________,BC2分子的结构式是 ______________;当n=3时,B与C形成的化合物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是 。 (4)若A元素的原子最外层电子排布为2s1,B元素的原子价电子排布为3s23p2,A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是__________________(用元素符号表示)。
(5)E元素原子的特征电子构型是 ,在元素周期表中位置是 ,其最高价氧化物的化学式是 。
正确答案
(1)氧 磷 锰 (2)σ键
(3);O=C=O SiO2 + 2OH-=SiO32- +H2O(2分)
(4)O>P>Si>Li
(5)3d54s2 第四周期 ⅦB族 Mn2O7
试题分析:A元素的原子最外层电子排布式为ms1,则A是第IA族元素;B元素的原子价电子排布式为ns2np2,所以B应该是第ⅣA族元素;C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等,所以C是氧元素;D元素原子的M能层的p能级中有3个未成对电子,则D是P元素;E元素原子有五个未成对电子,则E的原子序数是25,属于第四周期的Mn元素。
(1)C、D、E的元素名称是氧、磷、锰。
(2)氧元素的核电荷数是8,则根据构造原理、能量最低原理、洪特规则以及泡利原理可知,其轨道表达式为。A为非金属元素,因此A是氢元素。则按原子轨道的重叠方式,H与O形成的化合物中的共价键属于头碰头重叠,即为σ键。
(3))当n=2时,B是碳元素,其最简单气态氢化物是甲烷,含有极性键的非极性分子,电子式为;BC2分子是CO2,属于直线型结构,其结构式是O=C=O;当n=3时,B是Si元素。B与C形成的化合物二氧化硅与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是SiO2 + 2OH-=SiO32- +H2O。
(4)若A元素的原子最外层电子排布为2s1,则A是Li。B元素的原子价电子排布为3s23p2,则B是Si元素。由于非金属性越强,第一电离能越大,所以氧元素的第一电离能最大。Li是金属第一电离能最小。P的非金属性强于Si,第一电离能大于硅的,所以A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是O>P>Si>Li。
(5)E元素是Mn,原子序数是25,位于周期表的第四周期第ⅦB族,所以原子的特征电子构型是3d54s2; 最高价是+7价,因此其最高价氧化物的化学式是Mn2O7。
X、Y、Z、M、G五种元素分属三个不同短周期,且原子序数依次增大。X、Z同主族,可形成离子化合物ZX;Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子。Y2是空气的主要成分之一。请回答下列问题:
(1)M在元素周期表中的位置为________________ 。
(2)Y、Z的单质或两元素之间形成的化合物共有________种;Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有 (写出两种物质的化学式)
(3)上述五种元素中两元素形成的化合物之间可相互反应生成单质M的化学方程式为
。
(4)ZX与水反应放出气体的化学方程式为___________________________ 。
正确答案
(10分)(1) 第三周期第ⅥA族 (2) 5;Cl2、O3、ClO2
(3) 2H2S + SO2=3S + 2H2O (4)NaH + H2O=NaOH+ H2↑
试题分析:X、Y、Z、M、G五种元素分属三个不同短周期,且原子序数依次增大,所以X一定是氢元素。Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子,Y2是空气的主要成分之一,这说明Y是氧元素,M是硫因素。X、Z同主族,可形成离子化合物ZX,且Z的原子序数大于Y,小于M,所以Z是Na。G的原子序数大于S的,则G是氯元素。
(1)S的原子序数是16,位于周期表中第三周期第ⅥA族。
(2)Y、Z的单质或两元素之间形成的化合物共有5种,分别是Na、O2、O3、Na2O、Na2O2。Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有Cl2、O3、ClO2。
(3)上述五种元素中两元素形成的化合物之间可相互反应生成单质M,这说明M在化合物中的化合价分别是正价和负价,满足条件的是SO2和H2S,反应的化学化学方程式为2H2S + SO2=3S + 2H2O。
(4)NaH中H元素的化合价是-1价,易被水中+1价的H氧化生成氢气,反应的化学方程式是NaH + H2O=NaOH+ H2↑。
点评:该题是中等难度的试题,也高考中的常见题型。试题贴近高考,侧重对学生能力的培养。该题以“周期表中元素的推断”为载体,比较全面考查学生有关元素推断知识和灵活运用知识的能力。考查学生对元素周期表的熟悉程度及其对表中各元素性质和相应原子结构的周期性递变规律的认识和掌握程度。
(14分)(Ⅰ)、A、B、C、D、E、五种元素均是短周期元素,且原子序数依次增大。B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍。D、E元素原子的最外层电子数相等。X、Y、Z、W、G、甲、乙七种物质均由上述中的两种或三种元素组成。元素B形成的单质M与甲、乙(相对分子质量:甲<乙)浓溶液的反应分别是:甲与M反应生成X、Y、Z,乙与M反应生成Y、Z、W,反应条件均省略。回答下列有关问题:
⑴X、Y、W均能与Z反应,若将标准状况下的X和D2按4:1充满试管后将其倒立于水槽中,待水不在上升时,试管内溶质的物质的量浓度是 (假设溶质不扩散)
⑵若将X、W、D2按4:4:3通入Z中充分反应,写出总的离子方程式
⑶G是一种既能与强酸又能与强碱反应的酸式盐,则G的电子式 ,取0.2mol/L的NaOH溶液与0.1mol/L的G溶液等体积混合后,加热至充分反应后,待恢复至室温剩余溶液中离子浓度的由大到小顺序是 ,此时测得溶液的PH=12,则此条件下G中阴离子的电离平衡常数Ka =
(Ⅱ)⑷某温度时,向AgNO3溶液中加入K2CrO4溶液会生成
Ag2CrO4沉淀,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
该温度下,下列说法正确的是_________。
A. Ag2CrO4的溶度积常数(Ksp)为1×10-8
B. 含有大量CrO的溶液中一定不存在Ag+
C. a点表示Ag2CrO4的不饱和溶液,蒸发可以使溶液由a点变到b点
D. 0.02mol·L-1的AgNO3溶液与0.02mol·L-1的Na2CrO4溶液等体积混合会生成沉淀
⑸若常温下Ksp[Cr(OH)3]=10-32,要使c(Cr3+)降至10-5mol·L-1,溶液的pH应调至_______。
正确答案
(14分,每空2分)Ⅰ 1/28mol/L 4NO2+4SO2+3O2+6H2O==4NO3-+4SO42-+12H+
CNa+>CS2->COH->CHS->CH+ 4×10-12mol/L,
Ⅱ.AD 5
试题分析:I、B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍,所以B是C元素,E是S元素;D、E元素原子的最外层电子数相等,D与E同主族,所以D是O元素;则A、C分别是H、N元素。C单质可与浓硫酸、浓硝酸反应,则甲是硝酸,乙是硫酸,二者的共同产物是CO2、H2O,C与浓硝酸反应还原产物是NO2,与浓硫酸反应还原产物是SO2,所以X是NO2,W是SO2。
(1)X、Y、W均能与Z反应,说明Z是H2O,Y是CO2,NO2与O2按4:1充满试管后将其倒立于水槽中,二者恰好完全反应生成硝酸,溶液充满整个试管,设试管体积为VL(标准状况),则NO2的体积为0.8VL,生成的硝酸的物质的量是0.8VL/22.4L/mol,所得硝酸溶液的浓度是0.8VL/22.4L/mol/VL=1/28mol/L;
(2)将NO2、SO2、O2按4:4:3通入水中,恰好发生氧化还原反应,生成硝酸和硫酸,离子方程式为4NO2+4SO2+3O2+6H2O==4NO3-+4SO42-+12H+;
(3)G是一种既能与强酸又能与强碱反应的酸式盐,且由2种或3种元素构成,所以G是NH4HS,电子式为;氢氧化钠与硫氢化铵在加热条件下以物质的量比2:1反应生成硫化钠、氨气,硫离子水解,使溶液显碱性,所以溶液中离子浓度从大到小的顺序是c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+);混合溶液中c(S2-)=0.05mol/L,溶液pH=12,则c(H+)=1×10-12mol/L,c(OH-)= 1×10-2mol/L,根据S2-+H2O
HS-+OH-,所以c(HS-)= c(OH-)= 1×10-2mol/L,此时c(S2-)="0.05mol/L-0.01mol/L=0.04mol/L," 所以HS-的电离平衡常数Ka= c(H+) c(S2-)/ c(HS-)=4×10-12mol/L;
II、(4)A、图像上的任何点都表示Ag2CrO4的溶解平衡时的离子浓度,所以溶度积常数=c(Ag+)2×c(CrO)=(2×10-3)2×2.5×10-3=1×10-8,正确;B、因为存在沉淀的溶解平衡,所以含有大量CrO
的溶液中也可能存在Ag+,错误;C、a点的离子浓度积大于b点溶解平衡常数,所以溶液为过饱和溶液,有沉淀析出,错误;D、0.02mol·L-1的AgNO3溶液与0.02mol·L-1的Na2CrO4溶液等体积混合,c(Ag+)= c(CrO
)=0.01mol/L,则c(Ag+)2×c(CrO
)>1×10-8,所以有沉淀生成,正确,答案选AD;
(5)常温下Ksp[Cr(OH)3]=10-32= c(OH-)3×c(Cr3+), c(Cr3+)降至10-5mol·L-1时,c(OH-)=1×10-9mol/L,则c(H+)=1×10-5mol/L,pH=5.
I.X、W、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是W的4倍,X、Y在周期表中相对位置如下图。
(1)X在周期表中的位置是________。
(2)Z单质与石灰乳反应的化学方程式为________。
(3)Y的气态氢化物通入FeCl3溶液中,有Y单质析出,该反应的离子方程式为___。
(4)W-Y高能电池是一种新型电池,它以熔融的W、Y单质为两极,两极之间通过固体电解质传递W+离子。电池反应为:16W(l)+nY8(l)8W2Yn(l)。放电时,W+离子向___极移动;正极的电极反应式为________。
II.在容积可变的密闭容器中充入A、B、C三种气体,发生反应:x A+yBzC,恒温下,通过压缩容器体积改变压强,分别测得A的平衡浓度如下表:
(5)根据①②数据分析得出:x+y ___z(填“>”、“<”或“=”)。
(6)该温度下,当压强为1×106 Pa时,此反应的平衡常数表达式为________。
正确答案
I.(1)第二周期第ⅣA族;(2)2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;
(3)H2S+2Fe3+=2Fe2++2H++S↓;(4)nS8+16e-=8Sn2-;
II.(5)=;(6)K=。
试题分析:I.X、W、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是W的4倍,则根据X、Y在周期表中相对位置可知,X一定是第二周期元素,W、Y、Z均是第三周期元素,其中X是第ⅣA族的碳元素,W是钠元素,Y是硫元素,Z是氯元素。
(1)X在周期表中的位置是第二周期第ⅣA族;
(2)氯气与石灰乳反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;
(3)H2S具有还原性,能把铁离子氧化生成单质硫,所以Y的气态氢化物通入FeCl3溶液中,有Y单质析出的离子方程式为H2S+2Fe3+=2Fe2++2H++S↓;
(4)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。因此放电时,Na+离子向正极移动;正极硫得到电子,电极反应式为nS8+16e-=8Sn2-;
II.(5)根据①②数据分析得出,压强变为原来的2倍时,A的浓度变为原来的2倍,这说明增大压强平衡不移动,因此正方应是体积不变的可逆反应,即x+y=z;
(6)由②③数据可知,压强变为原来的5倍时A的浓度大于原来的5倍,这说明增大压强平衡向逆反应方向移动,即正方应是体积增大的可逆反应。所以此时B不再是气态,因此该温度下反应的平衡常数表达式为K=。
(12分)有A、B、C、D、E、F六种前四周期的元素,原子序数依次增大,A、B、C、D、E均为短周期元素,D和F元素对应的单质为日常生活中常见金属。A原子核内只有一个质子,元素A与B形成的气态化合物甲具有10e-、空间构型为三角锥形,C元素原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,C与E同主族。下图中均含D或F元素的物质均会有图示转化关系:
①均含D元素的乙、丙、丁微粒间的转化全为非氧化还原反应;
②均含F元素的乙(单质)、丙、丁微粒间的转化全为氧化还原反应。请回答下列问题:
(1)化合物甲的电子式为 。
(2)F元素在周期表中的位置 ;稳定性:A2C A2E(填“大于”“小于” “等于”)。
(3)均含有D元素的乙与丁在溶液中发生反应的离子方程式 。
(4)丙、丁分别是含F元素的简单阳离子,检验含丙、丁两种离子的混合溶液中的低价离子,可以用酸性KMnO4溶液,其对应的离子方程式为:
(5)已知常温下化合物FE的Ksp=6×10-18 mol2·L-2,常温下将1.0×10-5mol·L-1的Na2E溶液与含FSO4溶液按体积比3 :2混合,若有沉淀F E生成,则所需的FSO4的浓度要求 。(忽略混合后溶液的体积变化)。
正确答案
(12分,每空2分) (1) (2分) (2)第四周期第Ⅷ族(2分) 大于(2分)
(3)Al3++ 3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓(2分) (4)5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O(2分)
(5)≥2.5×10-12 mol/L(2分)(未写“≥”给1分,未写单位和其它答案不给分)
试题分析:A原子核内只有一个质子,因此A是氢元素。元素A与B形成的气态化合物甲具有10e-、空间构型为三角锥形,所以甲是氨气,B是氮元素。C元素原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,且C的原子序数大于氮元素的,所以C是氧元素。C与E同主族,则E是S元素。D和F元素对应的单质为日常生活中常见金属,所以根据原子序数大小关系可知D是Al,F是Fe。
(1)氨气是含有共价键的共价化合物,其电子式是。
(2)铁的原子序数是26,位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族;同主族自上而下,非金属性逐渐减弱,因此氧元素的非金属性强于S元素的非金属性。非金属性越强,氢化物的稳定性越强,因此H2O的稳定性强于H2S的稳定性。
(3)均含有Al元素的乙与丁在溶液中反应生成丙,因此丙是氢氧化铝,所以发生反应的离子方程式是Al3++ 3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓。
(4)Fe2+具有还原性,能被酸性KMnO4溶液氧化,相应的离子方程式为5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。
(5)设所需的FeSO4的浓度是x。常温下将1.0×10-5mol·L-1的Na2S溶液与含FeSO4溶液按体积比3 :2混合后S2-的浓度是1.0×10-5mol/L×=6×10-6mol/L,Fe2+浓度是
x,所以要有FeS沉淀产生,则c(Fe2+)·c(S2-) ≥Ksp=6×10-18 mol2·L-2,即6×10-6mol/L×
x≥6×10-18 mol2·L-2,解得x≥2.5×10-12 mol/L。
第一电离能I1是指气态原子X(g)失去一个电子成为气态阳离子X+(g)所需的能量。继续失去第二个电子所需能量称第二电离能。下图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图。回答下列问题:
(1)同一周期元素的第一电离能从左到右总趋势是 (填增大、减小或不变,下同);同一主族元素原子从上到下的第一电离能I1变化规律是______________;稀有气体的第一电离能在同周期中是最大的,原因是______________________________________________________________________。
(2)认真分析上图中同周期元素第一电离能的变化规律,发现有一些反常,第一电离能 IIA>IIIA,VA>VIA: 如I1(铍)>I1(硼),2号大于1号,I1(氮)>I1(氧),5号大于4号。可能原因是 。(3)已知2号的I1=738KJ/mol, 则它的I2 738KJ/mol, I3 3×738KJ/mol;(填>、<、=)(4)已知5号和6号元素的电负性分别为2.1和3.0,则4号元素的电负性可能为( )
(5)上图中4、5、6三种元素最高价含氧酸的酸性从强到弱顺序为 _________ (用对应酸的化学式表示);它们的气态氢化物的稳定性均比同主族上一周期的元素气态氢化物弱,原因是: ______ 。
正确答案
(每空1分,共9分)(1)增大;减小;已达稳定结构,不易失去电子
(2)第ⅡA族元素原子的ns轨道上电子排布达到全充满,第ⅤA族的p轨道半充满,是较稳定结构,难失去电子。而ⅢA族原子价电子排成ns2np1,若失去p能级的一个电子使剩余ns上达到全充满的较稳定结构,故I1较小 (3)>;> (4)C
(5)HClO4>H2SO4>H3PO4;上一周期的元素的氢化物分别为NH3、H2O、HF,半径小,键长小,键能大,分子稳定
试题分析:(1)第一电离能I1是指气态原子X(g)失去一个电子成为气态阳离子X+(g)所需的能量,因此金属性越强第一电离能越小。同周期自左向右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强,所以同一周期元素的第一电离能从左到右总趋势是增大;同主族自上而下金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,则同一主族元素原子从上到下的第一电离能I1变化规律是逐渐减小;由于稀有气体元素的最外层电子已达稳定结构,不易失去电子,所以稀有气体的第一电离能在同周期中是最大。
(2)由于第ⅡA族元素原子的ns轨道上电子排布达到全充满状态,第ⅤA族的p轨道电子处于半充满状态,是较稳定结构,难失去电子。而ⅢA族原子价电子排成ns2np1,因此若失去p能级的一个电子使剩余ns上达到全充满的较稳定结构,故I1较小。
(3)由于镁元素的3s能级处于全充满状态,稳定性强,因此镁的第一电离能强于钠的,则2号元素是Mg。由于Mg失去最外层1个电子后使3s能级电子处于半充满状态,稳定性强,因此如果Mg元素的的I1=738KJ/mol,则它的I2>738KJ/mol。同样分析可知如果镁失去3s能级的2个电子后使2p能级的电子处于全充满状态,稳定性强,因此I3>3×738KJ/mol;
(4)由于P元素的3p能级处于半充满状态,稳定性强,因此P元素的第一电离能强于S元素的第一电离能,所以5、4、6三种元素分别是P、S、Cl。由于非金属性越强,电负性越大,所以S元素的电负性介于P和Cl元素之间,故答案选C。
(5)根据(OH)mROn可知n值越大,含氧酸的酸性越强,所以酸性强弱顺序是HClO4>H2SO4>H3PO4。由于上一周期的元素的氢化物分别为NH3、H2O、HF,半径小,键长小,键能大,分子稳定,因此它们的气态氢化物的稳定性均比同主族上一周期的元素气态氢化物弱。
X、Y、Z、L、M、N是六种原子序数依次增大的前四周期元素。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素,M是地壳中含量最高的金属元素。N的核电荷数比L的核电荷数的3倍多2, 回答下列问题:
(1)X和Y可以形成10电子、14电子、18电子分子,写出X元素质子数和中子数相等的核素的符号 。由X和Y元素组成的14电子分子的电子式为 。
(2)在水溶液中将Fe3+还原为Fe2+,
+4Fe3+→4Fe2++……其中化学反应式中的部分物质计量数已给出,该反应的离子方程式为______________________________。
(3)一定条件下,M与TiO2、C(石墨)反应只生成M的氧化物和碳化钛(TiC),二者均为某些高温结构陶瓷的主要成分。已知。该反应生成lmol M的氧化物时放出536kJ的热量,其热化学方程式为 。
(4)Z元素的气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物化合生成一种盐,该盐的水溶液呈 (填“酸”、“碱”或“中”)性,该水溶液中各离子浓度由小到大的顺序 。
(5)N的低价硫酸盐溶液与过氧化钠反应。若N的低价硫酸盐与过氧化钠的物质的量之比为2:1,且无气体生成,则该反应的离子方程式为 。
正确答案
(1)12H H∶C C∶H(2) N2H+4Fe3+→4Fe2++N2+5 H+
(3)4Al(s)+ 3TiO2(s)+3C(s) =" 2Al" 2O3(s)+ TiC(s) ΔH= -1072kJ·mol-1
(4)酸 [OH-]<[H+]<[NH4+]<[NO]
(5)3Na2O2 + 6 Fe2++6 H2O ="4" Fe(OH)3↓+2 Fe3++6 Na+
试题分析:M是地壳中含量最高的金属元素,所以M是Al,X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素,且X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大,所以X、Y、Z、L分别是H、C、N、O.N的核电荷数比L的核电荷数的3倍多2则为铁。(1)X元素质子数和中子数相等的核素的符号12H。由X和Y元素组成的14电子分子的电子式为 H∶C C∶H(2)(2)在水溶液中将Fe3+还原为Fe2+,
+4Fe3+→4Fe2++根据氧化还原原理可知该反应的离子方程式为_ N2H
+4Fe3+→4Fe2++N2+5 H+。(3)根据题意和热化学方程式的书写步骤即为 4Al(s)+ 3TiO2(s)+3C(s) =" 2Al" 2O3(s)+ TiC(s) ΔH= -1072kJ·mol-1 。(4)硝酸铵是强酸弱碱盐水解呈酸性,离子浓度大小关系为 [OH-]<[H+]<[NH4+]<[NO
](5)过氧化钠做氧化剂,二价铁离子做还原剂,根据氧化还原反应原理可写出方程式为3Na2O2 + 6 Fe2++6 H2O ="4" Fe(OH)3↓+2 Fe3++6 Na+。
(16分) W、X、Y、Z是原子序数依次增大的同一短周期元素,W、X是金属元素,Y、Z是非金属元素。
(1)W、X各自的最高价氧化物对应的水化物可以反应生成盐和水,该反应的离子方程式为 。
(2)W与Y可形成化合物W2Y,该化合物的电子式为 。
(3)X的硝酸盐水溶液显 性,用离子方程式解释原因: 。
(4)Y的低价氧化物通入Z单质的水溶液中,发生反应的化学方程式为 。
(5)比较Y、Z气态氢化物的稳定性: > (用分子式表示)。
(6)W、X、Y、Z四种元素简单离子的离子半径由大到小的顺序是 > > > 。
(7)Z的最高价氧化物为无色液体,0.25 mol该物质与一定量水混合得到一种稀溶液,并放出QkJ的热量。写出该反应的热化学方程式: 。
正确答案
(16分,标注的为1分,其余每空2分)(1)Al(OH)3+OH- =〔Al (OH)4〕-
(2)(1分)
(3)酸(1分) Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
(4)SO2+Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl (5)HCl>H2S (6)S2->Cl->Na+>Al3+
(7)Cl2O7(1)+H2O(1) = 2HClO4(aq) ΔH=-4QkJ/mol
试题分析:(1)由于W和X是同一周期的金属元素,而W、X各自的最高价氧化物对应的水化物可以反应生成盐和水,所以W是钠,X是Al,则该反应的离子方程式为Al(OH)3+OH- =〔Al (OH)4〕-。
(2)W与Y可形成化合物W2Y,由于也和钠属于同一周期,所以Y是S,硫化钠是含有离子键的离子化合物,其化合物的电子式为。
(3)硝酸铝属于强酸弱碱盐,水解溶液显酸性,离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。
(4)Z的原子序数大于Y的,且和Y属于同一周期的非金属,所以Z是Cl。因此Y的低价氧化物通入Z单质的水溶液中,发生反应的化学方程式为SO2+Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl。
(5)非金属性越强,氢化物的稳定性越强,所以稳定性强弱顺序是HCl>H2S。
(6)由于电子层数越多,比较一般越大。又因为核外电子排布相同的微粒,其微粒半径随原子序数的增大而减小,所以W、X、Y、Z四种元素简单离子的离子半径由大到小的顺序是S2->Cl->Na+>Al3+。
(7)Z的最高价氧化物是Cl2O7,溶于水生成高氯酸。由于0.25 mol该物质与一定量水混合放出QkJ的热量,所以反应的热化学方程式是Cl2O7(1)+H2O(1) = 2HClO4(aq) ΔH=-4QkJ/mol。
点评:该题以“周期表中元素的推断”为载体,考查学生对元素周期表的熟悉程度及其对表中各元素性质和相应原子结构的周期性递变规律的认识和掌握程度。考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。本题基础性较强,属于中等浓度的题目。
A、B、C、D、E、F六种元素,其中A、B、C、D、E为短周期主族元素。它们之间的关系如下:
Ⅰ.原子半径:A < C < B < E< D
Ⅱ.原子的最外层电子数:A = D C= E A + B = C
Ⅲ.原子的核外电子层数:B =" C" = 2A
Ⅳ.B元素的主要化合价:最高正价 + 最低负价 = 2
请回答:
(1)甲为由A、B两种元素组成的常见气体,写出其电子式 ;
(2)写出某黑色含F的磁性氧化物与E最高价氧化物对应水化物的稀溶液反应的离子方程式: 。装置1经过一段时间向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到碳棒附近的溶液变红,该电极反应为 。单质F发生 (填电化学腐蚀类型)
(3)向A、B、C三种元素组成的某盐稀溶液中滴加AgNO3溶液生成白色沉淀,该反应的化学方程式为 ,已知该盐溶液常温下呈酸性,则0.1mol/L该盐溶液中离子浓度的大小顺序为 。
(4)上述元素中的五种元素可形成一种常见复盐,经检测该复盐中三种离子的个数比为2:1:2。则该复
盐的化学式为 。为检验该复盐中的某种有色离子存在,请写出实验的操作步骤和现象
。
正确答案
(共14分)(1)(1分)
(2) Fe3O4+8H+=2Fe3++ Fe2++4H2O (2分);O2+2H2O+4e-=4OH- (2分) 吸氧腐蚀(1分)
(3) NH4NO2 + AgNO3=AgNO2↓+NH4NO3;c(NO2->c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)(各2分)
(4)(NH4)2Fe(SO4)2、取少量该复盐于试管中并加水溶解,滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加新制氯水,溶液立即变红色,证明有Fe2+(或加氢氧化钠溶液,出现白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。其他方案合理均可。)(各2分)
试题分析:A、B、C、D、E、F六种元素,其中A、B、C、D、E为短周期主族元素。根据原子的核外电子层数:B=C=2A可知,A为H元素,B、C为第二周期元素。原子的最外层电子数A=D,则D为Na元素。根据B元素的主要化合价:最高正价+最低负价=2可知。B为N元素。根据原子的最外层电子数:A+B=C可知,C为O元素。原子的最外层电子数:C=E可知,E为S元素。根据题中“某黑色含F的磁性氧化物”可知,F为Fe元素。
(1)A为H元素,B为N元素,甲为由A、B两种元素组成的常见气体,应为NH3。氨气是含有极性键的共价化合物,其电子式为。
(2)黑色含F的磁性氧化物是四氧化三铁,其中Fe元素的化合价有+2价和+3价两种。E最高价氧化物对应水化物是硝酸,具有强氧化性,其稀溶液与四氧化三铁反应的离子方程式是Fe3O4+8H+=2Fe3++ Fe2++4H2O;根据装置1的构成可知,该装置是原电池,其中铁是负极,碳棒是正极。由于溶液是食盐水,所以发生的是钢铁的吸氧腐蚀,其中正极是氧气得到电子,其电极反应式是O2+2H2O+4e-=4OH-。
(3)A、B、C三种元素组成的盐为NH4NO2或NH4NO3,滴加AgNO3溶液生成白色沉淀,应为AgNO2沉淀,因为AgNO3溶于水,所以反应的化学方程式是NH4NO2 + AgNO3=AgNO2↓+NH4NO3;NH4NO2为强酸弱碱盐,水解呈酸性,所以溶液中离子浓度大小顺序为c(NO2->c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)。
(4)复盐中三种离子的个数比为2:1:2,常见为(NH4)2Fe(SO4)2。其中有色离子是亚铁离子,亚铁离子具有还原性,其检验方法是取少量该复盐于试管中并加水溶解,滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加新制氯水,溶液立即变红色,证明有Fe2+(或加氢氧化钠溶液,出现白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。或者滴加铁氰化钾溶液【K3[Fe(CN)6]】,立即有铁氰化亚铁的蓝色沉淀出现,反应式为:2Fe(CN)63-+Fe2+=Fe3[Fe(CN)6]2↓,证明有Fe2+。
碳及其化合物应用广泛。
I.工业上利用CO和水蒸汽反应制氢气,存在以下平衡:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
(1)沸石分子筛中含有硅元素,请写出硅原子结构示意图__________。
(2)向1L恒容密闭容器中注人CO和H2o(g),830℃时测得部分数据如下表。则该温度下反应的平衡常
数K=______________。
(3)相同条件下,向1L恒容密闭容器中,同时注人1mol CO、1mol H2O(g),2molCO2和2mo1 H2,此时v(正 ) __________v(逆)(填“>”“=”或“<”)
II.已知CO(g)+1/2 O2 (g)=CO2 (g) △H=一141 kJ·mol-1
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) △H=一484 kJ·mol-1
CH3OH(1)+3/2O2 (g)=CO2(g)+2H2O(g) △Hl=一726 kJ·mol-1
(4)利用CO、H2化合制得液态甲醇的热化学方程式为___________。
III.一种新型氢氧燃料电池工作原理如下图所示
(5)写出电极A的电极反应式_____________。
(6)以上述电池电解饱和食盐水,若生成0.2mo1 Cl2,则至少需通人O2的体积为_____L(标准状况)。
正确答案
(1) (2分)
(2)1 (3分)
(3)< (2分)
(4)CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(l) △H=+101 kJ/mol (方程式对给1分,共3分)
(5)H2-2e-+ CO32- =CO2 + H2O (3分) (6)2.24 (2分)
试题分析:(1)硅因素位于第三周期第ⅣA族,因此原子结构示意图为。
(2)根据表中数据可知,平衡时CO和水蒸气的浓度分别是0.080mol/L和0.180mol/L,其中消耗CO的浓度是0.200mol/L-0.080mol/L=0.120mol/L,因此根据方程式可知生成CO2和氢气的浓度均是0.120mol/L,实验该温度下反应的平衡常数K==1。
(3)相同条件下,向1L恒容密闭容器中,同时注人1mol CO、1mol H2O(g),2molCO2和2mo1 H2,则此时=4>1,所以反应逆反应方向进行,因此v(正 )<v(逆)。
(4)已知① CO(g)+1/2 O2 (g)=CO2 (g) △H=一141 kJ·mol-1、② 2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) △H=一484 kJ·mol-1、③ CH3OH(1)+3/2O2 (g)=CO2(g)+2H2O(g) △Hl=一726 kJ·mol-1,则根据盖斯定律可知①+②-③即得到CO、H2化合制得液态甲醇的热化学方程式为CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(l) △H=+101 kJ/mol。
(5)原电池中负极失去电子,发生氧化反应,正极得到电子发生还原反应。则根据装置图可知,氢气在A电极通入,因此A电极是负极,由于电解质是熔融的碳酸钾,而原电池中阴离子向负极移动,所以负极电极反应式为H2-2e-+ CO32- =CO2 + H2O。
(6)电解池中氯离子放电生成氯气,电极反应式为2Cl-2e-=Cl2↑,所以生成0.2mol氯气转移电子的物质的量是0.4mol。氧气在反应中得到4个电子,因此根据得失电子守恒可知消耗氧气的物质的量是0.4mol÷4=0.1mol,在标准状况下的体积是2.24L。
(13分)Ⅰ.通常状况下,X、Y和Z是三种气态单质。X的组成元素是第三周期原子半径最小的元素(稀有气体元素除外);Y和Z均由元素R组成,反应Y+2I-+2H+====I2+Z+H2O常作为Y的鉴定反应。W是短周期元素,最外层电子数是最内层电子数的三倍,吸引电子对的能力比X单质的组成元素要弱。
(1) Z的化学式__________________
(2)将Y和二氧化硫分别通入品红溶液,都能使品红褪色。简述用褪色的溶液区别Y和二氧化硫的实验方法:________________________________________________________。
(3)举出实例说明X的氧化性比W单质氧化性强(仅用一个化学方程式表示):_____________。
Ⅱ.如图是0.1 mol·L-1四种电解质溶液的pH随温度变化的图像。
(1)其中符合0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2的pH随温度变化的曲线是________(填写序号),
(2)20 ℃时,0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2中2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)=________。(计算精确值)
(3)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液,得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示:
试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大是________点;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是______________________
正确答案
Ⅰ.(1)O2(2分)
(2)加热褪色后的溶液,若溶液恢复红色,则原通入气体为SO2;若溶液不变红,则原通入气体是O3(2分)
(3) H2S+Cl2====S+2HCl(1分)(其他合理答案均可)
Ⅱ.(1)Ⅰ(2分)
(2)(10-3-10-11)mol·L-1 (2分) (3)a(2分) c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+) (2分)
试题分析:I:首先根据信息确定X为Cl2,R为氧元素,Y为O3,Z为O2,W为硫元素。O3因具有强氧化性使品红褪色,与SO2不同,故对褪色后的溶液进行加热,若溶液恢复红色,则原通入气体为SO2;若溶液不变红,则原通入气体是O3;能说明Cl2的氧化性比S的氧化性强的反应有H2S+Cl2====S+2HCl,K2S+Cl2====S+2KCl等。
Ⅱ⑴NH4Al(SO4)2中NH4+、Al3+发生水解使溶液显酸性(pH<7),且温度升高,促进水解,酸性增强,pH减小,曲线Ⅰ正确。
⑵据NH4Al(SO4)2溶液中的电荷守恒式为2c(SO42-)+ c(OH-)=c(H+)+c(NH4+)+3c(Al3+),则2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)=c(H+) -c(OH-)=(1×10-3-1×10-11)mol·L-1;
⑶在a点两物质恰好反应生成(NH4)2SO4,NH4+发生水解,水的电离程度最大;在b点[在a点(恰好生成(NH4)2SO4)之后再稍多加一点NaOH,使少量NH4+与OH-反应生成NH3·H2O,即c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)],又根据溶液为中性,故有c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+)。
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