- 物质结构元素周期律
- 共75155题
(8分)原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学原子结构及晶体知识,请回答下列问题:
(1)具有(n-1)d10ns2电子构型的元素位于周期表中 族。
(2)被誉为“21世纪的金属”的钛(Ti)元素原子的价电子排布式为: 。
(3)写出铝元素原子的核外电子排布式 。
(4)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号: 。
正确答案
(共8分,每空2分)(1)ⅡB (2)3d24s2 (3)1s22s22p63s23p1 (4) Si S
(1)根据价电子的排布式可知,该元素应该位于第ⅡB。
(2)钛的原子序数是22,所以根据构造原理可知,该元素原子的价电子排布式是
1s22s22p63s23p13d24s2。
(3)根据构造原理可知,3p轨道上有2个未成对电子的元素是Si或S。
(12分)下图是元素周期表的一部分,表中的①~⑩中元素,用元素符号或化学式填空回答:
(1)、在这些元素中,化学性质最不活泼的原子的原子结构示意图为______________;
(2)、地壳中含量最多的金属元素是________ ,写出元素⑥③以原子个数比1:1形成化合物的电子式_______ ___;
(3)、这些元素中的最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是 ,碱性最强的是 ;
(4)、写出②.⑦.⑩对应离子还原性由强到弱的次序 。
正确答案
(1) (2)Al 、
(3)HClO4 , KOH (4) S2- Cl- F-(每空2分)
考查元素周期表的结构和元素周期律的应用。根据元素在周期表中的位置可判断,①~⑩分别为N、F、Na、P、Al、O、Cl、Ar、K、S。最不活泼的是稀有气体元素,地壳中含量最多的金属元素是铝,元素⑥③以原子个数比1:1形成化合物是过氧化钠。同周期元素自左向右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。非金属性越强,相应阴离子的还原性就越弱。
下列各个曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数,Y为元素的有关性质)。把与下面元素有关的性质相符的曲线标号填入相应的空格中:
(1)ⅡA族元素的最外层电子数________;
(2)第3周期元素的最高化合价________;
(3)F-、Na+、Mg2+、Al3+的离子半径________。
正确答案
(1)b (2)c (3)a
试题分析:(1)ⅡA族元素的最外层电子数相等均为2,选b;(2)第3周期的最高化合价从左→右依次升高,选c;(3) F-、Na+、Mg2+、Al3+四种离子有相同的电子层结构,核电荷数越小,离子半径越大,选a。
下表是元素周期表的一部分,请回答有关问题:
(1)表中化学性质最不活泼的元素,其原子结构示意图为 。
(2)表中能形成两性氢氧化物的元素是 (用元素符号表示),写出该元素的单质与⑨最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式 _______________________。
(3)设计实验方案:比较⑦与⑩单质氧化性的强弱,请将方案填入下表。
正确答案
(1) (1分)
(2)Al(1分) 2Al+2KOH+2H2O2KAlO2+3H2↑(3分)
(3)(4分)
本题考查元素周期表的结构和应用。
下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数,Y为元素的有关性质)。
(1)把与下面元素有关性质相符的曲线标号填入相应的空格中:
①第ⅡA族元素的价电子数________。
②第三周期元素的最高化合价________。
③F-、Na+、Mg2+、Al3+的离子半径________。
(2)元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素,且原子序数依次增大。已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4;M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4∶3;N-、Z+、X+的半径逐渐减小;化合物XN常温下为气体。据此回答:
①X为________(名称),Y为________(元素符号),Z原子结构示意图为________。
②N的最高价氧化物的水化物的化学式为__________。
③工业上制取单质M的化学方程式为______________。
正确答案
(1)①b ②c ③a
(2)①氢 O ②HClO4 ③SiO2+2C
Si+2CO↑
(1)①第ⅡA族元素的价电子数都是2,b符合。
②第三周期元素的最高化合价从+1价逐渐增大到+7价,c符合。
③F-、Na+、Mg2+、Al3+的离子半径为F->Na+>Mg2+>Al3+,a符合。
(2)已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4,则Y为O。M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4∶3,则M为Si。由X、Y、Z、M、N的原子序数关系和N、Z、X的简单离子形式可知,N为Cl,Z为Na,X为H。
已知X元素原子的K、L层的电子数之和比L、M层的电子数之和多1个电子。Y元素的原子最外层电子数比内层电子数少3个。Z元素核外有3个电子层,最外层有3个电子。W元素最高化合价是最低化合价绝对值的3倍,它在最高价氧化物中的质量分数为40%。
(1)Y和W的气态氢化物的稳定性为(用化学式表示) > 。
(2)X单质在空气中加热生成的化合物是 化合物(填“离子”或“共价”)。
(3)X和Z的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式 。
(4)W的低价氧化物与Y单质的水溶液反应的化学方程式 。
(5)Y与Z形成化合物的化学式是 。实验测得当此化合物处于固态和液态时不导电,溶于水能导电。由此判断该化合物具有 键(填“离子”或“共价”)。
正确答案
(1)HCl H2S (2)离子
(3)Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
(4)SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
(5)AlCl3 共价
因为X元素的K、L层电子数之和比L、M层电子数之和大1,则X为Na;Y元素原子最外层电子数比内层电子数少3个,则Y为Cl;Z为Al;设W的最外层电子数为a,最低负价为a-8,根据a=3|a-8|可得a=6,W的最高价氧化物可表示为WO3,设W的相对原子质量为x,则W的百分含量为x/(x+48) ×100%=40%,可得x=32,所以W为S。
(1)Y的气态氢化物为HCl,W的气态氢化物为H2S,稳定性HCl>H2S。
(2)Na在空气中加热生成的是Na2O2,属离子化合物。
(3)X的最高价氧化物的水化物为NaOH,Z的最高价氧化物的水化物为Al(OH)3,两者反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。
(4)S的低价氧化物为SO2,与Cl2反应的方程式为SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl。
(5)Al与Cl形成的化合物为AlCl3,因为AlCl3在固态和液态不导电,在水溶液中导电,说明AlCl3中存在共价键。
某同学设计如下实验方案,并记录了有关实验现象,如下表。请你帮助该同学整理完成实验报告。
(1)实验目的:____________________________________________。
(2)实验用品:仪器________________________________________。
试剂________________________________________。
(3)实验内容:
(4)实验结论:_________________________________________________。
(5)问题讨论:①请从结构理论上简单说明上述结论的原因。
②请你补充一组实验方案(简单易行),证明此周期中另两种主族元素的性质递变规律。
正确答案
(1)验证第三周期元素从左到右金属性和非金属性的递变规律
(2)仪器:试管、烧杯、酒精灯、滤纸、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管、火柴
试剂:钠、镁条、铝片、新制氯水、新制饱和H2S溶液、2 mol·L-1盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、酚酞溶液、AlCl3溶液
(3)1 B Mg+2H2OMg(OH)2+ H2↑
2 F H2S+Cl2====2HCl+S↓
3 A 2Na+2H2O====2NaOH+H2↑
4 D Mg+2HCl====MgCl2+H2↑
5 C 2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑
6 E AlCl3+3NaOH====Al(OH)3↓+3NaCl
Al(OH)3+NaOH====NaAlO2+2H2O
(4)Na、Mg、Al、S、Cl元素,随着原子序数的递增,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强
(5)①同一周期元素从左到右随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,核对外层电子的吸引力逐渐增强,因而失电子的能力逐渐减弱,得电子的能力逐渐增强,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
②另两种未验证的元素为Si、P。可以设计以下实验确认其非金属性强弱:向Na2SiO3溶液中滴加H3PO4溶液,若产生白色胶状沉淀,则说明H3PO4比H2SiO3酸性强,从而证明磷元素的非金属性比硅强。(其他合理方法也可)
本实验选取了教材中演示实验的部分内容,并提供了一些补充实验的方案和实验现象,要求写出实验原理、所需仪器和试剂,并归纳出实验结论及进行相关的讨论和实验设计。解答这类题首先要根据题目要求和给出的条件,确定与教材相关的知识点及实验原理,构思相关实验情景,结合题意完成相关问题。
短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大,且A是短周期元素中原子半径最小的元素。A、C位于同一主族,B的最外层电子数次外层的3倍,B、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数相等。请回答下列问题:
(1)D与C的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式为。
(2)A和C形成的化合物的电子式为;B、C形成的化合物中稳定性较强的物质其阴、阳离子的个数比为。
(3)与B同主族的元素E与D的氢化物稳定性。
正确答案
(1) HClO4+ NaOH ="==" NaClO4 + H2O (2) Na+[ :H]-; 1:2 (3) HCl> H2S
由A是短周期元素中原子半径最小的元素可推出A是H;A、C位于同一主族,B的最外层电子数次外层的3倍,可推出B是O;C是Na;B、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数相等,可推出D是Cl。
前四周期原子序数依次增大的元素A,B,C,D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,平且A—和B+的电子相差为8;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。
回答下列问题:
(1)D2+的价层电子排布图为_______。
(2)四种元素中第一电离最小的是________,电负性最大的是________。(填元素符号)
(3)A、B和D三种元素责成的一个化合物的晶胞如图所示。
①该化合物的化学式为_________________;D的配位数为___________;
②列式计算该晶体的密度_______g·cm-3。
(4)A-、B+和C3+三种离子组成的化合物B3CA6,其中化学键的类型有_________;该化合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式为________,配位体是 。
正确答案
(1)
(2)K F
(3)①K2NiF4; 6
②
(4)离子键、配位键;[FeF6]3-;F-
前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有一个,并且A-和B+的电子数相差为8,A属于第VIIA族元素,B属于第IA族元素,且A的原子序数小于B,则A是F元素,B是K元素;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2,且C和D的原子序数大于B,C的原子序数小于D,则C是Fe元素,D是Ni元素
(1)D2+的价层电子为3d电子,根据能量最低原理、保里不相容原理及洪特规则知,其价电子排布图为;
(2)元素的金属性越强其第一电离能越小,元素的非金属性越强,其电负性越大,这四种元素中金属性最强的是K元素,非金属性最强的元素是F,所以第一电离能最小的是K,电负性最大的是F,
(3)①该晶胞中A原子个数=16×
B原子个数=
D原子个数=
所以该化合物的化学式为K2NiF4,根据晶胞结构知,D的配位数是6
②该晶胞的体积=(400×10-10cm)(1308×10-10cm)
g•cm-3,
(4)A-、B+和C3+三种离子组成的化合物的K3FeF6,该物质中阴阳离子间存在离子键,铁原子和氟原子间存在配位键,该化合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式为[FeF6]3-,配位体是F-
X、Y和Z均为短周期元素,原子序数依次增大,X的单质为密度最小的气体,Y原子最外层电子数是其周期数的三倍,Z与X原子最处层电子数相同。回答下列问题:
(1)X、Y和Z的元素符号分别为 、 、 。
(2)由上述元素组成的化合物中,既含有共价键又含有离子键的有 、 。
(3)X和Y组成的化合物中,既含有极性共价键又含有非极性共价键的是 。此化合物在酸性条件下与高锰酸钾反应的离子方程式为 ;此化合物还可将碱性工业废水中的CN-氧化为碳酸盐和氨,相应的离子方程式为 。
正确答案
(1)H O Na
(2)NaOH Na2O2
(3)H2O2 5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++8H2O+5O2↑ H2O2+CN-+OH-=CO32-+NH3
本题以元素推断为线索的综合题。这里有“短周期”、“依次增大”、“密度最小的气体”、“最外层电子数是周期序数的三倍”、“最外层电子数相同”这5个限定条件。由上述不难推断出,它们分别是H、O、Na。
有A、B、C、D四种元素,A的最高正价与其负价的绝对值之差为6;A、D次外层都是8个电子,A与D的化合物DA在水溶液中能电离出具有相同电子层结构的阴、阳离子;B有两个电子层,其最高正价与最低负价的代数和为零;C2-与氩原子具有相同的电子层结构。
(1)试写出上述各元素的符号:
A________,B________,C________,D________。
(2)画出下列粒子的结构示意图:
A_________________,C2-_________________。
(3)写出A、D的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式:__________________________________________________________。
正确答案
(1)Cl C S K
(2)
(3)HClO4+KOH=KClO4+H2O
因为“A的最高正价与负价的绝对值之差为6”,确定A为氯(Cl);“B有两个电子层,最高正价与最低负价的代数和为0”,确定B为碳(C);C2-的结构示意图为:,确定C为硫(S);再由A推出D为钾(K)。
(15分)已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次增加。相关信息如下表所示,根据推断回答下列问题:(答题时A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
(1)C在周期表中位于第 周期第 族,E基态原子核外电子排布式是
(2)A、B、D三种元素电负性由大到小排列顺序为 ,其中A的最高价氯化物构成晶体的微粒间作用力为
(3)A和B的最简单氢化物中较稳定的是 (填化学式)。B的最简单氢化物和E的黑色氧化物固体在加热时可反应,写出其反应方程式
(4)E的单质和过氧化氢在稀硫酸中可反应,有人将这个反应设计成原电池,请写出正极反应方程式
(5)煤燃烧产生的烟气中有B的氧化物,会引起严重的环境问题,因此,常用AH4催化还原以消除污染,已知:
① AH4(g)+2 BO2(g)= B2(g)+AO2(g)+2H2O (g) △H1=-867kJ/mol
② 2BO2(g) ⇌B2O4(g) △H2=-56.9 kJ/mol
写出AH4和B2O4反应的热化学方程式
正确答案
(1)三ⅠA,[Ar]3d104s1;(2)N>C>Si,分子间作用力(范德华力);
(3)NH3 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O;(4)H2O2+2e-+2H+=2H2O;
(5)CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-810.1KJ/mol
试题分析:根据题意可得:A是C;B是N;C是Na;D是Si;E是Cu。(1)Na在周期表中位于第三周期第ⅠA族;29号元素Cu基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;(2)C、N、Si三种元素的非金属性N>C>Si,元素的非金属性越强,元素的电负性就越大。因此元素的电负性由大到小排列顺序为N>C>Si。其中C元素的最高价氯化物CCl4构成晶体的分子晶体,分子间的作用力是分子间作用力也叫范德华力。(3)元素的非金属性越强,其氢化物的稳定性就越强,元素的非金属性N>C。所以CH4和NH3中较稳定的是NH3。根据电子守恒及质量守恒定律可得NH3和CuO固体在加热时反应的方程式是2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O。(4)Cu单质和过氧化氢在稀硫酸中可反应,可将这个反应设计成原电池,正极反应方程式H2O2+2e-+2H+=2H2O;负极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+。(5) ①-②整理可得:CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-810.1KJ/mol。
下表是元素周期表的一部分, 针对表中的①~⑨种元素,填写下列空白(填写序号不得分):
(1)在这些元素中,化学性质最不活泼的是: 。(填元素符号)
(2)在最高价氧化物的水化物中,酸性最强的化合物的化学式是 ,碱性最强的化合物的化学式是: 。
(3)比较①与⑤的最高价氧化物对应的水化物, 的酸性强(填化学式);能通过 说明(写反应的化学方程式)。
(4)实验室制取②的氢化物的化学方程式 。
②的氢化物与②的最高价氧化物的水化物反应所得的产物化学式为 。
(5)②可以形成多种氧化物,其中一种是红棕色气体,试用方程式说明该气体不宜采用排水法收集的原因 (用化学方程式表示)。
(6)比较③与⑥的氢化物, 更稳定(填化学式)。
(7)写出④的单质与水反应的离子方程式 。
(8)写出⑦元素的离子结构示意图 ,该离子半径 S2-(填“﹥”或“﹤”)写出⑩元素在周期表的位置 。
正确答案
(1)Ar;
(2)HClO4 KOH;
(3)H2CO3 Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓
(4)2NH3Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O NH4NO3;
(5)3NO2+H2O=2HNO3+NO
(6)H2O
(7)2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑
(8),<,第四周期ⅦA族
试题分析:这几种元素分别是:①C;②N ;③O;④Na;⑤Si;⑥S ;⑦Cl ; ⑧Ar; ⑨K; ⑩Br。同一周期的元素,随着原子序数的增大,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强,最后以最不活泼的惰性气体元素结束。在同一主族的元素,从上到下,元素的原子半径逐渐增大,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。(1)在这些元素中,化学性质最不活泼的是⑧Ar元素; (2)在最高价氧化物的水化物中,酸性最强的化合物的HClO4。碱性最强的化合物KOH。(3)C、Si是同一主族的元素,非金属性C>Si。元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强。因此比较①与⑤的最高价氧化物对应的水化物的酸性强的是H2CO3。可以通过反应CO2+H2O + Na2SiO3= H2SiO3↓+ Na2CO3证明。(4)在实验室一般是用铵盐与碱共热来制取氨气的。制取NH3的方程式为2NH3Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。②的氢化物NH3与②的最高价氧化物的水化物HNO3反应:NH3+ HNO3= NH4NO3.因此反应产物是NH4NO3。(5)NO2是红棕色气体,它能溶解于水,发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO。(6)③O与⑥S是同一主族的元素,由于非金属性O>S。元素的非金属性越强,其对应的氢化物的稳定性就越强。元素稳定性H2O >H2S。(7)Na与水反应的离子方程式为:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑。(8)Cl-离子结构示意图为:
.Cl-、S2-核外电子排布都是2、8、8.电子层结构相同。对于电子层结构相同的微粒来说,离子的核电荷数也多,离子半径就越小。因此离子半径Cl-
2-。⑩元素Br在周期表的位置是位于第四周期第ⅦA族。
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 。
(2)画出原子的结构示意图:④ ,⑤ ,⑧ 。
(3)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 。(均填元素符号)
(4)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 。
(5)在③与④中,化学性质较活泼的是 (填元素符号),怎样用化学实验证明:
答: (该空2分,其余每空1分)
正确答案
(1)①N;⑥Si;⑦S;
(2);
;
(3)K;F;Ar
(4)HClO4;KOH;Al(OH)3;
(5)Na;与H2O反应;
试题分析:(1)根据元素周期表可知①为N元素;⑥是Si元素;⑦是S元素;
(2)④为Mg元素,原子结构示意图;⑤为Al元素,原子结构示意图
;⑧为Cl元素原子结构示意图
;
(3)在元素周期表中位于左下方的元素金属性最强,所以⑩号元素是最活泼的金属K;最活泼的非金属位于元素周期表的右上方,为②号元素F;最不活泼的元素是稀有气体元素⑨号Ar;
(4)F的非金属性最强,但是不存在最高价含氧酸,所以最高价氧化物对应水化物中,酸性最强的是⑧号Cl元素对应的HClO4;碱性最强的是金属性最强的K对应的KOH;呈两性的氢氧化物是⑤号Al对应的Al(OH)3;
(5)在③与④中,化学性质较活泼的是③Na,二者与水或等浓度的酸反应的剧烈程度不同,或比较等浓度的碱的碱性的强弱。
在元素周期表中,相邻近的元素在结构和性质上有许多相似之处。
(1)第二周期的碳、氮、氧、氟都可以形成氢化物,氧元素的氢化物除H2O外,还有H2O2;碳元素的氢化物除CH4外,还有C2H6等;与之相似的氮元素的氢化物除NH3外,还有________(填化学式),其沸点比液氨____(填“高”或“低”),该氢化物与足量盐酸反应的化学方程式为______________________________。
(2)氮原子间也可形成链状结构,假设氮原子间只以N-N键形式连接,并形成氢化物,则该系列氢化物的通式为___________________。
(3) (2)题的通式中氮原子数是2的化合物和NO2混合发生反应生成N2和H2O(气),今知4 g该气态化合物在上述反应中放出71kJ热量,写出其热化学方程式为:
。由于该反应放出大量热,可作火箭推进剂,发射宇宙飞船。载人飞船内需要有一种化合物来吸收宇航员呼出的 CO2并提供O2,写出该物质的电子式________________。飞船中需要制造一种适合宇航员生存的人工生态环境,应该在氧气中充入一种气体用于稀释氧气,该气体分子的电子式是__________。
正确答案
(14分,每空2分)(1)N2H4,高,N2H4+2HCl=N2H6Cl2 (2)NnHn+2
(3)2N2H4(g) + 2NO2 (g) = 3N2 (g) + 4H2O(g) ; △H = — 1136 kJ/ mol
试题分析:(1)根据性质的递变规律可知,氮元素的氢化物除NH3外,还有N2H4。该化合物的相对分子质量大于氨气的,所以沸点高于液氨的。由于分子中含有2个氮原子,所以可以结合2分子氯化氢,即反应的化学方程式是N2H4+2HCl=N2H6Cl2。
(2)根据氨气和N2H4的结构可知,氨气的分子中比N2H4少2个氢原子、1个氮原子,所以该系列氢化物的通式为NnHn+2。
(3)通式中氮原子数是2的化合物是N2H4,由于4 g该气态化合物在上述反应中放出71kJ热量,则1mol该化合物反应放出的热量是71kJ×32/4=568kJ,所以该反应的热化学方程式是2N2H4(g) + 2NO2 (g) = 3N2 (g) + 4H2O(g) ; △H = — 1136 kJ/ mol。作为供氧剂的是过氧化钠,其电子式是。适合宇航员生存的人工生态环境应该是空气,所以充入用于稀释氧气的气体应该是氮气,所以该气体分子的电子式是
。
点评:该题是高考中的常见考点和题型,属于中等难度试题的考查,试题基础性强,侧重对学生基础知识的巩固和训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理能力和知识的迁移能力,也有助于培养学生的规范答题能力和应试能力。
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