高考化学元素周期律综合题汇编一、元素周期律练习题(含详细答案解析)1.元素周期表是打开物质世界奧秘之门的一把金钥匙,1869年,门捷列夫发现了元素周期律并发表了元素周期表。
下图为元素周期表的一部分,回答下列问题。
(1).上述元素中化学性质最稳定的是________(填元素符号,下同) ,非金属性最强的是_____。
(2)c的最高价氧化物对应水化物的化学式为__________。
(3)h元素的原子结构示意图为__________,写出h单质的一种用途:__________。
(4)b、d、f三种元素原子半径由大到小的顺序是__________(用元素符号表示)。
(5)a、g、j的氢氧化物中碱性最强的是__________(填化学式),写出其溶液与g的氧化物反应的离子方程式:___________________________________。
【答案】Ar F HNO3制光电池 Mg>C>O KOH Al2O3 +2OH-=2AlO2- +H2O【解析】【分析】由元素周期表可知,a为Li、b为C、c为N、d为O、e为F、f为Mg、g为Al、h为Si、i 为Ar、j为K。
【详解】(1)0族元素的化学性质最稳定,故上述元素中化学性质最稳定的是Ar;F元素的非金属性最强;(2)c为N,其最高价氧化物对应的水化物为HNO3;(3)h为Si,核电荷数为14,原子的核外电子数也是14,Si的原子结构示意图为;Si单质的一种用途是可以制光电池;(4)b为C、d为O、f为Mg,当电子层数相同时,核电荷数越大原子半径越小;电子层数越多原子半径越大,故b、d、f三种元素原子半径由大到小的顺序是Mg>C>O;(5)a为Li、g为Al、j为K,K的金属性最强,金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,故a、g、j的氢氧化物中碱性最强的是KOH;g的氧化物为Al2O3,Al2O3与KOH溶液反应的离子方程式为Al2O3 +2OH-=2AlO2- +H2O 。
2.南京理工教授制出了一种新的全氮阴离子盐—AgN5,目前已经合成出钠、锰、铁、钴、镍、镁等几种金属的全氮阴离子盐。
(1)基态Mn2+的价电子排布式为____;银与铜位于同一族,银元素位于元素周期表的___区。
(2)[Mg(H2O)6]2+[(N5)2(H2O)4]2-的晶体的部分结构如图1所示:N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示:元素I1/kJ∙mol-1I2/kJ∙mol-1I3/kJ∙mol-1X737.71450.77732.7Y1313.93388.35300.5Z1402.32856.04578.1①X、Y、Z中为N元素的是____,判断理由是__________。
②从作用力类型看,Mg2+与H2O之间是________、N5与H2O之间是________。
③N5-为平面正五边形,N原子的杂化类型是_______。
科学家预测将来还会制出含N4-、N6-等平面环状结构离子的盐,这一类离子中都存在大π键,可用符号πnm表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为π66),则N4-中的大π键应表示为_________。
(3)AgN5的立方晶胞结构如图2所示,Ag+周围距离最近的Ag+有_______个。
若晶体中紧邻的N5-与Ag+的平均距离为a nm,N A表示阿伏加德罗常数的值,则AgN5的密度可表示为_____g∙cm-3(用含a、N A的代数式表示)。
【答案】3d5 ds Z X最外层为2个电子,X为镁;N的2p轨道处于半充满的稳定状态,其失去第一个电子较难,I1较大,则Z为氮元素配位键氢键 sp254π 12223A8.910 N a⨯⨯【解析】【分析】(1)根据构造原理书写出25号Mn元素的原子核外电子排布式,Mn原子失去最外层2个电子得到Mn2+;根据原子结构与元素在周期表的位置确定Ag在周期表所属区域;(2)①根据元素的电离能大小结合原子结构确定X、Y、Z三种元素,然后判断哪种元素是N元素;②根据图示,判断晶体中阳离子、阴离子中含有的作用力类型;③结合N 5-为平面正五边形结构,结合原子杂化类型与微粒构型关系分析判断,结合微粒的原子结构分析大π键的形成;(3)根据晶胞中离子的相对位置判断Ag +的配位数,利用均摊方法计算1个晶胞中含有的AgN 5的个数,结合ρ=m V 计算密度大小。
【详解】(1)Mn 是25号元素,根据构造原理可得Mn 原子的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 2,Mn 原子失去最外层2个电子得到Mn 2+,其价电子排布式为3d 5;Ag 、Cu 在周期表中位于第IB ,发生变化的电子有最外层的s 电子和次外层的d 电子,属于ds 区元素;(2)①X 的第一、第二电离能比较小且很接近,说明X 原子最外层有2个电子,容易失去,则X 为Mg 元素,Z 的第一电离能在三种元素中最大,结合N 原子2p 轨道处于半充满的稳定状态,其失去第一个电子较难,I 1较大,可推知Z 为N 元素,Y 是O 元素;②在该晶体中阳离子[Mg(H 2O)6]2+的中心离子Mg 2+含有空轨道,而配位体H 2O 的O 原子上含有孤电子对,在结合时,Mg 2+提供空轨道,H 2O 的O 原子提供孤电子对,二者形成配位键;在阴离子[(N 5)2(H 2O)4]2-上N 5-与H 2O 的H 原子之间通过氢键结合在一起,形成N…H -O ,故二者之间作用力为氢键;③若原子采用sp 3杂化,形成的物质结构为四面体形;若原子采用sp 2杂化,形成的物质结构为平面形;若原子采用sp 杂化,则形成的为直线型结构。
N 5-为平面正五边形,说明N 原子的杂化类型为sp 2杂化;在N 5-中,每个N 原子的sp 2杂化轨道形成2个σ键,N 原子上还有1个孤电子对及1个垂直于N 原子形成平面的p 轨道,p 轨道间形成大π键,N 5-为4个N 原子得到1个电子形成带有1个单位负电荷的阴离子,所以含有的电子数为5个,其中大π键是由4个原子、5个电子形成,可表示为54π;(3)根据AgN 5的晶胞结构示意图可知,假设以晶胞顶点Ag +为研究对象,在晶胞中与该Ag +距离相等且最近的Ag +在晶胞面心上,通过该顶点Ag +可形成8个晶胞,每个面心上的Ag +被重复使用了2次,所以与Ag +距离相等且最近的Ag +的数目为382⨯=12个;在一个晶胞中含有Ag +的数目为8×18+6×12=4,含有N 5-的数目为1+12×14=4,晶胞体积为V =(2a×10-7)3cm 3,则ρ=()22A/mol 3373A 4178?g /mol N m 8.910V N a 2a 10cm-⨯⨯==⨯⨯ g/cm 3。
【点睛】本题考查了物质结构,涉及电离能的应用、作用力类型的判断、大π的分析、晶胞计算,掌握物质结构知识和晶体密度计算方法是解题关键,要注意电离能变化规律及特殊性,利用均摊方法分析判断晶胞中含有微粒数目,结合密度计算公式解答。
3.硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O,相对分子质量392]晶体又称莫尔盐,易溶易电离但却比一般的亚铁盐稳定,因此广泛应用于制药、电镀以及定量分析。
回答下列与之有关的问题:(1)在莫尔盐所涉及的五种元素中:①S元素在门捷列夫元素周期表中的位置是 ______________ ;②其中处于同主族的两种元素非金属性更强的是:_____________。
(2)为检验莫尔盐是否变质,可用的试剂为_______________。
碘是合成人体甲状腺激素的重要原料,食盐中加KIO3是我国为解决普遍性碘缺乏问题的国家规定,下图是自动电位滴定法测定食盐中碘含量的实验过程:(3)已知“溶解”过程中IO3-的还原产物为碘单质,写出该反应的离子反应方程式:______________________________。
(4)取50. 00 mL样品,用0.005 mol/L酸性K2Cr2O7溶液滴定剩余Fe2+,滴定操作时使用的锥形瓶未干燥,导致结果_____________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)【答案】第三周期第ⅥA族 O 硫氰化钾(KSCN)溶液 2IO3-+10Fe2++12H+=I2+10Fe3++6H2O 无影响【解析】【分析】【详解】(1)①S元素在元素周期表中的位置为第三周期第ⅥA族,故答案为:第三周期第ⅥA族;②莫尔盐中处于同主族的两种元素是O和S,其中非金属性更强的是O,故答案为:O;(2)硫酸亚铁铵中含有Fe2+,Fe2+容易被氧化成Fe3+,可加入硫氰化钾(KSCN)溶液检验是否有Fe3+生成,故答案为:硫氰化钾(KSCN)溶液;(3)溶解过程中,IO3-与Fe2+发生氧化还原反应生成I2和Fe3+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,反应的离子反应方程式为2IO3-+10Fe2++12H+=I2+10Fe3++6H2O,故答案为:2IO3-+10Fe2++12H+=I2+10Fe3++6H2O;(4)滴定操作时使用的锥形瓶未干燥,不会影响Fe2+的物质的量,因此对滴定结果无影响,故答案为:无影响。
4.下表为元素周期表的一部分,表中列出12种元素在周期表中的位置,请回答:族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0周期一①二⑦⑨⑫三②④⑥⑧⑩四③⑤⑪(1)这12种元素中,化学性质最不活泼的元素是______(填元素符号或化学式,下同),得电子能力最强的原子是______,常温下单质为液态的非金属单质是____________。
(2)失电子能力最强的单质与水反应的离子反应方程式是________________,(3)写出⑦⑧⑨与①形成的简单化合物中最稳定的分子式________。
写出⑧⑩两种元素最高价氧化物对应水化物中酸性较弱的化学式________ 。
(4)写出⑨⑩⑪与①形成的化合物中沸点最低的化学式______酸性最强的化学式_______。
(5)写出④的单质置换出⑦的单质的化学反应方程式:__________________。
②和⑥两种元素最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式为_____________。
(6)用电子式表示⑤与⑨组成的二元化合物的形成过程________________________。
【答案】Ne F Br2 2K+2H2O=2K++H2↑+2OH- HF H3PO4 HCl HBr 2Mg+CO22MgO +C OH-+Al(OH)3=AlO2-+2H2O【解析】【分析】由元素在周期表中位置,可知①为H、②为Na、③为K、④为Mg、⑤为Ca、⑥为Al、⑦为C、⑧为P、⑨为F、⑩为Cl、⑪为Br、⑫为Ne。