2020-2021备战高考化学与元素周期律有关的压轴题一、元素周期律练习题（含详细答案解析）1．Ⅰ.某化合物A由两种元素组成，可以发生如下的转化。
已知：标准状况下，气体B的密度是氢气的8倍。
请回答：（1）组成A的元素有_________，A的化学式是_________（2）请写出A与NaOH溶液反应的化学方程式_________（3）A可用于金属的冶炼，请写出A与Fe2O3的化学反应方程式_________Ⅱ.某实验小组做了如下实验：请回答：（1）写出硬质管中发生反应的化学方程式：_________（2）有同学认为乙醇的催化氧化反应产物中含有乙酸，请设计实验检验产物成分：_____。
【答案】Al、C Al4C3 Al4C3+4NaOH+4H2O=3CH4↑+4NaAlO2Al4C3+4Fe2O3=2Al2O3+8Fe+3CO2↑ CH3CH2OH+CuO=CH3CHO+Cu+H2O 将产生的气体分别通入两份新制氢氧化铜悬浊液中，标为A、B，对B进行加热，若A沉淀溶解，B出现砖红色沉淀，则既有乙酸也有乙醛；若A沉淀溶解，B无砖红色沉淀，则只有乙酸；若A沉淀不溶解，B出现砖红色沉淀，则只有乙醛【解析】【分析】Ⅰ.已知标准状况下，气体B的密度是氢气的8倍，则气体B的摩尔质量为16g/mol，应为CH4气体，则A中含有C元素，同时A能与氢氧化钠溶液反应，则A中含有Al元素，A为Al4C3，C为NaAlO2，NaAlO2溶液中通入过量二氧化碳得到D为氢氧化铝固体，进一步灼烧得到E为氧化铝，据此分析解答；Ⅱ.(1)乙醇被CuO氧化，反应生成乙醛、铜单质和水；(2)根据乙酸和乙醛与新制氢氧化铜悬浊液反应现象的不同分析比较。
【详解】Ⅰ. (1)由以上分析知，组成A的元素有Al、C，A的化学式是Al4C3，故答案为：Al、C；Al4C3；(2)Al4C3与NaOH溶液反应生成CH4和4NaAlO2，故反应的化学方程式为Al4C3+4NaOH+4H2O=3CH4↑+4NaAlO2；(3)Al4C3可用于金属的冶炼，其与Fe2O3反应生成Al2O3、Fe和CO2，故反应的化学反应方程式为Al4C3+4Fe2O3=2Al2O3+8Fe+3CO2↑；Ⅱ.(1)乙醇被CuO氧化，反应生成乙醛、铜单质和水，反应的化学方程式为CH3CH2OH+CuO=CH3CHO+Cu+H2O；(2)根据乙酸和乙醛性质的区别，可将产生的气体分别通入两份新制氢氧化铜悬浊液中，标为A、B，对B进行加热，若A沉淀溶解，B出现砖红色沉淀，则既有乙酸也有乙醛；若A 沉淀溶解，B无砖红色沉淀，则只有乙酸；若A沉淀不溶解，B出现砖红色沉淀，则只有乙醛。
2．煤粉中的氮元素在使用过程中的转化关系如图所示：(1)②中NH3参与反应的化学方程式为_______。
(2)焦炭氮中有一种常见的含氮有机物吡啶()，其分子中相邻的C和N原子相比，N原子吸引电子能力更___________(填“强”或“弱”)，从原子结构角度解释原因：________。
(3)工业合成氨是人工固氮的重要方法。
2007年化学家格哈德·埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意如图：下列说法正确的是________(选填字母)。
a. 图①表示N2、H2分子中均是单键b. 图②→图③需要吸收能量c. 该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成(4)已知：N2(g) ＋ O2(g) = 2NO(g) ΔH = a kJ·mol-1N2(g) ＋ 3H2(g) = 2NH3(g) ΔH = b kJ·mol-12H2(g) ＋ O2(g) = 2H2O(l) ΔH = c kJ·mol-1反应后恢复至常温常压，①中NH3参与反应的热化学方程式为________。
(5)用间接电化学法除去NO的过程，如图所示：①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间，写出阴极的电极反应式：________。
②用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：__________。
【答案】4NH3+5O2催化剂Δ4NO+6H2O 强 C和N原子在同一周期(或电子层数相同)，N原子核电荷数更大，原子半径更小，原子核对外层电子的吸引力更强 bc 4NH3(g) + 6NO(g) = 5N2(g) + 6H2O(l) ΔH = (3c-3a-2b) kJ·mol-1 2HSO3- + 2e- + 2H+ = S2O42- + 2H2O 2NO + 2S2O42-+2H2O = N2 + 4HSO3-【解析】【分析】【详解】(1)氨气在催化剂条件下与氧气反应生成一氧化氮和水，为重要的工业反应，反应的化学方程式为4NH3+5O2催化剂Δ4NO+6H2O；(2)由于C和N原子在同一周期(或电子层数相同)，N原子核电荷数更大，原子半径更小，原子核对外层电子的吸引力更强，所以N原子吸引电子能力更强；(3)a．氮气中两个氮原子之间为三键，故a错误；b．分析题中图可以知道，图②表示N2、H2被吸附在催化剂表面，而图③表示在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂，断键吸收能量，所以图②→图③需要吸收能量，故b正确；c．在化学变化中，氮分子和氢分子在催化剂的作用下断裂成氢原子和氮原子，发生化学键的断裂，然后原子又重新组合成新的分子，形成新的化学键，所以该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成，故c正确；答案选bc。
(4)①中NH3参与的反应为：4NH3(g) + 6NO(g) = 5N2(g) + 6H2O(l)；已知：N2(g) ＋ O2(g) = 2NO(g) ΔH = a kJ·mol-1 i；N2(g) ＋ 3H2(g) = 2NH3(g) ΔH = b kJ·mol-1 ii；2H2(g) ＋ O2(g) = 2H2O(l) ΔH = c kJ·mol-1 iii；根据盖斯定律iii×3- i×3-ii×2可得4NH3(g) + 6NO(g) = 5N2(g) + 6H2O(l) ΔH=(3c-3a-2b)kJ·mol-1；(5)①阴极发生还原反应，据图可知亚硫酸氢根离子得电子被还原生成S2O42-，电解质溶液显弱酸性，所以电极反应式为：2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；②据图可知S2O42-与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气和亚硫酸氢根，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为：2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-。
3．高温下，正硅酸锂（Li4SiO4）能与CO2发生反应，对控制CO2的排放具有重要的理论意义和实用价值。
完成下列填空：（1）硅原子核外电子占有_____种能量不同的轨道；Li、C、Si的最高价氧化物中，属于原子晶体的是_____。
（2）钠元素的金属性比锂强，用原子结构的知识说明理由_____。
一定温度下，在2L的密闭容器中，Li4SiO4与CO2发生如下反应：Li 4SiO4(s)+CO2(g)Li2SiO3(s)+Li2CO3(s)。
（3）该反应的平衡常数表达式K=_____，反应20min，测得容器内固体物质的质量增加了8.8g ，则0~20min 内CO 2的平均反应速率为_____。
（4）在T 1、T 2温度下，恒容容器中c(CO 2)随时间t 的变化关系如图所示。
该反应是_____反应（选填“放热”或“吸热”）。
若T 1温度下，达到平衡时c(CO 2)为amol·L -1，保持其他条件不变，通入一定量的CO 2，重新达到平衡时c(CO 2)为bmol·L -1。
试比较a 、b 的大小，并说明理由_____。
【答案】5 SiO 2 钠元素和锂元素均为第ⅠA 族元素，Na 原子有3个电子层，Li 原子有2个电子层，原子半径Na>Li ，则原子核对外层电子的吸引能力：Na<Li ，失电子能力：Na>Li ，因此金属性Na 强于Li ()21c CO 0.005mol·L -1·min -1 放热 a=b ，通入一定量的CO 2，平衡会正向进行，但由于温度不变，该反应的平衡常数K=()21c CO 不变，故达到新平衡时c （CO 2）不变，即a=b【解析】【分析】【详解】(1)硅是14号元素，基态硅原子的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 2，其核外电子共占有5种能量不同的轨道；Li 、C 、Si 的最高价氧化物分别为Li 2O 、CO 2、SiO 2，Li 2O 是离子晶体、CO 2是分子晶体、SiO 2是原子晶体，故答案为：5；SiO 2；(2) 钠元素的金属性比锂强，从原子结构解释：钠元素和锂元素均为第ⅠA 族元素，Na 原子有3个电子层，Li 原子有2个电子层，原子半径Na>Li ，则原子核对外层电子的吸引能力：Na<Li ，失电子能力：Na>Li ，因此金属性Na 强于Li ，故答案为：钠元素和锂元素均为第ⅠA 族元素，Na 原子有3个电子层，Li 原子有2个电子层，原子半径Na>Li ，则原子核对外层电子的吸引能力：Na<Li ，失电子能力：Na>Li ，因此金属性Na 强于Li ；(3)平衡常数等于生成物的平衡浓度幂之积除以反应物的平衡浓度幂之积，根据化学反应方程式Li 4SiO 4(s)+CO 2(g)Li 2SiO 3(s)+Li 2CO 3(s)，反应物为气体的是二氧化碳，生成物均为固体，则平衡常数()21K=c CO ；反应中固体增加的质量即为消耗的CO 2的质量，反应20min 消耗的CO 2的质量为8.8g ，∆c(CO 2)=8.8g÷44g/mol÷2L=0.1mol·L -1，则0~20min 内CO 2的平均反应速率()()-12-1-12c CO 0.1mol L CO ===0.005mol L min t 20minυ∆⋅⋅⋅∆，故答案为：()21c CO ；0.005mol·L -1·min -1； (4)由图像分析可知，T 1先达到平衡，则温度T 1>T 2，T 2到T 1的过程是升温，c(CO 2)增大，平衡逆向移动，则该反应是放热反应；若T 1温度下，达到平衡时c(CO 2)为amol·L -1，保持其他条件不变，通入一定量的CO2，平衡会正向进行，但由于温度不变，该反应的平衡常数K=()21c CO不变，故达到新平衡时c（CO2）不变，即a=b，故答案为：放热；a=b，通入一定量的CO2，平衡会正向进行，但由于温度不变，该反应的平衡常数K=()21c CO不变，故达到新平衡时c（CO2）不变，即a=b。