2020-2021高考化学培优专题复习原子结构与元素周期表练习题含答案解析一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）1．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-表示，其中m代表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N5-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AgN5的个数，结合ρ=mV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1s22s22p63s23p63d54s2，Mn原子失去最外层2个电子得到Mn2+，其价电子排布式为3d5；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，I1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(H2O)6]2+的中心离子Mg2+含有空轨道，而配位体H2O的O原子上含有孤电子对，在结合时，Mg2+提供空轨道，H2O的O原子提供孤电子对，二者形成配位键；在阴离子[(N5)2(H2O)4]2-上N5-与H2O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sp3杂化，形成的物质结构为四面体形；若原子采用sp2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。

N5-为平面正五边形，说明N 原子的杂化类型为sp2杂化；在N5-中，每个N原子的sp2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，N5-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AgN5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N5-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。

2．正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，而电性相反。

科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质—反物质。

1997年年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子。

这是人类探索反物质的一大进步。

（1）你推测反氢原子的结构是（____）A ．由1个带正电荷的质子与1个带负电荷的电子构成B ．由1个带负电荷的质子与1个带正电荷 的电子构成C ．由1个不带电子的中子与1个带负电荷的电子构成D ．由1个带负电荷的质子与1个带负电荷的电子构成（2）反物质酸、碱中和反应的实质是（____）A ．H -+OH + =H 2OB ．H ++OH + =H 2OC ．H -+OH - =H 2OD ．H ++OH - =H 2O（3） 若有反α粒子（α粒子即氦核），它的质量数为_________电荷数为_______。

【答案】B A 4 2【解析】【分析】根据反粒子特征和定义进行解答。

【详解】(1)A.由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成的，这是正常氢原子的构成，故A 错误；B.由一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子构成的， 符合反氢原子的构成, 故B 正确；C.由一个不带电的中子和一个带负电荷的电子构成的，不正确，因为反氢原子中电子带正电，故C 错误；D.由一个带负电荷的质子和一个带负电荷的电子构成，原子不显电性，不能都带负电荷。

故D 错误。

答案：B 。

(2)酸碱中和反应是H + +OH -=H 2O ，根据反物质的定义特征，可知反物质酸碱中和反应为H - +OH += H 2O ，所以A 符合题意，答案：A ；(3)已知a 粒子质量数为4，带2个正电荷，因此反a 粒子质量数为4, 电荷数为-2。

答案：4；2。

【点睛】根据反粒子的定义：正电子、负质子等都属于反粒子；反粒子的特征：它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等，而电性相反进行解答。

3．如图是元素周期表的一部分，表中所列字母分别代表一种元素。

根据表中所列元素回答下列问题：(1)元素d在元素周期表中的位置是________，元素h与f的原子序数相差_____。

(2)元素b、c、f形成的简单离子中半径最小的是______(填离子符号)，原子半径最小的是______(填元素符号)。

(3)表中第三周期所列元素的非金属性最强的是______（填元素符号），e、f、g三种元素的简单氢化物中最不稳定的是______（填化学式）。

(4)元素g与元素b的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式为______。

(5)铅(Pb)、锡(Sn)、锗(Ge)与碳(C)、硅(Si)属于同主族元素，常温下，在空气中，单质锡、锗均不反应而单质铅表面生成一层氧化铅；单质锗与盐酸不反应，而单质锡与盐酸反应。

由此可得出以下结论：①锗的原子序数为______；②铅(Pb)、锡(Sn)、锗(Ge)的+4价氢氧化物的碱性由强到弱的顺序为___________（用化学式表示）。

(6)最近，德国科学家实现了铷原子气体的超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。

已知铷(Rb)是37号元素，相对原子质量是85.5，与钠同主族。

回答下列问题：①铷在元素周期表中的位置为__________________。

②同主族元素的同类化合物的性质相似，请写出AlCl3与RbOH过量反应的离子方程式：_____________________。

③现有铷和另一种碱金属形成的混合金属50 g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4 L，另一种碱金属可能是__________。

（填序号）A．Li B．Na C．K D．Cs【答案】第三周期第ⅢA族 18 Mg2+ S Cl PH3 NaOH+HClO4=NaClO4+H2O 32Pb(OH)4>Sn(OH)4>Ge(OH)4第五周期第ⅠA族 Al3++4OH-=AlO2-+2H2O (或写为Al3++4OH-=[Al(OH)4]-) AB【解析】【分析】由元素在周期表的位置可知，a是N元素，b为Na元素，C为Mg元素，d为Al元素，e 为P元素，f为S元素，g为Cl元素，h为Se元素，然后根据元素周期律分析解答。

【详解】根据元素在周期表的位置可知确定各种元素分别是：a是N元素，b为Na元素，C为Mg元素，d为Al元素，e为P元素，f为S元素，g为Cl元素，h为Se元素。

(1)元素d为Al，原子核外电子排布是2、8、3，所以在元素周期表中的位置是第三周期IIIA族，f是16号元素S，h是34号元素Se，h与f原子序数相差34-16=18；(2)b、c、f形成的简单离子分别是Na+、Mg2+、S2-，Na+、Mg2+核外电子排布为2、8，具有两个电子层，S2-核外电子排布是2、8、8，具有三个电子层，离子核外电子层数越多，离子半径越大，对于电子层结构相同的离子来说，核电荷数越大，离子半径越小，所以，三种离子中离子半径最小的是Mg2+；Na、Mg、S都是同一周期的元素，原子序数越大，原子半径越小，所以三种元素的原子半径最小的是S；(3)同一周期的元素，原子序数越大，元素的非金属性越强，表中第三周期元素的非金属性最强是Cl；元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强，e、f、g三种元素分别表示P、S、Cl，元素的非金属性：P<S<Cl，所以它们形成的简单气态氢化物最不稳定的是PH3；(4)g元素与b元素的最高价氧化物对应水化物分别是HClO4、NaOH，HClO4是一元强酸，NaOH是一元强碱，二者混合发生中和反应产生盐和水，反应的化学方程式为NaOH+HClO4=NaClO4+H2O；(5)①锗位于Si元素下一周期，二者原子序数相差18，所以Ge的原子序数为14+18=32；②由于同一主族的元素从上到下元素的金属性逐渐增强，所以根据铅(Pb)、锡(Sn)、锗(Ge)在元素周期表的位置可知，元素的金属性Pb>Sn>Ge，元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，故铅(Pb)、锡(Sn)、锗(Ge)的+4价氢氧化物的碱性由强到弱的顺序为Pb(OH)4>Sn(OH)4>Ge(OH)4；(6)①铷(Rb)是37号元素，原子核外有5个电子层，最外层有1个电子，所以37号元素在元素周期表中的位置为第五周期第ⅠA族；②铷(Rb)与钠同主族，由于Rb的金属性比Na强，所以RbOH是一元强碱，AlCl3与过量的RbOH反应产生的离子方程式为Al3++4OH-= AlO2-+2H2O (或写为Al3++4OH-=[Al(OH)4]-)；③22.4 L标准状况下的H2的物质的量n(H2)=22.4 L÷22.4 L/mol=1 mol，铷和水反应的化学方程式为2Rb+2H2O=2RbOH+H2↑，可知2 molRb反应产生1 mol H2，由碱金属与水反应的化学方程式为2M+2H2O=2MOH+H2↑可知混合金属的平均摩尔质量M=50?g2?mol=25 g/mol，Rb的摩尔质量为85.5 g/mol，则另一种碱金属的摩尔质量一定小于25 g/mol，所以另一种碱金属可能是Li或Na，故合理选项是AB。