备战高考化学培优易错试卷(含解析)之元素周期律及详细答案

备战高考化学培优易错试卷(含解析)之元素周期律及详细答案
一、元素周期律练习题（含详细答案解析）
1．下表列出了①～⑩十种元素在周期表中的位置。

族
周期ⅠA0
1①ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA
2②④⑩
3⑤⑥⑦③⑧⑨
回答下列问题：
(1)①、④按原子个数比1:1 组成的分子的电子式为____________________ ；由②、④两种元素组成的一种无毒化合物的结构式为 _____________________。

(2)这10种元素中，化学性质最不活泼的元素是_____________(填元素符号，下同)，得电子能力最强的原子是__________________，失电子能力最强的单质与水反应的化学方程式是_________________________。

(3)用化学方程式表示②和⑨两种元素的非金属性强弱：________________________ 。

(4)元素③的气态氢化物和元素⑧的气态氢化物中，易于制备的是
____________________(填化学式)
(5)元素⑤的最高价氧化物对应的水化物与元素⑦的最高价氧化物对应的水化物反应，其离子方程式为 ______________________________。

(6)元素①、④、⑤两两之间可以形成两种类型的化合物，写出一种共价化合物的化学式：___________________ ；写出一种离子化合物的化学式：______________________。

【答案】 O=C=O Ne O 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2HClO4
+Na2CO3=CO2↑+2NaClO4 +H2O H2S Al(OH) 3 +OH- = AlO2- +2 H2O H2O(或H2O2) Na2O(或Na2O2或NaH)
【解析】
【分析】
从表中元素所在的位置，可推出①为氢(H)，②为碳(C)，③为磷(P)，④为氧(O)，⑤为钠(Na)，⑥为镁(Mg)，⑦为铝(Al)，⑧为硫(S)，⑨为氯(Cl)，⑩为氖(Ne)。

【详解】
(1)①、④为H和O，二者按原子个数比1:1 组成分子H2O2，电子式为；②、④两种元素为C和O，二者组成的一种无毒化合物为CO2，结构式为 O=C=O，答案为：；O=C=O；
(2)这10种元素中，化学性质最不活泼的元素是稀有气体元素Ne；得电子能力最强的原子是O；失电子能力最强的元素是Na，它的单质与水反应生成NaOH和H2，化学方程式是
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，答案为：Ne；O；2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；
(3)②和⑨分别为C和Cl，比较两种元素的非金属性强弱，可利用HClO4与碳酸钠反应，方程式为：2HC1O4 +Na2CO3=CO2↑+2NaC1O4 +H2O，答案为：2HC1O4+Na2CO3=CO2↑+2NaC1O4 +H2O；
(4)元素③的气态氢化物为PH3，元素⑧的气态氢化物为H2S，非金属性：S大于P，易于制备的是H2S，答案为：H2S；
(5)元素⑤的最高价氧化物对应的水化物为NaOH，与元素⑦的最高价氧化物对应的水化物Al(OH)3反应，生成NaAlO2和H2O，其离子方程式为A1(OH) 3 +OH- = A1O2- +2 H2O，答案为：A1(OH) 3 +OH- = A1O2- +2 H2O；
(6)元素①、④、⑤分别为H、O、Na，两两之间反应，生成共价化合物可能为水或双氧水，化学式为H2O(或H2O2)；离子化合物可能为氧化钠、过氧化钠、氢化钠，化学式为
Na2O(或Na2O2或NaH)，答案为：H2O(或H2O2)；Na2O(或Na2O2或NaH)。

【点睛】
比较氧与氯的得电子能力，如果利用周期表中元素所在位置，无法比较；可以利用同一化学式，比如HClO，从化合价可以解决问题。

2．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子最外层有6个电子，Y是至今发现的非金属性最强的元素，Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，W的单质广泛用作半导体材料。

下列叙述不正确的是（）
A．最高正价由低到高的顺序：Z、W、X、Y
B．原子半径由大到小的顺序：Z、W、X、Y
C．Z、W分别与X形成的化合物：均既能与酸又能与碱反应
D．简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：Y、X、W
【答案】A
【解析】
【分析】
X、Y、Z、W原子序数依次增大，Y是至今发现的非金属性最强的元素，Y是F元素；X原子最外层有6个电子，X是O元素；Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，Z位于第三周期、ⅢA族，Z是Al元素；W的单质广泛用作半导体材料，W是Si元素。

【详解】
A．主族元素最高正价等于族序数(O、F除外)，F没有正价，故A错误；
B．电子层数越多半径越大，电子层数相同，质子数越多半径越小，原子半径由大到小的顺序：Al>Si>O>F，故B正确；
C．Al2O3是两性氢氧化物既能与酸又能与碱反应，SiO2是酸性氧化物，能与碱反应生成硅酸盐，SiO2也能与氢氟酸反应生成SiF4气体和水，故C正确；
D．非金属性越强，气态氢化物越稳定，简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：
HF>H2O> SiH4，故D正确；
故选A。

【点睛】
本题考查元素周期表和元素周期律，熟记元素及其化合物特殊的性质是解题关键，明确氟是至今非金属性最强的元素，无正价，SiO2是酸性氧化物，但能与氢氟酸反应。

3．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-1
N2(g) ＋ 3H2(g) = 2NH3(g) ΔH = b kJ·mol-1
2H2(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
Δ
4NO+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
Δ
4NO+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-。

4．A、B、C、D、E均为短周期主族元素，其原子序数依次增大。

其中A元素原子核内只有1个质子；A与C，B与D分别同主族；B、D两元素原子序数之和是A、C两元素原子序数之和的2倍。

请回答下列问题：
(1)由上述元素组成的下列物质中属于非电解质的是________(填字母编号)。

a.A2B
b.E2
c.DB2
d.C2DB3
(2)B元素在元素周期表中的位置为________；化合物C2B2中含有的化学键类型是
________；化合物C2B中两种离子的半径大小关系为________＜________(填离子符号)。

(3)实验室中欲选用下列装置制取并收集纯净干燥的E2气体。

①实验中应选用的装置为________(按由左到右的连接顺序填写)；
②装置A中发生反应的化学方程式为________。

【答案】c 第2周期ⅥA族离子键、共价键 Na+ O2－ AFEB MnO2＋
4HCl(浓)Δ
MnCl2＋Cl2↑+2H2O
【解析】
【分析】
A、B、C、D、E均为短周期主族元素，其原子序数依次增大。

其中A元素原子核内只有1个质子，则A为H；A与C，B与D分别同主族；B、D两元素原子序数之和是A、C两元素原子序数之和的2倍，C应为Na，设B的原子序数为x，D的原子序数为x+8，则2×（1+11）=x+x+8，解得x=8，则B为O，D为S，E为Cl。

【详解】
(1)H2O、Na2SO3均为化合物，均可发生电离，属于电解质，Cl2是单质，既不是电解质也不是非电解质，而SO2本身不能电离，属于非电解质，则只有c为非电解质，故答案为：c；
(2)B为O，位于第2周期ⅥA族，化合物C2B2为Na2O2，含离子键、共价键；C2B为
Na2O，其中离子具有相同电子排布，原子序数大离子半径小，离子半径为O2-＞Na+，故答案为：第2周期ⅥA族；离子键、共价键；Na+；O2-；
(3)①用装置A制取并收集纯净干燥的Cl2气体，选择浓盐酸与二氧化锰加热制备；用装置F中的饱和食盐水除杂；用装置E中的浓硫酸干燥；最后用B装置进行收集及尾气处理，则仪器连接顺序为AFEB，故答案为：AFEB；
②装置A中发生反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)Δ
MnCl2＋Cl2↑+2H2O，故答案为：
MnO2＋4HCl(浓)Δ
MnCl2＋Cl2↑+2H2O。

【点睛】
此题易错点在于非电解质的判断，电解质的前提必须是化合物，本质是自身在一定条件下可以电离。

5．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。

【详解】
（1）稀有气体Ne最外层为稳定结构，化学性质最不活泼；上述元素中F的非金属性最强，得电子能力最强；已知元素中常温下单质为液态的非金属单质是Br2；
故答案为：Ne；F； 2K+2H2O=2K＋+H2↑+2OH－；Br2；
（2）上述元素中K的金属性最强，失去电子能力最强，K与水反应生成KOH和H2，离子方程式为 2K+2H2O=2K＋+H2↑+2OH－；
故答案为： 2K+2H2O=2K＋+H2↑+2OH－；
（3）同主族自上而下元素非金属性逐渐减弱，非金属性越强，其简单的气态氢化物越稳定，最高价含氧酸的酸性越强，⑦为C、⑧为P、⑨为F与H形成为氢化物分别为CH4、
PH3、HF，非金属性F>C>P,形成的简单化合物中最稳定的分子式HF。

⑧为P⑩为Cl，非金属性Cl>P，所以最高价含氧酸的酸性酸性：HClO4＞H3PO4，故答案为：HF；H3PO4；
（4）⑨⑩⑪与H形成为氢化物分别为HF、HCl、HBr，由于HF分子之间存在氢键，使HF 的沸点大于HCl，HCl和HBr的结构相似，但HCl的相对分子质量小、分子间作用力弱，使HBr的沸点大于HCl；Br原子半径大于Cl、F，使H-Br键的键能最小、容易断裂，所以HF、HCl、HBr中酸性最强的是HBr，故答案为：HCl；HBr；
（5）Mg与CO2反应生成MgO和C，化学方程式为2Mg＋CO22MgO ＋C；Na、Al最高价氧化物的水化物分别为强碱NaOH和两性氢氧化物Al（OH）3，二者反应生成NaAlO2和
H2O，离子方程式为 OH－＋Al(OH)3＝AlO2－＋2H2O；
故答案为：2Mg＋CO22MgO ＋C； OH－＋Al(OH)3＝AlO2－＋2H2O；
（6）F与Ca形成离子化合物CaF2，用电子式表示⑤与⑨组成的二元化合物的形成过程。

故答案为：。

【点睛】
本题考查元素周期表与元素周期律的应用，侧重于元素周期表和周期律的考查，学习中注意把握元素周期表的组成和元素周期律的递变规律，易错点（6），用电子式表示CaF2的形成过程，注意：电子是由氟失给钙，箭头的起点和终点位置易错，离子化合物的电子式中[]加在阴离子或原子团上。

6．X、Y、Z、W为四种常见元素，其中X、Y、Z为短周期元素。

有关信息如下表。

（1）Z的氧化物在通讯领域用来作__。

（2）X的最高价氧化物对应水化物的水溶液与Y的氧化物反应的离子方程式为__。

一种含X元素的化合物是家用消毒液的有效成分，它能有效杀灭2019-coVn，请写出工业上制备它的离子反应方程式__，但在使用时特别注意不能与洁厕灵混用，原因是__（用化学方程式表示）。

（3）W在周期表中的位置为__，聚硅酸W是目前无机高分子絮凝剂研究的热点，一种用钢管厂的废W渣(主要成分W3O4，含少量碳及二氧化硅)为原料制备的流程如图：
①加热条件下酸浸时，W3O4与硫酸反应生成W的离子。

②酸浸时，通入O2的目的是___。

③“W3+浓度检测”是先将100mL含W3+溶液用适量的SnCl2还原为W2+；再用酸性K2Cr2O7标准溶液测定W2+的量(Cr2O72-被还原为Cr3+)，此时发生反应的离子方程式___，若用掉
0.2mol·L-1K2Cr2O7溶液50mL，则W3+浓度为___。

【答案】光导纤维 Al2O3+6H＋＝2Al3＋+3H2O Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O NaClO+2HCl＝
Cl2↑+NaCl+H2O 第四周期第Ⅷ族将FeSO4氧化为Fe2（SO4）3 6Fe2++Cr2O72-
+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O 0.6mol/L
【解析】
【分析】
X、Y、Z为短周期元素，X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中最强酸，则X为Cl；Y 的氧化物是典型的两性氧化物，可用于制造一种极有前途的高温材料，Y原子的最外层电子数等于电子层数，则Y为Al；Z是无机非金属材料的主角，其单质是制取大规模集成电路的主要原料，原子的最外层电子数是次外层电子数的1/2，则Z为Si；W原子的最外层电子数小于4，常见化合价有+3、+2，WX3稀溶液呈黄色，则W为Fe，据此进行解答。

【详解】
根据以上分析可知X是Cl，Y是Al，Z是Si，W是Fe。

（1）Z的氧化物二氧化硅在通讯领域用来作光导纤维。

（2）X的最高价氧化物对应水化物的水溶液高氯酸与Y的氧化物氧化铝反应的离子方程式为Al2O3+6H＋＝2Al3＋+3H2O。

一种含X元素的化合物是家用消毒液的有效成分，它能有效杀灭2019-coVn，该化合物是次氯酸钠，工业上制备它的离子反应方程式为Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O，由于次氯酸钠能氧化盐酸生成氯气，而洁厕灵中含有盐酸，所以在使用时特别注意不能与洁厕灵混用，反应的化学方程式为NaClO+2HCl＝Cl2↑+NaCl+H2O。

（3）铁在周期表中的位置为第四周期第Ⅷ族。

②加热条件下酸浸时，Fe3O4与硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁，碳与二氧化硅不溶于稀硫酸也不反应，滤渣的主要成分是碳和二氧化硅；由于酸浸时有亚铁离子生成，通入氧气能将亚铁离子氧化为铁离子；
③在酸性条件下，再用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+（Cr2O72-被还原为Cr3+），则亚铁离子被氧化为铁离子，发生的离子方程式为：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；根据反应和原子守恒可知
3+2+2-
～～
6Fe6Fe Cr O
27
61
⨯⨯
100500.2/
mL c mL mol L
解得c＝0.6mol/L
7．海洋是资源的宝库，醢藏着丰富的化学元素，如氯、溴、碘等，海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景。

(1)下列说法正确的是_________。

a．AgCl、AgBr、AgI的颜色依次变深 b．F、Cl、Br、I的非金属性依次增强
c．HF、HCl、HBr、HI的还原性的依次增强 d．F2、Cl2、Br2、I2与H2化合由难变易
(2)实验室从海藻灰中提取少量碘的流程如下图：
①氧化时，可以加入MnO2在酸性条件下进行氧化，反应的离子方程式为：_________。

②上述步骤①②③分离操作分别为过滤、_________、_________。

(3)从海水提取的粗盐中含有Mg2+、Fe2+、Ca2+和SO42—等杂质，“除杂”所需试剂有：①过量的NaOH溶液②过量的Na2CO3溶液③适量的盐酸④过量的BaCl2溶液．试剂的添加顺序为_________。

为使Ca2+完全沉淀，溶液中c(CO32—)应不小于_________mol/L。

[已知Ksp(CaCO3)=2.9×10-9，离子浓度小于1×10-5mol/L视为完全沉淀]
(4)目前，利用食盐制取纯碱主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺
①能析出 NaHCO3的原因是_________。

②“氨碱法”是在滤液中加入_________产生NH3，循环使用，但产生大量的度弃物CaCl2；“联合制碱法“是在滤液中继续通入NH3，并加入NaCl粉末以制得更多的副产物
_________。

③常温下，向饱和食盐水中通入NH3和CO2，当(HCO3—)=c(NH4+)时，溶液的pH_____7 (填“>”、“<”或“=”)。

【答案】ac MnO2＋2I—＋4H+＝Mn2+＋I2＋2H2O 分液蒸馏①④②③（或④②①③或④①②③） 2.9×10－44） NaHCO3的溶解度最小 CaO［或Ca(OH)2］ NH4Cl 小于
【解析】
【分析】
(1) a．AgCl、AgBr、AgI的颜色分别为白色、浅黄色、黄色，依次变深；
b．F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱，金属性依次增强；
c．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，即还原性的依次增强；
d．F2、Cl2、Br2、I2与H2化合由易变难；
(2)①氧化时，在酸性条件下MnO2与碘离子反应生成二价锰离子、碘单质和水；
②步骤①为固液分离，方法为过滤；②为萃取后分液；③蒸发掉有机物生成晶态碘；
(3) 除Mg2+、Fe2+用NaOH，除Ca2+用碳酸钠，除SO42-用氯化钡溶液，但会引入钡离子，除钡离子也用碳酸钠，则除硫酸根离子在除钙离子之前，过滤后再加盐酸除去碳酸根离子和氢氧根离子；根据Ksp(CaCO3)计算；
(4) ①NaHCO3的溶解度小于碳酸钠的；
②“氨碱法”滤液中的主要成分为氯化铵；
③根据溶液呈电中性计算、判断。

【详解】
(1) a．AgCl、AgBr、AgI的颜色分别为白色、浅黄色、黄色，依次变深，a正确；
b．F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱，金属性依次增强，b错误；
c．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，即还原性的依次增强，c正确；
d．F2、Cl2、Br2、I2与H2化合由易变难，d错误；
答案为ac；
(2)①氧化时，在酸性条件下MnO2与碘离子反应生成二价锰离子、碘单质和水，离子方程式为MnO2＋2I-＋4H+＝Mn2+＋I2＋2H2O；
②步骤①为固液分离，方法为过滤；②为萃取后分液；③蒸发掉有机物生成晶态碘；
(3) 除Mg2+、Fe2+用NaOH，除Ca2+用碳酸钠，除SO42-用氯化钡溶液，但会引入钡离子，除钡离子也用碳酸钠，则除硫酸根离子在除钙离子之前，过滤后再加盐酸除去碳酸根离子和氢氧根离子，添加顺序为①④②③（或④②①③或④①②③）；Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)×c(CO32-)=2.9×10-9，则c(CO32-)=2.9×10－4mol/L；
(4) ①NaHCO3的溶解度小于碳酸钠的，则饱和碳酸钠溶液中通二氧化碳和氨气时能析出碳酸氢钠；
②“氨碱法”滤液中的主要成分为氯化铵，加入CaO［或Ca(OH)2］时可产生氨气；在滤液中继续通入NH3，并加入NaCl粉末能得到更多的氯化铵；
③根据溶液呈电中性，c(Na+)+c(H+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)，c(Na+)=c(Cl-)，c(NH4+)=c(HCO3-)，则c(H+)= c(OH-)+2c(CO32-)，溶液呈酸性，pH<7。

【点睛】
非金属的非金属性越强，其氢化物越稳定，失电子能力越弱。

8．X、Y、Z、W、G是元素周期表中原子序数依次增大的五种元素。

X元素是元素周期表中核电荷数最小的元素。

Y的一种核素常用于考古，其一种同素异形体为自然界最硬的物质。

ZX3气体溶于水呈碱性。

W的外围电子排布是3s1。

G2+离子的M层d轨道只有5个电子。

请回答下列问题：
（1）W在元素周期表中的位置是______；W和Z形成的化合物水溶液呈碱性，用离子方程式表示其原因_____。

（2）Z原子的第一电离能比氧原子的____（填“大”或“小”）；G的基态原子电子排布式是__________
（3）X与Y可形成多种化合物，其中一种化合物的分子式是X6Y6，分子中只有σ键，该分
子的结构简式是_________；该化合物中Y的杂化轨道类型是________。

（4）G的最高价氧化物对应水化物的钾盐，在酸性条件下，常用于测定溶液中Fe2+的含量，该反应的离子方程式是____________
（5）可用YX4还原ZO x以消除其污染。

已知：
YX4(g) +4ZO2(g)=4ZO(g)+YO2(g)+2X2O(g) △H=-574 kJ·mol-1
YX4(g)+4ZO(g)=2Z2(g)十YO2(g) +2X2O(g) △H = -1160kJ·mol-1
试写出用YX4还原ZO2至Z2的热化学方程式________。

【答案】第三周期ⅠA族 N3-+ 3H2O ⇌NH3+3OH-大 [Ar]3d54s2） sp3杂化
MnO4-+ 5Fe2++8 H+＝Mn2++5Fe3++4 H2O CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH= －
867kJ·mol-1
【解析】
【分析】
X、Y、Z、W、G是元素周期表中原子序数依次增大的五种元素，X是元素周期表中核电荷数最小的元素，故X为H元素；Y的一种核素常用于考古，其一种同素异形体为自然界最硬的物质，则Y为C元素；ZX3气体溶于水呈碱性，则Z为N元素；W的外围电子排布是3s1，则W为Na；G2+离子的M层d轨道只有5个电子，原子核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d54s2，则G为Mn。

【详解】
根据题给信息推断X为氢元素，Y为碳元素，Z为氮元素，W为钠元素，G为锰元素；（1）W为钠元素，在元素周期表中的位置是第三周期ⅠA族；W和Z形成的化合物为
Na3N，Na3N水溶液呈碱性的原因N3-与水电离产生的氢离子结合生成NH3，水的电离平衡正向移动，使得溶液中氢氧根浓度大于氢离子浓度，溶液呈碱性，离子方程式为N3-
+3H2O⇌NH3+3OH-。

故答案为：第三周期第IA族；N3-+H2O⇌NH3+OH-；
（2）氧原子的价电子排布为2s22p4，氮原子的价电子排布为2s22p3，p轨道处于半充满状态，较稳定，故氮原子的第一电离能比氧原子的大；G为锰元素，原子序数为25，根据构造原理知其基态原子电子排布式是[Ar]3d54s2；
故答案：大；[Ar]3d54s2；
（3）C6H6分子中只有σ键，该分子的结构简式是；碳原子形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道类型是sp3；
故答案是：；sp3杂化；
（4）酸性高锰酸钾溶液将Fe2+氧化为Fe3+，本身被还原为Mn2+，利用化合价升降法结合原子守恒和电荷守恒配平，该反应的离子方程式是MnO4-+ 5Fe2++8H+＝Mn2++5Fe3++4H2O；
故答案是：MnO4-+ 5Fe2++8 H+＝Mn2++5Fe3++4 H2O；
（5）已知：①CH 4(g) +4NO 2(g)=4NO(g)+CO 2(g)+2H 2O(g) △H=-574 kJ·
mol -1，②CH 4(g)+4NO(g)=2N 2(g)十CO 2(g) +2H 2O(g) △H =-1160kJ·mol -1
，根据盖斯定律：2
+（①②）
得CH 4还原NO 2至N 2的热化学方程式为CH 4(g)+2NO 2(g)＝N 2(g)+CO 2(g)+2H 2O(g) ΔH=－867kJ·mol -1；
故答案是：CH 4(g)+2NO 2(g)＝N 2(g)+CO 2(g)+2H 2O(g) ΔH= －867kJ·
mol -1。

9．已知A 、B 、R 、D 都是周期表中前四周期的元素，它们的原子系数依次增大。

其中A 元素基态原子第一电离能比
B 元素基态原子的第一电离能大，B 的基态原子的L 层、R 基态原子的M 层均有2个单电子，D 是第Ⅷ族中原子序数最小的元素。

(1)写出基态D 原子的电子排布式__________。

(2)已知高纯度R 的单质在现代信息技术与新能源开发中具有极为重要的地位。

工业上生产高纯度R 的单质过程如下：
写出过程③的反应方程式___________，已知RHCl 3的沸点是31.5o C ，则该物质的晶体类型是__________，中心原子的轨道杂化类型为__________，该物质的空间构型是______。

(3)A 的第一电离能比B 的第一电离能大的原因是_________，A 、B 两元素分别与R 形成的共价键中，极性较强的是________。

A 、B 两元素间能形成多种二元化合物，其中与A 3-互为等电子体的物质的化学式为_______。

(4)已知D 单质的晶胞如图所示，则晶体中D 原子的配位数为______，一个D 的晶胞质量为____，已知D 原子半径为r pm ，则该晶胞的空间利用率为_____________ (写出计算过程)。

【答案】[Ar]3d 64s 2 SiHCl 3 + H 21000∼1100℃Si + 3HCl 分子晶体 sp 3 四面体形 N 原子的2p 能级处于较稳定的半充满状态 Si-O 键 N 2O 8 A
112g N 晶胞中铁原子占据的体积为两个铁原子的体积，铁原子的半径为r pm ，如图所示，晶胞的棱长为43，晶胞的体积43)3，空间利用率=V V ()()小球晶胞=3
342πr 343r ⨯⨯⨯⎫⎪⎝⎭
×100%=68% 【解析】
【分析】
B 的基态原子的L 层、R 基态原子的M 层均有2个单电子，则最外层电子数可能为4或6，B 可能为
C 或O 元素，R 可能为Si 或S 元素，
D 是第Ⅷ族中原子序数最小的元素，应为Fe ，A 元素基态原子第一电离能比B 元素基态原子的第一电离能大，且A 的原子序数小于B ，则A 是N 元素、B 是O 元素，高纯度R 的单质在现代信息技术与新能源开发中具有极为重要的地位，则R 是Si 元素；
(1)D 是Fe 元素，其原子核外有26个电子，根据构造原理书写基态D 原子的电子排布式；
(2)SiO 2和C 在高温下发生置换反应生成粗Si ，粗硅和HCl 在300℃条件下反应生成SiHCl 3，SiHCl 3和过量氢气在1000℃-1100℃条件下反应生成纯硅，③的反应为SiHCl 3和氢气的反应，生成Si 和HCl ，分子晶体熔沸点较低，该分子中Si 原子价层电子对个数是4且不孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断Si 原子的轨道杂化类型及空间构型；
(3)原子轨道中电子处于全满、全空或半满最稳定；N 、O 两元素分别与Si 形成的共价键中，元素的非金属性越强，其形成的化合物中极性键的极性越强；等电子体中原子个数相等及价电子数相等；
(4)该晶胞是体心立方晶胞，该晶胞中Fe 原子个数=1+8×18
=2，其配合物是8，每个Fe 原子的质量=A M N ，则该晶胞质量就是两个Fe 原子质量，空间利用率 =V V ()()
小球晶胞。

【详解】
(1)D 是Fe 元素，其原子核外有26个电子，根据构造原理书写基态D 原子的电子排布式为
[Ar]3d 64s 2；
(2)SiO 2和C 在高温下发生置换反应生成粗Si ，粗硅和HCl 在300℃条件下反应生成SiHCl 3，SiHCl 3和过量氢气在1000℃-1100℃条件下反应生成纯硅，③的反应为SiHCl 3和氢气的反应，生成Si 和HCl ，反应方程式为SiHCl 3 +H 21000∼1100℃Si+3HCl ；分子晶体熔沸点较低，该物质熔沸点较低，则该物质晶体类型为分子晶体，该分子中Si 原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断Si 原子的轨道杂化类型及空间构型分别为sp 3、四面体形；
(3)原子轨道中电子处于全满、全空或半满最稳定，N 原子的2p 能级处于较稳定的半充满状态，所以N 原子比O 原子第一电离能大；N 、O 两元素分别与Si 形成的共价键中，元素的非金属性越强，其形成的化合物中极性键的极性越强，因为O 元素的非金属性大于N ，则极性O-Si 键＞N-Si 键；等电子体中原子个数相等及价电子数相等，N 3-中含有3个原子、价电子数是16，与该离子互为等电子体的氮氧化物为N 2O ；
(4)该晶胞是体心立方晶胞，该晶胞中Fe 原子个数=1+8×18
=2，体心上的Fe 原子被顶点上的8个原子包围，所以其配合物是8，每个Fe 原子的质量=
A M N g ，则该晶胞质量就是两个
Fe 原子质量=2×A M N g=2×56A N g=A 112N g ；晶胞中铁原子占据的体积为两个铁原子的体积，铁原子的半径为r pm ，如图所示，晶胞的棱长为=43r 3，晶胞的体积=(43r 3
)3，空间利用率=V V ()()小球晶胞=3
342r 343r 3⨯⨯π⨯⎛⎫ ⎪⎝⎭
×100%=68%。

10．工业上可用微生物处理含KCN 的废水。

第一步是微生物在氧气充足的条件下，将 KCN 转化成KHCO 3和 NH 3( 最佳 pH :6.7～7.2)；第二步是把氨转化为硝酸：NH 3+2O 2=微生物 HNO 3+H 2O ,完成下列填空：
(1)写出第一步反应的化学方程式__________________________。

(2)标出第二步反应中电子转移的方向和数目：NH 3+2O 2=微生物HNO 3+H 2O__________写出产物水的电子式_________。

(3)物质KHCO 3属于化合物________（选填“离子”或“共价”), 其中属于短周期且原子半径最大的元素是___________（填元素符号）：KHCO 3 的水溶液pH_____7 （选填“＞”、“=”或“＜”)。

(4)写出一个能比较 KCN 中碳元素和氮元素非金属性强弱的实验事实：__________。

(5)工业上还常用氯氧化法处理含KCN 的废水：
KCN +2KOH +Cl 2=KOCN +2KCl + H 2O
2KOCN +4KOH +3Cl 2=N 2 +6KCl +2CO 2+ 2H 2O
比较微生物处理法与氯氧化法的优缺点（任写一点）。

_______。

【答案】2KCN +O 2+ 4H 2O 微生物2KHCO 3 +2NH 3 微生物HNO 3 +H 2O
离子 C ＞ 碳酸氢钠与稀硝酸反应产生二氧化碳气体 优点：不存在氯气
泄漏的风险，缺点：微生物适应性差，较为脆弱易失活，对环境要求高
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由题意分析得，KCN 与O 2和H 2O 反应生成KHCO 3和NH 3，其反应方程式为2KCN +O 2+ 4H 2O 微生物2KHCO 3 +2NH 3；故答案为： 2KCN +O 2+ 4H 2O 微生物2KHCO 3 +2NH 3。

（2）第二步发生的反应方程式为：NH 3+2O 2微生物HNO 3+H 2O ，该反应中，氨气中氮元素化合价从-3价升高为+5价，失去8个电子，氧气中氧元素的化合价从0价降低为-2价，。