2020-2021高考化学 原子结构与元素周期表 培优练习(含答案)

2020-2021高考化学原子结构与元素周期表培优练习(含答案)一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）1．著名化学家徐光宪在稀土化学等领域取得了卓越成就，被誉为“稀土界的袁隆平”。

稀土元素包括钪、钇和镧系元素。

请回答下列问题：(1)写出基态二价钪离子(Sc2+)的核外电子排布式____，其中电子占据的轨道数为 ____。

(2)在用重量法测定镧系元素和使镧系元素分离时，总是使之先转换成草酸盐，然后经过灼烧而得其氧化物，如2LnCl3+3H2C2O4+nH2O=Ln2(C2O4)3∙nH2O+6HCl。

①H2C2O4中碳原子的杂化轨道类型为____；1 mol H2C2O4分子中含σ键和π键的数目之比为 ___。

②H2O的VSEPR模型为 ___；写出与H2O互为等电子体的一种阴离子的化学式_______。

③HCI和H2O可以形成相对稳定的水合氢离子盐晶体，如HCl∙2H2O，HCl∙2H2O中含有H5O2+，结构为，在该离子中，存在的作用力有___________a.配位键b.极性键c.非极性键d.离子键e.金属键 f氢键 g.范德华力h.π键i.σ键(3)表中列出了核电荷数为21～25的元素的最高正化合价：元素名称钪钛钒铬锰元素符号Sc Ti V Cr Mn核电荷数2122232425最高正价+3+4+5+6+7对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现的规律是___________(4)PrO2(二氧化镨)的晶胞结构与CaF2相似，晶胞中Pr(镨)原子位于面心和顶点。

假设相距最近的Pr原子与O原子之间的距离为a pm，则该晶体的密度为_____g∙cm-3(用N A表示阿伏加德罗常数的值，不必计算出结果)。

【答案】1s22s22p63s23p63d1 10 sp2杂化 7:2 四面体形 NH2- abfi 五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和()3-10A4141+16234a10N⨯⨯⎫⨯⨯⎪⎝⎭【解析】【分析】(1)Sc(钪)为21号元素，1s 22s 22p 63s 23p 63d 14s 2，据此写出基态Sc 2+核外电子排布式；s 、p 、d 能级分别含有1、3、5个轨道，基态Sc 2+的核外电子3d 轨道只占了一个轨道，据此计算Sc 2+占据的轨道数；(2)①根据杂化轨道理论进行分析；根据共价键的类型结合该分子的结构进行分析计算； ②根据价层电子对互斥理论分析H 2O 的分子空间构型；等电子体是原子数相同，电子数也相同的物质，据此写出与之为等电子体的阴离子； ③HCl ∙2H 2O 中含有H 5O 2+，结构为，据此分析该粒子存在的作用力；(3)根据表中数据，分别写出Sc 、Ti 、V 、Cr 、Mn 的外围电子排布式为：3d 14s 2、3d 24s 2、3d 34s 2、3d 54s 1、3d 54s 2，则有五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s 电子和次高能层d 电子数目之和；(4)根据均摊法进行计算该晶胞中所含粒子的数目，根据密度=mV进行计算。

【详解】(1)Sc(钪)为21号元素，基态Sc 2+失去两个电子，其核外电子排布式为：1s 22s 22p 63s 23p 63d 1，s 、p 、d 能级分别含有1、3、5个轨道，但基态Sc 2+的核外电子3d 轨道只占了一个轨道，故共占据1×3+3×2+1=10个，故答案为：1s 22s 22p 63s 23p 63d 1；10； (2)①H 2C 2O 4的结构式为，含碳氧双键，则碳原子的杂化轨道类型为sp 2杂化，分子中含有7个σ键、2个π键，所以σ键和π键数目之比为：7:2，故答案为：sp 2杂化；7:2；②H 2O 中O 原子的价层电子对数6+2==42，且含有两个2个孤对电子，所以H 2O 的VSPER 模型为四面体形，分子空间构型为V 形，等电子体是原子数相同，电子数也相同的物质，因此，与H 2O 互为等电子体的阴离子可以是NH 2-，故答案为：四面体形；NH 2-； ③HCl∙2H 2O 中含有H 5O 2+，结构为，存在的作用力有：配位键、极性键、氢键和σ键，故答案为：abfi ；(3)根据表中数据，分别写出Sc 、Ti 、V 、Cr 、Mn 的外围电子排布式为：3d 14s 2、3d 24s 2、3d 34s 2、3d 54s 1、3d 54s 2，则有五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s 电子和次高能层d 电子数目之和，故答案为：五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s 电子和次高能层d 电子数目之和；(4)由图可知，相距最近的Pr 原子和O 原子之间的距离为该立方体晶胞的体对角线的14，则该晶胞的晶胞参数-103=4a 10cm 3⨯，每个晶胞中占有4个“PrO 2”，则该晶胞的质量为()A 4141+162g N ⨯⨯，根据m=Vρ可得，该晶体的密度为：()3-10A 4141+1624a 10N ⨯⨯⎫⨯⨯⎪⎝⎭，故答案为：()3-10A 4141+1624a 103N ⨯⨯⎛⎫⨯⨯ ⎪⎝⎭。

【点睛】本题考查新情景下物质结构与性质的相关知识，意在考查考生对基础知识的掌握情况以及对知识的迁移能力；本题第(2)小题的第②问中H 2O 的VSEPR 模型容易习惯性写为空间构型V 形，解答时一定要仔细审题，注意细节。

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 2O B ．H ++OH + =H 2O C ．H -+OH - =H 2O D ．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．离子化合物AB 2的阴、阳离子的电子层结构相同，1mol AB 2中含54 mol 电子，且有下列反应：①H 2＋B 2−−−→点燃C ②B 2＋X →Y ＋AB 2＋H 2O ③Y ＋C →AB 2＋Z ，Z 有漂白作用。

根据上述条件回答下列问题：(1)写出下列物质的化学式：AB 2________，X________，Y________，Z________。

(2)用电子式表示AB 2的形成过程：________________________。

(3)写出反应②的化学方程式：_______________________。

【答案】CaCl 2 Ca(OH)2 Ca(ClO)2 HClO2Cl 2＋2Ca(OH)2=Ca(ClO)2＋CaCl 2＋2H 2O 【解析】 【分析】离子化合物AB 2的阴、阳离子的电子层结构相同，1mol AB 2中含54 mol 电子，则A 2+、B -离子中含有的电子数目均为18个，AB 2为氯化钙，A 为钙元素，B 为氯元素，则①H 2＋Cl 2−−−→点燃HCl ，C 为HCl ；②Cl 2＋X →Y ＋CaCl 2＋H 2O ，X 为Ca(OH)2，Y 为Ca(ClO)2；③Ca(ClO)2＋HCl →CaCl 2＋Z ，Z 有漂白作用，Z 为HClO 。

【详解】（1）由分析可知AB 2为CaCl 2，X 为Ca(OH)2，Y 为Ca(ClO)2，Z 为HClO 。

，故答案为：CaCl 2；Ca(OH)2；Ca(ClO)2；HClO ； （2）AB 2的形成过程用电子式表示为，故答案为：；（3）②的化学方程式为2Cl 2＋2Ca(OH)2=Ca(ClO)2＋CaCl 2＋2H 2O ，故答案为：2Cl 2＋2Ca(OH)2=Ca(ClO)2＋CaCl 2＋2H 2O 。

【点睛】常见18电子的离子有K +、Ca 2+、Cl ‾、S 2−、HS -等。

4．下表是元素周期表的一部分，除标出的元素外，表中的每个编号代表一种元素。

请根据要求回答问题：（1）②的元素符号是______。

（2）⑤和⑥两种元素的非金属性强弱关系是：⑤______⑥。

（3）①和③两种元素组成的化合物中含有的化学键为________（填“离子键”或“共价键”）。

（4）④和⑥两种元素组成的化合物与AgNO3溶液反应的离子方程式为__________。

【答案】C ＜共价键 Ag＋＋Cl－＝AgCl↓【解析】【分析】根据元素在周期表中的位置分析元素的种类；根据元素周期律及元素性质分析解答。

【详解】根据元素周期表的结构及元素在周期表中的位置分析知，①为氢，②为碳，③为氧，④为钠，⑤为硫，⑥为氯；（1）碳的元素符号是C，故答案为：C；（2）⑤和⑥处于相同周期，同周期元素随核电荷数增大，非金属性增强，则两种元素的非金属性强弱关系是：⑤＜⑥，故答案为：＜；（3）H和O两种元素组成的化合物中有H2O和H2O2，都属于共价化合物，含有的化学键为共价键，故答案为：共价键；（4）Na和Cl两种元素组成的化合物为NaCl，与AgNO3溶液反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，离子方程式为：Ag＋＋Cl－＝AgCl↓，故答案为：Ag＋＋Cl－＝AgCl↓。