高考化学压轴题专题原子结构与元素周期表的经典综合题含答案解析

高考化学压轴题专题原子结构与元素周期表的经典综合题含答案解

析

一、原子结构与元素周期表练习题（含详细答案解析）

1．下表是元素周期表的一部分，回答相关的问题。

（1）写出④的元素符号__。

（2）在这些元素中，最活泼的金属元素与水反应的离子方程式：__。

（3）在这些元素中，最高价氧化物的水化物酸性最强的是__(填相应化学式，下同)，碱性最强的是__。

（4）这些元素中(除⑨外)，原子半径最小的是__(填元素符号，下同)，原子半径最大的是__。

（5）②的单质与③的最高价氧化物的水化物的溶液反应，其产物之一是OX2，(O、X分别表示氧和②的元素符号，即OX2代表该化学式)，该反应的离子方程式为(方程式中用具体元素符号表示)__。

（6）⑦的低价氧化物通入足量Ba(NO3)2溶液中的离子方程式__。

【答案】Mg 2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑ HClO4 NaOH F Na 2F2+2OH-=OF2+2F-+H2O 3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+

【解析】

【分析】

根据元素在元素周期表正的位置可以得出，①为N元素，②为F元素，③为Na元素，④为Mg元素，⑤为Al元素，⑥Si元素，⑦为S元素，⑧为Cl元素，⑨为Ar元素，据此分析。

【详解】

（1）④为Mg元素，则④的元素符号为Mg；

（2）这些元素中最活泼的金属元素为Na，Na与水发生的反应的离子方程式为

2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑；

（3）这些元素中非金属性最强的是Cl元素，则最高价氧化物对应的水化物为HClO4，这些元素中金属性最强的元素是Na元素，则最高价氧化物对应的水化物为NaOH；

（4）根据元素半径大小比较规律，同一周期原子半径随原子序数的增大而减小，同一主族原子半径随原子序数的增大而增大，可以做得出，原子半径最小的是F元素，原子半径最大的是Na元素；

（5）F2与NaOH反应生成OF2，离子方程式为2F2+2OH-=OF2+2F-+H2O；

（6）⑦为S元素，⑦的低价氧化物为SO2，SO2在Ba(NO3)2溶液中发生氧化还原反应，SO2变成SO42-，NO3-变成NO，方程式为3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O=3BaSO4↓+2NO+4H+。

2．硅是构成矿物和岩石的主要成分，单质硅及其化合物具有广泛的用途。完成下列填空： I.某些硅酸盐具有筛选分子的功能，一种硅酸盐的组成为：M 2O·R 2O 3·2SiO 2·nH 2O ，已知元素M 、R 均位于元素周期表的第3周期。两元素原子的质子数之和为24。

（1）该硅酸盐中同周期元素原子半径由大到小的顺序为________________； （2）写出M 原子核外能量最高的电子的电子排布式：__________________； （3）常温下，不能与R 单质发生反应的是___________（选填序号）；

a ．CuCl 2溶液

b ．Fe 2O 3

c ．浓硫酸

d ．Na 2CO 3溶液

（4）写出M 、R 两种元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式：

____________________________________________。

II.氮化硅（Si 3N 4）陶瓷材料硬度大、熔点高。可由下列反应制得：

SiO 2+C+N 2−−−→高温Si 3N 4+CO

（5）Si 3N 4晶体中只有极性共价键，则氮原子的化合价为______，被还原的元素为______________。

（6）C 3N 4的结构与Si 3N 4相似。请比较二者熔点高低。并说明理由：

_____________________。

（7）配平上述反应的化学方程式，并标出电子转移的数目和方向。_________________ （8）如果上述反应在10L 的密闭容器中进行，一段时间后测得气体密度增加了2.8g/L ，则制得的Si 3N 4质量为_____________。

【答案】Na >Al>Si 3s 1 bd ()-23-

2Al OH +OH =lO +H A O -3 N 2中氮元素 两者均为原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C 3N 4中碳原子与氮原子形成的共价键键长较Si 3N 4中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高

35g

【解析】

【分析】

【详解】

I ．（1）化合物的化合价代数和为0，因此M 呈+1价，R 呈+3价，M 、R 均位于元素周期表的第3周期，两元素原子的质子数之和为24，则M 为Na ，R 为Al ，该硅酸盐中Na 、Al 、Si 为同周期元素，元素序数越大，其半径越小，因此半径大小关系为：Na >Al>Si ； （2）M 原子核外能量最高的电子位于第三能层，第三能层上只有1个电子，其电子排布式为：3s 1；

（3）常温下，Al 与CuCl 2溶液反应能将铜置换出来；Al 与Fe 2O 3在高温反应；Al 与浓硫酸发生钝化；Al 与Na 2CO 3溶液在常温下不发生反应；

故答案为：bd ；

（4）Na 、Al 两种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为：NaOH 、Al(OH)3，二者反应的离子方程式为：()-23-

2Al OH +OH =lO +H A O ； II ．（5）非金属性N>Si ，因此Si 3N 4中N 元素化合价为-3价；该反应中N 元素化合价从0

价降低至-3价，N 元素被还原；

（6）Si 3N 4陶瓷材料硬度大、熔点高，晶体中只有极性共价键，说明Si 3N 4为原子晶体，C 3N 4的结构与Si 3N 4相似，说明C 3N 4为原子晶体，两者均为原子晶体，碳原子半径小于硅原子半径，因此C 3N 4中碳原子与氮原子形成的共价键键长较Si 3N 4中硅原子与氮原子形成的共价键键长小，键能较大，熔点较高；

（7）该反应中Si 元素化合价不变，N 元素化合价从0价降低至-3价，C 元素化合价从0价升高至+2价，根据得失电子关系以及原子守恒配平方程式以及单线桥为：

；

（8）气体密度增加了2.8g/L ，说明气体质量增加了2.8g/L ×10L=28g ，

2234=3SiO +6C +2N Si N +6CO 140g 112g

28g

m

∆高温气体质量变化 因此生成的Si 3N 4质量为28g 140g

112g

⨯=35g 。

3．同一周期(短周期)各元素形成单质的沸点变化如下图所示(按原子序数连续递增顺序排列)。该周期部分元素氟化物的熔点见下表。

氟化物

AF BF 2 DF 4 熔点/K 1266 1534 183

(1)A 原子核外共有_______种不同运动状态的电子、_______种不同能级的电子；

(2)元素C 的最高价氧化物对应水化物的电离方程式为__________；

(3)解释上表中氟化物熔点差异的原因：_______；

(4)在E 、G 、H 三种元素形成的氢化物中，热稳定性最大的是_______（填化学式）。A 、B 、C 三种原子形成的简单离子的半径由大到小的顺序为______（填离子符号）。

【答案】11 4 AlO 2-+H ++H 2O Al(OH)3Al 3++3OH - NaF 与 MgF 2为离子晶体，离子之间以离子键结合，离子键是强烈的作用力，所以熔点高；Mg 2+的半径比Na +的半径小，