备战高考化学 原子结构与元素周期表 培优 易错 难题练习含答案附答案解析文档格式.docx
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【答案】3d5dsZX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sp2
12
【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=
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
；
（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
=12个；
在一个晶胞中含有Ag+的数目为8×
+6×
=4，含有N5-的数目为1+12×
=4，晶胞体积为V=（2a×
10-7）3cm3，则ρ=
g/cm3。
【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．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____；
1molH2C2O4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
21
22
23
24
25
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apm，则该晶体的密度为_____g∙cm-3（用NA表示阿伏加德罗常数的值，不必计算出结果）。
【答案】1s22s22p63s23p63d110sp2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
（1）Sc（钪）为21号元素，1s22s22p63s23p63d14s2，据此写出基态Sc2+核外电子排布式；
s、p、d能级分别含有1、3、5个轨道，基态Sc2+的核外电子3d轨道只占了一个轨道，据此计算Sc2+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H2O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∙2H2O中含有H5O2+，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：
3d14s2、3d24s2、3d34s2、3d54s1、3d54s2，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=
进行计算。
（1）Sc（钪）为21号元素，基态Sc2+失去两个电子，其核外电子排布式为：
1s22s22p63s23p63d1，s、p、d能级分别含有1、3、5个轨道，但基态Sc2+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：
1s22s22p63s23p63d1；
10；
（2）①H2C2O4的结构式为
，含碳氧双键，则碳原子的杂化轨道类型为sp2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：
sp2杂化；
2；
②H2O中O原子的价层电子对数
，且含有两个2个孤对电子，所以H2O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H2O互为等电子体的阴离子可以是NH2-，故答案为：
四面体形；
NH2-；
，存在的作用力有：
配位键、极性键、氢键和σ键，故答案为：
abfi；
3d14s2、3d24s2、3d34s2、3d54s1、3d54s2，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
，则该晶胞的晶胞参数
，每个晶胞中占有4个“PrO2”，则该晶胞的质量为
，根据
可得，该晶体的密度为：
，故答案为：
。
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H2O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。
3．电气石是一种具有保健作用的天然石材，其中含有的主要元素为B、Si、Al、Mg、Na、O等元素。
（1）上述元素中，原子半径最小的是_________（用元素符号表示），在元素周期表中处于金属和非金属分界线附近的元素是_____________（用元素符号表示）；
（2）表示原子结构的化学用语有：
原子结构示意图、核外电子排布式、轨道表示式，从中选择最详尽描述核外电子运动状态的方式，来表示氧元素原子核外电子的运动状态______________；
（3）B与最活泼的非金属元素F形成化合物BF3，检测发现BF3分子中三根B—F键的键长相等，三根键的键角相等，能否仅仅依据此数据此判断BF3分子的极性____________；
（4）SiO2晶体的熔点比BF3晶体________（选填“高”、“低”）。
【答案】OB、Si、Al
非极性高
（1）同周期自左而右原子半径减小，电子层越多原子半径越大；
在元素周期表中处于金属和非金属分界线附近的元素是B、Si、Al；
（2）最详尽描述核外电子运动状态的方式为核外电子轨道排布式，根据核外电子排布规律画出；
处于不同能级的电子，能量不同，处于同一能级不同轨道的电子能量相同；
（3）BF3分子中三根B﹣F键的键长相等且键角也相等，为平面正三角形结构，正负电荷重心重合；
根据晶体类型判断熔点高低，一般熔点：
原子晶体＞离子晶体＞分子晶体；
（4）BF3是分子晶体，SiO2是原子晶体。
（1）同周期自左而右原子半径减小，电子层越多原子半径越大，故原子半径Na＞Mg＞Al＞Si＞B＞O，在元素周期表中处于金属和非金属分界线附近的元素是B、Si、Al；
（2）最详尽描述核外电子运动状态的方式为核外电子轨道排布式，氧元素原子核外电子轨道排布式为：
（3）BF3分子中三根B﹣F键的键长相等且键角也相等，为平面正三角形结构，正负电荷重心重合，为非极性分子；
（4）BF3是分子晶体，SiO2是原子晶体，故SiO2晶体的熔点比BF3晶体高。
4．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+=H2OB．H++OH+=H2O
C．H-+OH-=H2OD．H++OH-=H2O
（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】BA42
根据反粒子特征和定义进行解答。
（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-=H2O，根据反物质的定义特征，可知反物质酸碱中和反应为H-
+OH+=
H2O，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。
4；
2。
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。
5．A、B、C、D、E都是短周期元素，原子序数依次增大，A、B处于同一周期，C、D、E同处另一周期。
C、B可按原子个数比2∶1和1∶1分别形成两种离子化合物甲和乙。
D、A按原子个数比3∶2形成离子化合物丙。
E是地壳中含量最高的金属元素。
根据以上信息回答下列问题：
（1）B元素在周期表中的位置是__________，乙物质化学式是__________。
（2）A、B、C、D、E五种元素的原子半径由小到大的顺序是__________（用元素符号填写）。
（3）E的单质加入到C的最高价氧化物对应的水化物的溶液中，发生反应的离子方程式是____________________________________。
【答案】第二周期VIA族Na2O2O<
N<
Al<
Mg<
Na2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
C、B可按原子个数比2∶1和1∶1分别形成两种离子化合物甲和乙，可知C为Na元素，B为O元素，甲为Na2O，乙为Na2O2；
E是地壳中含量最高的金属元素，则E为Al元素；
A、B、C、D、E都是短周期元素，原子均小于Al的原子序数，D、A按原子个数比3∶2形成离子化合物丙，可知A为N元素，D为Mg元素，丙为Mg3N2。
（1）B为O元素，在周期表中第二周期VIA族，乙物质为过氧化钠，化学式是Na2O2，故答案为：
第二周期VIA族；
Na2O2；
（2）Na、Mg、Al在第三周期，O、N在第二周期，同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则O<
P<
Na，即O<
Na，故答案为：
O<
Na；
（3）铝能跟氢氧化钠溶液发生反应生成偏铝酸盐和氢气，其反应的离子反应方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，故答案为：
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。
一般情况下，原子个数比按2∶1和1∶1可分别形成H2O、H2O2或Na2O、Na2O2，H2O、H2O2为共价化合物，Na2O、Na2O2为离子化合物。
6．元素周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。
a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族，e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。
回答下列问题：
（1）b、c、d中第一电离能最大的是_____（填元素符号），e的价层电子轨道表示式为____。
（2）a和其他元素形成的二元共价化合物中，三角锥形分子的中心原子的杂化方式为____。
（3）这些元素形成的含氧酸中，HNO2、H2SO3的中心原子价层电子对数之和为____，H2SO3和H2SO4酸根的空间构型分别为____、____。
（4）e单质晶体结构如图1，此晶胞模型名称为____，e原子半径为rcm，e的相对原子质量为M，晶胞密度为ρg/cm3，则阿伏加德罗常数为_____mol-1（用r、ρ表示）。
（5）这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；
阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图2所示）。
该化合物中，阴离子为____，阳离子中存在的化学键类型有______；
该化合物加热时首先失去的组分是______（填“H2O”或“NH3”），判断理由是_______。
【答案】N
sp37三角锥形正四面体面心立方晶胞
SO42-共价键和配位键H2OH2O与Cu2+的配位键键长较长而比较弱
元素周期表前四周期的元素a、b、c、d、e
，原子序数依次增大，
a的核外电子总数与其周期数相同，则a为H元素；
c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，最外层电子数不超过8个，则c核外电子排布为2、6，因此c是O元素；
b的价电子层中的未成对电子有3个，且原子序数小于c，则b核外电子排布式是1s22s22p3，b原子序数为7，所以b是N元素；
e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则e原子核外电子数为2+8+18+1=29，e为Cu元素；
d与c同族，且原子序数小于e
，所以d为S元素。
（1）同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族和第VA族元素第一电离能大于其相邻主族元素，同一主族元素中，元素第一电离能随着原子序数增大而减小；
e的价层电子为3d、4s电子；
（2）a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子为NH3，根据价层电子对互斥理论确定该分子的中心原子的杂化方式；
（3）根据价层电子对理论分析这些元素形成的含氧酸中的中心原子的价层电子对数之和，根据原子的价层电子对数确定H2SO3和H2SO4酸根的空间构型；
（4）根据晶胞结构判断晶胞晶体类型；
根据晶胞的基本结构可知其中含有的Cu原子数，利用密度ρ=
计算阿伏伽德罗常数；
（5）这5种元素形成的一种1：
1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，说明该阴离子价层电子对个数是4且不含孤电子对；
阳离子呈轴向狭长的八面体结构，根据图知：
其阳离子中铜离子配位数是6，在八面体上下顶点上的分子中含有两个共价键且含有两个孤电子对，为水分子，有两个H2O分子；
正方形平面上四个顶点上的分子中含有3个共价键且含有一个孤电子对，该分子为NH3分子，共有4个NH3分子。
根据上述分析可知：
a为H元素；
b是N元素；
c是O元素；
d为S元素；
e为Cu元素。
（1）b是N，c是O，d为S。
由于同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族和第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；
同一主族元素的第一电离能随着原子序数增大而减小，所以b、c、d三种元素第一电离能最大的是N元素；
e是Cu元素，其价层电子为3d、4s电子，则其价层电子排布图为
（2）a是H元素，H和其他元素形成的二元共价化合物中，物质分子呈三角锥形的为NH3，该分子的中心N原子形成3个共价健N-H，同时N原子上还含有一个孤电子对，价层电子对数为4，所以N原子的杂化方式为sp3杂化；
（3）这些形成的含氧酸中，HNO2的分子的中心N原子的价层电子对数为2+
=3，H2SO3的中心S原子的价层电子对数为3+
=4，所以HNO2、H2SO3的中心原子价层电子对数之和为3+4=7；
亚硫酸H2SO3的酸根SO32-中的S原子价层电子对数为：
3+
=4，且含有一对孤电子对，所以其空间构型为三角锥形；
硫酸H2SO4的酸根SO42-中的S原子价层电子对数为：
4+
=4，中心原子S上无孤对电子，所以其空间构型为正四面体形；
（4）根据Cu晶胞结构可知:
Cu晶胞模型类型为立方面心结构；
在一个Cu晶胞中含有的Cu原子个数为：
8×
=4，Cu的相对原子质量为M，则晶胞质量m=
g，假设晶胞边长为L，Cu原子半径为rcm，则
L=4rcm，所以L=2
rcm，晶胞体积为V=
=
=16
cm3，则晶胞密度ρ=
，所以NA=
/mol；
（5）根据已知条件可知五种元素形成的1：
1型离子化合物的阴离子呈四面体结构，说明该阴离子价层电子对个数是4，且不含孤电子对，则该离子为SO42-；
阳离子呈轴向狭长的八面体结构，根据图知，其阳离子中的中心离子Cu2+配位数是6，配位体是H2O、NH3，其中H2O有2个，NH3有4个，H2O、NH3与Cu2+之间通过配位键结合，H2O中存在H-O共价键，NH3中存在H-N共价键，故阳离子中含有配位键和共价键；
元素的非金属性O>
N，且原子半径O<
N，使得配位体H2O和Cu2+的配位键比配位体NH3与Cu2+的配位键要弱，因此该化合物在加热时首先失去的组分是H2O。
本题考查元素及化合物的推断、元素电离能大小比较、杂化轨道理论、价层电子对理论及晶胞计算等，掌握物质结构知识和一定数学知识是解题关键，侧重考查学生空间想象能力、分析能力和知识运用能力。
7．已知A、B、C三种元素的原子中，质于数：
A<
B<
C，且都小于18。
A元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍；
B元素原子的M层电子数是L层电子数的一半；
C元素原子的次外层电子数比最外层电子数多1。
试回答下列问题。
（1）写出三种元素的名称和符号：
A______，B______，C______。
（2）画出三种元素的原子结构示意图：
【答案】碳C硅Si氯Cl
A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，则A原子核外电子排布为2、4，A是C元素；
B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半，则B原子核外电子排布为2、8、4，B为Si元素；
C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个，且原子序数大于B小于18，所以C原子核外电子排布为2、8、7，C是Cl元素，据此答题。
根据上述分析可知A是C元素，B是Si元素，C是Cl元素。
（1）A为碳元素，元素符号为C；
B为硅元素，元素符号为Si；
C为氯元素，元素符号为Cl；
（2）碳原子的结构示意图为
，硅原子的结构示意图为
，氯原子的结构示意图为
。
本题主要考查了根据原子核外各层电子数的关系，确定元素的种类，解题时要熟悉常见元素的核外电子排布，注意规范书写结构示意图。
8．A、B、C、D四种元素都是短周期元素，A元素的离子具有黄色的焰色反应。
B元素的离子结构和Ne具有相同的电子层排布；
5.8gB的氢氧化物恰好能与100mL2mol·
L-1盐酸完全
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