2020-2021备战高考化学压轴题专题元素周期律的经典综合题含答案

2020-2021备战高考化学压轴题专题元素周期律的经典综合题含答

案

一、元素周期律练习题（含详细答案解析）

1．有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述： 元素 A B C D 结构、性质等信息 是短周期中（除稀有气体外）原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂 B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性 元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂 请根据表中信息填写：

(1)A原子的核外电子排布式________________．

(2)B元素在周期表中的位置____________________；离子半径：B________A（填“大于”或“小于”）．

(3)C原子的电子排布图是_______________________，其原子核外有___个未成对电子，能量最高的电子为___轨道上的电子，其轨道呈___________形．

(4)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_______________________________，与D的氢化物的水化物反应的化学方程式为_____________________________．

【答案】1s22s22p63s1 第三周期第ⅢA族 小于

哑铃 Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O 3HCl+Al（OH）3═AlCl3+3H2O 【解析】 【分析】

A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂，所以A为Na元素；B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性，则B为Al元素；C元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂，则C为N元素；D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂，则D为Cl元素，据此回答； 【详解】

(1)A为钠元素，A原子的核外电子排布式1s22s22p63s1； 答案为：1s22s22p63s1；

(2)B为铝元素，B元素在周期表中的位置第三周期第ⅢA族，电子层数相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，所以铝离子半径小于钠离子；

3 2p

答案为：第3周期第ⅢA族；小于；

(3)C为氮元素，C原子的基态原子的电子排布图是

，其原

子核外有3个未成对电子，能量最高的电子为2p轨道上的电子，其轨道呈哑铃； 答案为：

；3；2p；哑铃；

(4)B为铝元素，A为Na元素，B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式为：Al(OH)3+NaOH═NaAlO2+2H2O；D的氢化物HCl，氯化氢与氢氧化铝反应的离子方程式为：3HCl+Al(OH)3═AlCl3+3H2O；

答案为：Al(OH)3+NaOH═NaAlO2+2H2O；3HCl+Al(OH)3═AlCl3+3H2O。 【点睛】

(4)容易错，最高价氧化物的水化物与碱反应方程式为Al(OH)3+NaOH═NaAlO2+2H2O；实际做题时，常用同学找不出Al(OH)3而用最高价氧化物Al2O3替代。

2．NaClO、NaNO3、Na2SO3等钠盐在多领域有着较广的应用。

（1）上述三种盐所涉及的五种元素中，半径较小的原子是______________；原子核外最外层p亚层上电子自旋状态只有一种的元素是_____________。

（2）碱性条件下，铝粉可除去工业废水中的NaNO2，处理过程中产生一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。产物中铝元素的存在形式_____________（填化学符号）；每摩尔铝粉可处理_____________gNaNO2。

（3）新冠疫情发生后，有人用电解食盐水自制NaClO消毒液，装置如图（电极都是石墨）。电极a应接在直流电源的_____________极；该装置中发生的化学方程式为_____________

2?（4）Na2SO3溶液中存在水解平衡SO3+H2O?HSO3+OH?设计简单实验证明该平衡

存在__________________。0.1mol/L Na2SO3溶液先升温再降温，过程中（溶液体积变化不计）PH如下。 时刻 ① ② ③ ④ 温度/℃ 25 30 40 25 PH 9.66 9.52 9.37 9.25

升温过程中PH减小的原因是_____________；①与④相比；C(HSO3）①____________④（填“>”或“<”）.

【答案】O N AlO2 34.5 正 2NaCl+2H2O大，pH 变小（Na2SO3被氧化） > 【解析】 【分析】

（1）电子层数越少，半径越小，电子层数相同，质子数越多半径越小；p亚层的电子数

??2NaOH+H2+Cl2，

Cl2+2NaOH→NaCl+NaClO+H2 向溶液中滴加酚酞，发现变红 温度升高，Kw 变大，c(H+)增

?3，p亚层上电子自旋状态只有一种；根据洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同；

（2）铝在碱性条件下，生成偏铝酸盐；铝粉除去工业废水中的NaNO2，处理过程中产生氨气，反应方程式是2Al+NaNO2+NaOH+H2O=2NaAlO2?NH3? ；

（3）氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠，为使氯气与氢氧化钠充分反应，a极应生成氯气；

（4）由于该水解平衡的存在，使Na2SO3溶液显碱性；水电离吸热，升高温度，水的电离平衡正向移动；①与④相比，温度相同，①的pH大于④，说明④中HSO3浓度减小。 【详解】

（1）上述三种盐所涉及的五种元素中，Na、Cl、S有3个电子层，半径较大，O、 N有2个电子层，且O的质子数大于N，所以半径较小的原子是O；根据洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同，所以p亚层上电子自旋状态只有一种的元素是N；

（2）铝在碱性条件下，生成偏铝酸盐，产物中铝元素的存在形式是AlO2；铝粉除去工业废水中的NaNO2，反应方程式是2Al+NaNO2+NaOH+H2O=2NaAlO2?NH3?，根据方程式1molAl粉处理0.5mol NaNO2，质量是0.5mol×69g/mol=34.5g；

（3）a极氯离子失电子生成氯气，所以a极是阳极，应接在直流电源的正极；用石墨电极电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气，氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠，该装置中发生的化学方程式为2NaCl+2H2O=2NaOH+H2

通电??+Cl2

，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；

（4）该水解平衡的存在，Na2SO3使溶液显碱性，向溶液中滴加酚酞，发现变红，则证明该平衡的存在；水电离吸热，升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw 变大，c(H+)增大，pH

??变小； ①与④相比，温度相同，①的pH大于④，说明④中HSO3浓度减小，c (HSO3）

①>④。

3．原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。其中A的基态原子有3个不同的能级，各能级中的电子数相等；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同；D为它所在周期中原子半径最大的主族元素；E和C位于同一主族，F的原子序数为29。

(1)F原子基态的外围核外电子排布式为_______。

(2)在A、B、C三种元素中，第一电离能由小到大的顺序是_______(用元素符号回答)。 (3)元素B的简单气态氢化物的沸点________(高于，低于)元素A的简单气态氢化物的沸点，其主要原因是__________。

(4)由A、B、C形成的离子CAB－与AC2互为等电子体，则CAB－的结构式为__________。 (5)在元素A与E所形成的常见化合物中，A原子轨道的杂化类型为________。 (6)由B、C、D三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示，则该化合物的化学式为______。

【答案】3d104s1 C＜O＜N 高于 NH3分子之间存在氢键 [N＝C＝O]－ sp NaNO2 【解析】 【分析】

原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素，A的基态原于有3个不同的能级，各能级中的电子数相等，则A是C元素；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同，C原子序数大于A，则C为O元素；B原子序数大于A而小于C，则B是N元素；E和C位于同一主族，则E是S元素；D为它所在周期中原子半径最大的主族元素，原子序数小于S，则D是Na元素；F的原子序数为29，为Cu元素；

(1)F是Cu元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理书写F基态原子的外围核外电子排布式；

(2)A、B、C分别是C、N、O元素，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、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素； (3)含有氢键的氢化物熔点较高；

(4)由C、N、O形成的离子OCN-与CO2互为等电子体，等电子体原子个数相等、价电子数相等；

(5)在元素C与S所形成的常见化合物CS2中，根据价层电子对理论确定A原子轨道的杂化类型；

(6)由N、O、Na三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示，利用均摊法确定其化学式。 【详解】

(1)F为ds区，因此核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，外围核外电子排布式为3d104s1；

(2)同周期从左向右第一电离能增大，但IIA＞IIIA、VA＞VIA，第一电离能大小顺序是C ＜O＜N；

(3)B的氢化物是NH3，A的简单氢化物是CH4，NH3分子之间存在氢键，而CH4分子间的作用是范德华力，氢键比范德华力更强，NH3的沸点较高；