2021版高考化学一轮复习素养提升专项练习题4【含解析】
2021版高考化学一轮复习素养提升专项练习题4
1.(双选)a、b、c、d为短周期元素,a的M电子层有1个电子,b的最外层电子数为内层电子数的2倍,c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,c与d同周期,d的原子半径小于c。下列叙述错误的是( )
A.c元素的非金属性最强
B.它们均存在两种或两种以上的氧化物
C.只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物
D.b、c、d分别与氢形成的化合物中化学键均为极性共价键
【解析】选A、D。短周期元素中M层电子数是1,则a的核外电子排布是2、8、1,a是Na 元素;b的最外层电子数为内层电子数的2倍,则b核外电子排布是2、4,b是C元素;c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,则c是S元素;c、d的原子处于同一周期,d的原子半径小于c,根据元素周期律可知d是Cl元素。A项,在上述元素中非金属性最强的元素是Cl 元素,错误;B项,Na可以形成Na2O、Na2O2两种氧化物,C可以形成CO、CO2两种氧化物,S可以形成SO2、SO3两种氧化物,而Cl元素则可以形成Cl2O、ClO2、ClO3等多种价态的氧化物,正确;C项,Na是金属元素,可以与非金属元素C、S、Cl形成离子化合物,正确;D项,C元素可以与H元素形成乙烷,该分子中含有非极性键,错误。
2.部分短周期主族元素的性质与原子(或分子)结构如下表所示:
元素编号元素性质与原子(或分子)结构
T 最外层电子数是次外层电子数的3倍
X 常温下单质为双原子分子,分子中含有3对共用电子对
Y M层电子数与K层电子数相同
Z 第三周期元素的简单离子中半径最小
下列说法正确的是( )
A.Z的氧化物对应的水化物可以溶于氨水
B.T与氢形成的化合物中不可能含非极性键
C.Y与Z的单质分别与相同浓度的盐酸反应,Y的反应要剧烈些
D.X和Y两元素之间有可能形成共价键
【解析】选C。T的最外层电子数是次外层电子数的3倍,所以T为O;常温下X的单质为双原子分子,分子中含有3对共用电子对,则X为N;Y的M层电子数与K层电子数相同,则Y为Mg;第三周期元素的简单离子中半径最小的为Al3+,所以Z为Al。A项,Z的氧化物对应的水化
物为Al(OH)3,Al(OH)3不能溶于氨水;B项,T与氢形成的化合物H2O2中含有非极性键;C项,金属性:Mg>Al,Mg和Al的单质分别与相同浓度的盐酸反应,Mg的反应要剧烈些;D项,X(N)和Y(Mg)形成的化合物是离子化合物,不存在共价键。
3.原子序数小于36的四种元素,分别位于不同周期,其中a原子核是一个质子,b原子核外电子有6种不同的运动状态,b与c可形成正四面体形分子,d原子外围电子排布为3d104s1,下列说法不正确的是( )
A.a、b元素形成的一系列化合物中,其中a元素质量分数的最大值为25%
B.四种元素中电负性最大的是b
C.c所形成的气态氢化物,在其同主族元素的气态氢化物中沸点最低
D.四种元素中第一电离能最小的是d
【解析】选B。a原子核是一个质子,则a为氢元素;b原子核外电子有6种不同的运动状态,即核外有6个电子,则b为碳元素;d原子外围电子排布为3d104s1,则d为铜元素,b与c可形成正四面体形分子,且四种元素分别位于不同周期,则c为Cl元素;C、H形成的化合物为烃,
其中含氢量最大的为甲烷,最大含氢量为×100%=25%,故A正确;四种元素中氯元素非金属性最强,其电负性最大,故B错误;c为Cl元素,位于ⅦA族,该族元素中,HF沸点最高,其他气态氢化物的相对分子质量越大,分子间作用力越大,其沸点越高,所以HCl的沸点最低,故C 正确;铜为金属,其他为非金属,所以铜的第一电离能最小,故D正确。
4.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布为
ns(n-1)np(n+1),则下列说法不正确的是( )
X
Y
Z
A.Y元素原子的外围电子排布为4s24p4
B.Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族
C.X元素所在周期中所含非金属元素最多
D.Z元素原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p3
【解析】选A。Y元素原子的外围电子排布为ns(n-1)np(n+1),s能级最多容纳2个电子,故n-1=2,解得n=3,故Y元素原子的外围电子排布为3s23p4,Y为S元素,由X、Y、Z在周期表中的位置可知,X为F元素,Z为As元素。
5.原子序数依次增大的X、Y、Z、M、W五种短周期元素,其中X是周期表中原子半径最小的元素,Y、Z同周期,X、M同主族;X、Y、W的最外层电子数之和为12;Z的单质为空气中含量最高的成分,W的最高价和最低价代数和为6。下列说法中正确的是( )
A.根据价层电子对互斥理论知化合物ZX3的空间构型为三角锥形
B.Y的电负性比Z的电负性强
C.W的氧化物对应的水化物一定是强酸
D.原子半径:W>M>Z>Y
【解析】选A。原子序数依次增大的X、Y、Z、M、W五种短周期元素,其中X是周期表中原子半径最小的元素,则X为H元素;Z的单质为空气中含量最高的成分,则Z为N元素;Y、Z 同周期,X、M同主族,结合原子序数大小可知M为Na元素;W的最高价和最低价代数和为6,则W位于ⅦA族,W的原子序数大于Na,则W为Cl元素;X、Y、W的最外层电子数之和为12,Y 的最外层电子数=12-1-7=4,其原子序数小于N,则Y为C元素,ZX3为NH3,分子的空间构型为三角锥形,故A正确;Y为C、Z为N元素,根据硝酸的酸性大于碳酸可知非金属性:N大于C,则电负性N>C,即Y
【加固训练】
1.(双选)(2020·青岛模拟改编)X、Y、Z、W为四种短周期元素,它们的最高价氧化物对应水化物分别为甲、乙、丙、丁,常温下甲、丙、丁均可与乙反应生成盐和水,X、Z、W的原子序数及0.1 mol·L-1甲、丙、丁溶液的pH如图所示(已知lg 2=0.3)。下列说法正确的是( )
A.简单阴离子的还原性:Z>W
B.X、Y分别与W形成的化合物皆为离子晶体
C.乙固体中加入甲的溶液或浓氨水,固体都能溶解
D.Y、Z的简单离子都会影响水的电离平衡
【解析】选A、D。由题给信息可推知X、Y、Z、W分别为Na、Al、S、Cl四种元素,甲、乙、丙、丁分别为NaOH、Al(OH)3、H2SO4、HClO4。Cl元素非金属性强于S元素,则简单阴离子的还原性:Z>W,A正确;AlCl3是分子晶体,B错误;Al(OH)3不能溶于浓氨水中,C错误;Al3+和S2-
均水解,促进水的电离,D正确。
2.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,其中一种为金属元素。m、n、p、q、r、s 是由这些元素组成的二元或三元化合物,t是元素Y的常见单质,m是一种具有特殊颜色的气体,p可作漂白剂、供氧剂。上述物质的转化关系如图所示。下列说法中不正确的是( )
A.四种元素的简单离子半径:X>Y>Z>W
B.p、s中的共价键类型完全相同
C.X、Y的简单氢化物的沸点:Y>X
D.常温下,0.01 mol·L-1 q溶液的pH为2
【解析】选B。m是一种具有特殊颜色的气态化合物,m为NO2,p可作漂白剂、供氧剂,发生反应n+p t+s,t是Y元素的常见单质,结合p的性质,可知t为O2,Y为O元
素;r+t(O2)m(NO2),r为NO;m(NO2)+n q+r(NO),n为H2O,q为HNO3,p与H2O反应生成O2,p 为Na2O2,s为NaOH;短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,故W、X、Y、Z依次为H、N、O、Na元素。四种元素的简单离子半径:X>Y>Z>W,A正确;p为Na2O2,Na2O2中含非极性键,s为NaOH,NaOH中含极性键,B错误;X的简单氢化物为NH3,Y的简单氢化物为H2O,沸点:H2O>NH3,C 正确;q为HNO3,HNO3属于一元强酸,0.01 mol·L-1 HNO3溶液中c(H+)=0.01 mol·L-1,pH=2,D 正确。
6.元素X、Y、Z为前四周期元素,X的基态原子核外电子有21种运动状态,元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍,Z与X、Y不在同一周期,且Z原子核外p电子比s电子多5个。
(1)X基态原子的核外电子排布式为________________________。
(2)X是石油化工中重要的催化剂之一,如催化异丙苯裂化生成苯和丙烯。
①1 mol苯分子中含有σ键的数目为_____mol。
②异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为________。
(3)与Y3分子互为等电子体的阳离子为_________。
(4)XZ3易溶于水,熔点为960 ℃,熔融状态下能够导电,据此可判断XZ3晶体属于________(填晶体类型)。
(5)元素Ce与X同族,其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如图所示,该化合物
的化学式为_________________。
【解析】(1)X核外有21个电子,X为Sc元素,故X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2或[Ar]3d14s2。(2)①苯分子含有6个C—H σ键和6个C—C σ键,故含有12 mol σ键。
②异丙苯分子中苯环上的碳原子采取sp2杂化,其余C原子采用sp3杂化。(3)最外层电子数是内层电子数3倍的元素是O元素,在O3分子中,含有3个原子、18个价电子,与其互为等电
子体的阳离子是Cl。(4)根据晶体在熔融状态下能导电可知其为离子晶体。(5)根据晶胞的结构,O原子全部在体内,故含有8个O原子,Ce原子位于顶点和面心,含有Ce原子的个数=8×+6×=4,故化学式为CeO2。
答案:(1)[Ar]3d14s2(2)①12②sp2、sp3
(3)Cl(4)离子晶体(5)CeO2
【加固训练】
X、Y、Z、Q、E五种元素中,X原子核外的M层中只有两对成对电子,Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素,Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和,E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题:
(1)X、Y的元素符号依次为________、_______。
(2)XZ2与YZ2分子的立体构型分别是________和________,相同条件下两者在水中的溶解度较大的是______(填分子式),理由是__ _____________________。
(3)Q的元素符号是________,它的基态原子的核外电子排布式为________,在形成化合物时它的最高化合价为________。
(4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键:______________。
【解析】(1)X原子核外的M层中只有两对成对电子,则M层的电子排布图为,故X为S,Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,则Y原子的核外电子排布式为1s22s22p2,故Y 为C。(2)Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素,则Z为O,SO2、CO2的立体构型分别为V形、直线形。(3)Q的核电荷数为24,为Cr,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1,其外围电子排布式为3d54s1,则最高化合价为+6。(4)元素周期表中F的电负性最强,HF溶液中,HF与HF、H2O与H2O、HF与H2O之间存在氢键。
答案:(1)S C
(2)V形直线形SO2CO2是非极性分子,SO2和H2O都是极性分子,根据“相似相溶”原理,SO2在H2O中的溶解度较大
(3)Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
(或[Ar]3d54s1) +6
(4)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O
7.已知A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次递增。B 的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同。D原子最外层电子数为次外层电子数的3倍。E与D位于同一主族。A、B、D三种元素组成的一种化合物X是新装修居室中常含有的一种有害气体。由A、C、D、E、F五种元素按照原子个数比为14∶4∶5∶1∶1形成的化合物Y为深蓝色晶体。
回答下列问题:
(1)基态E原子的价电子排布图为__________。
(2)形成化合物Y的五种元素中第一电离能最大的是________;电负性最大的是________(填元素符号)。
(3)化合物X中心原子的杂化方式为________,X分子中的两种键角的大小关系是
________(用∠XYZ表示,X、Y、Z代表元素符号)。
(4)C2D分子的立体结构为____________;A分别与B、C形成的简单化合物熔、沸点由高到低顺序为____________(用化学式表示),简单说明原因__________。
(5)晶体Y中存在的化学键类型有________(填代号)。
A.离子键
B.非极性共价键
C.配位键
D.氢键
E.σ键
F.金属键
(6)如图是D、F两种元素形成的化合物的晶胞结构示意图,F的配位数是________;已知晶胞中最近的两个D原子间距离为a nm,阿伏加德罗常数用N A表示,则该晶体的密度为
________g·cm-3(用含a、N A的表达式表示)。
【解析】(1)基态S原子的价电子排布式为3s23p4,其价电子排布图为。
(2)由于氮原子的2p轨道处于半充满状态,稳定性较强,则形成化合物Y的五种元素中第一电离能最大的是N;元素的非金属性越强,电负性越大,则电负性最大的是O。
(3)HCHO是平面形结构,中心碳原子形成3个σ键,无孤对电子,采取sp2杂化,HCHO分子中由于氧原子上有2对未成键的孤对电子,且存在C O键,均对C—H键形成较大的斥力,故HCHO 分子中的两种键角的大小关系是∠OCH大于∠HCH。
(4)N2O和CO2互为等电子体,具有相似的化学键特征,则N2O的立体结构为直线形;由于NH3分子间存在氢键,所以沸点:NH3>CH4。
(5)晶体Y的化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,其中存在的化学键类型有离子键、配位键、σ键,A、
C、E正确。
(6)根据晶胞结构可知Cu的配位数是2;晶胞中含O原子个数为8×+1=2,含
4个Cu原子,故晶胞质量为g,已知晶胞中最近的两个O原子间距离为a nm,则晶胞的体对角线长是2a nm,晶胞的边长是 nm,体积,则该晶体的密度ρ
==g·cm-3=×1021g·cm-3。
答案:(1)(2)N O
(3)sp2杂化∠OCH大于∠HCH
(4)直线形NH3>CH4NH3分子间存在氢键
(5)ACE
(6)2
【加固训练】
1.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且W、X、Y+、Z的最外层电
子数与其电子层数的比值依次为2、3、4、2(不考虑零族元素)。下列关于这些元素的叙述错误的是( )
A.X和其他三种元素均可形成至少2种二元化合物
B.W和X、Z两种元素分别形成的二元化合物中,均有直线形分子
C.W、X和Y三种元素可以形成碱性化合物
D.Z和其他三种元素形成的二元化合物,其水溶液均呈酸性
【解析】选D。根据W、X、Y+、Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2、3、4、2(不考虑零族元素)判断W的最外层若是2个电子,则只能有1层电子,则W是He,不符合题意,所以W的最外层是4个电子,有2层电子,所以W是C元素;同理X的最外层是6个电子,有2
层电子,则X是O元素;Y+的最外层若为4个电子,则只能有1层电子,不符合电子的排布原理,所以该离子有2层电子,最外层8个电子,则Y的最外层是1个电子,所以Y是Na元素;Z的原子序数最大,且是短周期元素,所以Z有3层电子,最外层是6个电子,则Z是S元素。O与C、Na、S均可形成至少2种二元化合物,A正确;C与O、S形成的二元化合物中的二氧化碳、二硫化碳都是直线形分子,B正确;W、X和Y三种元素形成的碳酸钠溶液显碱性,C正确;S和
C、O、Na形成的二元化合物的水溶液不都显酸性,如Na2S的溶液显碱性,D错误。
2.关于周期表中的几种短周期元素,下列说法中错误的是( )
A.c、d气态氢化物稳定性强弱和沸点高低均为c>d
B.a、b、c第一电离能的大小顺序为c>b>a
C.ad3和ed4两分子的中心原子均为sp3杂化
D.ed4分子中各原子均达8电子结构
【解析】选B。由元素在周期表中位置,可知a为氮、b为氧、c为氟、e为Si、d为Cl。非金属性F>Cl,非金属性越强,氢化物越稳定,故氢化物稳定性HF>HCl,HF分子之间存在氢键,
沸点高于HCl,故A正确;同周期自左而右元素第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级容纳3个电子,处于半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离
能:F>N>O,故B错误;NCl3中N原子价层电子对数=3+=4,SiCl4分子的Si原子价层电子对数=4+=4,二者中心原子均为sp3杂化,故C正确;SiCl4分子中Si、Cl的化合价绝对
值与其原子最外层电子数之和都等于8,均达8电子结构,故D正确。
3.如图是部分短周期元素原子序数与主要化合价的关系图,X、Y、Z、W、R是其中的五种元素。下列说法正确的是( )
A.离子半径:Y+>X2-
B.Y+、Z3+、W2-、R-在水中能大量共存
C.氢化物的稳定性:H2W>H2X
D.工业上利用电解熔融态YR和Z2X3的方法制取金属Y和Z
【解析】选D。短周期主族元素中,X只有-2价,没有正化合价,则X为O元素;Y为+1价,没有负化合价,原子序数大于氧,则Y为Na元素;Z为+3价,没有负化合价,原子序数大于Na,故Z为Al元素;W有+6、-2价,则W为S元素;R有+7、-1价,则R为Cl元素。当电子层结构相同时,核电荷数越大,离子半径越小,r(Na+) 水解生成氢氧化铝沉淀和硫化氢气体而不能大量共存,B错误;非金属性:O>S,故氢化物的稳定性:H2O>H2S,C错误;工业上可用电解熔融态NaCl和Al2O3的方法制取金属Na和Al,D正确。 4.有八种短周期主族元素x、y、z、d、e、f、g、h,其中x、y、d、f随着原子序数的递增,其原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图1所示。z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0.01 mol·L-1)的pH与原子序数的关系如图2所示。 根据上述信息进行判断,并回答下列问题: (1)g在元素周期表中的位置是___________。 (2)比较d、e、f的简单离子半径大小为_______<________<________(用离子符号表示);y、h的最高价氧化物对应水化物酸性较强的是________(用化学式表示)。 (3)下列可作为比较e和f金属性强弱的依据是________。 A.测等浓度相应氯化物水溶液的pH B.测两种元素单质的硬度和熔、沸点 C.比较单质作还原剂时失去的电子数目的多少 D.比较两种元素在化合物中化合价的高低 E.比较单质与同浓度盐酸反应的剧烈程度 (4)据报道,最近意大利科学家获得了极具研究价值的z4,其分子结构与白磷分子(P4)的正四面体结构相似。已知断裂1 mol z—z键吸收167 kJ热量,生成1 mol z≡z键放出942 kJ 热量,请写出z4气体在一定条件下生成z2气体反应的热化学方程 式: _________________________________________________。 (5)由上述元素中的y、z、e组成的某剧毒化合物eyz不慎泄露时,消防人员通常采用喷洒过氧化氢溶液的方法处理,以减少污染。反应生成一种酸式盐和一种气体,二者溶于水均呈碱性,该反应的化学方程式为______________________ ______。已知eyz含有z2分子中类似的化学键,写出化合物eyz的电子式:__ ________。 【解析】从图中的化合价、原子半径的大小及原子序数,可知x是H、y是C、d是O、f是Al,z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物的溶液浓度均为0.01 mol·L-1,e的最高价氧化 物对应水化物的pH为12,为一元强碱,则e是Na,z、h的最高价氧化物对应水化物的pH均为2,为一元强酸,则z为N、h为Cl;g的pH小于2,则g的最高价氧化物对应水化物为二元强酸,故g为S。(2)电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半 径:Al3+ 1 00 2 kJ能量;生成2 mol N≡N键放出1 884 kJ能量,所以该反应放出882 kJ能量,所以热化学反应方程式为N4(g)2N2(g) ΔH=-882 kJ·mol-1。 答案:(1)第三周期ⅥA族(2)Al3+Na+O2-HClO4(3)AE (4)N4(g)2N2(g) ΔH=-882 kJ·mol-1 (5)NaCN+H2O2+H2O NaHCO3+NH3↑ 5.短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,c和d位于同主族且原子序数相差8;基态a 原子核外有3个能级上容纳电子且每个能级上电子数相等,c原子s能级电子总数与p能级电子数相等,基态e原子的M层上有2个未成对电子且无空轨道。 (1)在a、b、c中,第一电离能由大到小排序为________(用元素符号表示);基态e原子的价层电子排布式为__。 (2)配合物e(ac)4在常温下呈液态,易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂。固态e(ac)4的晶体类型是______________。已知(dab)2分子中含非极性键,分子中每个原子最外层都达到8个电子稳定结构,1 mol(dab)2分子含σ键的数目为______________________________。 (3)写出一种与dab-互为等电子体的分子______________(填化学式)。a的中心原子杂化类型为____________;d的空间构型为____________。 (4)ec晶胞结构如图所示,其晶胞参数为a pm,列式计算该晶胞的密度为________g·cm-3(不必计算出结果,阿伏加德罗常数的值为N A),晶胞中e粒子的配位数为 __ ________________________。 (5)人工合成的ec晶胞存在缺陷,即阳离子有+3、+2价两种。某人工合成的晶体样品组成为e0.96c,则该晶体中+3价、+2价两种离子的个数之比为________。 【解析】短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,基态a原子核外有3个能级上容纳电子且每个能级上电子数相等,a为C元素;c原子s能级电子总数与p能级电子数相等,c为O 元素;则b为N元素;c和d位于同主族且原子序数相差8,则d为S元素;基态e原子的M层上有2个未成对电子且无空轨道,价层电子排布为3d84s2,为Ni元素。 (1)N原子的2p轨道为半充满状态,较为稳定,第一电离能由大到小排序为N>O>C,基态e原子的价层电子排布式为3d84s2。(2)配合物Ni(CO)4在常温下呈液态,易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂,固态时构成分子晶体。已知(SCN)2分子中含非极性键,分子中每个原子最外层都达到8个电子稳定结构,(SCN)2的结构为N≡C—S—S—C≡N,1 mol(SCN)2分子含σ键的数目为5×6.02×1023。 (3)与SCN-互为等电子体的分子有CO2(或N2O),C中C的价层电子对数=3+(4+2-2×3)=3,杂化类型为sp2,S中S的价层电子对数=3+(6+2-2×3)=4,杂化类型为sp3,空间构型为三角锥形。 (4)晶胞中O2-离子数目为1+12×=4,Ni2+数目为8×+6×=4,故晶胞质量为4× g,晶胞体积为(a×10-10cm)3,故晶胞密度为 g·cm-3= g·cm-3,以顶点Ni2+ 研究,与之最近的O2-位于棱中间且关于Ni2+对称,故Ni2+的配位数为6。 (5)设1 mol Ni0.96O中含Ni3+x mol,Ni2+为(0.96-x) mol,晶体呈电中性,可知3x+2× (0.96-x)=2×1,解得x=0.08 mol,故Ni2+为(0.96-x) mol=0.88 mol,Ni3+、Ni2+的数目之比=0.08∶0.88=1∶11。 答案:(1)N>O>C 3d84s2 (2)分子晶体5×6.02×1023 (3)CO2(或N2O) sp2三角锥形 (4) 6 (5)1∶11