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2022届高中化学一轮复习 课时训练13 原子结构与化学键
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这是一份2022届高中化学一轮复习 课时训练13 原子结构与化学键，共12页。试卷主要包含了5 ml，下列说法正确的是，7×1012、KY=5等内容，欢迎下载使用。
课时训练13 原子结构与化学键
基础巩固
1.(2020北京人大附中三模)下列对应化学用语的表示不正确的是( )
A.次氯酸的电子式:H··Cl······O······
B.正丁烷的球棍模型:
C.乙烯的结构简式:CH2CH2
D.原子核内有8个中子的碳原子: 614C
2.(2020山东青岛三模)制备火药是我国古代闻名世界的化学工艺,其发生反应的原理为2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是( )
A.K+的结构示意图:
B.K2S的电子式:K2+[··S······]2-
C.CO2的结构式为:OCO
D.16O2与18O3互为同位素
3.(双选)厌氧氨化法(Anammox)是一种新型的氨氮去除技术,下列说法中正确的是( )
A.1 mol NH4+所含的质子总数为10NA
B.1 mol联氨(N2H4)中含有5 mol共价键
C.1 mol NH4+经过过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(假设每步转化均完全),得到氮气的体积(标准状况下)约为22.4 L
D.该方法每处理1 mol NH4+,需要的NO2-为0.5 mol
4.下列说法正确的是( )
A.MgF2中的两种离子核外排布相差一个电子层
B.石英和硫黄晶体熔化时克服相同类型的微粒间作用力
C.发生物理变化时物质中的化学键也可能被破坏
D.H2O和H2O2的稳定性不同是因为分子间作用力不同
5.下表中相关物质的信息都正确的一项是( )
选项
化学式
电子式或含有
的化学键类型
物质的性质
与性质
相对应
的用途
A
NaClO
离子键、共价键
强氧化性
消毒液
B
H2O2
H+[··O······O······]2-H+
不稳定,
易分解
医用消毒剂
C
NH3
共价键
水溶液呈
弱碱性
工业制硝酸
D
NaHCO3
离子键
受热易分解
泡沫灭火器
6.(2020广东佛山质检)医用酒精和“84”消毒液混合,产生ZQ、X2W4Y、XW3Q等多种物质,已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素。下列叙述错误的是( )
A.简单气态氢化物的热稳定性:Y>X
B.W与Z可形成离子化合物ZW
C.简单离子半径:Q->Y2->Z+
D.常温下,XW3Q为气态,且X、W、Q均满足8电子稳定结构
7.联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”,2018年中国化学会制作了新版周期表,包含118种元素。回答下列问题:
(1)写出硅元素在周期表中的位置是 。
(2)化合物W是由A、B两种元素组成的,用电子式表示其形成过程: 。
(3)用M单质作为阳极,J单质作为阴极,Ca(HCO3)2溶液为电解质溶液,进行电解时阴极生成的气体和沉淀分别是 ,阳极也生成气体和沉淀,写出阳极的电极反应: 。
(4)从原子结构角度解释碳化硅中碳元素显负价的原因: 。
(5)第118号元素为Og(中文名“”,读ào),下列说法正确的是 。
A.Og是第七周期0族元素
B.Og原子的核外有118个电子
C.Og在同周期元素中非金属性最强
D.中子数为179的Og核素符号是 118179Og
(6)已知X与Y是位于相邻周期的同主族元素。某温度下,X、Y的单质与H2化合生成气态氢化物的平衡常数分别为KX=9.7×1012、KY=5.6×107。Y是 (填元素符号),判断理由是 。
能力提升
8.月球上的每百吨 23He聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量,地球上氦元素主要以 24He的形式存在。已知一个12C原子的质量为a g,一个 23He原子的质量为b g,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.23He比 24He多一个中子
B.氦元素的近似相对原子质量为3.5
C.23He的相对原子质量为12ba
D.23He的摩尔质量为bNA
9.(双选)全氮类物质具有高密度、超高能量及爆炸产物无污染等优点。中国科学家成功合成全氮阴离子N5-,N5-是制备全氮类物质N5+N5-的重要中间体。下列说法不正确的是( )
A.全氮类物质属于绿色能源
B.每个N5+中含有34个质子
C.N5+N5-属于离子化合物
D.N5+N5-结构中含共价键和离子键
10.(2020安徽江淮十校联考)已知A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期主族元素,其中B和D同主族,中学阶段常见物质X、Y、Z为其中的三种元素组成的化合物,且均为强电解质,当X、Y按物质的量之比为1∶2反应时,有如图转化关系。下列说法正确的是( )
A.C、D、E三种元素一定位于同一周期
B.物质X、Y、Z既含有离子键又含有共价键
C.C和D形成的化合物溶于水,其溶液显中性
D.简单氢化物的热稳定性:D>E
11.(2020黑龙江大庆实验中学综合训练)LDFCB是锂离子电池的一种电解质,该电解质的阴离子由同周期元素W、X、Y、Z构成(如下图),Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,四种元素原子最外层电子数之和为20。下列说法正确的是( )
A.四种元素的单质中,Z的沸点最高
B.原子半径∶W>X>Y>Z
C.W、Z形成的分子中各原子均满足8电子稳定结构
D.Y分别与另外三种元素形成的二元化合物中,Y的价态相同
12.现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表:
元素编号
元素性质或原子结构
T
最外层电子数是电子层数的两倍
X
最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y
常温下单质为双原子分子,其氢化物水溶液呈碱性
Z
元素最高正价是+7价
(1)元素X的一种同位素可测定文物年代,该核素的原子核内有8个中子,则这种同位素的符号是 。
(2)元素Y的单质的电子式为 ,元素Y和元素Z可形成一种各原子最外层均为8电子结构的化合物,该化合物的结构式为 。
(3)元素X与元素T相比,非金属性较强的是元素T,下列表述不能证明这一事实的是 。
a.常温下元素X的单质和元素T的单质的熔、沸点不同
b.元素T的氢化物比元素X的氢化物稳定
c.元素X和元素T的单质都能在氧气中燃烧
d.元素T最高价氧化物对应水化物的酸性比元素X最高价氧化物对应水化物的酸性强
e.Na2XO3溶液呈碱性,Na2TO4溶液呈中性
(4)探寻物质性质的差异性是学习的重要方法之一。T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物的水化物中,化学性质明显不同于其他三种酸的是 (用化学式表示)。
13.多硫化物是含多硫离子(Sx2-)的化合物,可用作废水处理剂、硫化剂等。回答下列问题:
(1)多硫化钠(Na2S5)可由H2S与Na2S在一定条件下反应制得,该反应的还原产物为 ,Na2S5中含有的化学键类型是 。
(2)多硫化物MS4溶液在碱性条件下可高效处理高浓度含CN-的电镀废水,CN-被氧化成毒性较小的SCN-,S42-转化为S2-。
①M的离子与S2-具有相同的核外电子排布,则M元素在元素周期表中的位置是 。
②CN-的电子式为 。
③处理废水的离子方程式为 。
(3)过硫化铵[(NH4)2S2]可用作硫化试剂,为探究其性质,某研究小组进行如下实验:取含1.00 g(NH4)2S2的溶液加入足量稀硫酸酸化,得到0.32 g淡黄色不溶物A和氢化物B。
①A是 ,生成的B在标准状况的体积为 mL。
②利用(NN4)2S2溶液中的活性硫能将硫锡矿中的难溶物硫化亚锡(SnS)氧化成硫代锡酸铵[(NH4)2SnS3,Sn显+4价]而溶解,写出该反应的离子方程式: 。
拓展深化
14.A、B、C、D、E是位于短周期的主族元素。已知A、B、C、E在同一周期,在该周期元素中,A的原子半径最大,B的离子半径最小; A与B质子数之和是D质子数的3倍;Cm-、E (m-1)-具有相同的电子层结构;热稳定性:HmD>HmC。依据上述信息用相应的化学用语回答下列问题:
(1)Hm Dm的电子式为 。
(2)Cm-、E(m-1)-的还原性强弱顺序为 (用离子符号表示),能证明其还原性强弱的离子方程式为 。
(3)B单质与A的最高价氧化物对应水化物在溶液中反应的化学方程式为 。
(4)常温下,将CD m通入H m C溶液中,有C单质析出,写出该过程的化学方程式:
(5)在A、B、C、E单质中,符合下列转化关系的是 (填元素符号)。
单质化合物1化合物2最高价氧化物对应的水化物
课时训练13 原子结构与化学键
参考答案与解析
1.A 次氯酸为共价化合物,分子中存在1个H—O键和1个O—Cl键,次氯酸的结构式为H—O—Cl,其电子式为H··O······Cl····,故A错误;正丁烷中碳原子呈锯齿形排列,其球棍模型为,故B正确;乙烯分子中含有1个碳碳双键,其结构简式为CH2CH2,故C正确;质量数=质子数+中子数,原子核内有8个中子的碳原子的质量数为6+8=14,可表示为 614C,故D正确。
2.C 钾元素的核电荷数为19,质子数为19,核外电子数为19,K+表示K失去最外层一个电子,K+核外还有18个电子,K+的结构示意图为 ,故A错误;K2S中K+与S2-形成离子键,其电子式为K+[··S······]2-K+,故B错误;CO2中碳原子与每个氧原子形成两对共用电子,其电子式为 ··O······C····O····,其结构式为OCO,故C正确;有相同质子数,不同中子数的原子或同一元素的不同核素互为同位素,则同位素的对象为原子,而16O2与18O3均为单质,故D错误;答案为C。
3.BC 质子数等于原子序数,1 mol NH4+所含的质子总数为11NA,故A错误;一个联氨(N2H4)分子中共含有5个共价键,所以1 mol联氨(N2H4)中含有5 mol共价键,故B正确;由图可知,经过过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(假设每步转化均完全),1 mol NH4+和1 mol NH2OH发生氧化还原反应生成1 mol氮气,标准状况下的体积为22.4 L,故C正确;1 mol NH4+和1 mol NH2OH发生氧化还原反应生成1 mol氮气,由电子转移守恒可知,从整个过程来看,每处理1 mol NH4+,需要的NO2-为1 mol,故D错误。
4.C Mg2+、F-的离子均为10个电子,则离子核外排布相同,故A错误;石英的成分是二氧化硅,相邻原子间都形成共价键,融化时克服的是共价键;硫黄是分子晶体,分子间是分子间作用力,融化时克服的是分子间作用力,故B错误;离子化合物的溶解是物理变化,破坏了离子键,则发生物理变化时物质中的化学键也可能被破坏,故C正确;H2O和H2O2的两种物质稳定性不相同,是因为H2O分子中只有H—O键,H2O2分子中有H—O键和O—O键,分子的稳定性与分子间作用力无关,故D错误。
5.A NaClO中钠离子和次氯酸根离子之间存在离子键,ClO-中存在共价键,次氯酸钠具有强氧化性能使蛋白质变性,所以NaClO可以作为消毒剂,A正确;H2O2是共价化合物,只存在共价键,其电子式为H··O······O······H,B错误;氨气分子中只含共价键,氨气溶于水生成一水合氨,一水合氨电离生成氢氧根离子而使水溶液呈弱碱性,在工业上NH3用于制取硝酸,是利用其还原性,与水溶液的碱性无关,C错误;碳酸氢钠是强碱弱酸酸式盐,HCO3-可与Al3+发生相互促进的水解反应而生成二氧化碳,可用于泡沫灭火器灭火,但与NaHCO3的热稳定性强弱无关,D错误。
6.D 医用酒精的主要成分为CH3CH2OH,“84”消毒液的主要成分为NaClO,则反应后必定含有C、H、O、Na、Cl等元素,已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素,则W为H,X为C,Y为O,Z为Na,Q为Cl。由于O的非金属性强于C,则简单气态氢化物热稳定性:H2O>CH4,故A正确;W与Z可形成离子化合物NaH,故B正确;简单离子半径:Cl->O2->Na+,故C正确;常温下,CH3Cl为气态,但氢原子不满足8电子稳定结构,故D错误。
7.答案 (1)第三周期第ⅣA族
(2)
(3)H2和CaCO3 Al-3e-+3HCO3-Al(OH)3+3CO2↑
(4)C、Si位于同一主族,从上到下随核电荷数递增,原子半径逐渐增大,原子核吸引最外层电子的能力逐渐减弱,C、Si之间形成的共用电子对偏向C,所以碳元素显负价
(5)AB (6)Br KX>KY,说明X更易与H2发生化合反应,根据单质与氢气生成氢化物越容易,其非金属性越强可知,非金属性:X>Y,而同主族从上到下,元素非金属性逐渐减弱,故Y为Br
解析 (1)硅的质子数为14,在元素周期表中的位置是第三周期第ⅣA族。
(2)A为Ca,B为F,化合物W是CaF2,CaF2是离子化合物,用电子式表示其形成过程为:。
(3)以Al为阳极,C为阴极,电解Ca(HCO3)2溶液,阴极上发生的电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,生成的OH-与Ca2+、HCO3-反应生成CaCO3和H2O,故阴极生成的气体和沉淀分别是H2和CaCO3;阳极上发生的电极反应为Al-3e-Al3+,生成的Al3+与溶液中HCO3-发生相互促进的水解反应,故阳极的电极反应为Al-3e-+3HCO3-Al(OH)3+3CO2↑。
(4)C、Si位于同一主族,从上到下随核电荷数递增,原子半径逐渐增大,原子核吸引电子的能力逐渐减弱,C、Si之间形成的共用电子对偏向C,所以碳元素显负价。
(5)A.第六周期的0族元素的序数是86,第七周期所容纳的元素种数为32,118-86=32,故Og位于元素周期表中第七周期0族,正确;B.原子的质子数为118,根据电中性原子中质子数=核外电子数可知,原子的核外有118个电子,正确;C.0族元素不易得到电子,故同周期中非金属性最强的应为117号元素,错误;D.中子数为179的Og的一种核素的符号应为 118297Og,错误。
(6)由题意可知,由X在元素周期表中的位置可知,X为Cl,而KX>KY,说明X更易与H2发生化合反应,根据单质与氢气生成氢化物越容易,其非金属性越强可知,非金属性:X>Y,由于同主族从上到下,元素非金属性逐渐减弱,故Y为Br。
8.C 23He比 24He少一个中子,A错误;不能确定核素的原子百分含量,因此不能计算氦元素的近似相对原子质量,B错误;一个原子的真实质量与一个 162C原子质量的112的比值是该核素的相对原子质量,因此 23He的相对原子质量为12ba,C正确;23He的摩尔质量为bNA g·mol-1,D错误。
9.BC 全氮类物质具有高密度、超高能量及爆炸产物无污染等优点,属于绿色能源,A正确; 每个N5+中含有5×7=35个质子,B错误; 该物质由氮元素组成,属于单质,不是化合物,故C错误;N5+和N5-之间是离子键, N5+和N5-离子内都是非极性共价键,D正确。
10.A 根据W为二元液态化合物可推测W为水,X、Y、Z为其中的三种元素组成的化合物,且均为强电解质,X、Y按物质的量之比为1∶2反应,推测X与Y的反应应为酸碱中和反应,进一步推测X为硫酸、Y为氢氧化钠,Z为硫酸钠;从而推断A为氢元素、B为氧元素、C为钠元素、D为硫元素、E为氯元素。C为Na元素、D为S元素、E为Cl元素,位于同一周期,A正确;X为硫酸,只含有共价键,B错误;C和D形成的化合物为Na2S,Na2S是强碱弱酸盐,溶于水显碱性,C错误;非金属性Cl>S,其简单氢化物的热稳定性:HCl>H2S,D错误;答案选A。
11.B Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,且Y能形成化合物,则X的核外电子总数最多为7,根据题给阴离子中X的成键特点可知X应为第ⅣA族元素C,则Y的最外层电子数为6,四种元素同周期,所以Y为O元素;Z只能形成1个共价键,则Z为F;四种元素原子最外层电子数之和为20,W的最外层电子数为20-4-6-7=3,即W为硼元素。F、O的单质常温下为气态,沸点低,B、C的单质常温下为固态,沸点高,故A错误;同一周期原子序数越大原子半径越小,则原子半径:W>X>Y>Z,故B正确;BF3中,硼原子最外层电子数为6,不满足8电子稳定结构,故C错误;氧元素在与其他碳、硼元素形成二元化合物中均显-2价,O与F两元素形成的二元化合物为OF2,氧显正价,故D错误;故答案为B。
12.答案 (1) 614C (2)··N︙︙N·· (3)ac (4)H2CO3
解析 根据题中信息分析可得,T、X、Y、Z分别是S、C、N、Cl。(1)元素X为C,其有一种同位素可用于测定文物年代,其原子核内有8个中子,则这种同位素的符号是 614C。
(2)元素Y的单质N2的电子式为 ··N︙︙N··,元素Y和元素Z可形成一种各原子最外层均为8电子结构的化合物,该化合物为NCl3,其结构式为。
(3)a.常温下元素X的单质和元素T的单质的熔、沸点不同,单质熔、沸点高低与其非金属性强弱无关,故不能证明;b.元素的非金属性越强,其气态氢化物越稳定,元素T的氢化物比元素X的氢化物稳定,则T的非金属性大于X,故能证明;c.元素X和元素T的单质都能在氧气中燃烧,无法比较其得电子的难易,故不能证明;d.最高价氧化物对应水化物的酸性越强,元素的非金属性越强,元素T最高价氧化物对应水化物的酸性比元素X最高价氧化物对应水化物的酸性强,元素的非金属性硫更强,故能证明;e.Na2CO3溶液呈碱性,Na2SO4溶液呈中性,说明碳酸酸性比硫酸弱,碳的非金属性弱于硫,故能证明。
(4)T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物的水化物中,化学性质明显不同于其他三种酸的是H2CO3,碳酸是弱酸,其余都是强酸。
13.答案 (1)H2 离子键、共价键 (2)①第四周期第ⅡA族
②[··C︙︙N··]- ③S42-+3CN-S2-+3SCN- (3)①S(或硫) 224 ②S22-+SnSSnS32-
解析 (1) H2S与Na2S在一定条件下反应生成多硫化钠(Na2S5)和氢气,根据氧化还原反应原理可知,反应的化学方程式为4H2S+Na2SNa2S5+4H2↑,其中氢元素由+1价变为0价被还原生成氢气,故该反应的还原产物为H2。活泼金属元素与活泼非金属元素易形成离子键,非金属元素之间易形成共价键,可见Na2S5中钠离子与S52-之间存在离子键,硫原子之间存在共价键,故含有的化学键类型是离子键和共价键。
(2)①M的离子与S2-具有相同的核外电子排布,均为18电子结构,则M的离子为钙离子,钙元素在元素周期表中的位置是第四周期第ⅡA族。②CN-中碳原子和氮原子均达8电子结构,故其电子式为[··C︙︙N··]-。③处理废水是S42-与CN-反应生成S2-和SCN-,该反应的离子方程式为S42-+3CN-S2-+3SCN-。
(3)过硫化铵[(NH4)2S2]与稀硫酸反应生成硫、硫化氢和硫酸铵,发生反应的化学方程式为(NH4)2S2+H2SO4(NH4)2SO4+S↓+H2S↑。①A是S(或硫),生成的氢化物B的物质的量n(H2S)=n(S)= 0.32 g32 g·mol-1=0.01 mol,在标准状况的体积为0.01 mol ×22.4 L·mol-1=0.224 L=224 mL。②利用(NN4)2S2溶液中的活性硫能将硫锡矿中的难溶物硫化亚锡(SnS)氧化成硫代锡酸铵[(NH4)2SnS3]而溶解,该反应的离子方程式为S22-+SnSSnS32-。
14.答案 (1)H··O······O······H
(2)S2->Cl- Cl2+S2-S↓+2Cl-
(3)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
(4)SO2+2H2S3S↓+2H2O (5)Na和S
解析 已知A、B、C、E在同一周期且属于短周期,所属周期只能是第二或第三周期,又因为热稳定性HmD>HmC,从氢化物化学式可知D和C属于同一族,且D的非金属性强,D的原子序数小,因此D处于第二周期,A、B、C、E处于第三周期。因为A的原子半径在同周期中最大,所以A是钠元素,又因B的离子半径在同周期中最小,故B是铝元素,则D的原子序数=11+133=8,D是氧元素,C是硫元素。从C、E离子的电荷数可以看出,E最外层比C的最外层多1个电子,所以E是氯元素。
(1)D是氧元素,则HmDm是H2O2,H2O2分子中相邻原子间都以共价键结合,其电子式为H··O······O······H。
(2)Cm-、E(m-1)-分别是S2-、Cl-,元素的非金属越强,原子核对外层电子吸引力越强,所以阴离子的还原性就越弱,已知非金属性Cl>S,所以还原性S2->Cl-。根据氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性来证明还原性Cl-
(4)SO2具有弱氧化性,H2S具有强还原性,SO2中+4价硫与H2S中-2价硫之间发生归中反应生成单质硫,反应的化学方程式为SO2+2H2S3S↓+2H2O。
(5)因为存在NaNa2ONa2O2NaOH,SSO2SO3H2SO4,所以符合题给转化关系的元素是Na和S。
课时训练13 原子结构与化学键
基础巩固
1.(2020北京人大附中三模)下列对应化学用语的表示不正确的是( )
A.次氯酸的电子式:H··Cl······O······
B.正丁烷的球棍模型:
C.乙烯的结构简式:CH2CH2
D.原子核内有8个中子的碳原子: 614C
2.(2020山东青岛三模)制备火药是我国古代闻名世界的化学工艺,其发生反应的原理为2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是( )
A.K+的结构示意图:
B.K2S的电子式:K2+[··S······]2-
C.CO2的结构式为:OCO
D.16O2与18O3互为同位素
3.(双选)厌氧氨化法(Anammox)是一种新型的氨氮去除技术,下列说法中正确的是( )
A.1 mol NH4+所含的质子总数为10NA
B.1 mol联氨(N2H4)中含有5 mol共价键
C.1 mol NH4+经过过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(假设每步转化均完全),得到氮气的体积(标准状况下)约为22.4 L
D.该方法每处理1 mol NH4+,需要的NO2-为0.5 mol
4.下列说法正确的是( )
A.MgF2中的两种离子核外排布相差一个电子层
B.石英和硫黄晶体熔化时克服相同类型的微粒间作用力
C.发生物理变化时物质中的化学键也可能被破坏
D.H2O和H2O2的稳定性不同是因为分子间作用力不同
5.下表中相关物质的信息都正确的一项是( )
选项
化学式
电子式或含有
的化学键类型
物质的性质
与性质
相对应
的用途
A
NaClO
离子键、共价键
强氧化性
消毒液
B
H2O2
H+[··O······O······]2-H+
不稳定,
易分解
医用消毒剂
C
NH3
共价键
水溶液呈
弱碱性
工业制硝酸
D
NaHCO3
离子键
受热易分解
泡沫灭火器
6.(2020广东佛山质检)医用酒精和“84”消毒液混合,产生ZQ、X2W4Y、XW3Q等多种物质,已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素。下列叙述错误的是( )
A.简单气态氢化物的热稳定性:Y>X
B.W与Z可形成离子化合物ZW
C.简单离子半径:Q->Y2->Z+
D.常温下,XW3Q为气态,且X、W、Q均满足8电子稳定结构
7.联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”,2018年中国化学会制作了新版周期表,包含118种元素。回答下列问题:
(1)写出硅元素在周期表中的位置是 。
(2)化合物W是由A、B两种元素组成的,用电子式表示其形成过程: 。
(3)用M单质作为阳极,J单质作为阴极,Ca(HCO3)2溶液为电解质溶液,进行电解时阴极生成的气体和沉淀分别是 ,阳极也生成气体和沉淀,写出阳极的电极反应: 。
(4)从原子结构角度解释碳化硅中碳元素显负价的原因: 。
(5)第118号元素为Og(中文名“”,读ào),下列说法正确的是 。
A.Og是第七周期0族元素
B.Og原子的核外有118个电子
C.Og在同周期元素中非金属性最强
D.中子数为179的Og核素符号是 118179Og
(6)已知X与Y是位于相邻周期的同主族元素。某温度下,X、Y的单质与H2化合生成气态氢化物的平衡常数分别为KX=9.7×1012、KY=5.6×107。Y是 (填元素符号),判断理由是 。
能力提升
8.月球上的每百吨 23He聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量,地球上氦元素主要以 24He的形式存在。已知一个12C原子的质量为a g,一个 23He原子的质量为b g,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.23He比 24He多一个中子
B.氦元素的近似相对原子质量为3.5
C.23He的相对原子质量为12ba
D.23He的摩尔质量为bNA
9.(双选)全氮类物质具有高密度、超高能量及爆炸产物无污染等优点。中国科学家成功合成全氮阴离子N5-,N5-是制备全氮类物质N5+N5-的重要中间体。下列说法不正确的是( )
A.全氮类物质属于绿色能源
B.每个N5+中含有34个质子
C.N5+N5-属于离子化合物
D.N5+N5-结构中含共价键和离子键
10.(2020安徽江淮十校联考)已知A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期主族元素,其中B和D同主族,中学阶段常见物质X、Y、Z为其中的三种元素组成的化合物,且均为强电解质,当X、Y按物质的量之比为1∶2反应时,有如图转化关系。下列说法正确的是( )
A.C、D、E三种元素一定位于同一周期
B.物质X、Y、Z既含有离子键又含有共价键
C.C和D形成的化合物溶于水,其溶液显中性
D.简单氢化物的热稳定性:D>E
11.(2020黑龙江大庆实验中学综合训练)LDFCB是锂离子电池的一种电解质,该电解质的阴离子由同周期元素W、X、Y、Z构成(如下图),Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,四种元素原子最外层电子数之和为20。下列说法正确的是( )
A.四种元素的单质中,Z的沸点最高
B.原子半径∶W>X>Y>Z
C.W、Z形成的分子中各原子均满足8电子稳定结构
D.Y分别与另外三种元素形成的二元化合物中,Y的价态相同
12.现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表:
元素编号
元素性质或原子结构
T
最外层电子数是电子层数的两倍
X
最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y
常温下单质为双原子分子,其氢化物水溶液呈碱性
Z
元素最高正价是+7价
(1)元素X的一种同位素可测定文物年代,该核素的原子核内有8个中子,则这种同位素的符号是 。
(2)元素Y的单质的电子式为 ,元素Y和元素Z可形成一种各原子最外层均为8电子结构的化合物,该化合物的结构式为 。
(3)元素X与元素T相比,非金属性较强的是元素T,下列表述不能证明这一事实的是 。
a.常温下元素X的单质和元素T的单质的熔、沸点不同
b.元素T的氢化物比元素X的氢化物稳定
c.元素X和元素T的单质都能在氧气中燃烧
d.元素T最高价氧化物对应水化物的酸性比元素X最高价氧化物对应水化物的酸性强
e.Na2XO3溶液呈碱性,Na2TO4溶液呈中性
(4)探寻物质性质的差异性是学习的重要方法之一。T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物的水化物中,化学性质明显不同于其他三种酸的是 (用化学式表示)。
13.多硫化物是含多硫离子(Sx2-)的化合物,可用作废水处理剂、硫化剂等。回答下列问题:
(1)多硫化钠(Na2S5)可由H2S与Na2S在一定条件下反应制得,该反应的还原产物为 ,Na2S5中含有的化学键类型是 。
(2)多硫化物MS4溶液在碱性条件下可高效处理高浓度含CN-的电镀废水,CN-被氧化成毒性较小的SCN-,S42-转化为S2-。
①M的离子与S2-具有相同的核外电子排布,则M元素在元素周期表中的位置是 。
②CN-的电子式为 。
③处理废水的离子方程式为 。
(3)过硫化铵[(NH4)2S2]可用作硫化试剂,为探究其性质,某研究小组进行如下实验:取含1.00 g(NH4)2S2的溶液加入足量稀硫酸酸化,得到0.32 g淡黄色不溶物A和氢化物B。
①A是 ,生成的B在标准状况的体积为 mL。
②利用(NN4)2S2溶液中的活性硫能将硫锡矿中的难溶物硫化亚锡(SnS)氧化成硫代锡酸铵[(NH4)2SnS3,Sn显+4价]而溶解,写出该反应的离子方程式: 。
拓展深化
14.A、B、C、D、E是位于短周期的主族元素。已知A、B、C、E在同一周期,在该周期元素中,A的原子半径最大,B的离子半径最小; A与B质子数之和是D质子数的3倍;Cm-、E (m-1)-具有相同的电子层结构;热稳定性:HmD>HmC。依据上述信息用相应的化学用语回答下列问题:
(1)Hm Dm的电子式为 。
(2)Cm-、E(m-1)-的还原性强弱顺序为 (用离子符号表示),能证明其还原性强弱的离子方程式为 。
(3)B单质与A的最高价氧化物对应水化物在溶液中反应的化学方程式为 。
(4)常温下,将CD m通入H m C溶液中,有C单质析出,写出该过程的化学方程式:
(5)在A、B、C、E单质中,符合下列转化关系的是 (填元素符号)。
单质化合物1化合物2最高价氧化物对应的水化物
课时训练13 原子结构与化学键
参考答案与解析
1.A 次氯酸为共价化合物,分子中存在1个H—O键和1个O—Cl键,次氯酸的结构式为H—O—Cl,其电子式为H··O······Cl····,故A错误;正丁烷中碳原子呈锯齿形排列,其球棍模型为,故B正确;乙烯分子中含有1个碳碳双键,其结构简式为CH2CH2,故C正确;质量数=质子数+中子数,原子核内有8个中子的碳原子的质量数为6+8=14,可表示为 614C,故D正确。
2.C 钾元素的核电荷数为19,质子数为19,核外电子数为19,K+表示K失去最外层一个电子,K+核外还有18个电子,K+的结构示意图为 ,故A错误;K2S中K+与S2-形成离子键,其电子式为K+[··S······]2-K+,故B错误;CO2中碳原子与每个氧原子形成两对共用电子,其电子式为 ··O······C····O····,其结构式为OCO,故C正确;有相同质子数,不同中子数的原子或同一元素的不同核素互为同位素,则同位素的对象为原子,而16O2与18O3均为单质,故D错误;答案为C。
3.BC 质子数等于原子序数,1 mol NH4+所含的质子总数为11NA,故A错误;一个联氨(N2H4)分子中共含有5个共价键,所以1 mol联氨(N2H4)中含有5 mol共价键,故B正确;由图可知,经过过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(假设每步转化均完全),1 mol NH4+和1 mol NH2OH发生氧化还原反应生成1 mol氮气,标准状况下的体积为22.4 L,故C正确;1 mol NH4+和1 mol NH2OH发生氧化还原反应生成1 mol氮气,由电子转移守恒可知,从整个过程来看,每处理1 mol NH4+,需要的NO2-为1 mol,故D错误。
4.C Mg2+、F-的离子均为10个电子,则离子核外排布相同,故A错误;石英的成分是二氧化硅,相邻原子间都形成共价键,融化时克服的是共价键;硫黄是分子晶体,分子间是分子间作用力,融化时克服的是分子间作用力,故B错误;离子化合物的溶解是物理变化,破坏了离子键,则发生物理变化时物质中的化学键也可能被破坏,故C正确;H2O和H2O2的两种物质稳定性不相同,是因为H2O分子中只有H—O键,H2O2分子中有H—O键和O—O键,分子的稳定性与分子间作用力无关,故D错误。
5.A NaClO中钠离子和次氯酸根离子之间存在离子键,ClO-中存在共价键,次氯酸钠具有强氧化性能使蛋白质变性,所以NaClO可以作为消毒剂,A正确;H2O2是共价化合物,只存在共价键,其电子式为H··O······O······H,B错误;氨气分子中只含共价键,氨气溶于水生成一水合氨,一水合氨电离生成氢氧根离子而使水溶液呈弱碱性,在工业上NH3用于制取硝酸,是利用其还原性,与水溶液的碱性无关,C错误;碳酸氢钠是强碱弱酸酸式盐,HCO3-可与Al3+发生相互促进的水解反应而生成二氧化碳,可用于泡沫灭火器灭火,但与NaHCO3的热稳定性强弱无关,D错误。
6.D 医用酒精的主要成分为CH3CH2OH,“84”消毒液的主要成分为NaClO,则反应后必定含有C、H、O、Na、Cl等元素,已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素,则W为H,X为C,Y为O,Z为Na,Q为Cl。由于O的非金属性强于C,则简单气态氢化物热稳定性:H2O>CH4,故A正确;W与Z可形成离子化合物NaH,故B正确;简单离子半径:Cl->O2->Na+,故C正确;常温下,CH3Cl为气态,但氢原子不满足8电子稳定结构,故D错误。
7.答案 (1)第三周期第ⅣA族
(2)
(3)H2和CaCO3 Al-3e-+3HCO3-Al(OH)3+3CO2↑
(4)C、Si位于同一主族,从上到下随核电荷数递增,原子半径逐渐增大,原子核吸引最外层电子的能力逐渐减弱,C、Si之间形成的共用电子对偏向C,所以碳元素显负价
(5)AB (6)Br KX>KY,说明X更易与H2发生化合反应,根据单质与氢气生成氢化物越容易,其非金属性越强可知,非金属性:X>Y,而同主族从上到下,元素非金属性逐渐减弱,故Y为Br
解析 (1)硅的质子数为14,在元素周期表中的位置是第三周期第ⅣA族。
(2)A为Ca,B为F,化合物W是CaF2,CaF2是离子化合物,用电子式表示其形成过程为:。
(3)以Al为阳极,C为阴极,电解Ca(HCO3)2溶液,阴极上发生的电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,生成的OH-与Ca2+、HCO3-反应生成CaCO3和H2O,故阴极生成的气体和沉淀分别是H2和CaCO3;阳极上发生的电极反应为Al-3e-Al3+,生成的Al3+与溶液中HCO3-发生相互促进的水解反应,故阳极的电极反应为Al-3e-+3HCO3-Al(OH)3+3CO2↑。
(4)C、Si位于同一主族,从上到下随核电荷数递增,原子半径逐渐增大,原子核吸引电子的能力逐渐减弱,C、Si之间形成的共用电子对偏向C,所以碳元素显负价。
(5)A.第六周期的0族元素的序数是86,第七周期所容纳的元素种数为32,118-86=32,故Og位于元素周期表中第七周期0族,正确;B.原子的质子数为118,根据电中性原子中质子数=核外电子数可知,原子的核外有118个电子,正确;C.0族元素不易得到电子,故同周期中非金属性最强的应为117号元素,错误;D.中子数为179的Og的一种核素的符号应为 118297Og,错误。
(6)由题意可知,由X在元素周期表中的位置可知,X为Cl,而KX>KY,说明X更易与H2发生化合反应,根据单质与氢气生成氢化物越容易,其非金属性越强可知,非金属性:X>Y,由于同主族从上到下,元素非金属性逐渐减弱,故Y为Br。
8.C 23He比 24He少一个中子,A错误;不能确定核素的原子百分含量,因此不能计算氦元素的近似相对原子质量,B错误;一个原子的真实质量与一个 162C原子质量的112的比值是该核素的相对原子质量,因此 23He的相对原子质量为12ba,C正确;23He的摩尔质量为bNA g·mol-1,D错误。
9.BC 全氮类物质具有高密度、超高能量及爆炸产物无污染等优点,属于绿色能源,A正确; 每个N5+中含有5×7=35个质子,B错误; 该物质由氮元素组成,属于单质,不是化合物,故C错误;N5+和N5-之间是离子键, N5+和N5-离子内都是非极性共价键,D正确。
10.A 根据W为二元液态化合物可推测W为水,X、Y、Z为其中的三种元素组成的化合物,且均为强电解质,X、Y按物质的量之比为1∶2反应,推测X与Y的反应应为酸碱中和反应,进一步推测X为硫酸、Y为氢氧化钠,Z为硫酸钠;从而推断A为氢元素、B为氧元素、C为钠元素、D为硫元素、E为氯元素。C为Na元素、D为S元素、E为Cl元素,位于同一周期,A正确;X为硫酸,只含有共价键,B错误;C和D形成的化合物为Na2S,Na2S是强碱弱酸盐,溶于水显碱性,C错误;非金属性Cl>S,其简单氢化物的热稳定性:HCl>H2S,D错误;答案选A。
11.B Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,且Y能形成化合物,则X的核外电子总数最多为7,根据题给阴离子中X的成键特点可知X应为第ⅣA族元素C,则Y的最外层电子数为6,四种元素同周期,所以Y为O元素;Z只能形成1个共价键,则Z为F;四种元素原子最外层电子数之和为20,W的最外层电子数为20-4-6-7=3,即W为硼元素。F、O的单质常温下为气态,沸点低,B、C的单质常温下为固态,沸点高,故A错误;同一周期原子序数越大原子半径越小,则原子半径:W>X>Y>Z,故B正确;BF3中,硼原子最外层电子数为6,不满足8电子稳定结构,故C错误;氧元素在与其他碳、硼元素形成二元化合物中均显-2价,O与F两元素形成的二元化合物为OF2,氧显正价,故D错误;故答案为B。
12.答案 (1) 614C (2)··N︙︙N·· (3)ac (4)H2CO3
解析 根据题中信息分析可得,T、X、Y、Z分别是S、C、N、Cl。(1)元素X为C,其有一种同位素可用于测定文物年代,其原子核内有8个中子,则这种同位素的符号是 614C。
(2)元素Y的单质N2的电子式为 ··N︙︙N··,元素Y和元素Z可形成一种各原子最外层均为8电子结构的化合物,该化合物为NCl3,其结构式为。
(3)a.常温下元素X的单质和元素T的单质的熔、沸点不同,单质熔、沸点高低与其非金属性强弱无关,故不能证明;b.元素的非金属性越强,其气态氢化物越稳定,元素T的氢化物比元素X的氢化物稳定,则T的非金属性大于X,故能证明;c.元素X和元素T的单质都能在氧气中燃烧,无法比较其得电子的难易,故不能证明;d.最高价氧化物对应水化物的酸性越强,元素的非金属性越强,元素T最高价氧化物对应水化物的酸性比元素X最高价氧化物对应水化物的酸性强,元素的非金属性硫更强,故能证明;e.Na2CO3溶液呈碱性,Na2SO4溶液呈中性,说明碳酸酸性比硫酸弱,碳的非金属性弱于硫,故能证明。
(4)T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物的水化物中,化学性质明显不同于其他三种酸的是H2CO3,碳酸是弱酸,其余都是强酸。
13.答案 (1)H2 离子键、共价键 (2)①第四周期第ⅡA族
②[··C︙︙N··]- ③S42-+3CN-S2-+3SCN- (3)①S(或硫) 224 ②S22-+SnSSnS32-
解析 (1) H2S与Na2S在一定条件下反应生成多硫化钠(Na2S5)和氢气,根据氧化还原反应原理可知,反应的化学方程式为4H2S+Na2SNa2S5+4H2↑,其中氢元素由+1价变为0价被还原生成氢气,故该反应的还原产物为H2。活泼金属元素与活泼非金属元素易形成离子键,非金属元素之间易形成共价键,可见Na2S5中钠离子与S52-之间存在离子键,硫原子之间存在共价键,故含有的化学键类型是离子键和共价键。
(2)①M的离子与S2-具有相同的核外电子排布,均为18电子结构,则M的离子为钙离子,钙元素在元素周期表中的位置是第四周期第ⅡA族。②CN-中碳原子和氮原子均达8电子结构,故其电子式为[··C︙︙N··]-。③处理废水是S42-与CN-反应生成S2-和SCN-,该反应的离子方程式为S42-+3CN-S2-+3SCN-。
(3)过硫化铵[(NH4)2S2]与稀硫酸反应生成硫、硫化氢和硫酸铵,发生反应的化学方程式为(NH4)2S2+H2SO4(NH4)2SO4+S↓+H2S↑。①A是S(或硫),生成的氢化物B的物质的量n(H2S)=n(S)= 0.32 g32 g·mol-1=0.01 mol,在标准状况的体积为0.01 mol ×22.4 L·mol-1=0.224 L=224 mL。②利用(NN4)2S2溶液中的活性硫能将硫锡矿中的难溶物硫化亚锡(SnS)氧化成硫代锡酸铵[(NH4)2SnS3]而溶解,该反应的离子方程式为S22-+SnSSnS32-。
14.答案 (1)H··O······O······H
(2)S2->Cl- Cl2+S2-S↓+2Cl-
(3)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
(4)SO2+2H2S3S↓+2H2O (5)Na和S
解析 已知A、B、C、E在同一周期且属于短周期,所属周期只能是第二或第三周期,又因为热稳定性HmD>HmC,从氢化物化学式可知D和C属于同一族,且D的非金属性强,D的原子序数小,因此D处于第二周期,A、B、C、E处于第三周期。因为A的原子半径在同周期中最大,所以A是钠元素,又因B的离子半径在同周期中最小,故B是铝元素,则D的原子序数=11+133=8,D是氧元素,C是硫元素。从C、E离子的电荷数可以看出,E最外层比C的最外层多1个电子,所以E是氯元素。
(1)D是氧元素,则HmDm是H2O2,H2O2分子中相邻原子间都以共价键结合,其电子式为H··O······O······H。
(2)Cm-、E(m-1)-分别是S2-、Cl-,元素的非金属越强,原子核对外层电子吸引力越强,所以阴离子的还原性就越弱,已知非金属性Cl>S,所以还原性S2->Cl-。根据氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性来证明还原性Cl-
(4)SO2具有弱氧化性,H2S具有强还原性,SO2中+4价硫与H2S中-2价硫之间发生归中反应生成单质硫,反应的化学方程式为SO2+2H2S3S↓+2H2O。
(5)因为存在NaNa2ONa2O2NaOH,SSO2SO3H2SO4,所以符合题给转化关系的元素是Na和S。
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