4.1.2原子结构与元素的性质同步练习（含解析）高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

4.1.2原子结构与元素的性质 同步练习/能力提升
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．科学家利用粒子(即氦核)进行多种核反应：、。已知和都具有放射性，下列说法错误的是
A．X元素位于元素周期表的第二周期第ⅥA族
B．和互为同位素，化学性质相同
C．、都可作为示踪原子
D．核反应产生的能量可用于发电，属于化学能转化为电能
2．元素周期表是重要的化学学习工具。查阅元素周期表可得元素锑的信息如下图所示，下列说法不正确的是
A．锑的最高化合价为＋5价 B．锑在周期表中位于第五周期VA族
C．锑元素的相对原子质量为121.8 D．锑的最高价氧化物对应水化物可能为强碱
3．下列关于同主族元素性质的说法中正确的是
A．IA族元素被称为碱金属元素
B．VA族元素的最高化合价一定是+6价
C．IVA族元素的最高化合价都是+4价
D．VIIA族元素的最高化合价都是+7价，且最低负价都是 1价
4．下列有关说法正确的是
A．第IA族元素又称为碱金属元素
B．最外层电子数相同的元素一定处于同一主族
C．、、是氢元素的三种同位素
D．的中子数与质子数之差为54
5．下列说法中正确的有
①丁达尔效应是胶体和溶液的本质区别；②、和互为同位素；③纯碱可用作胃药中和胃酸；④不可以用玻璃棒直接蘸取待测液进行焰色试验；⑤溶液呈酸性，因此可用于刻制电路板；⑥不需其他试剂即可鉴别溶液和NaOH溶液；⑦漂白粉的有效成分是
A．①②⑤ B．④⑥⑦ C．③④⑥ D．①④⑦
6．NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．18gD2O中含有的电子数为10NA
B．标准状况下，2.24LH2O中所含的原子总数为0.3NA
C．100mL1mol/L的FeCl3溶液完全生成Fe(OH)3胶体，其胶粒数目为0.1NA
D．0.1molCl2通入足量的氢氧化钠溶液中，转移的电子数目为0.1NA
7．同温同压下，关于D37Cl和T35Cl两种气体，下列说法正确的是
A．物理性质相同 B．化学性质不同
C．气体密度相同 D．摩尔体积相同
8．分类是化学学习的重要方法，下列有关分类正确的是
A．化合物：BaCl2、Ca(OH)2、HNO3、Hg
B．碱性氧化物：Na2O、CuO、Na2O2
C．同素异形体：C60、C80、金刚石、石墨
D．混合物：漂白粉、冰水混合物、氯水
9．元素周期表已成为化学家的得力工具。以下关于周期表的应用错误的是
A．可以在金属元素与非金属元素交界处寻找半导体材料
B．可以在非金属区域寻找优良的催化剂材料
C．可以寻找合适的超导材料、磁性材料
D．可以预测未知元素的结构和性质
10．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．1.4 g 14N中含有的中子数为NA
B．0.1 mol/L的NaOH溶液中Na+数目约为0.1NA
C．标准状况下，22.4 LHCl气体中H+数目为NA
D．1.6 g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0.1NA
11．下列关于碱金属的叙述中，错误的是
A．单质具有强还原性 B．单质可从硫酸铜稀溶液中置换出铜
C．单质与水反应生成氢氧化物和氢气 D．在自然界中没有游离态
12．下列实验设计安全且结论合理的是
A．图①向碳酸钠溶液中滴加酚酞，无明显现象
B．图②可比较和的热稳定性
C．图③实验室制备气体
D．图④将绿豆大小钾投入水中，观察钾与水的反应
13．下列说法正确的是
A．Al是比较活泼的金属，所以铝制品抗腐蚀能力很弱
B．Na、Mg、Fe金属单质在一定条件下与水反应都生成H2和对应的碱
C．Rb的单质与水反应比Na剧烈，反应时沉在水下
D．某未知液加入适量新制的氯水，再滴加淀粉溶液变蓝色，说明未知液中含有
14．将下列物质分别加入溴水中，溴水的颜色不发生变化的是
A．NaI固体 B．NaOH固体 C．CCl4液体 D．KCl固体
15．溴化碘(IBr)的化学性质跟Cl2、Br2和I2相似，下列有关溴化碘的叙述中，错误的是
A．溴化碘通常作氧化剂
B．溴化碘跟水的反应属于氧化还原反应
C．溴化碘跟NaOH溶液反应后生成NaBr、NaIO和水
D．溴化碘能跟多数金属反应生成溴化物及碘化物
16．随着卤素原子半径的增大，下列递变规律正确的是（ ）
A．单质的熔沸点逐渐降低 B．卤素离子的还原性逐渐增强
C．气态氢化物的稳定性逐渐增强 D．单质与氢气化合的能力逐渐增强
二、填空题
17．元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和性质。下图是元素周期表的一部分，请按要求回答下列问题：
族周期 IA 0
1 IIA IIIA IVA VA VIA VIIA
2 ① ②
3 ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
(1)元素①在元素周期表的位置：第_______周期第_______族，它是形成化合物种类最多的元素。
(2)写出②的元素符号_______。
(3)画出元素④的原子结构示意图_______。
(4)元素③和⑤的最高价氧化物对应的水化物中碱性较强的是_______(填化学式)。
(5)比较⑦和⑧的原子半径大小_______>_______(填原子符号)。
(6)元素⑧的单质是一种_______色、有刺激性气味的气体。
(7)写出元素⑧的单质与水反应的化学方程式：_______。
(8)写出实验室制取元素⑧的单质的离子方程式：_______。
18．I.碘(Ⅰ)在元素周期表中位于ⅦA族，是人体必需的微量元素之一。
(1)I可用于治疗甲亢。I的原子核内中子数为_____。
(2)①碘元素的非金属性比氯元素的非金属性弱，其原因是同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，_____逐渐增大，______能力逐渐减弱。
②下列事实能够用“碘的非金属性比氯的弱”来解释的是_____(填序号)。
a.碘单质的熔点高于氯单质
b.高氯酸的酸性强于高碘酸
c.Cl2比I2更容易与H2化合
Ⅱ.已知某短周期元素的氧化物为RO2。根据下列信息，回答相关问题：
(3)实现“碳达峰和碳中和”的一种有效措施是开发高效催化剂电还原RO2制备高附加值的产品，RO2的结构式为_____。
(4)若RO2常用于制造光导纤维。工业上，常用焦炭作还原剂以RO2为原料制备R单质，则该反应的氧化产物是_____(填化学式)。
Ⅲ.回答下列问题：
(5)察尔汗盐湖是世界上最著名的内陆盐湖之一。通常通过煮盐湖水得到的是粗盐，粗盐除含NaCl外，还含有少量MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质，工业上需要进一步提纯，若要除去粗盐中杂质Na2SO4选择加入的试剂是：_____(填化学式)，所涉及的离子反应为：______。
19．物质的量是学习化学的基础。
(1)19g某二价金属的氯化物中含有，金属A的相对原子质量是___________。
(2)现有标准状况下CO和混合气体6.72L，其质量为10g，则此混合气体中，CO和的物质的量之比是___________。
(3)将的氯化钡溶液与的氯化钠溶液混合，若不考虑溶液混合时体积的变化，则混合溶液中氯离子的浓度是___________。
(4)若将通入热的烧碱溶液中，可以发生如下两个反应：和。从氧化还原角度分析表现了氧化性、还原性，当混合液中和的个数比为15:2时，混合液中和的个数比为___________。
(5)碘是人体必需的微量元素之一，国家规定在食盐中添加碘的标准为20-30mg/kg。已知碘的一种核素是，则该原子的中子数是___________
(6)把27g含镁、铝、铜的合金粉末分为两等份，一份放入过量氢氧化钠溶液中，得到(标准状况)，另一份放入过量盐酸中，得到(标准状况)。该合金中镁、铝、铜的物质的量之比为___________
A．2：1：3 B．2：4：1 C．1：2：3 D．3：2：4
(7)已知MHCl=36.5g/mol浓盐酸的密度为，质量分数为36.5％，则浓盐酸的物质的量浓度为___________
20．按要求回答下列问题
第I部分：1808年科学家戴维通过电解生石灰和汞的混合物制得了银白色的金属钙。请回答：
(1)钙的原子结构示意图为___________，它在元素周期表中的位置是___________
(2)Mg、Al、Ca原子半径从大到小的顺序是___________；从原子结构的角度进行解释 ___________
(3)钙的金属性___________(填“强于”或“弱于”)镁，可以通过___________(填实验方法)加以验证。
第II部分：有下列微粒或物质：
① ② ③石墨、金刚石 ④ ⑤ 28Si、29Si、30Si ⑥，回答下列问题：
(4)a．互为同位素的是___________
b．互为同素异形体的是___________
c．①⑤⑥中共有___________种核素，共___________种元素。
(5)计算硅元素的近似相对原子质量的计算式为；28×a1%+29×a2%+30×a3%，其中a1%、a2%……是指各同位素的___________
(6)向盐酸中逐滴滴加硅酸钠溶液，当pH达到6～7时得到一种乳白色、半透明的分散系，其分散质为粒径在5～100 nm的SiO2·nH2O粒子。该分散系属于___________(选填“溶液”“浊液”或“胶体”)
参考答案：
1．D
【详解】A．因为核反应过程中电子数不变，由题意可推出，所以X是O，位于元素周期表中第二周期第ⅥA族，A正确；
B．同位素的化学性质几乎相同，B正确；
C．由于、都具有放射性，所以均可作为示踪原子，C正确；
D．核反应不属于化学反应的范畴，利用核反应产生的能量发电是将核能转化为电能，D错误；
故选D。
2．D
【详解】A．由元素周期表信息可知，锑原子的最外层电子数为5，则锑元素的最高正化合价为＋5价，故A正确；
B．由元素周期表信息可知，锑原子的最外层电子数为5，则锑元素位于元素周期表第五周期VA族，故B正确；
C．由元素周期表信息可知，锑元素的相对原子质量为121.8，故C正确；
D．由元素周期表信息可知，锑原子的最外层电子数为5，则锑元素位于元素周期表的金属与非金属分界线附近，最高价氧化物对应水化物可能为两性氢氧化物，故D错误；
故选D。
3．C
【详解】A．除氢以外的第IA族元素被称为碱金属元素，故A错误；
B．VA族元素的最外层有5个电子，其最高化合价是+5价，故B错误；
C．IVA族元素的最外层有4个电子，其最高化合价都是+4价，故C正确；
D．VIIA族元素的最高化合价是+7价，且最低负价都是 1价，但氟没有最高正价，故D错误。
综上所述，答案为C。
4．D
【详解】A．第IA族除H以外均是金属，称为碱金属元素，A错误；
B．He和Mg原子最外层电子数均为2，但He位于周期表的0族，Mg位于第ⅡA族，B错误；
C．同位素指的是原子，而H2、D2、T2均为单质，C错误；
D．U的中子数为238-92=146，质子数为92，二者之差为146-92=54，D正确；
故选D。
5．B
【详解】①胶体区别于其它分散系的本质特征是胶体粒子直径在1-100nm之间，溶液的分散质粒子直径小于1nm，故错误；
②同位素是质子数相同、中子数不同的原子的互称，、和是氢元素形成的不同种分子，不可能互为同位素，故错误；
③纯碱是碳酸钠的俗称，水溶液的碱性过强，不能用作胃药中和胃酸，故错误；
④玻璃中含有钠元素，所以不可以用玻璃棒直接蘸取待测液进行焰色试验，故正确；
⑤氯化铁溶液具有氧化性，能与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，所以刻制电路板与氯化铁溶液具有氧化性有关，与溶液呈酸性无关，故错误；
⑥将氢氧化钠溶液滴入氯化铝溶液中发生的反应为氯化铝溶液先与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铝白色沉淀和氯化钠，然后氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，实验现象为先产生白色沉淀后沉淀溶解，将氯化铝溶液中滴入氢氧化钠溶液发生的反应为氢氧化钠溶液先与氯化铝溶液反应生成偏铝酸钠溶液和氯化钠，后氯化铝溶液与偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝白色沉淀和氯化钠，实验现象为先无明显实验现象，后生成白色沉淀，则氢氧化钠溶液和氯化铝溶液的滴加顺序不同，实验现象不同，不需其他试剂即可鉴别氢氧化钠溶液和氯化铝溶液，故正确；
⑦漂白粉的主要成分为氯化钙和次氯酸钙，有效成分为次氯酸钙，故正确；
④⑥⑦正确，故选B。
6．D
【详解】A．18g重水的物质的量，而重水中含10个电子，故1mol重水中含个电子，A错误；
B．标准状况下，水为液体，不能用气体摩尔体积计算其物质的量，B错误；
C．胶体微粒是氢氧化铁的集合体，100mL1mol/L的溶液完全生成胶体，其胶粒数目小于，C错误；
D．只有Cl元素的化合价变化，氯气既是氧化剂也是还原剂，通入足量的氢氧化钠溶液中，转移的电子数目为，D正确。
答案选D。
7．D
【详解】A．D37Cl和T35Cl的相对分子质量不同，物理性质不同，A错误；
B．D37Cl和T35Cl都是氯化氢，其化学性质相同，B错误；
C．D37Cl和T35Cl的相对分子质量不同，同温同压下相同体积的两种气体质量不同，气体密度不同，C错误；
D．同温同压下，这两种气体的摩尔体积相同，D正确；
故答案选D。
8．C
【详解】A．BaCl2、Ca(OH)2、HNO3属于化合物，Hg属于金属单质，A错误；
B．过氧化钠和水生成氢氧化钠和氧气，不是碱性氧化物，B错误；
C．同素异形体是同种元素组成的单质；C60、C80、金刚石、石墨属于同素异形体，C正确；
D．冰水混合物中只有水，是纯净物，D错误；
故选C。
9．B
【详解】A．可以在金属元素与非金属元素交界处寻找半导体材料，故A正确；
B．可以在过渡元素区域寻找优良的催化剂材料，故B错误；
C．利用元素周期表可以寻找合适的超导材料、磁性材料，故C正确；
D．根据元素周期律，可以预测未知元素的结构和性质，故D正确；
选B。
10．D
【详解】A．1个14N中含有的中子数是7个，1.4g 14N的物质的量是0.1mol，其中含有的中子数为0.7NA，A错误；
B．只有溶液浓度，缺少溶液体积，不能计算微粒的数目，B错误；
C．标准状况下，22.4L HCl气体的物质的量是1 mol，但HCl气体不含H+，因此其中含有的H+的数目是0，C错误；
D．氧气和臭氧分子都是由O原子构成的，1.6g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的物质的量是0.1mol，故其中含有的O原子数目为0.1NA，D正确；
故合理选项是D。
11．B
【详解】A．碱金属单质的原子最外层只有1个电子，都易失去电子，都具有强还原性，故A正确；
B．单质不能从硫酸铜稀溶液中置换出铜，单质先与溶液中的水反应生成氢气和碱，碱再与硫酸铜反应，故B错误；
C．碱金属性质活泼，碱金属单质与水反应都生成氢氧化物和氢气，故C正确；
D．碱金属性质活泼，在自然界中没有游离态，只有化合态，故D正确。
综上所述，答案为B。
12．B
【详解】A．碳酸钠溶液显碱性，故向碳酸钠溶液中滴加酚酞，溶液变红，A错误；
B．碳酸氢钠不稳定，受热分解生成碳酸钠，水和二氧化碳，二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊，碳酸钠较稳定，B正确；
C．实验室制备二氧化碳应该用盐酸和碳酸钙反应，不能用硫酸，C错误；
D．钾和水反应较剧烈，应该在烧杯中进行，D错误；
故选B。
13．C
【详解】A．Al是比较活泼的金属，铝与空气中氧气反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝被进一步氧化，抗腐蚀能力强，A错误；
B．钠、镁在一定条件下与水反应生成氢气和对应的碱，但铁与水蒸气高温下反应生成四氧化三铁和氢气，B错误；
C．Rb的金属性比钠强，与水反应比钠剧烈，Rb的密度比水大，沉在水的下面，C正确；
D．某未知液加入适量新制饱和的氯水或过氧化氢溶液，再滴加淀粉溶液振荡，溶液变蓝色，说明有碘单质，未知液中可能含有或碘单质，D错误；
答案选C。
14．D
【详解】A．溴水与NaI发生氧化还原反应生成碘单质，颜色加深，选项A不符合；
B．溴水与NaOH反应生成NaBr、NaBrO，溶液为无色，选项B不符合；
C．溴易溶于CCl4，发生萃取，溴水颜色变浅，选项C不符合；
D．KCl与溴水不反应，溴水颜色不变，选项D符合；
答案选D。
15．B
【详解】A．由题给信息可知，溴化碘(IBr)的化学性质跟Cl2、Br2和I2相似，而Cl2、Br2和I2在反应中通常作氧化剂，所以溴化碘通常作氧化剂，A正确；
B．溴化碘跟水反应的化学方程式为IBr+H2O=HBr+HIO，元素的化合价没有发生改变，属于非氧化还原反应，B错误；
C．溴化碘跟NaOH溶液反应，可认为溴化碘先跟水反应，反应的产物HBr、HIO再跟NaOH反应，所以最终生成NaBr、NaIO和水，C正确；
D．溴化碘(IBr)的化学性质跟Cl2、Br2和I2相似，所以溴化碘能跟多数金属反应，生成溴化物、碘化物等，D正确；
故选B。
16．B
【详解】A．卤素从上到下对应的单质的状态：气→气→液→固，故卤素单质的熔点逐渐升高，A错误；
B．卤素单质从上到下，氧化性逐渐减弱，卤素离子还原性逐渐增强，B正确；
C．卤素原子从上到下，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，C错误；
D．卤素单质从上到下，与氢气反应的条件越来越高，故与氢气化合的能力逐渐减弱，D错误；
故答案为：B。
17．(1) 二 IVA
(2)N
(3)
(4)NaOH
(5) S Cl
(6)黄绿
(7)Cl2+H2O=HCl+HClO
(8)MnO2+4+ Cl- Mn2+ + Cl2+ 2H2O
【分析】根据元素在周期表中的位置，①是C元素；②是N元素；③是Na元素；④是Mg元素；⑤是Al元素；⑥是Si元素；⑦是S元素；⑧是Cl元素。
【详解】（1）①是C元素，位于元素周期表的第二周期第IVA族；
（2）②是氮元素，元素符号为N；
（3）④是Mg元素，Mg是12号元素，原子核外有3个电子层，最外层有2个电子，原子结构示意图为；
（4）同周期元素从左到右金属性减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性减弱，元素Na和Al的最高价氧化物对应的水化物中碱性较强的是NaOH。
（5）同周期元素从左到右，半径依次减小，原子半径大小S >Cl。
（6）元素⑧的单质是氯气，氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体；
（7）Cl2与水反应生成盐酸和次氯酸，反应的化学方程式为Cl2+H2O=HCl+HClO；
（8）实验室用二氧化锰和浓盐酸在加热条件下制备氯气，反应的离子方程式为MnO2+4+ Cl- Mn2+ + Cl2+ 2H2O。
18．(1)78
(2) 原子半径 得电子 bc
(3)O=C=O
(4)CO
(5) BaCl2 Ba2++SO=BaSO4↓
【详解】（1）中子数=质量数-质子数=131-53=78。
（2）①同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱；
②a．单质的熔沸点与元素的非金属性无关，碘单质的熔点高于氯单质与碘的非金属性比氯的弱无关，a不符合题意；
b．元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，高氯酸的酸性强于高碘酸，说明碘的非金属性比氯的弱，b符合题意；’
c．元素的非金属性越强，其单质与氢气化合的能力越强，Cl2比I2更容易与H2化合，说明碘的非金属性比氯的弱，c符合题意；
故选bc。
（3）实现“碳达峰和碳中和”，关键是回收和利用CO2，CO2的结构式为O=C=O。
（4）SiO2常用于制造光导纤维，工业上常用C和SiO2反应制备Si，反应的化学方程式为，C元素化合价升高，则CO为氧化产物。
（5）除去粗盐中杂质Na2SO4选择加入的试剂是BaCl2；发生反应的离子方程式为Ba2++SO=BaSO4↓。
19．(1)24
(2)2:1
(3)
(4)5:2
(5)74
(6)C
(7)12mol/L
【详解】（1）19g某二价金属的氯化物中含有，则的物质的量为0.2mol，其摩尔质量为，摩尔质量以g/mol为单位时，数值上等于其相对分子质量或式量，则金属A的相对原子质量为。
（2）标准状况下CO和混合气体6.72L，总的物质的量为0.3mol，其质量为10g，设CO的物质的量为a，则的物质的量为0.3-a，由28g/mol×a+44g/mol×(0.3-a)=10g得，a=0.2mol，故CO和的物质的量之比0.2:0.1=2:1。
（3）若不考虑溶液混合时体积的变化，则混合溶液中氯离子的浓度为。
（4）当混合液中和的个数比为15:2时，设Cl-的物质的量为15，ClO的物质的量为2，ClO-的物质的量为a，根据得氧化还原反应得失电子守恒，15×1=2×5+a×1，解得a=5，故混合液中和的个数比为5:2。
（5）中子数=质量数-质子数=127-53=74。
（6）铝和盐酸、氢氧化钠均反应。镁和盐酸反应，和氢氧化钠不反应。铜和盐酸、氢氧化钠均不反应。一份合金粉末放入过量氢氧化钠溶液中，铝和氢氧化钠反应生成H2的物质的量=，由2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑得，铝的物质的量为0.1mol，质量为2.7g，另一份放入过量盐酸中，根据2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，0.1mol铝反应生成氢气0.15mol，则镁和盐酸反应生成H2的物质的量为，根据Mg+2HCl=MgCl2+H2↑可知，镁的物质的量为0.05mol，质量为1.2g，因此铜的物质的量为，该合金中镁、铝、铜的物质的量之比为=0.05:0.1:0.15=1:2:3，故选C。
（7）该浓盐酸的物质的量浓度=12mol/L。
20．(1) 第四周期ⅡA族
(2) Ca>Mg>Al Ca和Mg的最外层电子数相同，但Ca的电子层数更多，故Ca的原子半径大于Mg，Mg的电子层数与Al相同，但Al的核电荷数更多，故Mg的半径比Al更大，综上所述原子半径的关系为 Ca>Mg>Al
(3) 强于 观察两者与水反应的剧烈程度
(4) ①⑤ ③ 9 5
(5)丰度
(6)胶体
【详解】（1）Ca原子序数为20，其原子结构示意图为；在元素周期表中的位置为第四周期ⅡA族。
（2）Ca和Mg的最外层电子数相同，但Ca的电子层数更多，故Ca的原子半径大于Mg，Mg的电子层数与Al相同，但Al的核电荷数更多，核电核数越多的半径越小，故Mg的半径比Al更大，综上所述原子半径的关系为 Ca>Mg>Al。
（3）钙的半径大于镁，同主族半径大的元素失电子能力更强，金属性越强，故钙的金属性强于镁；可以通过观察两者与水反应的剧烈程度加以验证，金属性强的反应更加剧烈。
（4）同位素是指质子数相同，中子数不同的同种元素，同素异形体是指同种元素组成的不同单质，核素是指具有一定质子数和中子数的原子，元素是指具有相同质子数的一类原子的总称。故可知：互为同位素的为①⑤；互为同素异形体的为③；①⑤⑥中含有9中核素，5种元素。
（5）相对原子质量是同位素的各核素的质量数与其丰度的乘积之和，故a1%、a2%……是指各同位素的丰度。
（6）分散质粒子直径在1-100nm之间的为胶体。