4.1原子结构与元素周期表同步练习（含解析）2023——2024学年高一化学人教版（2019）必修第一册

4.1原子结构与元素周期表同步练习
姓名（）班级（）
一、选择题
1．分类是科学研究的重要方法，下列物质分类正确的是
A．酸性氧化物：CO、、 B．常见氧化剂：、、高锰酸钾
C．同素异形体：石墨、、金刚石 D．电解质：、氨水、
2．科学家发现了一种新型的氮分子，其化学式为N4，下列有关N4说法正确的是
A．N4的摩尔质量为56g
B．N4与N2互为同素异形体
C．1molN4的体积约为22.4L
D．等质量的N4和N2所含氮原子数之比为2∶1
3．中国石墨烯制造处于世界领先地位。石墨烯是一种碳单质，它比最坚固的钢大约强100倍，可以非常有效地传导热和电，并且几乎是透明的。下列说法正确的是
A．石墨烯属于有机物 B．石墨烯与石墨性质相同
C．石墨烯与都是碳元素的同素异形体 D．碳的单质都是黑色的
4．下列说法正确的是
A．与互为同素异形体
B．将某气体通过湿润的淀粉KI试纸，试纸变蓝，可证明该气体是
C．和中阴阳离子个数比相等
D．BrCl和反应生成HBrO和HCl的反应为氧化还原反应
5．下列各组物质的分类或变化正确的是
①混合物：氯水、氨水、食盐水、水银、食醋
②含有氧元素的化合物叫氧化物
③均为酸性氧化物，为碱性氧化物
④同素异形体：、金刚石、石墨
⑤碱性氧化物一定是金属氧化物
⑥强电解质溶液的导电能力一定强
⑦有单质参加的反应或有单质产生的反应是氧化还原反应
⑧为弱电解质
A．④⑤⑧ B．②③⑤ C．①④⑥⑦ D．③④⑦⑧
6．15.8g某钠盐Na2R含0.4molNa+，若R原子中含有16个质子，则R原子所含的中子数为
A．16 B．17 C．32 D．33
7．科学家合成了一种新型分子，它由4个氮原子构成。下列说法正确的是
A．它是由氮元素组成的一种单质 B．它是一种新的化合物
C．它的摩尔质量是 D．它与互为同位素
8．一种以太阳能聚热驱动制备CO和的过程如图，是总反应的催化剂，下列说法正确的是

A．CO和互为同素异形体
B．属于碱
C．整个过程的总反应为
D．CO属于酸性氧化物
9．下图是元素周期表中某元素的相关信息，从图中不能获得的信息是
A．该元素是非金属元素 B．该元素的原子序数为7
C．该元素的相对原子质量是14.01 D．氮气的化学式为N2
10．科学家用轰击(锫)生成和，就是科学家一直寻找的第117号元素。下列关于、、和的说法中错误的是
A．、、和属于三种元素 B．和互为同位素
C．117号元素的相对原子质量为293.5 D．、表示两种核素
11．意大利科学家合成了一种新型的氧分子，下列关于的说法中正确的是
A．是一种新型的化合物 B．与互为同素异形体
C．1个分子由两个分子构成 D．和之间的转化属于物理变化
12．下列物质互为同素异形体的是
A．SO2 和 SO3 B．N2 和 N
C．C60和石墨 D．FeO和 Fe3O4
13．下列物质互为同素异形体的是
A．金刚石和C60 B．I2和 C．H2和2H+ D．O2-和O2
14．下列物质的分类组合正确的是
①胆矾、氢氧化铁胶体、豆浆均为混合物
②NaHSO4、AgCl、AlCl3、CaCO3均为盐
③Mg(OH)2、NaOH、Cu2(OH)2CO3、NH3.H2O均为碱
④干冰、NO、H2O均为酸性氧化物
⑤金刚石、石墨、C60互为同素异形体
A．②⑤ B．③⑤ C．①②③⑤ D．④⑤
二、多选题
15．氧化锌是一种常用的化学添加剂，以钢铁厂锌灰(主要成分为ZnO，含少量的CuO、、等)为原料制备氧化锌的工艺流程如下：

下列说法错误的是
A．浸取过程中ZnO转变为的离子方程式为
B．过滤1所得滤液中大量存在的离子有、、
C．蒸出物用水吸收后可返回至浸取单元循环使用
D．浸取和蒸氨的操作均应在较高温度下进行
三、填空题
16．宏微结合是研究化学的重要方法，从微观的角度了解物质及其变化，有助于更好地认识物质的组成和变化的本质。
I.
(1)下表为部分元素的原子结构示意图：
元素名称 氢 氧 氟 氖 钠 硫 氯
原子结构示意图
①表中硫元素的核电荷数x= 。
②R3+离子与氖原子的核外电子排布相同，则R元素为 元素(填元素名称)。
③一个水分子中所含电子总数为 。
④硫元素与氧元素的化学性质相似的原因是 。
(2)甲和乙在一定条件下反应生成丙和丁，反应的微观模型如图所示。

①该反应的生成物中，属于氧化物的是 (填化学式)
②每个甲分子是由 构成的。
③参加反应的甲和乙分子个数比为 。
(3)如图是稀硫酸与甲溶液发生复分解反应的微观模型，请写出一种符合图示的a微粒的符号： 。

II.人们在实验研究中总结出常见金属的活动性顺序：

(4)请在表中内填写对应的元素符号 。
(5)Mg、Sn、Pb、Cu、Ag五种金属，能与稀盐酸(或稀硫酸)发生置换反应的金属有 种；写出其中最活泼的金属与稀盐酸反应的化学方程式 。
17．“价类二维图”是学习元素化合物的重要工具。下图是氮及其主要化合物的价类二维图。

回答下列问题：
(1)氮元素在元素周期表中的位置是 。液态a可用作制冷剂的原因是 。
(2)c、d、e三种物质中，属于酸性氧化物的是 (填化学式)，判断理由是 (用离子方程式表示)。
(3)将充满d的大试管倒立于水槽中并轻轻晃动(如图)，可观察到的实验现象为 。

(4)工业盛装大量f的浓溶液，可选择___________(填序号)作为罐体材料。
A．镁 B．铝 C．铜 D．铂
(5)为提高氮元素原子利用率，并减少环境污染，工业上用废铜屑、溶液和稀硝酸制备，该反应的离子方程式为 。
(6)是一种高效氮肥，受热易分解。反应中，每生成转移电子 mol。
四、工业流程题
18．Ⅰ．海带中含有丰富的碘，从海带中提取碘，某学习小组设计并进行以下实验：

(1)步骤③的实验操作为 (填操作名称)，此过程使用玻璃棒，玻璃棒的作用是 。
(2)步骤④反应的离子方程式为H2O2+2H++2I-=I2+2H2O。该离子反应的氧化剂是 ，还原剂是 。
(3)向步骤④得到的含碘水溶液中滴加淀粉溶液，溶液呈现 色，说明有碘单质产生。
Ⅱ．碘被称为“智力元素”。以前食盐中常加入KI作为加碘剂，但空气中氧气的作用容易引起碘的损失，I-被氧气氧化成碘单质(I2)，同时得到强碱性物质。
(4)写出潮湿环境下KI与氧气反应的离子方程式： 。
III．现在的食盐里改添加性质稳定的KIO3，以满足人们需要。几种粒子之间有如下所示关系：

(5)四个途径中属于氧化还原反应的是 (填序号)。
(6)碱性条件下碘酸钾能被氯气氧化为高碘酸钾(KIO4)，反应的化学方程式为Cl2+KIO3+2KOH=2KCl+KIO4+H2O，写出该反应的离子方程式： 。
五、实验探究题
19．氯气是一种常用的氧化剂，其制取方法是重要的科研项目。通过下列装置探究MnO2与FeCl3-6H2O能否反应产生Cl2。

已知：在加热条件下，FeCl3-6H2O会产生氯化氢，FeCl3会升华为气体。实验记录：
实验操作 实验现象
点燃酒精灯，加热 i．A中部分固体溶解，上方出现白雾 ii．稍后，产生黄色气体，管壁附着黄色液滴 iii．B中溶液变蓝
(1)现象i中“白雾”除含有水汽以外还含有 (填化学式)。
(2)由现象iii中“溶液变蓝”，说明B中有 生成。
(3)“黄色气体”中可能含有氧化性物质FeCl3、Cl2，均能氧化I-。确认“黄色气体”中含有FeCl3的实验方案是 。
(4)为验证“黄色气体”中是否有Cl2存在，进行了以下两种改进实验。
实验改进操作 实验现象(结论)
方案l 在A、B间增加盛有饱和NaCl溶液的洗气瓶C B中溶液变为蓝色
方案2 将B中KI-淀粉溶液替换为NaBr溶液 B中溶液呈浅橙红色
①方案l中添加“饱和NaCl溶液”的目的是 。B中发生反应的离子方程式为 。
②方案2中将KI用NaBr代替，可直接排除FeCl3的干扰。从原子结构解释FeCl3能氧化I-而不能氧化Br-的原因是 。
③由以上实验可知Br2、I2、Fe3+氧化性由强到弱的顺序是 。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．C
【详解】A．CO不能与碱反应生成对应的盐和水，CO不属于酸性氧化物，A错误；
B．氢气是常见的还原剂，B错误；
C．石墨、C60、金刚石是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，C正确；
D．氨水属于混合物，氨水既不属于电解质，也不属于非电解质，D错误；
故选C。
2．B
【详解】A．N4的摩尔质量为56g/mol，单位错误，A错误；
B．N4与N2是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，B正确；
C．没有指明标准状况这一条件，C错误；
D．等质量的N4和N2所含氮原子数之比为1∶1，D错误；
答案选B。
3．C
【详解】A．石墨烯是一种碳单质，不属于有机物，A错误；
B．石墨烯、石墨、是碳元素的同素异形体，都由碳元素组成，但性质不同，B错误；
C．石墨烯与C60都是碳元素的同素异形体，C正确；
D．由题干可知，石墨烯是透明的，D错误；
故答案为：C。
4．C
【详解】A．同种元素形成的不同单质互为同素异形体，如O2和O3，与不互为同素异形体，A错误；
B．将某气体通过湿润的淀粉KI试纸，试纸变蓝，说明该气体将I氧化为I2，该气体可能是或其它具有氧化性的气体（如O3），B错误；
C．1个含2个和1个O2-，1个含2个和1个，故二者阴阳离子个数比相等，C正确；
D．反应BrCl+H2O=HBrO+HCl中，元素化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，D错误；
故选C。
5．A
【详解】①不同物质组成的为混合物，同种物质组成的属于纯净物；水银是金属汞，属于纯净物，故①错误；
②只含两种元素其中一种是氧元素的化合物叫氧化物，故②错误；
③和碱反应生成盐和水的氧化物为酸性氧化物，CO2、P2O5均为酸性氧化物，NO2不属于酸性氧化物，和酸反应生成盐和水的氧化物为碱性氧化物，Na2O2和酸反应生成盐和水外还有氧气，为过氧化物，故③错误；
④C60、C70、金刚石、石墨都是碳元素形成的不同单质，属于同素异形体，故④正确；
⑤碱性氧化物是能与酸反应生成盐和水的氧化物，一定是金属氧化物，故⑤正确；
⑥强电解质的稀溶液由于离子浓度小，导电能力很弱，故⑥错误；
⑦有单质参加的反应或有单质产生的反应不一定是氧化还原反应，如同素异形体间的转化是非氧化还原反应，故⑦错误；
⑧HClO、NH3 H2O的水溶液部分电离，是弱电解质，故⑧正确；
故选：A。
6．B
【详解】解：由题意得：n（Na2R）==0.2mol
则M（Na2R））==79g/mol
∴M（R）=33g/mol
即R的相对原子量为33≈质量数，其中子数=质量数-质子数=17。
故答案为：B。
7．A
【详解】A．N4是由氮元素组成的一种单质，选项A正确；
B．N4是一种单质，不是化合物，选项B错误；
C．它的摩尔质量是/mol，选项C错误；
D．N4与N2都是氮元素的不同单质，互为同素异形体，不互为同位素，选项D错误；
答案选A。
8．C
【详解】A．同素异形体为同种元素形成的性质不同的单质，CO和均为化合物，故A错误；
B．形成的水溶液呈碱性，但本身不属于碱，故B错误；
C．整个过程的总反应为，故C正确；
D．CO属于不成盐氧化物，故D错误；
答案选C。
9．D
【详解】A．氮元素是非金属元素，A正确；
B．氮元素的原子序数为7，B正确；
C．从图中可得到该元素的相对原子质量是14.01，C正确；
D．从图中不能得到氮气的化学式为N2，D错误；
故选D。
10．C
【详解】A．A．质子数决定元素种类，故、、和有三种质子数，故属于三种元素，A正确；
B．和质子数相同，中子数不同，互为同位素，B正确；
C．和的存在比例不明确，不能计算元素的相对原子质量，C错误；
D．、二者质子数不同，表示两种核素，D正确；
故选C。
11．B
【详解】A．是一种单质，故A错误；
B．与都是氧元素组成的单质，互为同素异形体，故B正确；
C．1个分子由4个O原子构成，故C错误；
D．和是不同物质，和之间的转化属于化学变化，故D错误；
选B。
12．C
【详解】A．SO2和SO3都是化合物，不互为同素异形体，A错误；
B．同素异形体一定是单质，为离子不是单质，B错误；
C．C60和石墨都是C的单质，两者互为同素异形体，C正确；
D．FeO和Fe3O4都是化合物，不互为同素异形体，D错误；
故答案选C。
13．A
【分析】同素异形体是同种元素组成不同结构的单质，以此解题；
【详解】A．金刚石为C和C60，均为单质且结构不同，A符合题意；
B．I2为单质，为离子，B不符合题意；
C．H2为单质，H+为离子，C不符合题意；
D．O2-为离子，O2为单质，D不符合题意；
故答案为：A。
14．A
【详解】①由多种物质组成的是混合物，氢氧化铁胶体、豆浆均为混合物，胆矾属于纯净物，故①错误；
②能电离出金属阳离子（或铵根离子）和酸根离子的化合物是盐，NaHSO4、AgCl、AlCl3、CaCO3均为盐，故②正确；
③电离生成的阴离子全部是氢氧根离子的化合物是碱，Mg(OH)2、NaOH、NH3 H2O符合碱的概念均为碱，Cu2(OH)2CO3是碱式盐，故③错误；
④酸性氧化物是和碱反应生成盐和水的氧化物，CO2能和碱反应生成盐和水，为酸性氧化物，NO、H2O不属于酸性氧化物，故④错误；
⑤由同一种元素形成的不同单质互为同素异形体，金刚石、石墨、C60均是由碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，故⑤正确；
答案选A。
15．BD
【分析】浸取时，ZnO、CuO转化为、，、不反应，滤液1中含有、、NH4HCO3、 NH3 H2O，加入Zn粉时，发生反应，从而实现去除杂质，滤液2中主要含、NH4HCO3、 NH3 H2O，经过蒸氨沉锌操作获得沉淀Zn2(OH)2CO3，最后煅烧获得ZnO。
【详解】A．浸取过程中ZnO转变为，结合加入物质可得出离子反应方程式，进行配平即可得到，Ａ正确；
Ｂ．CuO会发生和ZnO类似的反应，转化为，故过滤1所得滤液中不会大量存在，Ｂ错误；
Ｃ．蒸氨所得蒸出物为NH3，用水吸收后得到氨水，可返回至浸取单元循环使用，C正确；
Ｄ．浸取时温度不宜过高，因为温度过高氨水易挥发，不利于形成、，同时Zn2+、Cu2+水解程度增大，导致ZnO、CuO浸出率下降，D错误；
故选BD。
16．(1) 16 铝 10 元素原子的最外层电子数相同
(2) H2O 一个碳原子和两个氧原子 1:3
(3)Cl-或
(4)Fe
(5) 3 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
【详解】（1）①硫是16号元素，表中硫元素的核电荷数x=16；
②氖原子核外电子有10个，R元素的原子失去3个电子形成的阳离子R3+的核外电子数为10，则R元素的原子的电子总数=10+3=13，则R元素为铝元素；
③一个H2O分子中所含电子总数为2+8=10；
④硫元素与氧元素的化学性质相似的原因是：元素原子的最外层电子数相同。
（2）①氧化物是指由两种元素组成且其中一种是氧元素的化合物，该反应的生成物中，属于氧化物的是H2O；
②每个甲分子是由一个碳原子和两个氧原子；
③该反应为CO2+3H2CH3OH+H2O，参加反应的CO2和H2分子个数比为1：3。
（3）该微观模型表示的是Ba2+和SO反应生成BaSO4沉淀，a是阴离子且不与H+反应，可以为Cl-或。
（4）由金属活动性顺序表可知，表中内填写对应的元素符号为Fe。
（5）金属活动性顺序表中只有排在氢前面的金属，才能置换出酸中的氢，而排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢。Mg、Sn、Pb、Cu、Ag五种金属中，Mg、Sn、Pb排在H前面，因此能与稀盐酸（或稀硫酸）发生置换反应的金属有Mg、Sn、Pb共3种，最活泼的是Mg，与稀盐酸反应的化学方程式为：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑。
17．(1) 第二周期第ⅤA族 液氨汽化时吸收大量的热，使周围温度急剧降低
(2) 或(其他合理答案均可)
(3)试管内红棕色气体颜色逐渐变为无色，液面上升至试管容积的处
(4)B
(5)
(6)4
【分析】根据“价类二维图”，可知a为NH3，b为，c为NO，d为NO2，e为N2O5，f为硝酸，h为硝酸盐。
【详解】（1）氮元素在元素周期表中的位置是第二周期第ⅤA族。由于液氨易气化，而气化会带走大量热量，所以液氨能够作制冷剂。
（2）酸性氧化物是能与碱反应 (非氧化还原反应)生成盐和水的氧化物，NO难溶于水，不与水和碱反应，NO2与碱溶液发生氧化还原反应，二者不符合酸性氧化物的定义，N2O5是酸性氧化物，判断理由为N2O5 +2NaOH=2NaNO3 +H2O。
（3）d为NO2气体，与水发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，NO2为红棕色，NO为无色，所以管内红棕色变淡至无色，而原本充满NO2的试管，在NO2与水反应后，水位应上升，但是由于又产生了NO，导致水不能充满试管。
（4）f的浓溶液为浓硝酸，浓硝酸会使金属铝钝化，在其表面产生致密的氧化铝薄膜，而不能继续与其反应，所以工业盛装大量f的浓溶液，可选择铝作为罐体材料；
故选B。
（5）铜在酸性条件下被过氧化氢氧化，离子方程式为：。
（6）NH4NO3中，硝酸根中的氮元素显-3价，转化为N2O中+1价的氮元素，升高4个价态，所以每生成1molN2O转移4mol电子。
18．(1) 过滤 引流
(2) H2O2 I-
(3)蓝
(4)4I-+O2+2H2O=2I2+4OH-
(5)①②③④
(6)Cl2+IO+2OH-=2Cl-+IO+H2O
【分析】由流程可知，海带在坩埚中灼烧后，浸泡，③为过滤分离出含碘离子的溶液，④中H2O2可氧化碘离子生成碘，加有机溶剂萃取碘，最后蒸馏分离出碘。
【详解】（1）由上述分析可知，③为过滤，使用玻璃棒的作用为引流，故答案为：过滤；引流；
（2）氧化剂是得电子，化合价降低的反应物，还原剂是失电子，化合价升高的反应物，离子反应方程式H2O2＋2H＋＋2I－=I2＋2H2O中的氧化剂是H2O2，还原剂是I－；故答案为：H2O2；I－；
（3）步骤④得到的含碘水溶液中滴加淀粉溶液，溶液呈现蓝色，说明有碘单质产生；
（4）KI作为加碘剂的食盐在保存过程中，KI会被空气中氧气氧化，KI在潮湿空气中氧化的反应化学方程式为：4I-+O2+2H2O=2I2+4OH-；
（5）有化合价升降的反应为氧化还原反应，图示四个途径中均有元素化合价升降，均属于氧化还原反应，故答案为：①②③④；
（6）反应方程式为Cl2+KIO3+2KOH=2KCl+KIO4+H2O，改写成离子方程式时，KIO3、KOH、KCl、KIO4改写成离子形式，离子方程式为：Cl2+IO+2OH-=2Cl-+IO+H2O。
19．(1)HCl
(2)I2
(3)将黄色气体通入KSCN溶液，溶液变血红色，说明含有氯化铁
(4) 除去FeCl3 Cl2+2I-=2Cl-+I2 Br-的电子层比I-少，离子半径也比I-小，Br-失去电子能力比I-弱，Br-的还原性比I-弱 Br2>Fe3+>I2
【分析】加热条件下氯化铁晶体产生氯化氢，氯化氢与二氧化锰高温下反应生成氯气，氯气进入B中氧化KI生成I2从而使B中溶液变蓝，同时加热氯化铁晶体时FeCl3会升华为气体，因此也有可能是铁离子氧化了B中的碘离子生成碘单质。
【详解】（1）由题干可知，氯化铁晶体加热会生成HCl，因此现象i白雾中除了含有水蒸气外还有HCl。
（2）B中淀粉碘化钾溶液变蓝，是因为氯气氧化KI生成了I2。
（3）通常用KSCN溶液检验铁离子的存在，故实验方案为将黄色气体通入KSCN溶液，溶液变血红色，说明含有氯化铁。
（4）①方案1中添加饱和NaCl溶液的目的是除去氯气中混有的FeCl3气体。B中溶液变蓝是因为氯气将碘离子氧化成碘单质，离子方程式为Cl2+2I-=2Cl-+I2。
②Br-比I-少一个电子层，离子半径也比I-小，Br-失电子能力比I-弱，Br-的还原性弱于I-。
③由以上实验可知，Fe3+可氧化I-生成I2，但是不能氧化Br-生成Br2，因此氧化性由强到弱的顺序为Br2>Fe3+>I2。
答案第1页，共2页
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