13.选择性必修2 第一章 原子结构与性质-高中化学·2026年高考真题分类
2026-09-20
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摘要:
**基本信息**
以2026年高考真题为载体,聚焦原子结构与性质,通过元素推断、化学用语判断、工艺流程分析等题型,系统构建“结构→性质→应用”的解题逻辑链,渗透证据推理与模型认知。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|单选题|12题|元素推断:利用电子排布、价层电子数等特征定位元素;化学用语:结合电负性、电离能等性质判断电子式、轨道表示式等|原子结构(电子排布、轨道)→元素性质(电负性、电离能)→物质性质(如干燥剂、半导体)|
|解答题|4题|工艺流程:通过图表分析最佳条件(如NaOH浓度、pH);反应原理:运用盖斯定律、平衡移动分析反应能量与转化率|微观结构(价层电子轨道)→宏观应用(钪铝回收、硫氯化合物工艺),体现结构决定性质的化学观念|
内容正文:
【 高中化学 】
2026年高考真题-按章分类
选择性必修2
第一章 原子结构与性质
12个单选题 + 0个多选题 + 4个解答题
---- 学 生 版 ----
一、单选题
1.(2026高考·浙江)某课题组采用电化学方法合成含硫磷有机化合物(以作溶剂,Ph—代表苯基,电负性:)。合成机理示意图如下:
下列说法不正确的是( )
A.该合成中NaI可作电解质
B.化合物1、化合物2中P元素的化合价不同
C.转化为化合物4的反应中,被还原
D.该合成的反应式为
2.(2026高考·甘肃)是文物修复中使用的一种仿生材料,、、、为依次位于第一至第四周期的主族元素。其中,原子核外电子只有一种自旋取向,基态原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等。的单质能在空气中自燃,基态原子价层电子数为的2倍。下列说法错误的是( )
A.和的单质均具有还原性 B.化合物WY可作干燥剂
C.X和Y的单质均可在空气中燃烧 D.化合物的水化物具有酸性
3.(2026高考·甘肃)基于我国在制备高纯氟化物熔盐、核级石墨和耐腐蚀镍基合金等领域的技术突破,第四代核裂变反应堆(钍基熔盐堆)在甘肃建成,并于2025年首次实现堆内钍铀转化。下列说法错误的是( )
A.NaF电子式
B.碳原子结构示意图
C.基态Ni原子价层电子排布图
D.元素钍(Th)有和等核素
4.(2026高考·广西)利于口腔健康的某物质,含原子序数依次增大的前四周期元素W、X、Y、Z。W是地壳中含量最高的元素,X单质在单质中氧化性最强,基态Y原子电子总数是最外层电子数的3倍,ZW是常用干燥剂。下列说法正确的是( )
A.原子半径:X>Y B.第一电离能:X>W
C.电负性:W>X>Z D.Z的价层电子轨道表示式
5.(2026高考·江苏)锡(Sn)是中国古代青铜中的重要金属,Sn位于第五周期ⅣA族。下列说法正确的是( )
A.气态分子热稳定性: B.第一电离能:
C.原子半径: D.基态原子最外层电子排布式为
6.(2026高考·重庆)X、Y、Z、Q和元素的原子序数依次增大,且皆不在0族。和处于同一周期,的核外电子分布在4个原子轨道上,和的n p轨道电子数之和等于的轨道电子数,在化合物中两种离子的电子排布式相同,离子的层电子数比层和层电子数之和多2。下列叙述正确的是( )
A.非金属性: B.的氢化物难溶于水
C.最高化合价: D.的焰色为黄色
7.(2026高考·重庆)下列描述正确的是( )
A.的电子式为 B.的空间填充模型为
C.的电子排布图为 D.中子数22的的核素符号为
8.(2026高考·江西)高能离子化合物由同一短周期元素组成。四种原子基态时未成对电子总数为7,内层电子总数为8,阴离子结构如图。下列元素中电负性最小的是( )
A.M B.X C.Y D.Z
9.(2026高考·贵州)反应可用于制备消毒剂。下列有关化学用语的说法错误的是( )
A.基态氧原子的电子云轮廓图:
B.的电子式:
C.中子数为20的氯原子符号:
D.的电离方程式:
10.(2026高考·江西)我国科学家在硅衬底上成功合成材料,实现了黄光LED的重大突破,点亮了“中国之光”。已知Ga、In和Al同族,下列说法正确的是( )
A.Ga的价层电子排布是 B.中Ga与In化合价不同
C.单晶硅是半导体材料 D.是金属材料
11.(2026高考·广东)化合物与可用作电解质饮料的配料。短周期元素M、R、L、T、Q、X原子序数依次增加,R、X同族,Q与X相邻,Q基态原子的3p轨道为半充满,则下列说法正确的是( )
A.原子半径: B.金属性:
C.第一电离能: D.最高价氧化物对应水化物的酸性:
12.(2026高考·河南)某催化剂由、、、四种短周期主族元素及第四周期区元素组成。、、、的原子序数依次增大,基态原子的原子核外无未成对电子。基态原子的核外电子填充在3个能级,且各能级电子数相等,其价电子数等于原子核电荷数的一半。与位于不同周期,基态原子的价电子数与基态原子轨道中的电子总数相等。下列说法正确的是( )
A.电负性: B.的中心原子采取杂化
C.的原子半径在同周期中最大 D.的第一电离能高于同周期相邻元素
二、解答题
13.(2026高考·贵州)钪是一种关键的战略金属,对国防科技、产业升级有重要的作用。从某钪铝渣[含及、、等的氢氧化物]中回收钪和铝,工艺流程如图。
已知:
①钪铝渣中夹杂在其他金属氢氧化物中或包裹在其他颗粒的孔隙中。
②“酸浸”工序中,钪主要以的形式被浸出。
③时,, 。
回答下列问题:
(1)基态钪原子的价层电子轨道表示式为_______________。
(2)“预处理”工序的操作是________。
(3)“碱浸”工序中,在一定条件下,NaOH溶液浓度对钪和铝浸取率的影响如图1,最佳NaOH溶液浓度为________________。
(4)“酸浸”工序中浸出钪的主要离子方程式为____________________。
(5)pH对萃取率的影响如图2,HNO3溶液浓度对洗脱率的影响如图3。
①“无机溶液1”中存在的金属阳离子主要是___________。
②本工艺中去除溶液中Fe3+的工序是___________,依据是_____________________________________。
(6)“碱浸”工序中,、溶液中时,pH为________。
14.(2026高考·广东)硫、氯单质及其化合物在科研和生产中均具有重要作用。
(1)基态S原子的价层电子轨道表示式为___________。
(2)我国科学家在深海发现化能合成生物群落,硫化物的氧化可为生物活动提供能量。
则___________(用和表示)。
(3)的氧化可在卟啉铁配合物[](用表示)催化下进行,其中的一步反应为。为研究不同因素对该反应的影响,进行4组实验:Ⅰ~Ⅲ组仅初始不同;Ⅳ与Ⅱ组仅温度不同。时间内的实验数据如图1。
①下列说法正确的有___________。
A.0~t内反应速率:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ B.Z的平衡转化率:Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ
C.实验温度:Ⅱ>Ⅳ D.平衡时的浓度:Ⅱ和Ⅳ相等
②Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的数据点分布在一条直线上,且,则___________。
(4)可用于橡胶的硫化。其在潮湿空气中水解生成、和,该水解反应的熵变___________0(填“>”“=”或“<”)。
(5)某低共熔溶剂(D)可用于吸收,其吸收过程可表示为:
,
在一定和压强()下,吸收至饱和时,每摩尔D吸收的量为,相关信息见图2,或随的变化如图3。
①1 mol D在303 K、下吸收至饱和,再升温至、降压至,达平衡后可释放___________。
②形成的总过程表示为,其平衡常数可表示为。已知:时,,则在、、最多可吸收___________。(写出计算过程,结果保留两位有效数字)
15.(2026高考·河北)钒和铬是重要的战略金属。河钢集团与中科院合作研发了国际领先的亚熔盐法清洁生产工艺,实现在温和条件下钒和铬的高效提取。主要流程如下:
已知:钒渣主要含、、和少量CaO、 等。
回答下列问题:
(1)V和Cr均位于元素周期表的_____区。
(2)氧化工序通常采用较大的流量,其目的是_______________________;配平化学方程式:________________________________。
_____ _____ _____ _____ _____ ______
(3)滤渣的主要成分有 、__________、__________(填化学式)。
(4)80℃和40℃时,和的溶解度随 质量分数变化如图所示。结合图像分析 质量分数为30%时,冷却结晶工序降温至40℃有利于实现钒和铬有效分离的原因:________________________________。
(5)母液返回_________工序。
(6)还原工序中,反应的离子方程式为___________________________________。
16.(2026高考·云南)创新驱动,深挖“城市矿山”,一种从废弃印刷电路板(WPCB)(主要含Cu、Ni、Au、Ag)中分离回收有价金属的工艺如下:
已知:①PMS为过一硫酸盐(含过氧键),在强酸介质中会水解。
②表示具有高氧化活性的单线态氧分子。
回答下列问题:
(1)Au与Cu同族,属于__________区元素。
(2)“酸浸1”中发生反应的离子方程式为__________。
(3)“滤液2”中主要的金属离子有、__________(填离子符号)。
(4)“氧化溶金”中,KCl不能用HCl替代的原因为__________;PMS发生反应的离子方程式__________。(将离子方程式补充完整)
__________+__________
(5)工序“”中,抗坏血酸的作用为__________。
(6)“碱沉”前,用的标准溶液测定“滤液”中的及浓度,和与的关系如图(,,忽略的水解)。“滤液1”中的浓度为__________(结果保留小数点后3位)。
(7)“沉银”时,“滤液2”与“滤液3”混合时有少量生成,其反应的化学方程式为__________。
第一章 原子结构与性质
---- 参考答案及解析 ----
一、单选题
1.B 据图可知,左侧Pt电极失去电子,则左侧为阳极,右侧Pt电极得到电子,则右侧为阴极,据此解答。 在中可电离出和,能够导电,可作电解质,同时,在阳极失去电子生成,参与后续反应后又重新生成,起到了电催化剂(氧化还原媒介物)的作用,A正确。化合物1和2为互变异构体,化合物1:P 原子与两个 O 原子(电负性 O > P)、一个 S 原子(电负性 S > P,且形成双键)和一个 H 原子相连(电负性 P> H),该P 原子的化合价为:+2+2-1= +3 价;化合物2:P 原子与两个 O 原子和一个 S 原子(形成单键)相连,该P原子化合价为:+2+1= +3 价。P元素化合价相同,B错误。化合物4的P 原子与 O、S(双键)、S(单键) 相连,所有成键电子均偏离 P,此时 P 的化合价为 +5 价。P 元素的化合价从反应前的 +3 价升高到了 +5 价,发生了氧化反应。因此,作为氧化剂,自身发生还原反应,C正确。结合反应机理,总反应的反应物为化合物1和,生成物为化合物4和,反应式配平、条件标注均正确,D正确。
2.C 原子核外电子只有一种自旋取向,位于第一周期,核外仅1个电子,只有1种自旋取向,则X为H,基态原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等,位于第二周期,核外电子排布为,s能级总电子数等于p能级,则Y为O,的单质能在空气中自燃,白磷可在空气中自燃,则Z为P,基态原子价层电子数为的2倍,位于第四周期第ⅡA族,价层电子数为2,是价层电子数的2倍,则W为Ca,据此回答。 的单质、的单质磷均能失电子被氧化,具有还原性,A正确。WY为,具有吸水性,常用作干燥剂,B正确。的单质可在空气中燃烧,的单质是助燃剂,本身不能燃烧,C错误。为,其水化物为亚磷酸,属于弱酸,具有酸性,D正确。
3.A 为离子化合物,电子式为:,A错误。碳原子的质子数为6,核外电子分两层排布,K层2个电子、L层4个电子,结构示意图符合碳原子的核外电子排布规律,B正确。基态原子价层电子排布为,图示符合基态Ni原子核外电子排布规则,C正确。和质子数均为90、中子数不同,互为同位素,属于钍元素的不同核素,D正确。
4.B W是地壳中含量最高的元素,为;X单质氧化性最强,为F;Y原子序数大于F,总电子数是最外层电子数3倍,推得为P(总电子数15,最外层5个电子,);ZW为常用干燥剂,W为,故Z为Ca(为常见干燥剂),据此回答。 原子半径:同周期从左到右原子半径减小,同主族从上到下原子半径增大,P为第三周期元素,F为第二周期元素,半径,即,A错误。第一电离能:同周期元素第一电离能总体随原子序数增大而呈递增趋势,O的第一电离能低于同周期相邻的F,故,B正确。非金属性越强,电负性越大,F是电负性最大的元素,电负性顺序为,即,C错误。的价层电子排布为,轨道应填充2个自旋方向相反的电子,价层电子轨道表示式,D错误。
5.C 同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,非金属性,非金属性越强气态氢化物热稳定性越强,故稳定性,A错误。同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,和同周期,原子序数,故第一电离能,B错误。同主族元素从上到下电子层数增多,原子半径逐渐增大,位于第五周期ⅣA族,位于第三周期ⅣA族,故原子半径,C正确。为ⅣA族元素,最外层电子数为4,基态原子最外层电子排布式为,D错误。
6.C X核外电子占4个原子轨道,电子排布为,X为;X、Y同第二周期,X的电子数为2,X与Y的电子数之和等于Z的电子数,且Z不在0族,故Y的电子数为3,Y为,Z的电子数为5,Z为;中两离子电子排布相同,为18电子,故Q为(也为18电子,形成符合1:1组成);的M层电子数比K、L层之和()多2,即M层有12电子,电子排布为,W为。 X为C,Z为Cl,C的最高价含氧酸为,Cl的最高价含氧酸为,酸性强于,因此非金属性弱于,即,A错误。Y为N,氢化物为,能和水分子形成氢键,其极易溶于水,B错误。Y为,最高化合价为;W为,最高化合价为,因此最高化合价,即,C正确。Q为,焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃),钠的焰色为黄色,D错误。
7.C 是共价化合物,不存在阴阳离子,其电子式为:,A错误。题图为球棍模型,不是空间填充模型,的空间填充模型为:,B错误。核外有9个电子,电子排布式为,电子排布图为,C正确。的质子数为18,中子数为22的核素质量数为,核素符号左下角应为质子数,正确符号为,D错误。
8.C 同周期主族元素,从左到右电负性逐渐增大,故B、C、N、F中电负性最小的为B元素,即元素Y,故选C。
9.C 电子云轮廓图为沿y轴伸展的哑铃形,与图示一致,A正确。中C与每个O形成双键,给出的电子式中各原子均满足8电子稳定结构,书写正确,B正确。中子数为20的氯原子,质量数=质子数+中子数=17+20=37,原子符号为,C错误。水是弱电解质,存在自偶电离,电离方程式书写正确,D正确。
10.C Ga位于第四周期第ⅢA族,价层电子排布为,是Al的价层电子排布,A错误。在中N元素显-3价,Ga和In均为第ⅢA族元素,最高正价均为+3,,满足各元素的正负化合价代数和为0,则在中二者化合价均为+3价,化合价相同,B错误。单晶硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是常用的半导体材料,C正确。中含有非金属元素N,不属于金属材料,D错误。
11.C Q基态原子3p轨道半充满,电子排布为,故Q为P;Q与X相邻且X原子序数更大,故X为S;R与X同族,故R为O;结合化合物为电解质配料为,T为Mg,原子序数依次增大规律,可推出M为H,L为Na,电解质为,据此解答。 同主族元素原子半径从上到下增大,故原子半径,即,A错误。同周期主族元素从左到右金属性减弱,故金属性,即,B错误。同周期元素第一电离能总体呈增大趋势,第ⅤA族p轨道半充满结构稳定,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能,即,C正确。元素非金属性越强,最高价氧化物对应水化物酸性越强,非金属性,故酸性,即,D错误。
12.A 、、、的原子序数依次增大,基态Q原子电子填充3个能级且各能级电子数相等,电子排布为,故Q为C;Q价电子数为4,等于W核电荷数的一半,得W核电荷数为8,故W为O;Z为第四周期s区元素且无未成对电子,电子排布为,故Z为Ca;X、Y原子序数依次增大且为短周期主族元素、不同周期,故X为第二周期、Y为第三周期,X价电子数等于Y的p轨道总电子数,X原子序数大于O,只能为F(价电子数7),则Y的p轨道总电子数为7,电子排布为,故Y为Al。 同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大,电负性F>O,即,A正确。为,中心C的价层电子对数为,采取杂化,B错误。Z为Ca,第四周期原子半径从左到右逐渐减小,同周期原子半径最大的是K,不是Ca,C错误。Y为Al,同周期相邻元素为Mg和Si,同周期主族元素,第一电离能从左往右有增大的趋势,则第一电离能:,Mg的3s轨道电子能量低于Al的3p轨道电子能量,更难电离,则第一电离能:,D错误。
二、解答题
13.【答案】(1)
(2)研磨(粉碎)钪铝渣
(3)
(4)
(5);洗脱;相同条件下,时,Fe元素的洗脱率远高于Sc元素,Fe元素被硝酸洗脱进入无机溶液2,Sc元素仍保留在有机相中
(6)12.6
【解析】(1)钪为21号元素,价层电子排布为,价层电子轨道表示式为:。
(2)已知被包裹在颗粒孔隙中,预处理需要研磨(粉碎)钪铝渣,增大接触面积,利于后续浸出。
(3)工艺需要尽可能多浸出Al、尽可能少浸出Sc,实现二者分离。由图1可知:浓度为时,Al浸出率已经达到较高值,且Sc浸出率仍很低,分离效果好,故为最佳浓度。
(4)酸浸时与氢离子反应生成,离子方程式: 。
(5) ①协同萃取时,由图2可知、的萃取率很低,而铝元素前序已除掉;因此无机溶液1中主要金属阳离子为;
② 去除的工序为洗脱;依据是:相同条件下,时,Fe元素的洗脱率远高于Sc元素,Fe元素被硝酸洗脱进入无机溶液2,Sc元素仍保留在有机相中。
(6)已知:,,联立得: , ,。
14.【答案】(1)
(2)
(3)BC;3.2
(4)>
(5)0.82;0.22
【解析】(1)S的原子序数为16,在周期表中位于第三周期VIA族,所以其价层电子轨道表示式为
(2)根据盖斯定律,,故;
(3)①A.题图1的纵坐标是Z的反应速率,从实验Ⅰ到Ⅲ,随着的增大,Z的反应速率逐渐增大,转化率也逐渐增大,A错误。从实验Ⅰ到Ⅲ,随着的增大,Z转化率逐渐增大,B正确。温度越高反应速率越快,由题图1可知实验Ⅱ的反应速率比Ⅳ的反应速率大,故实验温度:Ⅱ>Ⅳ,C正确。Ⅱ和Ⅳ温度不同,该分步反应平衡常数不同,平衡时Z的浓度不相等,D错误,故BC。
②已知Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的数据点分布在一条直线上,故,,则。
(4)在潮湿空气中水解的化学方程式为,该反应为熵增反应,熵变。
(5)①由题干可知,每摩尔D吸收的量为。结合题图3可知,303 K、时,,,;350 K、时,,,,故达平衡后释放的为。
②由题图3可知,时,温度不变不变。时,,结合题图2中信息,,,则,解得;时,,解得,,故最多可吸收。
15.【答案】(1)d
(2)提高氧气浓度,加快反应速率,使反应更充分(或提高钒、铬的浸出率等,合理即可);4FeO·V2O3 + 24NaOH + 5O2 2Fe2O3+ 8Na3VO4+ 12H2O
(3)Fe2O3;CaSiO3
(4)在NaOH质量分数为30%时,40℃下Na3VO4的溶解度远小于80℃,而Na2CrO4的溶解度变化不大。降温至40℃时,Na3VO4大量结晶析出,而Na2CrO4仍留在溶液中,从而实现钒和铬的分离
(5)氧化
(6)2+3+10H⁺=2Cr3+3+5H2O
【解析】(1)根据元素周期表分区规则,V(23号)属于第ⅤB族,Cr(24号)属于第ⅥB族,它们的价电子排布分别为3d34s2和3d54s1,均位于d区。
(2)首先,氧化工序的目的是将FeO·V2O3和FeO·Cr2O3中的Fe(Ⅱ)、V(Ⅲ)、氧化为Fe(Ⅲ)、V(Ⅴ),同时需要保证反应物充分接触,提高反应速率和转化率。采用较大O2流量可以提高氧气浓度,加快反应速率,使反应更充分(或提高钒、铬的浸出率等,合理即可)。配平化学方程式:FeO·V2O3中Fe为+2价,V为+3价;Fe2O3中Fe为+3价,Na3VO4中V为+5价。每1 mol FeO·V2O3中,Fe失去1 mol e⁻,2 mol V共失去4 mol e⁻,总计失去5 mol e⁻。O2每1 mol得4 mol e⁻,因此FeO·V2O3与O2的系数比为4:5。最终方程式为:4FeO·V2O3 + 24NaOH + 5O2 2Fe2O3+ 8Na3VO4+ 12H2O。
(3)在氧化步骤中,FeO·V2O3和FeO·Cr2O3被氧化为Fe2O3、Na3VO4、Na2CrO4,SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3。进入沉淀步骤后,加入和,与水反应生成。与沉淀,MgO与Fe2O3不与碱反应,综上,滤渣主要成分为MgO、Fe2O3、CaSiO3。
(4)观察图像:在80℃时,Na2CrO4的溶解度较高,且随NaOH浓度增加而降低。Na3VO4的溶解度较低,在40℃时,Na3VO4溶解度显著降低,而Na2CrO4溶解度仍较高。当NaOH质量分数为30%时,40℃下Na3VO4溶解度远小于80℃,而Na2CrO4溶解度变化不大。因此,降温至40℃时,Na3VO4大量结晶析出,而Na2CrO4仍留在溶液中,可实现钒和铬的分离。
(5)母液主要含NaOH,以及未结晶析出的Na3VO4、Na2CrO4等,根据流程,母液应返回“氧化”工序,继续参与反应,提高原料利用率。
(6)还原工序中,Na2CrO4被Na2SO3还原为Cr3+,被氧化为。根据氧化还原反应配平,离子方程式为2+3+10H⁺=2Cr3+3+5H2O。
16.【答案】(1)ds
(2)
(3)
(4)HCl为强酸,会引入大量 导致溶液酸性过强,使PMS发生水解而降低氧化能力失效
(5)作还原剂,将Au的阳离子还原为Au单质
(6)0.035
(7)
【解析】(1)Cu位于IB族,IB、IIB族元素属于ds区,Au与Cu同族,故为ds区元素。
(2)酸浸1加入稀盐酸,活泼金属Ni与稀盐酸反应溶解,Cu、Ag、Au不与稀盐酸反应,因此离子方程式为Ni和反应生成和,离子方程式:。
(3)滤渣1含Cu、Ag、Au,酸浸2加入稀硝酸,Cu、Ag与稀硝酸反应溶解生成、,Au不溶解,因此滤液2中金属离子除外还有。
(4)根据已知信息,PMS在强酸介质中会水解,若用HCl代替KCl,溶液酸性过强,PMS水解导致氧化能力下降。由已知②可知体系生成具有高氧化活性的单线态氧分子() ,PMS(以表示)发生分解反应生成硫酸根、氢离子和单线态氧,其离子方程式为:。
(5)“氧化溶金”后,金以 +3 价络离子形式存在于溶液中。抗坏血酸(维生素C)具有较强的还原性,在此工序中作为还原剂,将金的络离子还原析出,从而得到纳米 Au 。
(6)V(NaOH) 在 0 ~ 20.00 mL 之间时,pOH 急剧下降,此时是 NaOH 溶液中和滤液1中过量的 HCl 的阶段 。V(NaOH)在 20.00 ~ 55.00 mL 之间时,曲线趋于平缓,到达 55.00 mL 时 pNi 发生突变上升,说明此阶段NaOH均用于沉淀,沉淀消耗NaOH体积为,,由得,。
(7)滤液2中以形式存在,滤液3中含碱沉后过量的NaOH,AgOH不稳定分解为,因此反应为硝酸银与氢氧化钠反应生成氧化银、硝酸钠和水,化学方程式为。
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第一章 原子结构与性质
12个单选题 + 0个多选题 + 4个解答题
---- 教 师 版 ----
一、单选题
1.(2026高考·浙江)某课题组采用电化学方法合成含硫磷有机化合物(以作溶剂,Ph—代表苯基,电负性:)。合成机理示意图如下:
下列说法不正确的是( )
A.该合成中NaI可作电解质
B.化合物1、化合物2中P元素的化合价不同
C.转化为化合物4的反应中,被还原
D.该合成的反应式为
1.B 据图可知,左侧Pt电极失去电子,则左侧为阳极,右侧Pt电极得到电子,则右侧为阴极,据此解答。 在中可电离出和,能够导电,可作电解质,同时,在阳极失去电子生成,参与后续反应后又重新生成,起到了电催化剂(氧化还原媒介物)的作用,A正确。化合物1和2为互变异构体,化合物1:P 原子与两个 O 原子(电负性 O > P)、一个 S 原子(电负性 S > P,且形成双键)和一个 H 原子相连(电负性 P> H),该P 原子的化合价为:+2+2-1= +3 价;化合物2:P 原子与两个 O 原子和一个 S 原子(形成单键)相连,该P原子化合价为:+2+1= +3 价。P元素化合价相同,B错误。化合物4的P 原子与 O、S(双键)、S(单键) 相连,所有成键电子均偏离 P,此时 P 的化合价为 +5 价。P 元素的化合价从反应前的 +3 价升高到了 +5 价,发生了氧化反应。因此,作为氧化剂,自身发生还原反应,C正确。结合反应机理,总反应的反应物为化合物1和,生成物为化合物4和,反应式配平、条件标注均正确,D正确。
2.(2026高考·甘肃)是文物修复中使用的一种仿生材料,、、、为依次位于第一至第四周期的主族元素。其中,原子核外电子只有一种自旋取向,基态原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等。的单质能在空气中自燃,基态原子价层电子数为的2倍。下列说法错误的是( )
A.和的单质均具有还原性 B.化合物WY可作干燥剂
C.X和Y的单质均可在空气中燃烧 D.化合物的水化物具有酸性
2.C 原子核外电子只有一种自旋取向,位于第一周期,核外仅1个电子,只有1种自旋取向,则X为H,基态原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等,位于第二周期,核外电子排布为,s能级总电子数等于p能级,则Y为O,的单质能在空气中自燃,白磷可在空气中自燃,则Z为P,基态原子价层电子数为的2倍,位于第四周期第ⅡA族,价层电子数为2,是价层电子数的2倍,则W为Ca,据此回答。 的单质、的单质磷均能失电子被氧化,具有还原性,A正确。WY为,具有吸水性,常用作干燥剂,B正确。的单质可在空气中燃烧,的单质是助燃剂,本身不能燃烧,C错误。为,其水化物为亚磷酸,属于弱酸,具有酸性,D正确。
3.(2026高考·甘肃)基于我国在制备高纯氟化物熔盐、核级石墨和耐腐蚀镍基合金等领域的技术突破,第四代核裂变反应堆(钍基熔盐堆)在甘肃建成,并于2025年首次实现堆内钍铀转化。下列说法错误的是( )
A.NaF电子式
B.碳原子结构示意图
C.基态Ni原子价层电子排布图
D.元素钍(Th)有和等核素
3.A 为离子化合物,电子式为:,A错误。碳原子的质子数为6,核外电子分两层排布,K层2个电子、L层4个电子,结构示意图符合碳原子的核外电子排布规律,B正确。基态原子价层电子排布为,图示符合基态Ni原子核外电子排布规则,C正确。和质子数均为90、中子数不同,互为同位素,属于钍元素的不同核素,D正确。
4.(2026高考·广西)利于口腔健康的某物质,含原子序数依次增大的前四周期元素W、X、Y、Z。W是地壳中含量最高的元素,X单质在单质中氧化性最强,基态Y原子电子总数是最外层电子数的3倍,ZW是常用干燥剂。下列说法正确的是( )
A.原子半径:X>Y B.第一电离能:X>W
C.电负性:W>X>Z D.Z的价层电子轨道表示式
4.B W是地壳中含量最高的元素,为;X单质氧化性最强,为F;Y原子序数大于F,总电子数是最外层电子数3倍,推得为P(总电子数15,最外层5个电子,);ZW为常用干燥剂,W为,故Z为Ca(为常见干燥剂),据此回答。 原子半径:同周期从左到右原子半径减小,同主族从上到下原子半径增大,P为第三周期元素,F为第二周期元素,半径,即,A错误。第一电离能:同周期元素第一电离能总体随原子序数增大而呈递增趋势,O的第一电离能低于同周期相邻的F,故,B正确。非金属性越强,电负性越大,F是电负性最大的元素,电负性顺序为,即,C错误。的价层电子排布为,轨道应填充2个自旋方向相反的电子,价层电子轨道表示式,D错误。
5.(2026高考·江苏)锡(Sn)是中国古代青铜中的重要金属,Sn位于第五周期ⅣA族。下列说法正确的是( )
A.气态分子热稳定性: B.第一电离能:
C.原子半径: D.基态原子最外层电子排布式为
5.C 同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,非金属性,非金属性越强气态氢化物热稳定性越强,故稳定性,A错误。同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,和同周期,原子序数,故第一电离能,B错误。同主族元素从上到下电子层数增多,原子半径逐渐增大,位于第五周期ⅣA族,位于第三周期ⅣA族,故原子半径,C正确。为ⅣA族元素,最外层电子数为4,基态原子最外层电子排布式为,D错误。
6.(2026高考·重庆)X、Y、Z、Q和元素的原子序数依次增大,且皆不在0族。和处于同一周期,的核外电子分布在4个原子轨道上,和的n p轨道电子数之和等于的轨道电子数,在化合物中两种离子的电子排布式相同,离子的层电子数比层和层电子数之和多2。下列叙述正确的是( )
A.非金属性: B.的氢化物难溶于水
C.最高化合价: D.的焰色为黄色
6.C X核外电子占4个原子轨道,电子排布为,X为;X、Y同第二周期,X的电子数为2,X与Y的电子数之和等于Z的电子数,且Z不在0族,故Y的电子数为3,Y为,Z的电子数为5,Z为;中两离子电子排布相同,为18电子,故Q为(也为18电子,形成符合1:1组成);的M层电子数比K、L层之和()多2,即M层有12电子,电子排布为,W为。 X为C,Z为Cl,C的最高价含氧酸为,Cl的最高价含氧酸为,酸性强于,因此非金属性弱于,即,A错误。Y为N,氢化物为,能和水分子形成氢键,其极易溶于水,B错误。Y为,最高化合价为;W为,最高化合价为,因此最高化合价,即,C正确。Q为,焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃),钠的焰色为黄色,D错误。
7.(2026高考·重庆)下列描述正确的是( )
A.的电子式为 B.的空间填充模型为
C.的电子排布图为 D.中子数22的的核素符号为
7.C 是共价化合物,不存在阴阳离子,其电子式为:,A错误。题图为球棍模型,不是空间填充模型,的空间填充模型为:,B错误。核外有9个电子,电子排布式为,电子排布图为,C正确。的质子数为18,中子数为22的核素质量数为,核素符号左下角应为质子数,正确符号为,D错误。
8.(2026高考·江西)高能离子化合物由同一短周期元素组成。四种原子基态时未成对电子总数为7,内层电子总数为8,阴离子结构如图。下列元素中电负性最小的是( )
A.M B.X C.Y D.Z
8.C 同周期主族元素,从左到右电负性逐渐增大,故B、C、N、F中电负性最小的为B元素,即元素Y,故选C。
9.(2026高考·贵州)反应可用于制备消毒剂。下列有关化学用语的说法错误的是( )
A.基态氧原子的电子云轮廓图:
B.的电子式:
C.中子数为20的氯原子符号:
D.的电离方程式:
9.C 电子云轮廓图为沿y轴伸展的哑铃形,与图示一致,A正确。中C与每个O形成双键,给出的电子式中各原子均满足8电子稳定结构,书写正确,B正确。中子数为20的氯原子,质量数=质子数+中子数=17+20=37,原子符号为,C错误。水是弱电解质,存在自偶电离,电离方程式书写正确,D正确。
10.(2026高考·江西)我国科学家在硅衬底上成功合成材料,实现了黄光LED的重大突破,点亮了“中国之光”。已知Ga、In和Al同族,下列说法正确的是( )
A.Ga的价层电子排布是 B.中Ga与In化合价不同
C.单晶硅是半导体材料 D.是金属材料
10.C Ga位于第四周期第ⅢA族,价层电子排布为,是Al的价层电子排布,A错误。在中N元素显-3价,Ga和In均为第ⅢA族元素,最高正价均为+3,,满足各元素的正负化合价代数和为0,则在中二者化合价均为+3价,化合价相同,B错误。单晶硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是常用的半导体材料,C正确。中含有非金属元素N,不属于金属材料,D错误。
11.(2026高考·广东)化合物与可用作电解质饮料的配料。短周期元素M、R、L、T、Q、X原子序数依次增加,R、X同族,Q与X相邻,Q基态原子的3p轨道为半充满,则下列说法正确的是( )
A.原子半径: B.金属性:
C.第一电离能: D.最高价氧化物对应水化物的酸性:
11.C Q基态原子3p轨道半充满,电子排布为,故Q为P;Q与X相邻且X原子序数更大,故X为S;R与X同族,故R为O;结合化合物为电解质配料为,T为Mg,原子序数依次增大规律,可推出M为H,L为Na,电解质为,据此解答。 同主族元素原子半径从上到下增大,故原子半径,即,A错误。同周期主族元素从左到右金属性减弱,故金属性,即,B错误。同周期元素第一电离能总体呈增大趋势,第ⅤA族p轨道半充满结构稳定,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能,即,C正确。元素非金属性越强,最高价氧化物对应水化物酸性越强,非金属性,故酸性,即,D错误。
12.(2026高考·河南)某催化剂由、、、四种短周期主族元素及第四周期区元素组成。、、、的原子序数依次增大,基态原子的原子核外无未成对电子。基态原子的核外电子填充在3个能级,且各能级电子数相等,其价电子数等于原子核电荷数的一半。与位于不同周期,基态原子的价电子数与基态原子轨道中的电子总数相等。下列说法正确的是( )
A.电负性: B.的中心原子采取杂化
C.的原子半径在同周期中最大 D.的第一电离能高于同周期相邻元素
12.A 、、、的原子序数依次增大,基态Q原子电子填充3个能级且各能级电子数相等,电子排布为,故Q为C;Q价电子数为4,等于W核电荷数的一半,得W核电荷数为8,故W为O;Z为第四周期s区元素且无未成对电子,电子排布为,故Z为Ca;X、Y原子序数依次增大且为短周期主族元素、不同周期,故X为第二周期、Y为第三周期,X价电子数等于Y的p轨道总电子数,X原子序数大于O,只能为F(价电子数7),则Y的p轨道总电子数为7,电子排布为,故Y为Al。 同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大,电负性F>O,即,A正确。为,中心C的价层电子对数为,采取杂化,B错误。Z为Ca,第四周期原子半径从左到右逐渐减小,同周期原子半径最大的是K,不是Ca,C错误。Y为Al,同周期相邻元素为Mg和Si,同周期主族元素,第一电离能从左往右有增大的趋势,则第一电离能:,Mg的3s轨道电子能量低于Al的3p轨道电子能量,更难电离,则第一电离能:,D错误。
二、解答题
13.(2026高考·贵州)钪是一种关键的战略金属,对国防科技、产业升级有重要的作用。从某钪铝渣[含及、、等的氢氧化物]中回收钪和铝,工艺流程如图。
已知:
①钪铝渣中夹杂在其他金属氢氧化物中或包裹在其他颗粒的孔隙中。
②“酸浸”工序中,钪主要以的形式被浸出。
③时,, 。
回答下列问题:
(1)基态钪原子的价层电子轨道表示式为_______________。
(2)“预处理”工序的操作是________。
(3)“碱浸”工序中,在一定条件下,NaOH溶液浓度对钪和铝浸取率的影响如图1,最佳NaOH溶液浓度为________________。
(4)“酸浸”工序中浸出钪的主要离子方程式为____________________。
(5)pH对萃取率的影响如图2,HNO3溶液浓度对洗脱率的影响如图3。
①“无机溶液1”中存在的金属阳离子主要是___________。
②本工艺中去除溶液中Fe3+的工序是___________,依据是_____________________________________。
(6)“碱浸”工序中,、溶液中时,pH为________。
13.【答案】(1)
(2)研磨(粉碎)钪铝渣
(3)
(4)
(5);洗脱;相同条件下,时,Fe元素的洗脱率远高于Sc元素,Fe元素被硝酸洗脱进入无机溶液2,Sc元素仍保留在有机相中
(6)12.6
【解析】(1)钪为21号元素,价层电子排布为,价层电子轨道表示式为:。
(2)已知被包裹在颗粒孔隙中,预处理需要研磨(粉碎)钪铝渣,增大接触面积,利于后续浸出。
(3)工艺需要尽可能多浸出Al、尽可能少浸出Sc,实现二者分离。由图1可知:浓度为时,Al浸出率已经达到较高值,且Sc浸出率仍很低,分离效果好,故为最佳浓度。
(4)酸浸时与氢离子反应生成,离子方程式: 。
(5) ①协同萃取时,由图2可知、的萃取率很低,而铝元素前序已除掉;因此无机溶液1中主要金属阳离子为;
② 去除的工序为洗脱;依据是:相同条件下,时,Fe元素的洗脱率远高于Sc元素,Fe元素被硝酸洗脱进入无机溶液2,Sc元素仍保留在有机相中。
(6)已知:,,联立得: , ,。
14.(2026高考·广东)硫、氯单质及其化合物在科研和生产中均具有重要作用。
(1)基态S原子的价层电子轨道表示式为___________。
(2)我国科学家在深海发现化能合成生物群落,硫化物的氧化可为生物活动提供能量。
则___________(用和表示)。
(3)的氧化可在卟啉铁配合物[](用表示)催化下进行,其中的一步反应为。为研究不同因素对该反应的影响,进行4组实验:Ⅰ~Ⅲ组仅初始不同;Ⅳ与Ⅱ组仅温度不同。时间内的实验数据如图1。
①下列说法正确的有___________。
A.0~t内反应速率:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ B.Z的平衡转化率:Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ
C.实验温度:Ⅱ>Ⅳ D.平衡时的浓度:Ⅱ和Ⅳ相等
②Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的数据点分布在一条直线上,且,则___________。
(4)可用于橡胶的硫化。其在潮湿空气中水解生成、和,该水解反应的熵变___________0(填“>”“=”或“<”)。
(5)某低共熔溶剂(D)可用于吸收,其吸收过程可表示为:
,
在一定和压强()下,吸收至饱和时,每摩尔D吸收的量为,相关信息见图2,或随的变化如图3。
①1 mol D在303 K、下吸收至饱和,再升温至、降压至,达平衡后可释放___________。
②形成的总过程表示为,其平衡常数可表示为。已知:时,,则在、、最多可吸收___________。(写出计算过程,结果保留两位有效数字)
14.【答案】(1)
(2)
(3)BC;3.2
(4)>
(5)0.82;0.22
【解析】(1)S的原子序数为16,在周期表中位于第三周期VIA族,所以其价层电子轨道表示式为
(2)根据盖斯定律,,故;
(3)①A.题图1的纵坐标是Z的反应速率,从实验Ⅰ到Ⅲ,随着的增大,Z的反应速率逐渐增大,转化率也逐渐增大,A错误。从实验Ⅰ到Ⅲ,随着的增大,Z转化率逐渐增大,B正确。温度越高反应速率越快,由题图1可知实验Ⅱ的反应速率比Ⅳ的反应速率大,故实验温度:Ⅱ>Ⅳ,C正确。Ⅱ和Ⅳ温度不同,该分步反应平衡常数不同,平衡时Z的浓度不相等,D错误,故BC。
②已知Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的数据点分布在一条直线上,故,,则。
(4)在潮湿空气中水解的化学方程式为,该反应为熵增反应,熵变。
(5)①由题干可知,每摩尔D吸收的量为。结合题图3可知,303 K、时,,,;350 K、时,,,,故达平衡后释放的为。
②由题图3可知,时,温度不变不变。时,,结合题图2中信息,,,则,解得;时,,解得,,故最多可吸收。
15.(2026高考·河北)钒和铬是重要的战略金属。河钢集团与中科院合作研发了国际领先的亚熔盐法清洁生产工艺,实现在温和条件下钒和铬的高效提取。主要流程如下:
已知:钒渣主要含、、和少量CaO、 等。
回答下列问题:
(1)V和Cr均位于元素周期表的_____区。
(2)氧化工序通常采用较大的流量,其目的是_______________________;配平化学方程式:________________________________。
_____ _____ _____ _____ _____ ______
(3)滤渣的主要成分有 、__________、__________(填化学式)。
(4)80℃和40℃时,和的溶解度随 质量分数变化如图所示。结合图像分析 质量分数为30%时,冷却结晶工序降温至40℃有利于实现钒和铬有效分离的原因:________________________________。
(5)母液返回_________工序。
(6)还原工序中,反应的离子方程式为___________________________________。
15.【答案】(1)d
(2)提高氧气浓度,加快反应速率,使反应更充分(或提高钒、铬的浸出率等,合理即可);4FeO·V2O3 + 24NaOH + 5O2 2Fe2O3+ 8Na3VO4+ 12H2O
(3)Fe2O3;CaSiO3
(4)在NaOH质量分数为30%时,40℃下Na3VO4的溶解度远小于80℃,而Na2CrO4的溶解度变化不大。降温至40℃时,Na3VO4大量结晶析出,而Na2CrO4仍留在溶液中,从而实现钒和铬的分离
(5)氧化
(6)2+3+10H⁺=2Cr3+3+5H2O
【解析】(1)根据元素周期表分区规则,V(23号)属于第ⅤB族,Cr(24号)属于第ⅥB族,它们的价电子排布分别为3d34s2和3d54s1,均位于d区。
(2)首先,氧化工序的目的是将FeO·V2O3和FeO·Cr2O3中的Fe(Ⅱ)、V(Ⅲ)、氧化为Fe(Ⅲ)、V(Ⅴ),同时需要保证反应物充分接触,提高反应速率和转化率。采用较大O2流量可以提高氧气浓度,加快反应速率,使反应更充分(或提高钒、铬的浸出率等,合理即可)。配平化学方程式:FeO·V2O3中Fe为+2价,V为+3价;Fe2O3中Fe为+3价,Na3VO4中V为+5价。每1 mol FeO·V2O3中,Fe失去1 mol e⁻,2 mol V共失去4 mol e⁻,总计失去5 mol e⁻。O2每1 mol得4 mol e⁻,因此FeO·V2O3与O2的系数比为4:5。最终方程式为:4FeO·V2O3 + 24NaOH + 5O2 2Fe2O3+ 8Na3VO4+ 12H2O。
(3)在氧化步骤中,FeO·V2O3和FeO·Cr2O3被氧化为Fe2O3、Na3VO4、Na2CrO4,SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3。进入沉淀步骤后,加入和,与水反应生成。与沉淀,MgO与Fe2O3不与碱反应,综上,滤渣主要成分为MgO、Fe2O3、CaSiO3。
(4)观察图像:在80℃时,Na2CrO4的溶解度较高,且随NaOH浓度增加而降低。Na3VO4的溶解度较低,在40℃时,Na3VO4溶解度显著降低,而Na2CrO4溶解度仍较高。当NaOH质量分数为30%时,40℃下Na3VO4溶解度远小于80℃,而Na2CrO4溶解度变化不大。因此,降温至40℃时,Na3VO4大量结晶析出,而Na2CrO4仍留在溶液中,可实现钒和铬的分离。
(5)母液主要含NaOH,以及未结晶析出的Na3VO4、Na2CrO4等,根据流程,母液应返回“氧化”工序,继续参与反应,提高原料利用率。
(6)还原工序中,Na2CrO4被Na2SO3还原为Cr3+,被氧化为。根据氧化还原反应配平,离子方程式为2+3+10H⁺=2Cr3+3+5H2O。
16.(2026高考·云南)创新驱动,深挖“城市矿山”,一种从废弃印刷电路板(WPCB)(主要含Cu、Ni、Au、Ag)中分离回收有价金属的工艺如下:
已知:①PMS为过一硫酸盐(含过氧键),在强酸介质中会水解。
②表示具有高氧化活性的单线态氧分子。
回答下列问题:
(1)Au与Cu同族,属于__________区元素。
(2)“酸浸1”中发生反应的离子方程式为__________。
(3)“滤液2”中主要的金属离子有、__________(填离子符号)。
(4)“氧化溶金”中,KCl不能用HCl替代的原因为__________;PMS发生反应的离子方程式__________。(将离子方程式补充完整)
__________+__________
(5)工序“”中,抗坏血酸的作用为__________。
(6)“碱沉”前,用的标准溶液测定“滤液”中的及浓度,和与的关系如图(,,忽略的水解)。“滤液1”中的浓度为__________(结果保留小数点后3位)。
(7)“沉银”时,“滤液2”与“滤液3”混合时有少量生成,其反应的化学方程式为__________。
16.【答案】(1)ds
(2)
(3)
(4)HCl为强酸,会引入大量 导致溶液酸性过强,使PMS发生水解而降低氧化能力失效
(5)作还原剂,将Au的阳离子还原为Au单质
(6)0.035
(7)
【解析】(1)Cu位于IB族,IB、IIB族元素属于ds区,Au与Cu同族,故为ds区元素。
(2)酸浸1加入稀盐酸,活泼金属Ni与稀盐酸反应溶解,Cu、Ag、Au不与稀盐酸反应,因此离子方程式为Ni和反应生成和,离子方程式:。
(3)滤渣1含Cu、Ag、Au,酸浸2加入稀硝酸,Cu、Ag与稀硝酸反应溶解生成、,Au不溶解,因此滤液2中金属离子除外还有。
(4)根据已知信息,PMS在强酸介质中会水解,若用HCl代替KCl,溶液酸性过强,PMS水解导致氧化能力下降。由已知②可知体系生成具有高氧化活性的单线态氧分子() ,PMS(以表示)发生分解反应生成硫酸根、氢离子和单线态氧,其离子方程式为:。
(5)“氧化溶金”后,金以 +3 价络离子形式存在于溶液中。抗坏血酸(维生素C)具有较强的还原性,在此工序中作为还原剂,将金的络离子还原析出,从而得到纳米 Au 。
(6)V(NaOH) 在 0 ~ 20.00 mL 之间时,pOH 急剧下降,此时是 NaOH 溶液中和滤液1中过量的 HCl 的阶段 。V(NaOH)在 20.00 ~ 55.00 mL 之间时,曲线趋于平缓,到达 55.00 mL 时 pNi 发生突变上升,说明此阶段NaOH均用于沉淀,沉淀消耗NaOH体积为,,由得,。
(7)滤液2中以形式存在,滤液3中含碱沉后过量的NaOH,AgOH不稳定分解为,因此反应为硝酸银与氢氧化钠反应生成氧化银、硝酸钠和水,化学方程式为。
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