湖南省长沙市中学2022-2023学年高二上学期期末考试化学试题 Word版含解析

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雅礼教育集团2022年高二下学期期末试卷化学试题时量：75分钟分值：100分试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。可能用到的相对原子质量：H-1C-12N-14O-16F-19Na-23Mg-24Al-27第Ⅰ卷(选择题)一、选择题(本题共10个小题，每小题3分，共30分，每个小题均只有一个选项符合题意)1.生活中的化学无处不在，下列关于生活中的化学描述错误的是A.可以用光谱分析的方法来确定太阳的组成元素是否含氦B.壁虎在天花板上爬行自如是因为壁虎的脚与墙体之间有范德华力C.溴和碘单质易溶于四氯化碳，难溶于水，因为萘、碘、四氯化碳都是非极性分子D.水很稳定是因为水中含有大量的氢键【答案】D【解析】【详解】A．每种元素在原子光谱中都有自己的特征谱线，用特征谱线可以确定元素组成，A正确；B．壁虎足上有许多细毛，与墙壁之间存在范德华力，壁虎可以在天花板上自由爬行，B正确；C．根据相似相溶原理，非极性物质易溶于非极性溶剂、不易溶于极性溶剂，则可知：萘和碘易溶于四氯化碳是因为萘、碘、四氯化碳都是非极性分子，C正确；D．水很稳定是因为水分子中的O-H键键能大，不易断裂，水分子间的大量氢键导致水的沸点高，D错误；故答案选D。2.下列分析判断正确的是A.酸性：B.和的中心原子均采取杂化C.氢化物的沸点：D.是手性分子【答案】A【解析】【详解】A．F、Cl是吸电子基，乙酸分子中甲基上的氢原子被F、Cl

1代替，使得羧基中羟基的极性增强，氢原子更易电离，酸性增强，所以酸性：，A正确；B．中心Si原子价层电子对数=，采取杂化，中心S原子价层电子对数=，采取杂化，B错误；C．NH3能形成分子间氢键，熔沸点较高，相对分子质量PH3AsH3>PH3，C错误；D．手性分子是含手性碳原子的分子，手性碳原子是连有4个不同原子或原子团的碳原子，在中，中心C原子上连了2个H原子，所以不是手性分子，D错误；故选A。3.25℃时，在0.1mol/LNaX溶液中，水电离出的OH-浓度浓度为；在0.1mol/L盐酸中，水电离出的OH-浓度为，若，则NaX溶液的pH值为A.5B.10C.11D.13【答案】B【解析】【详解】盐酸中，全部由水电离产生，的浓度，若，则，溶液中浓度等于水电离出的浓度，则溶液中氢离子浓度为：，则溶液的值为：，故选B。4.是橙黄色液体。少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于的说法正确的是A.该分子为非极性分子

2B.与水反应的化学方程式可能为：C.该分子中S-Cl键的键能小于S-S键的键能D.与结构相似，熔、沸点：【答案】B【解析】【详解】A．由结构可知，该分子正负电荷中心不能重合，结构不对称，为极性分子，A错误；B．S2Cl2与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O=SO2↑＋3S↓＋4HCl，B正确；C．氯原子半径小于硫原子半径，键长越短键能越大，所以分子中S-Cl键能大于S-S键的键能，C错误；D．S2Cl2与S2Br2结构相似，通过分子间作用力或范德华力进行分析，S2Br2相对分子质量大于S2Cl2的相对分子质量，S2Br2分子间的范德华力大于S2Cl2分子间的范德华力，即S2Br2的熔沸点高于S2Cl2，D错误；故选B。5.HCHO(g)与(g)在催化剂(简写为HAP)表面催化生成(g)和的历程示意图如下。下列说法错误的是A.反应物的键能总和-生成物的键能总和B.羟基磷灰石(HAP)的作用是降低反应的活化能，加快反应速率C.HCHO与分子中的中心原子的杂化轨道类型相同D.该反应过程既有极性共价键的断裂，也有非极性共价键的断裂【答案】C【解析】【详解】A．反应的反应热△H=反应物的键能总和一生成物的键能总和，A正确；B．由题意可知，羟基磷灰石(HAP)是甲醛催化氧化的催化剂，可以降低反应的活化能，加快反应速率，B正确；C．HCHO中C原子的σ键数为3，中心原子C上无孤电子对，杂化方式为sp2杂化，CO2分子中C

3原子的σ键数为2，无孤电子对，C原子的杂化方式为sp杂化，两者杂化方式不同，C错误；D．反应过程存在氧原子和氧原子之间非极性共价键的断裂，也存在碳氢、碳氧极性键的断裂，D正确；故答案选C。6.下列实验方法或方案能达到目的的是目的实验方法或方案A探究压强对化学平衡的影响B比较C和Si元素的非金属性强弱将碳单质和二氧化硅固体混合置于硬质玻璃管内高温加热，检验反应后产物C探究浓度对化学平衡移动的影响向两支盛有溶液的试管中分别滴入3滴浓硫酸和3滴浓NaOH溶液，观察溶液颜色的变化D探究浓度对反应速率的影响分别向两支盛有溶液的试管中分别加入4mL0.01mol/L和溶液，比较溶液褪色快慢A.AB.BC.CD.D【答案】C【解析】【详解】A．，该反应是气体分子数不变的反应，改变压强平衡不移动，A错误；B．碳单质和二氧化硅高温下发生反应，产生的二氧化碳是气体从体系中逸出，从而使反应不断向右进行，非金属性是指氧化性，该反应中碳表现还原性，B错误；C．溶液中存在平衡，滴入3滴浓硫酸，平衡向左移动，溶液橙红色加深，滴入3滴浓NaOH溶液，平衡向右移动，溶液黄色加深，因而可通过观察溶液颜色的变化探究浓度对化学平衡移动的影响，C正确；D．KMnO4与H2C2O4反应探究速率是以高锰酸钾褪色快慢来比较，高锰酸钾必须要完全反应，本实验高锰酸钾过量，D错误；

4故选C。7.常温常压下，有关下列各溶液的描述中正确的是A.浓度均为0.1mol/L的、混合溶液中：，且2c(Na+)=3[+c(H2CO3)]B.等浓度的溶液和溶液，的水解程度一样C.一定浓度的氨水加水稀释，的比值和的比值均增大D.等浓度的醋酸钠和醋酸溶液混合后溶液显酸性，溶液中微粒的浓度关系为：【答案】A【解析】【详解】A．浓度均为0.1mol·L-1的Na2CO3、NaHCO3混合溶液中：碳酸根离子的水解程度比碳酸氢根离子大，则，又根据物料守恒，2c(Na+)=3[+c(H2CO3)]，A正确；B．等浓度的(NH4)2SO4溶液和NH4Cl溶液，后者铵根离子浓度小，水解程度大，的水解程度不一样，B错误；C．一定浓度的氨水加水稀释的过程中，=，温度不变，Kb不变，氢氧根离子浓度减小，的比值增大，根据电荷守恒，则的比值变小，C错误；D．等浓度的醋酸钠和醋酸溶液混合后溶液显酸性，说明醋酸的电离大于醋酸钠的水解，c(CH3COO-)>c(CH3COOH)，则溶液中有关微粒的浓度关系为：c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)，D错误；故选A。8.下列有关电化学装置的说法正确的是

5A.图a可验证铁的析氢腐蚀，负极反应式为：B.图b中的Y极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼C.图c通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀D.利用图d可处理银器表面的黑斑，银器表面的反应为【答案】D【解析】【详解】A．食盐水为中性溶液，铁发生吸氧腐蚀，负极：，正极：，选项A错误；B．电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，故若Y为负极，此进和Y(负极)相连的粗铜作了阴极，选项B错误；C．“牺牲阳极的阴极保护法”是原电池保护，铁（钢闸门）作正极可被保护，图c接电源了，为电解池保护，为“外接电源的阴极保护法”，铁作阴极被保护。选项C错误；D．图d构成原电池，Al为负极失电子：Al-3e-=Al3+，Ag2S作正极，得电子：Ag2S+2e-=2Ag+S2-，选项D正确；答案选D。9.双极膜在电渗析中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的解离成和，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。

6下列说法错误的是A.出口2的物质为NaOH溶液B.出口5的物质为硫酸钠溶液C.可从盐室最终进入阳极液中D.阳极电极反应式为【答案】CD【解析】【详解】A．电解时，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，溶液中的Na+向阴极移动，与双极膜提供的氢氧根离子结合，出口2的产物为NaOH溶液，A正确；B．电解时，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，溶液中的Br-向阳极移动，与双极膜提供的氢离子结合，故出口4的产物为HBr溶液，钠离子不能通过双极膜，故出口5是硫酸钠溶液，B正确；C．结合选项B，Br-不会从盐室最终进入阳极液中，C错误；D．电解池阳极处，发生的反应是物质失电子被氧化，发生氧化反应，水电离成H+和OH−，且氢氧根离子放电能力强于硫酸根离子，则在阳极处发生的反应为4OH--4e-=2H2O+O2，D错误；答案选CD。10.2022年诺贝尔化学奖授予了对点击化学和生物正交化学做出贡献的三位科学家。我国科学家在寻找新的点击反应砌块的过程中，意外发现一种安全、高效的合成化合物，其结构简式如图所示，其中X、Y、Z和W是原子序数依次增大的短周期元素，Y与W是同一主族元素，X与Y为相邻元素。下列说法正确的是A.原子半径：r(X)>r(Y)>r(Z)>r(W)B.简单氢化物的沸点：Y>Z

7C.电解Z的简单氢化物水溶液可制得和D.同周期主族元素中第一电离能大于X的元素有2种【答案】B【解析】【分析】X、Y、Z和W是原子序数依次增大的短周期元素，Y与W是同一主族元素，Y能形成2个共价键，则Y是O元素；W是S元素；X能形成3个共价键，则X是N元素；Z形成1个共价键，Z是F元素；据此分析解答。【详解】A．电子层数越多，原子半径越大，同周期元素，原子序数越大半径越小，则原子半径：r(S)>r(N)>r(O)>r(F)，A错误；B．H2O和HF都能形成氢键，每个H2O分子最多能形成4个氢键，而每个HF分子最多只能形成2个氢键，氢键越多，熔沸点越高，则简单氢化物的沸点：H2O>HF，B正确；C．F2能够和水反应生成氧气，因此电解HF水溶液不能制得和F2，C错误；D．同周期主族元素自左向右第一电离能呈增大趋势，但VA族(ns2np3)元素因p轨道处于半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第VIA族元素，同周期主族元素中第一电离能大于N的元素只有F元素1种，D错误；故选B。二、选择题(本题共4个小题，每小题4分，共16分。每小题有一个或两个选项符合题意，漏选得2分，错选不得分)11.用如图所示装置处理含的酸性工业废水，某直流电源电极反应为，则下列说法错误的是A.电源正极为A，电解过程中两电极上都有气体放出B.电解时从质子交换膜左侧向右侧移动C.电解过程中，右侧电解液pH保持不变

8D.电解池一侧生成，另一侧溶液质量减少16g【答案】C【解析】【分析】由题干电极反应可知，该电极反应为还原反应，在电解池中阴极上发生，故电源B极为负极，A极为正极，左侧Pt电极为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，据此分析解题。【详解】A．由分析可知，电源正极为A，电解过程中两电极上都有气体放出，左侧电极上放出O2，右侧电极上产生N2，A正确；B．由分析可知，左侧Pt电极为阳极，右侧Pt电极为阴极，故电解时从质子交换膜左侧向右侧移动，B正确；C．阴极电极反应式为，转移10mol电子时，阴极反应12mol氢离子，由阳极通过质子交换膜向阴极转移10mol氢离子，所以阴极氢离子浓度减小，pH增大，C错误；D、据电极反应式，阳极电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，阴极电极反应式为，电解池阴极生成5.6gN2，转移电子物质的量为：×10=2mol；每有2mol水电解转移4mol电子，则阳极电解生成的氧气的质量为1mol×16g/mol=16g，D正确；故答案为：C。12.已知HF分子在一定条件下会发生二聚反应：。经实验测得，不同压强下，体系的平均相对分子质量()随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法正确的是A.该反应的B.气体的总压强：p(a)

9【答案】BD【解析】【详解】A．温度升高平均摩尔质量减小，气体质量守恒，物质量增大，说明平衡向逆反应方向进行，升温平衡向吸热反应方向进行，正反应是放热反应，△H<0，A错误；B．b、c点是压强相同条件下的化学平衡，依据图像分析可知温度不变时，增大压强，气体物质的量减小，气体摩尔质量越大，p1>p2，气体的压强：p(a)K(c)

10结合形成配位键，形成配位键后N原子仍然采用sp3杂化，因此反应前后中心原子杂化方式不变，C正确；D．C为PH3，PH3分子中原子序数较大的元素是P元素，白磷为正四面体结构，4个P原子位于正四面体4个顶点上，P4分子中P-P键的键角为60°，D错误；故合理选项是BD。14.已知：.常温下，向的溶液中，逐滴滴加溶液，所得混合溶液的随溶液变化如图所示。下列叙述正确的是A.图中的数值：与相等B.常温下，电离常数的数量级为C.点溶液中存在：D.Z点溶液中存在：【答案】A【解析】【详解】A．点，代入计算式，得，；点对应，，代入计算式，得，，即，，A正确；B．由，，由

11点数据得：，的数量级为，，B错误；C．由电荷守恒：，点，，故，C错误；D．从，随着溶液的滴入，逐渐变大，也逐渐变大，点存在：，在M点之前，点存在：，D错误；故选A。第II卷(非选择题)15.磷、硫、氯是重要的非金属元素。回答下列问题：（1）基态氯原子的核外电子排布式为_______；第三周期中第一电离能均大于同周期相邻元素的是_______(填元素符号)（2）氮和磷氢化物性质的比较：热稳定性：_______(填“>”或“<”)。沸点：_______(填“>”或“<”)，其沸点大小的判断依据是_______。（3）分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)，已知分子中共含有5对孤电子对，则中的大键应表示为_______。分子中键角_______分子中键角(填“>”、“＜”、“=”)。【答案】（1）①.1s22s22p63s23p5②.Mg和P（2）①.＞②.＞③.N2H4能够形成分子间氢键，P2H4不能形成氢键，导致N2H4的沸点高于P2H4（3）①.②.＜【解析】【小问1详解】已知Cl是17号元素，故基态氯原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，根据同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA反常，故第三周期中第一电离能均大于同周期相邻元素的是Mg和P，故答案为：1s22s22p63s23p5；Mg和P；【小问2详解】由于N的电负性比P大，且N的原子半径比P的小，即N-H键键长比P-H键键长短，键能N-H比P-H

12的大，故热稳定性：＞，由于N2H4能够形成分子间氢键，P2H4不能形成氢键，导致N2H4的沸点高于P2H4，故沸点：＞，故答案为：＞；＞；N2H4能够形成分子间氢键，P2H4不能形成氢键，导致N2H4的沸点高于P2H4【小问3详解】SO2分子中中心S原子价层电子对数为2+=3，有1个孤电子对，SO2分子中含有5对孤电子对，则每个O原子中含有2个孤电子对，S原子和每个O原子之间存在一个σ键，SO2中每个O原子均有1个未成键电子，S原子提供两个电子，大键由3个原子和4个电子组成，则SO2中的大π键可表示为，SO3分子中中心S原子价层电子对数为3+=3，故SO3为平面三角形结构，而SO2为V形结构，故SO2分子中键角＜SO3分子中键角，故答案为：；＜。16.弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶解平衡均属于化学平衡。请回答下列有关平衡的问题。Ⅰ.在一定温度下，向一个容积不变(1L)的密闭容器中，加入和使之发生反应，起始时压强为，平衡时容器内压强为起始时的6/7。计算并回答：（1）已知：可逆反应的平衡常数可以用平衡分压代替平衡浓度(称为分压平衡常数，用表示)计算，分压=总压×物质的量分数，则上述反应的_______(用含的代数式表示)。（2）保持同一反应温度和体积，若将起始物改为amolPCl3，bmolCl2，cmol。欲使平衡时各组分的体积分数与(1)中的一样，则a，b，c满足的关系为_______。Ⅱ.某三元羧酸在表面活性剂、洗涤剂、润滑剂等方面具有重要的地位。常温时，向的溶液中滴入等浓度的NaOH溶液，H3A、、、的物质的量分数与溶液的pH的关系如图所示。

13（3）常温时，的溶液的pH约为_______。(已知)（4）常温时，反应的平衡常数为K=_______(用含a或b或c的代数式表示)（5）当滴入30mLNaOH溶液时，下列溶液中微粒浓度关系正确的是_______A.B.C.D.Ⅲ.含有的废水毒性较大，某工厂废水中含的。为了使废水的排放达标，进行如下处理：、（6）该废水加硫酸酸化后，再加入绿矾()，发生反应的离子方程式为_______。（7）若处理后的废水中残留的，则残留的的浓度为_______mol/L。(已知：，)。【答案】（1）（2）a+c=3，b+c=4（3）2.5（4）10c-14（5）BCD（6）（7）3.0×10－6

14【解析】【小问1详解】容积不变，平衡时容器内压强为开始时的，则平衡时物质的量为开始的时的，所以平衡时气体物质的量为（3+4）mol×=6mol；设参加反应的PCl3为xmol，列出三段式为：所以3-x+4-x+x=6，所以x=1mol，则平衡时PCl3、Cl2、PCl5物质的量分别为2mol、3mol、1mol，Kp==；【小问2详解】保持同一反应温度，若将起始物改为amolPCl3，bmolCl2，cmolPCl5．欲使平衡时各物质体积分数和（1）一样，则该平衡状态与原平衡状态是等效平衡；所以只要加入的反应物的量与原来相同即可，即加入3molPCl3和4molCl2，因此把amolPCl3，bmolCl2，cmolPCl5转化为PCl3和Cl2的量分别为：（a+c）mol，（b+c）mol，所以当加入PCl3和Cl2为：a+c=3，b+c=4时与原平衡等效；【小问3详解】结合图像，常温时，的溶液中H2A-和H+浓度接近相等，则c（H+）=0.3×0.01mol/L=0.003mol/L，pH约为3-1g3=2.5；【小问4详解】B点c（HA2-）=c（A3-），pH=c，则反应A3-+H2O⇌HA2-+OH-的平衡常数Kh==c（OH-）==10c-14；【小问5详解】当加入NaOH溶液的体积为30mL时，反应后溶质为Na3A；A.Na3A为强碱弱酸盐，溶液显碱性，A3-、HA-、H2A-水解程度逐渐减弱，故，A错误；B.结合物料守恒，溶液中存在，B正确；

15C.结合质子守恒可得：c（OH-）=3c（H3A）+2c（H2A-）+c（HA2-）+c（H+），C正确D.根据电荷守恒，溶液中存在，D正确；【小问6详解】废水中加入绿矾和硫酸，根据流程图，可知发生的是氧化还原反应，配平为：。【小问7详解】=＝1.5×107，则c(Cr3＋)＝1.5×107×2.0×10−13mol⋅L−1=3.0×10－6mol·L－1。17.稀土是元素周期表第Ⅲ族副族元素钪(SC)、钇(Y)和镧系元素共17种化学元素的合称，是隐形战机、超导、核工业等高精尖领域必备的原料，但是稀土的开采和加工对环境破坏比较大。从某种矿物(含铁、铝等元素)中提取稀土(用R表示)的工艺如图：已知：①月桂酸()熔点为44℃，难溶于水；②；③开始溶解时的pH为8.8，有关金属离子沉淀的相关pH见表。离子开始沉淀时的pH8.8153.66.2~7.4沉淀完全时的pH/3.24.7/（1）“过滤1”前，用NaOH溶液调pH，控制pH的范围为_______，得到的滤渣主要成分为_______。

16（2）“过滤2”后，滤饼中检测不到Mg元素，滤液2中浓度为0.2mol/L。为尽可能多地提取，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中低于_______(保留两位有效数字)。（3）“加热搅拌”控制在55℃左右，其原因是_______。（4）稀土中钪元素的单质具有较高熔点且密度和铝接近，可制备高熔点轻质合金，此种合金可用作_______(任答出一种用途即可)。（5）某甲醇/燃料电池，电解质是掺杂的晶体，它在熔融状态下能传导，写出该电池负极的电极反应式_______。【答案】（1）①.、②.（2）（3）低于55℃溶解不完全，温度太高，因盐酸具有挥发性，溶解率降低，不利于分离（4）航空航天或耐高温材料（5）【解析】【分析】矿物用酸化的浸取后，溶液中含有、、、、、等，氧化是将氧化成以便于除去，调pH除去、，滤渣主要为、；滤液1中含有、、等，加入月桂酸钠使形成沉淀，滤液2主要含硫酸镁溶液，可以在浸取步骤循环利用；将滤饼溶于盐酸中，在55℃下搅拌至完全溶解，形成月桂酸和的混合液，因月桂酸熔点为44℃，难溶于水，冷却后析出，过滤得到溶液和月桂酸，以此作答。【小问1详解】过滤1前，氧化是将氧化成以便于除去，调pH除去、，滤渣主要为、，其中根据表中数据，在除去、时，不能影响所以调节pH的范围为，故填、；；【小问2详解】滤液2中浓度为0.2mol/L，为尽可能的获得，则在不影响的情况下完全沉淀，即

17刚开始沉淀时，根据，则过滤前的溶液中<，故填；小问3详解】将滤饼溶于盐酸中，在55℃下搅拌至完全溶解，形成月桂酸和的混合液，温度太高，因盐酸具有挥发性，溶解率降低，不利于分离，故填低于55℃溶解不完全，温度太高，因盐酸具有挥发性，溶解率降低，不利于分离；【小问4详解】稀土中钪元素的单质具有较高熔点且密度和铝接近，其物理性质与金属铝相似，可制备高熔点轻质合金，此种合金可用作航空航天或耐高温材料等，故填航空航天或耐高温材料(其他合理答案也可)；【小问5详解】根据题意，甲醇燃料电池中，有氧气的一极为正极，则甲醇在电池负极放电，被氧化，其电极反应式，故填。18.已知X、Y、Z、M、Q、E为原子序数依次增大的前四周期元素，X的核外电子总数与其电子层数相同，Y元素基态原子中s电子总数与p电子总数相等，Z在元素周期表中电负性最大，M元素原子半径在同周期中最大，Q元素基态原子最外层电子排布式为，基态E原子d轨道中成对电子与成单电子的数目比为4∶3。回答下列问题：（1）E在周期表中的位置为_______，其基态原子的价层电子的轨道表示式为_______；其基态原子的核外空间运动状态不同的电子有_______种。（2）Y、Z、M、Q简单离子的半径由大到小的顺序(用对应离子符号表示)_______。（3）是有机合成的重要还原剂，利用遇水反应生成的氢气的体积测定样品纯度。①与水反应后的溶液中仅有一种溶质，且溶液显碱性，则与水反应的化学方程式为_______。②现设计如图四种装置测定样品的纯度(即质量分数)，假设杂质不参与反应。

18从简约性、准确性角度考虑，最适宜的方案是_______(填编号)。③取样品0.0100g，若实验测得氢气的体积为14.56mL(已换算为标准状况)，则样品纯度为_______。【答案】（1）①.第四周期第Ⅷ族②.③.15（2）O2->F->Na+>Al3+（3）①.NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑②.乙③.87.75%【解析】【分析】X、Y、Z、M、Q、E为原子序数依次增大的前四周期元素，X的核外电子总数与其电子层数相同，则X为H，Y的基态原子中s电子总数与p电子总数相等，Z在元素周期表中电负性最大，Z为F，Y原子序数小于F，故核外电子排布式为1s22s22p4，故Y为O元素；M元素原子半径在同周期中最大，Q的基态原子最外层电子排布式为3s23p1，则Q为Al元素、M为Na；基态E的d轨道中成对电子与单电子的数目比为4：3，E的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，故E为Co。【小问1详解】E为Co，在周期表中的位置为第四周期第Ⅷ族，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，价层电子的轨道表示式为；Co有四个s轨道，两个p轨道都是全满的，3d轨道根据洪特规则可知占了5个轨道，所以轨道数=4×1+2×3+5=15；【小问2详解】Y、Z、M、Q分别为O、F、Na、Al，根据具有相同电子层结构的阳离子半径小于阴离子半径，阴离子所带电荷越多半径越大，阳离子所带电荷越多，半径越小，半径由大到小的顺序O2->F->Na+>Al3+；【小问3详解】①为NaAlH4，与水反应后的溶液中仅有一种溶质为偏铝酸钠，且溶液显碱性，与水反应的化学方程式为NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑；②反应过程生成氢气，乙装置相对于甲装置可以保持压强恒定，丙装置排水时需要短进长出，丁相比于乙操作不够简单，故从简约性、准确性角度考虑，最适宜的方案是乙；

19③生成氢气的体积为14.56mL，其物质的量为，根据NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑，NaAlH4物质的量为，则样品纯度为×100%=87.75%。

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