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专题十一 原子结构 元素周期律-2022年高考化学一轮复习对点讲解与练习（通用版）学案
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这是一份专题十一 原子结构 元素周期律-2022年高考化学一轮复习对点讲解与练习（通用版）学案，共27页。学案主要包含了拓展训练，基础巩固，能力提升，答案与解析等内容，欢迎下载使用。
专题十一 原子结构 元素周期律
考点1 原子结构 原子核外电子排布
考法1 微粒的组成、结构和性质
命题角度1 微观粒子结构
例1. 下列叙述正确的是
A.24 g镁与27 g铝中,含有相同的质子数
B.同等质量的氧气和臭氧中,电子数相同
C.1 mol重水与1 mol水中,中子数比为2∶1
D.1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数相同
【解析】24 g镁与27 g铝的物质的量均为1 mol,但Mg、Al的质子数分别为12、13,A项错误;1 mol O2含有16 mol电子,1 mol O3含有24 mol电子,质量相同(设为m g)的O2、O3含有的电子的物质的量分别为m32×16 mol=m2 mol、m48×24 mol=m2 mol,B项正确;1 mol D2O含有10 mol中子,1 mol H2O含有8 mol中子,C项错误;1 mol CH3―CH3含有7 mol共价键,1 mol CH2CH2含有6 mol共价键,D项错误。
【答案】 B
命题角度2 元素、核素、同位素、同素异形体的联系和区别
例2. 下列说法正确的是
A.818O表示中子数为10的氧元素的一种核素
B.金刚石和石墨互为同素异形体,两者之间不能相互转化
C.CH3COOH和CH3COOCH3互为同系物
D.C6H14的同分异构体有4种,其熔点各不相同
【解析】金刚石和石墨在一定条件下可以相互转化,B项错误;CH3COOH属于酸,CH3COOCH3属于酯,两者不互为同系物,C项错误;C6H14的同分异构体有5种,分别为、、、、,D项错误。
【答案】 A
命题角度3 原子结构与元素性质、元素周期律的关系
例3. 根据原子结构及元素周期律的知识,下列推断正确的是
A.同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱
B.核外电子排布相同的微粒化学性质也相同
C.Cl-、S2-、Ca2+、K+半径逐渐减小
D.1735Cl与 1737Cl得电子能力相同
【解析】同主族元素最高价含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱,A项错误;核外电子排布相同的微粒化学性质不一定相同,如Ar、Cl-、K+化学性质不同,而互为同位素的原子化学性质相同,如 1735Cl和 1737Cl,B项错误,D项正确;Cl-、S2-、Ca2+、K+核外电子排布相同,质子数越大,半径越小,故半径大小关系应为Ca2+
【拓展训练】1. 随着原子序数的递增,八种短周期元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.常见离子半径:g>h>d>e
B.上述元素组成的zx4f(gd4)2溶液中,离子浓度:c(f 3+)>c(zx4+)
C.由d、e、g三种元素组成的盐溶液和稀硫酸反应可能生成沉淀
D.f的最高价氧化物对应的水化物可以分别与e和h的最高价氧化物对应的水化物发生反应
命题角度4 8电子稳定结构的考查
例4. 继发现C3O2是金星大气成分之后,科学家又探测出水星大气中含有一种称为硫化羰(化学式为COS)的物质,已知硫化羰与二氧化碳的结构相似,但在氧气中会燃烧,下列有关C3O2与硫化羰的说法不正确的是
A.C3O2与CO均可以在氧气中燃烧生成CO2
B.硫化羰在氧气中完全燃烧后的生成物是CO2和SO2
C.COS分子中所有原子都满足8电子稳定结构
D.CO、C3O2、CO2都是碳的氧化物,它们互为同素异形体
【解析】C3O2与CO中碳元素都处于低价态,均可以在氧气中燃烧生成CO2,A项正确;硫化羰在氧气中完全燃烧后的生成物是CO2和SO2,B项正确;COS分子结构与CO2类似,分子中所有原子都满足8电子稳定结构,C项正确;同素异形体描述的对象为单质,D项错误。
【答案】 D
命题角度5 等电子微粒的考查
例5. 设X 、Y 、Z代表元素周期表中前四周期的三种主族元素,已知X+和Y-具有相同的电子层结构;Z的原子核内质子数比Y的原子核内质子数少9;Y和Z两种元素可形成含4个原子核、42个电子的负一价阴离子。下列说法不正确的是
A.Z的气态氢化物分子中含有10个电子
B.Y的气态氢化物分子中含有18个电子
C.Z与X形成的化合物X2Z中离子都达到稳定结构
D.Y、Z组成的化合物属于离子化合物
【解析】 水分子中含有10个电子,氯化氢分子中含有18个电子,A、B项正确;K2O中的钾离子、氧离子最外层均达到8电子稳定结构,C项正确;氯、氧元素组成的化合物为共价化合物,D项错误。本题也可从常见的4核负一价阴离子NO3-、ClO3-角度来分析,然后根据Z的原子核内质子数比Y的原子核内质子数少9,推知Y是氯元素、Z是氧元素。
【答案】 D
考点2 化学键 分子间作用力
考法2 化学键类型的判断 离子化合物和共价化合物的判断
命题角度 化学键类型和化合物类型的判断
例6. a、b、c、d为短周期元素,a的M电子层有1个电子,b的最外层电子数为内层电子数的2倍,c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,c与d同周期,d的原子半径小于c。下列叙述错误的是
A.d元素的非金属性最强
B.它们均存在两种或两种以上的氧化物
C.只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物
D.b、c、d分别与氢形成的化合物中化学键均为极性共价键
【解析】由题意推知,a为Na,b为C(碳),c为S,d为Cl。四种元素中Cl的非金属性最强,A项正确;四种元素形成的氧化物有Na2O、Na2O2,CO、CO2,SO2、SO3,ClO2、Cl2O7等,B项正确;只有Na为金属元素,Na与非金属元素C、S、Cl形成的化合物都是离子化合物,C项正确;C与H可形成C2H6,C与C之间的化学键为非极性共价键,D项错误。
【答案】 D
【拓展训练】2.下列说法正确的是( )
A.CaO与水反应过程中,有共价键的断裂和形成
B.H2O的热稳定性比H2S的强,是由于H2O的分子间作用力较大
C.KCl、HCl、KOH的水溶液都能导电,所以它们都属于离子化合物
D.葡萄糖、二氧化碳和足球烯(C60)都是共价化合物,它们的晶体都属于分子晶体
考法3 电子式的书写
命题角度 电子式的书写
例7. 四种相邻主族短周期元素的相对位置如表所示,x的原子核外电子数是m的2倍,y的氧化物具有两性。回答下列问题:
m
n
x
y
(1)y元素在周期表中的位置是第 周期 族,其单质可采用电解熔融 的方法制备。
(2)这四种元素最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是 ,碱性最强的是 。(填化学式)
(3)气体分子(mn)2的电子式为 。(mn)2称为拟卤素,性质与卤素类似,其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 。
【解析】由题给条件可以推出m、n、x、y分别是C、N、Mg、Al。(1)Al在元素周期表中的位置是第三周期ⅢA族,单质铝采用电解熔融氧化铝的方法制备。(2)元素非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,所以酸性最强的是HNO3,元素金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,所以Mg(OH)2碱性最强。(3)(CN)2的电子式为∶N︙︙C∶C︙︙N ∶,根据卤素单质与氢氧化钠溶液的反应,写出(CN)2与NaOH溶液反应的化学方程式:2NaOH+(CN)2NaCN+NaOCN+H2O。
【答案】(1)三 ⅢA 氧化铝 (2)HNO3 Mg(OH)2
(3)∶N︙︙C∶C︙︙N ∶ 2NaOH+(CN)2NaCN+NaOCN+H2O
【拓展训练】3. 下列有关电子式的表述不正确的是( )
A.NaBH4的电子式为Na+（H∶B··HH··∶H）-
B.用电子式表示CaF2的形成过程:∶F····∶F····∶+∶Ca（∶F····∶）-Ca2+（∶F····∶）-
C.光气(COCl2)的电子式为
D.用电子式表示H2O的形成过程:H·+·O·····+·HH∶O····∶H
考点 3 元素周期表及其应用
考法4 利用原子序数差的关系确定元素在周期表中的位置
命题角度 元素在周期表中位置的确定
例8. 2016年IUPAC命名117号元素为Ts(中文名“石田”,tián),Ts的原子核外最外层电子数是7。下列说法不正确的是
A.Ts是第七周期第ⅦA族元素
B.Ts的同位素原子具有相同的电子数
C.Ts在同族元素中非金属性最弱
D.中子数为176的Ts核素符号是 117176Ts
【解析】0族元素从上往下,原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118,则可推断117号元素位于第七周期ⅦA族,A项正确;互为同位素的不同核素具有相同的质子数,质子数等于核外电子数,B项正确;同主族元素从上往下,非金属性逐渐减弱,C项正确;中子数为176的Ts核素符号是 117293Ts,D项错误。
【答案】D
【拓展训练】4. 2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。铟与铷(37Rb)同周期。下列说法不正确的是( )
A.In是第五周期第ⅢA族元素
B.49115In的中子数与电子数的差值为17
C.原子半径:In>Al
D.碱性:In(OH)3>RbOH
考点4 元素周期律及其应用
考法5 元素金属性和非金属性强弱的判断
命题角度1 结合反应事实比较元素非金属性强弱
例9. 下列事实不能说明O元素的非金属性比S元素的非金属性强的是
A.O2与H2S溶液反应,溶液变浑浊
B.在氧化还原反应中,1 mol O2比1 mol S得电子多
C.O和S两元素的最简单氢化物受热分解,前者的分解温度高
D.在一定条件下,O2与Cu反应生成CuO,S与Cu反应生成Cu2S
【解析】O2能与H2S溶液反应生成单质硫:2H2S+O22S↓+2H2O,该反应中O2是氧化剂,S是氧化产物,说明O2的氧化性强于S,因此氧元素的非金属性强于硫元素,A项正确;非金属性的强弱与得电子数目的多少无关,只与得电子能力的强弱有关,B项错误;H2O比H2S难分解,说明H2O更稳定,最简单氢化物越稳定,元素的非金属性越强,C项正确; 元素的非金属性越强,对应的单质的氧化性越强,在一定条件下,O2与Cu反应生成CuO,S与Cu反应生成Cu2S,说明O2的氧化性大于S,则O的非金属性强,D项正确。
【答案】 B
【拓展训练】5. 下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是( )
选项
事实
推论
A
与冷水反应,Na比Mg剧烈
金属性:Na>Mg
B
Ca(OH)2 的碱性强于Mg(OH)2
金属性:Ca>Mg
C
氧化性:HClO>H2CO3
非金属性:Cl>C
D
热稳定性强弱:HBr>HI
非金属性:Br>I
命题角度2 结合实验比较元素非金属性强弱
例10. 选择如图所示的实验装置,探究C、N、Si三种元素非金属性的相对强弱。回答下列问题:
(1)仪器X的名称为 ,其中盛放的试剂是 。丁中的红色溶液是 。
(2)装置的连接顺序是A→ (按气流方向,用大写字母表示)。
(3)丙的作用是 。
(4)丁中的实验现象是 ,化学方程式为 。
【解析】实验“探究C、N、Si三种元素非金属性的相对强弱”,可以比较这三种元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,即利用“较强的酸制较弱的酸”证明酸性强弱顺序为HNO3>H2CO3>H2SiO3。甲中用稀硝酸与碳酸钙反应制CO2,表明硝酸酸性强于碳酸;利用碳酸氢钠溶液吸收二氧化碳中可能混有的硝酸蒸气,再利用二氧化碳与滴有酚酞的硅酸钠溶液反应,生成硅酸,表明碳酸的酸性强于硅酸。不能用碳酸钠溶液吸收二氧化碳中可能混有的硝酸蒸气,因为碳酸钠溶液可以与二氧化碳反应生成碳酸氢钠。
【答案】 (1)分液漏斗 稀硝酸 滴有酚酞的硅酸钠溶液 (2)D→E→F (3)除去二氧化碳气体中可能混有的硝酸蒸气 (4)溶液的红色变浅,有沉淀生成 Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3
考法6 主族元素微粒半径大小的比较
命题角度 粒子半径的大小比较
例11 .已知X+、Y2+、Z-、W2-四种简单离子具有相同的电子层结构。下列关于X、Y、Z、W四种主族元素的描述错误的是
A.金属性X>Y;还原性Z->W2-
B.原子半径:X>Y>W>Z
C.离子半径:Y2+
【解析】由X+、Y2+、Z-、W2-具有相同的电子层结构及X、Y、Z、W为主族元素可知,X、Y处于Z、W的下一周期,X、Y处于同一周期,且X的原子序数小于Y,Z、W处于同一周期,且W的原子序数小于Z。同一周期主族元素从左到右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强,故金属性X>Y,非金属性WY>W>Z,B项正确;具有相同电子层结构的离子,原子序数越小,离子半径越大,故离子半径Y2+X>Z>W,D项正确。
【答案】 A
疑难3 元素“位—构—性”关系的应用
突破点1 依据原子结构特点推断元素
例12. a、b、c、d为短周期元素,a的原子中只有1个电子,b2-和c+离子的电子层结构相同,d与b同族。下列叙述错误的是
A.a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1
B.b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
C.c的原子半径是这些元素中最大的
D.d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性
【解析】第一步:挖掘题干信息,确定元素名称。
第二步:根据元素周期表、周期律,判断递变规律。
选项
判断依据
结论
A
H与其他三种元素形成的二元化合物H2O、H2S中H均为+1价,而NaH中H为-1价
错误
B
O与其他三种元素可分别形成H2O和H2O2,Na2O和Na2O2,SO2和SO3
正确
C
由四种元素在周期表中的位置判断原子半径r(Na)>r(S)>r(O)>r(H),故原子半径最大的是Na
正确
D
H与S形成的化合物H2S是二元弱酸,水溶液呈弱酸性
正确
【答案】A
【拓展训练】6.短周期主族元素 X、Y、Z、W 原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层只有一个电子,Z位于元素周期表ⅢA族,W与X属于同一主族。 下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)
B.由 X、Y 组成的化合物中均不含共价键
C.Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的弱
D.X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强
突破点2 依据元素周期表的“片段结构”推断元素
例13. 短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示,这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是
A.氢化物沸点:W
C.化合物熔点:Y2X3
第二步:根据元素周期表、周期律,判断递变规律。
选项
判断依据
结论
A
W的氢化物是NH3,存在分子间氢键,而Z的氢化物是HCl,不存在分子间氢键,所以NH3的沸点比HCl的沸点高
错误
B
Al的氧化物对应的水化物为Al(OH)3,显两性,N的氧化物对应的水化物为HNO3、HNO2,均显酸性
错误
C
Y2X3(Al2O3)为离子晶体,而YZ3(AlCl3)是分子晶体,离子晶体的熔点一般高于分子晶体的熔点
错误
D
Al3+和O2-的电子层结构相同,具有相同电子层结构的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以离子半径:Al3+
【答案】D
【拓展训练】 7.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是( )
A.原子半径:X
C.Z、W均可与Mg形成离子化合物
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>W
突破点3 依据元素周期律和元素化合物的性质推断元素
例14. 主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10;W与Y同族;W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应,其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是
A.常温常压下X的单质为气态
B.Z的氢化物为离子化合物
C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D.W与Y具有相同的最高化合价
【解析】第一步:挖掘题干信息, 确定元素名称。
第二步:根据元素周期表、周期律,判断递变规律。
选项
判断依据
结论
A
金属钠和镁在常温常压下均为固体
错误
B
氢化钙(CaH2)和氢化钾(KH)均属于离子化合物
正确
C
氯化钙(CaCl2)和氯化钾(KCl)均是强酸强碱盐,其水溶液呈中性
错误
D
F与Cl虽然同为第ⅦA族元素,但F是非金属性最强的元素,没有正化合价,其最高化合价为0,Cl的最高化合价为+7
错误
【答案】 B
【拓展训练】8. 短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,q的水溶液具有漂白性,0.01 mol·L-1 r溶液的pH为2,s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.原子半径的大小W
C.Y的氢化物常温常压下为液态
D.X的最高价氧化物的水化物为强酸
【基础巩固】
考点1 原子结构 原子核外电子排布
1.2017年5月9日,我国科学技术名词审定委员会等单位正式发布115号等4种人工合成的新元素的名称、元素符号,115号元素名称为“镆”,符号为Mc。下列有关说法正确的是( )
A.Mc的最低负化合价为-3
B.Mc的最高价氧化物的化学式为Mc2O5
C.115288Mc的中子数为115
D.通过化学反应可使 115288Mc转化为 115290Mc
2.下列叙述正确的是( )
A.第ⅠA族元素钫的两种核素:221Fr比223Fr少2个质子
B.第三周期金属元素的离子半径:r(Na+)
D.通常可在周期表的过渡元素中寻找化学反应的催化剂
3.部分短周期主族元素的性质或原子结构如表所示:
元素
元素性质或原子结构
X
周期序数=主族序数=原子序数
Y
原子最外层电子数为a,次外层电子数为b
Z
原子L层电子数为a+b,M层电子数为a-b
M
单质在自然界中的硬度最大
N
位于第三周期,最外层电子数是电子层数的2倍
(1)写出X、Y、Z、N四种元素的名称:
X ,Y ,Z ,N 。
(2)由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中,许多分子含有的电子数相等,写出符合下列要求的分子式:①含10e-且呈正四面体结构的分子 ;
②含14e-的双原子分子 ;
③含16e-且能使溴水褪色的分子 ;
④含18e-且常温下呈液态的分子 。
考点2 化学键 分子间作用力
4.北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的K3C60,实验测知该物质属于离子化合物,具有良好的超导性。下列有关分析正确的是( )
A.K3C60中只有离子键
B.K3C60中不含共价键
C.该晶体在熔融状态下能导电
D.C60与12C互为同素异形体
5.用化学用语表示NaOH+HClNaCl+H2O中的相关微粒,其中正确的是( )
A.中子数为8的氧原子:88O
B.HCl的电子式:H+（∶Cl····∶）-
C.Cl-的结构示意图:
D.H2O的结构式:H—O—H
6.2019年科学家合成了具有半导体特性的环状C18,其合成方法如图所示:
C24O6 C22O4 C20O2 C18
下列说法不正确的是( )
A.C与O同属于第二周期的元素,原子半径C>O
B.非金属性C
D.C18与C60、金刚石互为同位素
7.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,原子半径的大小顺序为r(W)>r(Y)>r(Z)>r(X),X与W同主族,Z原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍,Z原子的核电荷数等于X、Y原子核电荷数之和。下列说法正确的是( )
A.Z、W的简单离子的电子层结构相同
B.Y的简单气态氢化物热稳定性比Z的强
C.化合物X2Z2与W2Z2所含化学键类型相同
D.由X、Y、Z三种元素形成的化合物是强酸
考点3 元素周期表及其应用
8.(Nh)是113号主族元素,其原子核外最外层电子数是3。下列说法不正确的是( )
A.Nh的金属性强于Al
B.Nh是第七周期第ⅢA族元素
C.Nh的原子半径小于同主族元素原子
D.Nh在其化合物中主要呈+3价
9. 2019 年是“国际化学元素周期表年”。 1869 年门捷列夫把当时已知的元素根据元素性质、相对原子质量等进行排列,预留了甲、乙两种未知元素的位置,并预测了二者的相对原子质量,部分原始记录如图所示。下列说法错误的是( )
A.甲位于现行元素周期表第四周期第ⅢA 族
B.原子半径比较:甲>乙>Si
C.乙的简单气态氢化物的稳定性强于CH4
D.推测乙的单质可以用作半导体材料
10.元素周期表隐含着许多信息和规律。以下所涉及的元素均为中学化学中常见的短周期元素,其原子半径及主要化合价如表所示,其中R2Q2可作为呼吸面具或潜水艇中的氧气来源。下列说法正确的是( )
元素
M
R
Q
T
X
Y
Z
原子半径/nm
0.037
0.186
0.074
0.102
0.143
0.160
0.099
主要化合价
+1
+1
-2
-2、+6
+3
+2
-1
A.T、Z的最高价氧化物对应水化物的酸性T
C.M与Q两种元素形成的是离子化合物
D.M、Q、Z都位于第二周期
11.Ⅰ. 由中国科学院等离子体物理研究所自主研制的全超导托卡马克实验装置(俗称“人造太阳”)正在接受技术升级。人造太阳是利用氘、氚核聚变反应释放巨大能量原理而实现的。下列说法正确的是 (填标号)。
A.氕、氘、氚三种元素在周期表中的位置不同
B.20 g D2O含有的中子数为6.02×1024
C.在隔绝空气和高温下LiCl与金属钠反应可获得金属锂
Ⅱ. 部分元素在周期表中的位置如图1所示:
图1
请回答下列问题:
(1)C在周期表中的位置为 。
(2)判断E和F对应的简单氢化物沸点的高低,并解释原因:
。
(3)用电子式表示F的氢化物的形成过程: 。
Ⅲ.溴及其化合物广泛用于医药、塑料阻燃剂等,苦卤提溴的工业流程如图2所示:
图2
(1)结合元素周期律解释Cl的非金属性强于Br的原因: 。
(2)吸收塔中,G吸收了Br2后的溶液中含有Br-和BrO3-,则G是 (填标号)。
A.NaCl溶液 B.Na2CO3溶液 C.SO2气体
(3)向从吸收塔出来的溶液中加入稀H2SO4得到Br2的离子方程式是 。
考点4 元素周期律及其应用
12.W、X、Y、Z均为短周期主族元素且原子序数依次增大。W最外层电子数是次外层电子数的3倍,W与Y同主族,X在短周期中原子半径最大。下列说法正确的是( )
A.常温常压下Y的单质为气态
B.X的氧化物是离子化合物
C.X与Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D.W与Y具有相同的最高化合价
13.元素周期表中前三周期部分元素的原子序数与常见价态的关系如图所示。若用原子序数表示对应元素,下列说法不正确的是( )
A.a与d的非金属性比较:a>d
B.原子半径大小:b>c>a>d>e
C.a可以形成两种氢化物
D.b、c、e的最高价氧化物对应水化物之间均可反应
14.X、Y、Z、M 为原子序数和主族序数依次增大的短周期元素,四种元素原子的最外层电子数之和为 19 。其中Y、Z位于同周期,而X、Y、M位于不同周期。回答下列问题:
(1)上述四种元素中最高价氧化物对应水化物酸性最强的是 (填化学式)。
(2)由X、Y、M 三种元素组成的盐的电子式为 。
(3)YX3与Z的单质在一定条件下可以发生置换反应,该反应的化学方程式为 ,若反应过程中转移0.6 mol 电子,则得到标准状况下氧化产物的体积为 L 。
(4)自来水厂常用MZ2对饮用水进行消毒。已知:不同pH环境中含M的粒子种类及相应M的化合价如图所示。现用碘量法检测已消毒的水样中MZ2的浓度。
①取1.5 L 水样,加入足量 KI,调溶液呈中性,滴加少许淀粉溶液时溶液变蓝。该反应的离子方程式是 。
②在上述溶液中滴加12.00 mL 1.00×10-3mol·L-1 的Na2S2O3溶液时,溶液蓝色恰好褪去,则水样中MZ2的质量浓度是 mg·L-1。(已知:I2+2S2O32- S4O62-+2I-)
③再加稀硫酸调节水样 pH至1~3时,溶液又呈蓝色,反应的离子方程式是 。
【能力提升】
一、选择题(每小题6分,共84分)
1.下列化学用语正确的是( )
A.S的原子结构示意图:
B.NH4Cl的电子式:
C.原子核内有8个中子的氧原子:818O
D.Be2+中的质子数和电子数之比为2∶1
2.近年来,科学家合成了一系列具有独特化学性质的铝的氢化物(AlH3)n。已知,其中一种铝的氢化物的化学式为Al2H6,其燃烧时放出大量的热。Al2H6的球棍模型如图所示。下列说法正确的是( )
A.Al2H6中Al为-3价,H为+1价
B.Al2H6中含有离子键和极性共价键
C.Al2H6为离子化合物
D.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水
3.科学家研制出了一种新型的火箭推进剂N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是( )
A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B.分子中四个氮原子共平面
C.该物质既有氧化性又有还原性
D.15.2 g该物质含有的原子数为6.02×1022
4.2019年是元素周期表诞生150周年,目前周期表七个周期均已排满,共118种元素。短周期元素W、X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示,且四种元素的原子最外层电子数之和为24。下列说法不正确的是( )
A.最高价氧化物对应水化物的酸性:Z>Y
B.W的氢化物与Z的氢化物反应,产物的水溶液呈碱性
C.在元素周期表中,117号元素与Z位于同一主族
D.工业上常用YX2漂白纸浆、毛、丝等
5.W、X、Y、Z、M、N六种主族元素,它们在周期表中的位置如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.原子半径:Y>Z>W
B.单质的还原性:X>Y
C.Br与M同主族,其最高价氧化物对应水化物的酸性比M的强
D.N位于金属元素与非金属元素的分界线附近
6.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W和Y同主族,X和Z同主族,W和X可以形成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体甲。下列说法正确的是( )
A.W和Y也能形成共价化合物
B.氧化物对应的水化物的酸性:X>Z
C.简单阳离子的氧化性:W>Y
D.甲分子中含有4对共用电子
7.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层只有一个电子,Z位于元素周期表第ⅢA族,W与X位于同一主族。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)
B.由X、Y组成的化合物中均不含共价键
C.最高价氧化物对应水化物的碱性:Y
8.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的12。甲、乙、丙、丁是由这些元素组成的二元化合物,M是某种元素对应的单质,乙和丁的组成元素相同,且乙是一种“绿色氧化剂”,化合物N是具有漂白性的气体(常温下)。 上述物质间的转化关系如图所示(部分反应物和生成物略)。下列说法正确的是( )
A.含W的盐溶液可能显酸性、中性或碱性
B.化合物N与乙烯均能使溴水褪色,且原理相同
C.原子半径:r(Y)>r(Z)>r(W)
D.Z与X、Y、W形成的化合物中各元素均满足8电子结构
9.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,原子序数之和为42,X的核外电子总数等于Y的最外层电子数,Z最外层只有1个电子,W能形成酸性最强的含氧酸。下列说法正确的是( )
A.单质的熔点:Z>X
B.Z与Y、W均能形成离子化合物
C.气态氢化物的沸点:X
10.X、Y、Z、W四种短周期元素的原子序数依次增大,X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代;Y的气态氢化物的水溶液呈碱性;Z为金属元素且有两种常见氧化物;往W单质的水溶液中滴加少量紫色石蕊试液,可观察到溶液先变红后褪色。下列说法正确的是( )
A.Z的两种氧化物中阴、阳离子个数比都为1∶2
B.最高价氧化物对应的水化物的酸性Y>W
C.Y的氢化物的沸点一定高于X的氢化物
D.原子半径W>X>Y>Z
11.现有W、X、Y、Z四种短周期元素,W分别与X、Y、Z结合生成甲、乙、丙三种化合物,且甲、乙、丙均为10电子分子,Y、Z结合生成化合物丁。有关物质的转化关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.原子序数由小到大的顺序:W
C.Z的最高价氧化物对应的水化物一定为强酸
D.Y与W、Z都能形成至少两种化合物
12.化合物M(结构如图所示)是最常用的还原剂之一,其中X、Y、Z是原子序数依次减小的不同短周期主族元素,X与W、Z与W均能形成原子个数比为1∶1和2∶1的化合物,W的最外层电子数是电子层数的3倍。下列叙述正确的是( )
A.Y的最高价氧化物对应的水化物是一种弱酸
B.Z位于第三周期第ⅦA族
C.X和Z形成的化合物的水溶液呈酸性
D.化合物M不能与Z2W2反应
13.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X的原子半径是所有短周期主族元素中最大的,W的核外电子数与X、Z的最外层电子数之和相等,Y的原子序数是Z的最外层电子数的2倍,由W、X、Y三种元素形成的化合物M的结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A.元素非金属性强弱的顺序为W>Y>Z
B.Y单质的熔点高于X单质
C.W分别与X、Y、Z形成的二元化合物均只有一种
D.化合物M中W不都满足8电子稳定结构
14.已知X、Y、Z、W、M均为短周期元素,25 ℃时,其最高价氧化物对应水化物的溶液(浓度均为0.01 mol·L-1)的pH和原子半径的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.X、M的简单离子半径大小顺序:X>M
B.X、Y、Z、W、M五种元素中只有一种是金属元素
C.Z的最高价氧化物的化学式为ZO3
D.X、Z的简单气态氢化物反应有白烟生成
二、非选择题(共16分)
15.（10分）随原子序数的依次增大,五种短周期主族元素原子半径与原子序数的关系如图所示。
已知:TX2是现代光学及光纤制品的基本原料;ZY 能破坏水的电离平衡;Z3RY6在工业上常用作助熔剂。
(1)R在元素周期表中的位置是 。
(2)Y和T可组成一种五原子共价化合物,该化合物的电子式为
(任写一种)。
(3)请用一个化学方程式比较X和Y的非金属性的强弱:
。
(4)工业上以Z3RY6作助熔剂的目的是 。
(5)已知 11.5 g Z的单质在X2中完全燃烧,恢复至室温,放出Q kJ热量,该反应的热化学方程式为 。
16.（6分）如表所示是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表某一元素。
(1)A的最高价氧化物对应水化物的电子式为 。
(2)R是由表中已标出的A~F中某三种元素组成的化合物,是常见家用消毒剂的主要成分,其化学名称为 ;Na2FeO4是工业上常用的消毒剂,利用化合物R制备Na2FeO4的原理如下,请将该反应的化学方程式补充完整: Fe(OH)3+ R+ NaOH Na2FeO4+ NaCl+ H2O。
(3)表中未标出的某种金属元素的单质G,可以发生如图所示转化:
①写出单质G转化为K的化学方程式: 。
②写出L转化为M的离子方程式: 。
【答案与解析】
【拓展训练】
1.B 根据八种短周期元素原子半径的相对大小可知,x属于第一周期,y、z、d属于第二周期,e、f、g、h属于第三周期;根据最高正价或最低负价可知,x为H, y为C,z为N,d为O,e为Na,f为Al,g为S,h为Cl。S2-和Cl-、O2-和Na+分别具有相同的电子层结构,核电荷数越大,离子半径越小,且结合电子层数越多,离子半径越大,可知离子半径S2->Cl->O2->Na+,A正确;由于碱性NH3·H2O>Al(OH)3,故Al3+水解程度大于NH4+,即在NH4Al(SO4)2溶液中离子浓度c(Al3+)
3.B A项,BH4-的电子式为（H∶B··HH··∶H）-,故NaBH4的电子式为Na+（H∶B··HH··∶H）-,正确;B项,CaF2的形成过程为（∶F····∶）-Ca2+（∶F····∶）-,错误;C项,光气的结构式为,电子式应写为,正确;D项,H2O的形成过程为2H·+·O·····H∶O····∶H或H·+·O·····+·HH∶O····∶H,正确。
4.D Rb属于第五周期元素,故In亦为第五周期元素,In与Al同主族,即为第ⅢA族元素,A项正确;49115In的中子数为115-49=66,质子数为49,质子数等于核外电子数,故中子数与电子数之差为17,B项正确;同主族元素,从上到下,原子半径逐渐增大,故原子半径In>Al,C项正确;同周期主族元素从左到右,金属性逐渐减弱,故其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱,即碱性In(OH)3
6.D 地壳中含量最多的元素为O,则X为O;短周期主族元素Y的原子序数大于X,且Y原子的最外层只有一个电子,则Y为Na;Z的原子序数大于Na且为ⅢA族短周期元素,则Z为Al;W与X属于同一主族,且为短周期元素,则W为S。原子半径Na>Al>S,A项错误;Na2O2中两个氧原子之间为共价键,B项错误;Y和Z的最高价氧化物的水化物分别为NaOH、Al(OH)3,碱性NaOH>Al(OH)3,C项错误;O的非金属性强于S,则简单气态氢化物的热稳定性H2O>H2S,D项正确。
7.C 设Z的原子序数为a,则Y、W的原子序数分别为a-1和a+9,由题意可知(a-1)+(a+9)=3a,解得a=8,则Y、Z、X、W分别为N、O、Si、Cl。原子半径X(Si)>Y(N)>Z(O),A项错误;同周期主族元素的非金属性从左向右依次增强,同主族元素的非金属性从上到下依次减弱,非金属性越强,气态氢化物的稳定性越强,故气态氢化物的稳定性H2O>SiH4,B项错误;MgO和MgCl2均为离子化合物,C项正确;最高价氧化物对应水化物的酸性HClO4>HNO3,D项错误。
8.C 第一步:挖掘题干信息,确定元素名称。
第二步:根据元素周期表、周期律,判断递变规律。
选项
判断依据
结论
A
原子半径H
B
非金属性O>Cl>C
错误
C
O的氢化物为H2O或H2O2,常温常压下均为液态
正确
D
C的最高价氧化物的水化物H2CO3为弱酸
错误
【基础巩固】
1.B 该元素的名称带“钅”,属于金属元素,金属原子易失去电子,金属元素一般为正价,没有负价,故A错误;Mc为115号元素,位于元素周期表第七周期ⅤA族,主族序数等于最外层电子数,则该元素最高正价为+5,最高价氧化物的化学式为Mc2O5,故B正确;115288Mc的质量数为288,质子数为115,中子数=质量数-质子数=288-115=173,故C错误;115288Mc和 115290Mc互为同位素,是镆元素的不同原子,转化过程中没有新物质生成,不是化学变化,故D错误。
2.D 221Fr与223Fr互为同位素,质子数相同, A项错误;电子层结构相同的离子,离子半径随核电荷数的增加而减小,因此离子半径r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+),B项错误;第ⅦA族元素从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,单质与氢气化合越来越困难, C项错误;优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料大多由过渡元素组成, D项正确。
3.(每空1分)(1)氢 氧 硅 硫 (2)①CH4 ②CO ③C2H4 ④H2O2
【解析】 (1)根据周期序数=主族序数=原子序数,推知X为氢元素。根据Z的L层电子数为a+b,M层电子数为a-b;Y的最外层电子数为a,次外层电子数为b,得出b=2,a=6,从而推得Y、Z分别为氧元素、硅元素。金刚石在自然界中的硬度最大,故M为碳元素。N位于第三周期,且最外层电子数是电子层数的2倍,则推得N为硫元素。(2)①CH4为10e-且为正四面体结构的分子;②CO为14e-的双原子分子;③乙烯能和溴水发生加成反应,使溴水褪色且其为16e-的分子;④H2O2在常温下为液态且为18e-的分子。
4.C K3C60中C603-中碳原子之间为共价键,故A、B错误;K3C60在熔融状态下能电离出自由移动的离子,所以能导电,故C正确;同素异形体是指由相同元素组成的不同单质,12C不是单质,故D错误。
5.D 中子数为8的氧原子,质量数=质子数+中子数=8+8=16,故中子数为8的氧原子为 816O, A项错误;HCl是共价化合物,氢原子和氯原子间以一对共用电子对结合,故HCl的电子式是H∶Cl····∶, B项错误;氯原子获得1个电子形成氯离子,Cl-的结构示意图为, C项错误;水的电子式为H∶O····∶H,其结构式为H—O—H, D项正确。
6.D 同周期元素从左到右,原子半径依次减小,C与O同属于第二周期的元素,原子半径C>O,A项正确;同周期元素从左到右,非金属性增强, 非金属性C
9.C 从题图可以看出同一行的元素位于同一主族,同一列的元素位于同一周期,甲与B和Al位于同一主族,与As位于同一周期,则甲在现行元素周期表的位置是第四周期第ⅢA族,为Ga,A项正确。甲和乙同周期,同周期元素核电荷数越小原子半径越大,甲的原子序数比乙的小,所以甲的原子半径大于乙;同主族元素,核电荷数越大,原子半径越大,乙与Si同主族,乙的核电荷数比Si的大,乙的原子半径大,故原子半径的大小顺序为甲>乙>Si,B项正确。同主族元素的非金属性从上到下越来越弱,则气态氢化物的稳定性越来越弱,故乙的简单气态氢化物的稳定性弱于CH4,C项错误;乙为Ge,同主族上一个元素为硅元素,其处于非金属和金属元素的交界处,可用作半导体材料,D项正确。
10.A 根据R2Q2可作为呼吸面具或潜水艇中的氧气来源及R、Q的主要化合价,可知R为Na,Q为O;再结合其他五种短周期元素原子半径的大小及主要化合价,可知M为H,T为S,X为Al,Y为Mg,Z为Cl。非金属性SBr,非金属性Cl>Br(2分) (2)B(2分) (3)5Br-+ BrO3-+6H+3Br2+3H2O(2分)
【解析】 Ⅰ.氕、氘、氚三种元素为H的同位素,质子数相同,则在周期表中的位置相同,A项错误;D2O的摩尔质量为20 g/mol,则20 g D2O即1 mol D2O,1 mol D2O中含有的中子的物质的量为10 mol,所以1 mol D2O中含有的中子数为6.02×1024,B项正确;还原性Na>Li,在隔绝空气和高温下LiCl与金属钠反应可获得金属锂,C项正确。Ⅱ.(1)根据题图1知,C为Fe,位于第四周期第Ⅷ族。(2)E和F分别为O、S,氢化物分别为H2O、H2S,水分子间可形成氢键,会使其沸点升高,则H2O沸点高。(3)F的氢化物为H2S,电子式表示的其形成过程为·S·····+2·HH∶S····∶H。Ⅲ.(1)Cl、Br位于同一主族,最外层均有7个电子,Cl原子核外有3个电子层,Br原子核外有4个电子层,则原子半径ClBr,得电子能力Cl>Br,则非金属性Cl>Br。(2)Br2在碱性溶液中可生成Br-和BrO3-,结合题中给定试剂,知G为Na2CO3溶液。(3)Br-和BrO3-在酸性条件下反应生成溴和水,反应的离子方程式为5Br-+BrO3-+6H+3Br2+3H2O。
12.B W最外层电子数是次外层电子数的3倍,则W是O;W与Y同主族,则Y为S;短周期中原子半径最大的是Na,即X是Na;W、X、Y、Z为短周期主族元素,且原子序数依次增大,则Z为Cl。常温常压下,S为固体,A项错误;Na2O和Na2O2均为离子化合物,B项正确;NaCl为强碱强酸盐,其水溶液显中性,C项错误;O无最高正价,S的最高化合价为+6,D项错误。
13.B 根据五种元素的化合价及原子序数依次增大,可推知a为O,b为Na,c为Al,d为P,e为Cl。根据非金属性O>S、S>P,可知非金属性O>P,A项正确;一般来说,电子层数越多,原子半径越大,结合同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小知,原子半径Na>Al>P>Cl>O,B项错误;O可以形成H2O、H2O2两种氢化物,C项正确;Na、Al、Cl的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3、HClO4,它们分别为强碱、两性氢氧化物、强酸,两两之间均可反应,D项正确。
14.(每空2分)(1)HClO4 (2) (3)4NH3+3O22N2+6H2O 2.24 (4)①2ClO2+2I-2ClO2-+I2 ②0.54 ③ClO2-+4I-+4H+Cl-+2I2+2H2O
【解析】 根据四种短周期元素原子序数和主族序数依次增大,Y、Z位于同一周期,X、Y、M 位于不同周期,可知X为H,Y、Z为第二周期元素,M为第三周期元素;又知四种元素原子最外层电子数之和为19,则Y、Z、M的最外层电子数之和为18,Y、Z、M最外层电子数分别为5、6、7,故Y为N,Z为O,M为Cl。(1)四种元素中Cl的最高价氧化物对应水化物HClO4的酸性最强。(2)H、N、Cl组成的盐为NH4Cl,电子式为。(3)NH3与O2发生置换反应生成N2和H2O,化学方程式为4NH3+3O2 2N2+6H2O。该反应中氧化产物为N2,当反应过程中转移0.6 mol电子时,得到0.1 mol N2,其在标准状况下的体积为2.24 L。(4)①滴加少许淀粉溶液时溶液变蓝,说明有I2生成,根据题图知pH=7时Cl主要以ClO2-形式存在,说明ClO2转化为ClO2-,即ClO2和I-反应生成ClO2-和I2,离子方程式为2ClO2+2I-2ClO2-+I2。②根据2ClO2+2I-2ClO2-+I2、I2+2S2O32-S4O62-+2I-,可得关系式2ClO2~I2~2S2O32-,则n(ClO2)=n(S2O32-)=1.00×10-3 mol·L-1×0.012 L=1.2×10-5 mol,水样中ClO2的质量浓度是1.2×10-5mol×67.5×103mg·mol-11.5 L=0.54 mg·L-1。③溶液又呈蓝色,说明有I2生成,根据题图知pH在1~3时,Cl主要以Cl-形式存在,即ClO2-和I-反应的离子方程式为ClO2-+4I-+4H+ Cl-+2I2+2H2O。
【能力提升】
1.D S的最外层电子数是6,A项不正确;NH4Cl的电子式为,B项不正确;原子核内有8个中子的氧原子是 816O,C项不正确;Be2+中质子数为4,电子数为2,故Be2+的质子数和电子数之比为2∶1,D项正确。
2.D A项,在Al2H6中Al为+3价,H为-1价,错误;B项,Al2H6中含有的化学键都是极性共价键,错误;C项,Al2H6为共价化合物,错误;D项,Al2H6在空气中完全燃烧,根据原子守恒可知燃烧产物为氧化铝和水,正确。
3.C N、O间形成的共价键为极性键,A项错误;根据题图可知中心氮原子为sp3杂化且含有一对孤电子对,4个氮原子构成的空间构型为三角锥形且4个氮原子处于三角锥的四个顶点上,不可能共面,B项错误;分子中氮原子的化合价可看作+3,既能升高也能降低,所以该物质既有氧化性又有还原性,C项正确;15.2 g(0.1 mol)该物质含有的原子数为0.1×10×6.02×1023=6.02×1023,D项错误。
4.B 设X的最外层电子数为x,则由题图可知,W、Y、Z的最外层电子数依次为x-1、x、x+1,根据W、X、Y、Z的原子最外层电子数之和为24,有x-1+x+x+x+1=24,解得x=6,由此可确定W、X、Y、Z分别为N、O、S、Cl。元素的非金属性Cl>S,所以最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4, A项正确;W的氢化物为NH3,Z的氢化物为HCl,NH3和HCl反应生成NH4Cl,NH4Cl为强酸弱碱盐,水解使溶液呈酸性, B项错误;在元素周期表中,117号元素与0族的118号元素相邻,则位于第七周期第ⅦA族,与Cl位于同一主族,C项正确;二氧化硫具有漂白性,工业上常用SO2漂白纸浆、毛、丝等,D项正确。
5.C 由元素在周期表中的相对位置可知,W、X、Y、Z、M、N六种主族元素分别为O、Na、Mg、S、Cl、Ge。同周期主族元素从左往右原子半径逐渐减小,同主族元素从上往下原子半径逐渐增大,故原子半径Mg>S>O,A项不符合题意。同周期主族元素从左往右金属性逐渐减弱,则单质的还原性:Na>Mg,B项不符合题意。Br和Cl同主族,非金属性Cl>Br,则Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性比Br的强,C项符合题意。Ge位于金属元素与非金属元素的分界线附近,其单质可作半导体材料,D项不符合题意。
6.C 根据W和X可以形成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体甲,可知甲为NH3,再结合W、X、Y、Z原子序数依次增大可知W为H、X为N;又因为W(H)与Y同主族,X和Z同主族,故Y为Na,Z为P。NaH为离子化合物,A项错误;最高价氧化物对应水化物的酸性HNO3>H3PO4,但选项未说 明是否为最高价氧化物对应的水化物,无法进行判断,B项错误;Na的还原性强于H2,故简单阳离子的氧化性H+>Na+,C项正确;NH3中含有3对共用电子对,1对孤电子对,D项错误。
7.D 地壳中含量最多的元素是O,故X为O;因X、Y、Z、W原子序数依次增大,且均为短周期主族元素,由Y原子最外层只有1个电子,可知Y为Na;由Z位于第ⅢA族可知Z为Al;由X、W位于同主族,可知W为S。同周期元素随着原子序数的增大,原子半径逐渐减小,故原子半径r(Na)>r(Al)>r(S),A项错误;Na2O2中含共价键,B项错误;碱性NaOH>Al(OH)3,C项错误;O的非金属性比S的强,故热稳定性H2O>H2S,D项正确。
8.A 由乙是一种“绿色氧化剂”可推知乙为H2O2,故丁为H2O;“化合物N是具有漂白性的气体”,则N为SO2;由物质间的转化关系可知M为O2,丙为H2S;由X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的12,可推出X为H,Y为O,Z为Na,W为S。NaHSO4溶液呈酸性,Na2SO4溶液呈中性,Na2SO3溶液呈碱性,A项正确;SO2还原Br2而使溴水褪色,乙烯与Br2发生加成反应而使溴水褪色,二者原理不同,B项错误;原子半径大小顺序为r(Na)>r(S)>r(O),C项错误;NaHSO4中H不满足8电子结构,D项错误。
9.B 根据题中信息W能形成酸性最强的含氧酸,可知W为Cl;结合Z最外层只有1个电子和原子序数关系可知Z为Na;由X的核外电子总数
等于Y的最外层电子数,结合四种元素的原子序数之和为42,设X的核外电子总数为a,则a+(2+a)+11+17=42,解得a=6,即X和Y分别为C和O。碳元素对应的石墨和金刚石均为高熔点物质,而金属钠的熔点较低,故A项错误;Na2O、Na2O2、NaCl均为离子化合物,B项正确;由于H2O分子间存在氢键,故CH4、H2O和HCl三种氢化物中,沸点最高的是H2O,C项错误;C的氧化物CO、CO2中均含极性键,钠的氧化物Na2O中只含离子键,D项错误。
10.A 短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,则X是C;Y的气态氢化物的水溶液呈碱性,Z为金属元素且有两种常见氧化物,则Y为N,Z为Na;往W单质的水溶液中滴加少量紫色石蕊试液,能观察到溶液先变红后褪色,则W是Cl。Na2O和Na2O2中阴、阳离子个数比都为1∶2,A项正确;非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物酸性越强,非金属性NCl>C>N,D项错误。
11.C 甲、乙、丙均为10电子分子,由短周期元素形成的10电子分子有H2O、NH3、CH4、HF,X的单质和乙的反应为置换反应,则该反应为氟气和水的反应,X的单质为F2,Y的单质为O2,乙为H2O,甲为HF,故W为H,X为F,Y为O;丙是NH3或CH4,丁是NO或CO2,则Z为C或N。由以上分析可知原子序数由小到大的顺序是WHF>NH3>CH4,B项正确;若Z为C,则其最高价氧化物对应的水化物为弱酸,C项错误;O与H可形成H2O、H2O2,与C可形成CO、CO2,与N可形成NO、NO2等多种化合物,D项正确。
12.A 根据化合物M的结构,结合原子的成键规律可推知X、Z为第ⅠA族元素,Y为第ⅢA族元素;由“X、Y、Z是原子序数依次减小的不同短周期主族元素”可推知X为Na、Y为B、Z为H,则化合物M为NaBH4;由“W的最外层电子数是电子层数的3倍”可知W为O。B的最高价氧化物对应的水化物是H3BO3,属于弱酸,A项正确;H位于第一周期第ⅠA族,B项错误;NaH与水反应生成NaOH和H2,溶液呈碱性,C项错误;NaBH4是最常用的还原剂之一,H2O2是常见的氧化剂,二者可发生氧化还原反应,D项错误。
13.B 根据X的原子半径是所有短周期主族元素中最大的可知X为Na;根据W、X、Y三种元素形成的化合物M的结构可知,Y可形成4对共用电子对,W可形成2对共用电子对,则Y为Si,W为O;根据W的核外电子数与X、Z的最外层电子数之和相等(或Y的原子序数是Z的最外层电子数的2倍),可知Z为Cl。元素非金属性强弱的顺序为O>Cl>Si,A项错误;Si单质为原子晶体,其熔点比Na单质的高,B项正确;O与Na形成的二元化合物有Na2O、Na2O2,O与Cl形成的二元化合物有ClO2、Cl2O、Cl2O7等,C项错误;化合物M中所有元素都满足8电子稳定结构,D项错误。
14.C 根据各元素最高价氧化物对应水化物的溶液的pH和原子半径关系进行推断:
核外电子排布相同时,核电荷数越大,离子半径越小,故离子半径N3->Na+,A项正确;五种元素中只有Na为金属元素,B项正确;Cl的最高价氧化物为Cl2O7,C项错误;N、Cl的简单气态氢化物分别为NH3、HCl,二者反应生成白色固体小颗粒氯化铵,D项正确。
15.(1) 第三周期第ⅢA族(2分) (2)(2分) (3)2F2+2H2O4HF+O2(2分) (4)降低氧化铝的熔融温度,节约冶炼铝的能源(2分) (5)2Na(s)+O2(g)Na2O2(s) ΔH=-4Q kJ·mol-1(2分)
【解析】 TX2是现代光学及光纤制品的基本原料,则T为Si,X为O;结合各元素原子半径与原子序数关系及Z3RY6在工业上常用作助熔剂,可知Z为Na,R为Al,Y为F。(1)Al在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族。(2)F和Si组成的五原子共价化合物为SiF4,电子式为。(3)可以通过比较X和Y的单质的氧化性强弱来比较X和Y的非金属性强弱,化学方程式为2F2+2H2O4HF+O2。(4)工业上以Na3AlF6(冰晶石)作电解熔融态氧化铝制备铝单质时的助熔剂,目的是降低氧化铝的熔融温度,节约冶炼铝的能源。(5)Na单质在O2中完全燃烧的化学方程式为2Na+O2Na2O2,11.5 g Na完全燃烧放出Q kJ热量,则2 mol Na完全燃烧放出的热量为4Q kJ,故热化学方程式为2Na(s)+O2(g)Na2O2(s) ΔH=-4Q kJ·mol-1。
16.(1)Na+（∶O····∶H）-(0.5分) (2)次氯酸钠(0.5分) 2 3 4 2 3 5(共1分) (3)①2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑(2分) ②Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+(2分)
【解析】 (1)根据A在元素周期表中的相对位置可知A为Na,其最高价氧化物对应的水化物为NaOH,电子式为Na+（∶O····∶H）-。(2)根据六种元素在元素周期表中的相对位置知,A为Na,B为C(碳),C为N,D为O,E为S,F为Cl,结合化合物R是由其中三种元素组成的家用消毒剂的主要成分,可知化合物R为NaClO,其化学名称为次氯酸钠;根据反应中Fe、Cl化合价变化,利用“化合价升降法”可配平该氧化还原反应:2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。(3)根据G是短周期的金属元素的单质,且能和NaOH溶液发生反应,知G为Al,生成的K为NaAlO2;能与NaAlO2溶液反应的碳的氧化物为CO2,则生成的M为Al(OH)3;F单质为Cl2,则L为AlCl3。①Al和NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。②AlCl3和氨水反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+。
专题十一 原子结构 元素周期律
考点1 原子结构 原子核外电子排布
考法1 微粒的组成、结构和性质
命题角度1 微观粒子结构
例1. 下列叙述正确的是
A.24 g镁与27 g铝中,含有相同的质子数
B.同等质量的氧气和臭氧中,电子数相同
C.1 mol重水与1 mol水中,中子数比为2∶1
D.1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数相同
【解析】24 g镁与27 g铝的物质的量均为1 mol,但Mg、Al的质子数分别为12、13,A项错误;1 mol O2含有16 mol电子,1 mol O3含有24 mol电子,质量相同(设为m g)的O2、O3含有的电子的物质的量分别为m32×16 mol=m2 mol、m48×24 mol=m2 mol,B项正确;1 mol D2O含有10 mol中子,1 mol H2O含有8 mol中子,C项错误;1 mol CH3―CH3含有7 mol共价键,1 mol CH2CH2含有6 mol共价键,D项错误。
【答案】 B
命题角度2 元素、核素、同位素、同素异形体的联系和区别
例2. 下列说法正确的是
A.818O表示中子数为10的氧元素的一种核素
B.金刚石和石墨互为同素异形体,两者之间不能相互转化
C.CH3COOH和CH3COOCH3互为同系物
D.C6H14的同分异构体有4种,其熔点各不相同
【解析】金刚石和石墨在一定条件下可以相互转化,B项错误;CH3COOH属于酸,CH3COOCH3属于酯,两者不互为同系物,C项错误;C6H14的同分异构体有5种,分别为、、、、,D项错误。
【答案】 A
命题角度3 原子结构与元素性质、元素周期律的关系
例3. 根据原子结构及元素周期律的知识,下列推断正确的是
A.同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱
B.核外电子排布相同的微粒化学性质也相同
C.Cl-、S2-、Ca2+、K+半径逐渐减小
D.1735Cl与 1737Cl得电子能力相同
【解析】同主族元素最高价含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱,A项错误;核外电子排布相同的微粒化学性质不一定相同,如Ar、Cl-、K+化学性质不同,而互为同位素的原子化学性质相同,如 1735Cl和 1737Cl,B项错误,D项正确;Cl-、S2-、Ca2+、K+核外电子排布相同,质子数越大,半径越小,故半径大小关系应为Ca2+
【拓展训练】1. 随着原子序数的递增,八种短周期元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.常见离子半径:g>h>d>e
B.上述元素组成的zx4f(gd4)2溶液中,离子浓度:c(f 3+)>c(zx4+)
C.由d、e、g三种元素组成的盐溶液和稀硫酸反应可能生成沉淀
D.f的最高价氧化物对应的水化物可以分别与e和h的最高价氧化物对应的水化物发生反应
命题角度4 8电子稳定结构的考查
例4. 继发现C3O2是金星大气成分之后,科学家又探测出水星大气中含有一种称为硫化羰(化学式为COS)的物质,已知硫化羰与二氧化碳的结构相似,但在氧气中会燃烧,下列有关C3O2与硫化羰的说法不正确的是
A.C3O2与CO均可以在氧气中燃烧生成CO2
B.硫化羰在氧气中完全燃烧后的生成物是CO2和SO2
C.COS分子中所有原子都满足8电子稳定结构
D.CO、C3O2、CO2都是碳的氧化物,它们互为同素异形体
【解析】C3O2与CO中碳元素都处于低价态,均可以在氧气中燃烧生成CO2,A项正确;硫化羰在氧气中完全燃烧后的生成物是CO2和SO2,B项正确;COS分子结构与CO2类似,分子中所有原子都满足8电子稳定结构,C项正确;同素异形体描述的对象为单质,D项错误。
【答案】 D
命题角度5 等电子微粒的考查
例5. 设X 、Y 、Z代表元素周期表中前四周期的三种主族元素,已知X+和Y-具有相同的电子层结构;Z的原子核内质子数比Y的原子核内质子数少9;Y和Z两种元素可形成含4个原子核、42个电子的负一价阴离子。下列说法不正确的是
A.Z的气态氢化物分子中含有10个电子
B.Y的气态氢化物分子中含有18个电子
C.Z与X形成的化合物X2Z中离子都达到稳定结构
D.Y、Z组成的化合物属于离子化合物
【解析】 水分子中含有10个电子,氯化氢分子中含有18个电子,A、B项正确;K2O中的钾离子、氧离子最外层均达到8电子稳定结构,C项正确;氯、氧元素组成的化合物为共价化合物,D项错误。本题也可从常见的4核负一价阴离子NO3-、ClO3-角度来分析,然后根据Z的原子核内质子数比Y的原子核内质子数少9,推知Y是氯元素、Z是氧元素。
【答案】 D
考点2 化学键 分子间作用力
考法2 化学键类型的判断 离子化合物和共价化合物的判断
命题角度 化学键类型和化合物类型的判断
例6. a、b、c、d为短周期元素,a的M电子层有1个电子,b的最外层电子数为内层电子数的2倍,c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,c与d同周期,d的原子半径小于c。下列叙述错误的是
A.d元素的非金属性最强
B.它们均存在两种或两种以上的氧化物
C.只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物
D.b、c、d分别与氢形成的化合物中化学键均为极性共价键
【解析】由题意推知,a为Na,b为C(碳),c为S,d为Cl。四种元素中Cl的非金属性最强,A项正确;四种元素形成的氧化物有Na2O、Na2O2,CO、CO2,SO2、SO3,ClO2、Cl2O7等,B项正确;只有Na为金属元素,Na与非金属元素C、S、Cl形成的化合物都是离子化合物,C项正确;C与H可形成C2H6,C与C之间的化学键为非极性共价键,D项错误。
【答案】 D
【拓展训练】2.下列说法正确的是( )
A.CaO与水反应过程中,有共价键的断裂和形成
B.H2O的热稳定性比H2S的强,是由于H2O的分子间作用力较大
C.KCl、HCl、KOH的水溶液都能导电,所以它们都属于离子化合物
D.葡萄糖、二氧化碳和足球烯(C60)都是共价化合物,它们的晶体都属于分子晶体
考法3 电子式的书写
命题角度 电子式的书写
例7. 四种相邻主族短周期元素的相对位置如表所示,x的原子核外电子数是m的2倍,y的氧化物具有两性。回答下列问题:
m
n
x
y
(1)y元素在周期表中的位置是第 周期 族,其单质可采用电解熔融 的方法制备。
(2)这四种元素最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是 ,碱性最强的是 。(填化学式)
(3)气体分子(mn)2的电子式为 。(mn)2称为拟卤素,性质与卤素类似,其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 。
【解析】由题给条件可以推出m、n、x、y分别是C、N、Mg、Al。(1)Al在元素周期表中的位置是第三周期ⅢA族,单质铝采用电解熔融氧化铝的方法制备。(2)元素非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,所以酸性最强的是HNO3,元素金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,所以Mg(OH)2碱性最强。(3)(CN)2的电子式为∶N︙︙C∶C︙︙N ∶,根据卤素单质与氢氧化钠溶液的反应,写出(CN)2与NaOH溶液反应的化学方程式:2NaOH+(CN)2NaCN+NaOCN+H2O。
【答案】(1)三 ⅢA 氧化铝 (2)HNO3 Mg(OH)2
(3)∶N︙︙C∶C︙︙N ∶ 2NaOH+(CN)2NaCN+NaOCN+H2O
【拓展训练】3. 下列有关电子式的表述不正确的是( )
A.NaBH4的电子式为Na+（H∶B··HH··∶H）-
B.用电子式表示CaF2的形成过程:∶F····∶F····∶+∶Ca（∶F····∶）-Ca2+（∶F····∶）-
C.光气(COCl2)的电子式为
D.用电子式表示H2O的形成过程:H·+·O·····+·HH∶O····∶H
考点 3 元素周期表及其应用
考法4 利用原子序数差的关系确定元素在周期表中的位置
命题角度 元素在周期表中位置的确定
例8. 2016年IUPAC命名117号元素为Ts(中文名“石田”,tián),Ts的原子核外最外层电子数是7。下列说法不正确的是
A.Ts是第七周期第ⅦA族元素
B.Ts的同位素原子具有相同的电子数
C.Ts在同族元素中非金属性最弱
D.中子数为176的Ts核素符号是 117176Ts
【解析】0族元素从上往下,原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118,则可推断117号元素位于第七周期ⅦA族,A项正确;互为同位素的不同核素具有相同的质子数,质子数等于核外电子数,B项正确;同主族元素从上往下,非金属性逐渐减弱,C项正确;中子数为176的Ts核素符号是 117293Ts,D项错误。
【答案】D
【拓展训练】4. 2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。铟与铷(37Rb)同周期。下列说法不正确的是( )
A.In是第五周期第ⅢA族元素
B.49115In的中子数与电子数的差值为17
C.原子半径:In>Al
D.碱性:In(OH)3>RbOH
考点4 元素周期律及其应用
考法5 元素金属性和非金属性强弱的判断
命题角度1 结合反应事实比较元素非金属性强弱
例9. 下列事实不能说明O元素的非金属性比S元素的非金属性强的是
A.O2与H2S溶液反应,溶液变浑浊
B.在氧化还原反应中,1 mol O2比1 mol S得电子多
C.O和S两元素的最简单氢化物受热分解,前者的分解温度高
D.在一定条件下,O2与Cu反应生成CuO,S与Cu反应生成Cu2S
【解析】O2能与H2S溶液反应生成单质硫:2H2S+O22S↓+2H2O,该反应中O2是氧化剂,S是氧化产物,说明O2的氧化性强于S,因此氧元素的非金属性强于硫元素,A项正确;非金属性的强弱与得电子数目的多少无关,只与得电子能力的强弱有关,B项错误;H2O比H2S难分解,说明H2O更稳定,最简单氢化物越稳定,元素的非金属性越强,C项正确; 元素的非金属性越强,对应的单质的氧化性越强,在一定条件下,O2与Cu反应生成CuO,S与Cu反应生成Cu2S,说明O2的氧化性大于S,则O的非金属性强,D项正确。
【答案】 B
【拓展训练】5. 下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是( )
选项
事实
推论
A
与冷水反应,Na比Mg剧烈
金属性:Na>Mg
B
Ca(OH)2 的碱性强于Mg(OH)2
金属性:Ca>Mg
C
氧化性:HClO>H2CO3
非金属性:Cl>C
D
热稳定性强弱:HBr>HI
非金属性:Br>I
命题角度2 结合实验比较元素非金属性强弱
例10. 选择如图所示的实验装置,探究C、N、Si三种元素非金属性的相对强弱。回答下列问题:
(1)仪器X的名称为 ,其中盛放的试剂是 。丁中的红色溶液是 。
(2)装置的连接顺序是A→ (按气流方向,用大写字母表示)。
(3)丙的作用是 。
(4)丁中的实验现象是 ,化学方程式为 。
【解析】实验“探究C、N、Si三种元素非金属性的相对强弱”,可以比较这三种元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,即利用“较强的酸制较弱的酸”证明酸性强弱顺序为HNO3>H2CO3>H2SiO3。甲中用稀硝酸与碳酸钙反应制CO2,表明硝酸酸性强于碳酸;利用碳酸氢钠溶液吸收二氧化碳中可能混有的硝酸蒸气,再利用二氧化碳与滴有酚酞的硅酸钠溶液反应,生成硅酸,表明碳酸的酸性强于硅酸。不能用碳酸钠溶液吸收二氧化碳中可能混有的硝酸蒸气,因为碳酸钠溶液可以与二氧化碳反应生成碳酸氢钠。
【答案】 (1)分液漏斗 稀硝酸 滴有酚酞的硅酸钠溶液 (2)D→E→F (3)除去二氧化碳气体中可能混有的硝酸蒸气 (4)溶液的红色变浅,有沉淀生成 Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3
考法6 主族元素微粒半径大小的比较
命题角度 粒子半径的大小比较
例11 .已知X+、Y2+、Z-、W2-四种简单离子具有相同的电子层结构。下列关于X、Y、Z、W四种主族元素的描述错误的是
A.金属性X>Y;还原性Z->W2-
B.原子半径:X>Y>W>Z
C.离子半径:Y2+
【解析】由X+、Y2+、Z-、W2-具有相同的电子层结构及X、Y、Z、W为主族元素可知,X、Y处于Z、W的下一周期,X、Y处于同一周期,且X的原子序数小于Y,Z、W处于同一周期,且W的原子序数小于Z。同一周期主族元素从左到右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强,故金属性X>Y,非金属性W
【答案】 A
疑难3 元素“位—构—性”关系的应用
突破点1 依据原子结构特点推断元素
例12. a、b、c、d为短周期元素,a的原子中只有1个电子,b2-和c+离子的电子层结构相同,d与b同族。下列叙述错误的是
A.a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1
B.b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
C.c的原子半径是这些元素中最大的
D.d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性
【解析】第一步:挖掘题干信息,确定元素名称。
第二步:根据元素周期表、周期律,判断递变规律。
选项
判断依据
结论
A
H与其他三种元素形成的二元化合物H2O、H2S中H均为+1价,而NaH中H为-1价
错误
B
O与其他三种元素可分别形成H2O和H2O2,Na2O和Na2O2,SO2和SO3
正确
C
由四种元素在周期表中的位置判断原子半径r(Na)>r(S)>r(O)>r(H),故原子半径最大的是Na
正确
D
H与S形成的化合物H2S是二元弱酸,水溶液呈弱酸性
正确
【答案】A
【拓展训练】6.短周期主族元素 X、Y、Z、W 原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层只有一个电子,Z位于元素周期表ⅢA族,W与X属于同一主族。 下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)
B.由 X、Y 组成的化合物中均不含共价键
C.Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的弱
D.X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强
突破点2 依据元素周期表的“片段结构”推断元素
例13. 短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示,这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是
A.氢化物沸点:W
C.化合物熔点:Y2X3
第二步:根据元素周期表、周期律,判断递变规律。
选项
判断依据
结论
A
W的氢化物是NH3,存在分子间氢键,而Z的氢化物是HCl,不存在分子间氢键,所以NH3的沸点比HCl的沸点高
错误
B
Al的氧化物对应的水化物为Al(OH)3,显两性,N的氧化物对应的水化物为HNO3、HNO2,均显酸性
错误
C
Y2X3(Al2O3)为离子晶体,而YZ3(AlCl3)是分子晶体,离子晶体的熔点一般高于分子晶体的熔点
错误
D
Al3+和O2-的电子层结构相同,具有相同电子层结构的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以离子半径:Al3+
【答案】D
【拓展训练】 7.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是( )
A.原子半径:X
C.Z、W均可与Mg形成离子化合物
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>W
突破点3 依据元素周期律和元素化合物的性质推断元素
例14. 主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10;W与Y同族;W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应,其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是
A.常温常压下X的单质为气态
B.Z的氢化物为离子化合物
C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D.W与Y具有相同的最高化合价
【解析】第一步:挖掘题干信息, 确定元素名称。
第二步:根据元素周期表、周期律,判断递变规律。
选项
判断依据
结论
A
金属钠和镁在常温常压下均为固体
错误
B
氢化钙(CaH2)和氢化钾(KH)均属于离子化合物
正确
C
氯化钙(CaCl2)和氯化钾(KCl)均是强酸强碱盐,其水溶液呈中性
错误
D
F与Cl虽然同为第ⅦA族元素,但F是非金属性最强的元素,没有正化合价,其最高化合价为0,Cl的最高化合价为+7
错误
【答案】 B
【拓展训练】8. 短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,q的水溶液具有漂白性,0.01 mol·L-1 r溶液的pH为2,s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.原子半径的大小W
C.Y的氢化物常温常压下为液态
D.X的最高价氧化物的水化物为强酸
【基础巩固】
考点1 原子结构 原子核外电子排布
1.2017年5月9日,我国科学技术名词审定委员会等单位正式发布115号等4种人工合成的新元素的名称、元素符号,115号元素名称为“镆”,符号为Mc。下列有关说法正确的是( )
A.Mc的最低负化合价为-3
B.Mc的最高价氧化物的化学式为Mc2O5
C.115288Mc的中子数为115
D.通过化学反应可使 115288Mc转化为 115290Mc
2.下列叙述正确的是( )
A.第ⅠA族元素钫的两种核素:221Fr比223Fr少2个质子
B.第三周期金属元素的离子半径:r(Na+)
D.通常可在周期表的过渡元素中寻找化学反应的催化剂
3.部分短周期主族元素的性质或原子结构如表所示:
元素
元素性质或原子结构
X
周期序数=主族序数=原子序数
Y
原子最外层电子数为a,次外层电子数为b
Z
原子L层电子数为a+b,M层电子数为a-b
M
单质在自然界中的硬度最大
N
位于第三周期,最外层电子数是电子层数的2倍
(1)写出X、Y、Z、N四种元素的名称:
X ,Y ,Z ,N 。
(2)由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中,许多分子含有的电子数相等,写出符合下列要求的分子式:①含10e-且呈正四面体结构的分子 ;
②含14e-的双原子分子 ;
③含16e-且能使溴水褪色的分子 ;
④含18e-且常温下呈液态的分子 。
考点2 化学键 分子间作用力
4.北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的K3C60,实验测知该物质属于离子化合物,具有良好的超导性。下列有关分析正确的是( )
A.K3C60中只有离子键
B.K3C60中不含共价键
C.该晶体在熔融状态下能导电
D.C60与12C互为同素异形体
5.用化学用语表示NaOH+HClNaCl+H2O中的相关微粒,其中正确的是( )
A.中子数为8的氧原子:88O
B.HCl的电子式:H+（∶Cl····∶）-
C.Cl-的结构示意图:
D.H2O的结构式:H—O—H
6.2019年科学家合成了具有半导体特性的环状C18,其合成方法如图所示:
C24O6 C22O4 C20O2 C18
下列说法不正确的是( )
A.C与O同属于第二周期的元素,原子半径C>O
B.非金属性C
D.C18与C60、金刚石互为同位素
7.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,原子半径的大小顺序为r(W)>r(Y)>r(Z)>r(X),X与W同主族,Z原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍,Z原子的核电荷数等于X、Y原子核电荷数之和。下列说法正确的是( )
A.Z、W的简单离子的电子层结构相同
B.Y的简单气态氢化物热稳定性比Z的强
C.化合物X2Z2与W2Z2所含化学键类型相同
D.由X、Y、Z三种元素形成的化合物是强酸
考点3 元素周期表及其应用
8.(Nh)是113号主族元素,其原子核外最外层电子数是3。下列说法不正确的是( )
A.Nh的金属性强于Al
B.Nh是第七周期第ⅢA族元素
C.Nh的原子半径小于同主族元素原子
D.Nh在其化合物中主要呈+3价
9. 2019 年是“国际化学元素周期表年”。 1869 年门捷列夫把当时已知的元素根据元素性质、相对原子质量等进行排列,预留了甲、乙两种未知元素的位置,并预测了二者的相对原子质量,部分原始记录如图所示。下列说法错误的是( )
A.甲位于现行元素周期表第四周期第ⅢA 族
B.原子半径比较:甲>乙>Si
C.乙的简单气态氢化物的稳定性强于CH4
D.推测乙的单质可以用作半导体材料
10.元素周期表隐含着许多信息和规律。以下所涉及的元素均为中学化学中常见的短周期元素,其原子半径及主要化合价如表所示,其中R2Q2可作为呼吸面具或潜水艇中的氧气来源。下列说法正确的是( )
元素
M
R
Q
T
X
Y
Z
原子半径/nm
0.037
0.186
0.074
0.102
0.143
0.160
0.099
主要化合价
+1
+1
-2
-2、+6
+3
+2
-1
A.T、Z的最高价氧化物对应水化物的酸性T
C.M与Q两种元素形成的是离子化合物
D.M、Q、Z都位于第二周期
11.Ⅰ. 由中国科学院等离子体物理研究所自主研制的全超导托卡马克实验装置(俗称“人造太阳”)正在接受技术升级。人造太阳是利用氘、氚核聚变反应释放巨大能量原理而实现的。下列说法正确的是 (填标号)。
A.氕、氘、氚三种元素在周期表中的位置不同
B.20 g D2O含有的中子数为6.02×1024
C.在隔绝空气和高温下LiCl与金属钠反应可获得金属锂
Ⅱ. 部分元素在周期表中的位置如图1所示:
图1
请回答下列问题:
(1)C在周期表中的位置为 。
(2)判断E和F对应的简单氢化物沸点的高低,并解释原因:
。
(3)用电子式表示F的氢化物的形成过程: 。
Ⅲ.溴及其化合物广泛用于医药、塑料阻燃剂等,苦卤提溴的工业流程如图2所示:
图2
(1)结合元素周期律解释Cl的非金属性强于Br的原因: 。
(2)吸收塔中,G吸收了Br2后的溶液中含有Br-和BrO3-,则G是 (填标号)。
A.NaCl溶液 B.Na2CO3溶液 C.SO2气体
(3)向从吸收塔出来的溶液中加入稀H2SO4得到Br2的离子方程式是 。
考点4 元素周期律及其应用
12.W、X、Y、Z均为短周期主族元素且原子序数依次增大。W最外层电子数是次外层电子数的3倍,W与Y同主族,X在短周期中原子半径最大。下列说法正确的是( )
A.常温常压下Y的单质为气态
B.X的氧化物是离子化合物
C.X与Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D.W与Y具有相同的最高化合价
13.元素周期表中前三周期部分元素的原子序数与常见价态的关系如图所示。若用原子序数表示对应元素,下列说法不正确的是( )
A.a与d的非金属性比较:a>d
B.原子半径大小:b>c>a>d>e
C.a可以形成两种氢化物
D.b、c、e的最高价氧化物对应水化物之间均可反应
14.X、Y、Z、M 为原子序数和主族序数依次增大的短周期元素,四种元素原子的最外层电子数之和为 19 。其中Y、Z位于同周期,而X、Y、M位于不同周期。回答下列问题:
(1)上述四种元素中最高价氧化物对应水化物酸性最强的是 (填化学式)。
(2)由X、Y、M 三种元素组成的盐的电子式为 。
(3)YX3与Z的单质在一定条件下可以发生置换反应,该反应的化学方程式为 ,若反应过程中转移0.6 mol 电子,则得到标准状况下氧化产物的体积为 L 。
(4)自来水厂常用MZ2对饮用水进行消毒。已知:不同pH环境中含M的粒子种类及相应M的化合价如图所示。现用碘量法检测已消毒的水样中MZ2的浓度。
①取1.5 L 水样,加入足量 KI,调溶液呈中性,滴加少许淀粉溶液时溶液变蓝。该反应的离子方程式是 。
②在上述溶液中滴加12.00 mL 1.00×10-3mol·L-1 的Na2S2O3溶液时,溶液蓝色恰好褪去,则水样中MZ2的质量浓度是 mg·L-1。(已知:I2+2S2O32- S4O62-+2I-)
③再加稀硫酸调节水样 pH至1~3时,溶液又呈蓝色,反应的离子方程式是 。
【能力提升】
一、选择题(每小题6分,共84分)
1.下列化学用语正确的是( )
A.S的原子结构示意图:
B.NH4Cl的电子式:
C.原子核内有8个中子的氧原子:818O
D.Be2+中的质子数和电子数之比为2∶1
2.近年来,科学家合成了一系列具有独特化学性质的铝的氢化物(AlH3)n。已知,其中一种铝的氢化物的化学式为Al2H6,其燃烧时放出大量的热。Al2H6的球棍模型如图所示。下列说法正确的是( )
A.Al2H6中Al为-3价,H为+1价
B.Al2H6中含有离子键和极性共价键
C.Al2H6为离子化合物
D.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水
3.科学家研制出了一种新型的火箭推进剂N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是( )
A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B.分子中四个氮原子共平面
C.该物质既有氧化性又有还原性
D.15.2 g该物质含有的原子数为6.02×1022
4.2019年是元素周期表诞生150周年,目前周期表七个周期均已排满,共118种元素。短周期元素W、X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示,且四种元素的原子最外层电子数之和为24。下列说法不正确的是( )
A.最高价氧化物对应水化物的酸性:Z>Y
B.W的氢化物与Z的氢化物反应,产物的水溶液呈碱性
C.在元素周期表中,117号元素与Z位于同一主族
D.工业上常用YX2漂白纸浆、毛、丝等
5.W、X、Y、Z、M、N六种主族元素,它们在周期表中的位置如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.原子半径:Y>Z>W
B.单质的还原性:X>Y
C.Br与M同主族,其最高价氧化物对应水化物的酸性比M的强
D.N位于金属元素与非金属元素的分界线附近
6.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W和Y同主族,X和Z同主族,W和X可以形成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体甲。下列说法正确的是( )
A.W和Y也能形成共价化合物
B.氧化物对应的水化物的酸性:X>Z
C.简单阳离子的氧化性:W>Y
D.甲分子中含有4对共用电子
7.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层只有一个电子,Z位于元素周期表第ⅢA族,W与X位于同一主族。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)
B.由X、Y组成的化合物中均不含共价键
C.最高价氧化物对应水化物的碱性:Y
8.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的12。甲、乙、丙、丁是由这些元素组成的二元化合物,M是某种元素对应的单质,乙和丁的组成元素相同,且乙是一种“绿色氧化剂”,化合物N是具有漂白性的气体(常温下)。 上述物质间的转化关系如图所示(部分反应物和生成物略)。下列说法正确的是( )
A.含W的盐溶液可能显酸性、中性或碱性
B.化合物N与乙烯均能使溴水褪色,且原理相同
C.原子半径:r(Y)>r(Z)>r(W)
D.Z与X、Y、W形成的化合物中各元素均满足8电子结构
9.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,原子序数之和为42,X的核外电子总数等于Y的最外层电子数,Z最外层只有1个电子,W能形成酸性最强的含氧酸。下列说法正确的是( )
A.单质的熔点:Z>X
B.Z与Y、W均能形成离子化合物
C.气态氢化物的沸点:X
10.X、Y、Z、W四种短周期元素的原子序数依次增大,X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代;Y的气态氢化物的水溶液呈碱性;Z为金属元素且有两种常见氧化物;往W单质的水溶液中滴加少量紫色石蕊试液,可观察到溶液先变红后褪色。下列说法正确的是( )
A.Z的两种氧化物中阴、阳离子个数比都为1∶2
B.最高价氧化物对应的水化物的酸性Y>W
C.Y的氢化物的沸点一定高于X的氢化物
D.原子半径W>X>Y>Z
11.现有W、X、Y、Z四种短周期元素,W分别与X、Y、Z结合生成甲、乙、丙三种化合物,且甲、乙、丙均为10电子分子,Y、Z结合生成化合物丁。有关物质的转化关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.原子序数由小到大的顺序:W
C.Z的最高价氧化物对应的水化物一定为强酸
D.Y与W、Z都能形成至少两种化合物
12.化合物M(结构如图所示)是最常用的还原剂之一,其中X、Y、Z是原子序数依次减小的不同短周期主族元素,X与W、Z与W均能形成原子个数比为1∶1和2∶1的化合物,W的最外层电子数是电子层数的3倍。下列叙述正确的是( )
A.Y的最高价氧化物对应的水化物是一种弱酸
B.Z位于第三周期第ⅦA族
C.X和Z形成的化合物的水溶液呈酸性
D.化合物M不能与Z2W2反应
13.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X的原子半径是所有短周期主族元素中最大的,W的核外电子数与X、Z的最外层电子数之和相等,Y的原子序数是Z的最外层电子数的2倍,由W、X、Y三种元素形成的化合物M的结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A.元素非金属性强弱的顺序为W>Y>Z
B.Y单质的熔点高于X单质
C.W分别与X、Y、Z形成的二元化合物均只有一种
D.化合物M中W不都满足8电子稳定结构
14.已知X、Y、Z、W、M均为短周期元素,25 ℃时,其最高价氧化物对应水化物的溶液(浓度均为0.01 mol·L-1)的pH和原子半径的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.X、M的简单离子半径大小顺序:X>M
B.X、Y、Z、W、M五种元素中只有一种是金属元素
C.Z的最高价氧化物的化学式为ZO3
D.X、Z的简单气态氢化物反应有白烟生成
二、非选择题(共16分)
15.（10分）随原子序数的依次增大,五种短周期主族元素原子半径与原子序数的关系如图所示。
已知:TX2是现代光学及光纤制品的基本原料;ZY 能破坏水的电离平衡;Z3RY6在工业上常用作助熔剂。
(1)R在元素周期表中的位置是 。
(2)Y和T可组成一种五原子共价化合物,该化合物的电子式为
(任写一种)。
(3)请用一个化学方程式比较X和Y的非金属性的强弱:
。
(4)工业上以Z3RY6作助熔剂的目的是 。
(5)已知 11.5 g Z的单质在X2中完全燃烧,恢复至室温,放出Q kJ热量,该反应的热化学方程式为 。
16.（6分）如表所示是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表某一元素。
(1)A的最高价氧化物对应水化物的电子式为 。
(2)R是由表中已标出的A~F中某三种元素组成的化合物,是常见家用消毒剂的主要成分,其化学名称为 ;Na2FeO4是工业上常用的消毒剂,利用化合物R制备Na2FeO4的原理如下,请将该反应的化学方程式补充完整: Fe(OH)3+ R+ NaOH Na2FeO4+ NaCl+ H2O。
(3)表中未标出的某种金属元素的单质G,可以发生如图所示转化:
①写出单质G转化为K的化学方程式: 。
②写出L转化为M的离子方程式: 。
【答案与解析】
【拓展训练】
1.B 根据八种短周期元素原子半径的相对大小可知,x属于第一周期,y、z、d属于第二周期,e、f、g、h属于第三周期;根据最高正价或最低负价可知,x为H, y为C,z为N,d为O,e为Na,f为Al,g为S,h为Cl。S2-和Cl-、O2-和Na+分别具有相同的电子层结构,核电荷数越大,离子半径越小,且结合电子层数越多,离子半径越大,可知离子半径S2->Cl->O2->Na+,A正确;由于碱性NH3·H2O>Al(OH)3,故Al3+水解程度大于NH4+,即在NH4Al(SO4)2溶液中离子浓度c(Al3+)
3.B A项,BH4-的电子式为（H∶B··HH··∶H）-,故NaBH4的电子式为Na+（H∶B··HH··∶H）-,正确;B项,CaF2的形成过程为（∶F····∶）-Ca2+（∶F····∶）-,错误;C项,光气的结构式为,电子式应写为,正确;D项,H2O的形成过程为2H·+·O·····H∶O····∶H或H·+·O·····+·HH∶O····∶H,正确。
4.D Rb属于第五周期元素,故In亦为第五周期元素,In与Al同主族,即为第ⅢA族元素,A项正确;49115In的中子数为115-49=66,质子数为49,质子数等于核外电子数,故中子数与电子数之差为17,B项正确;同主族元素,从上到下,原子半径逐渐增大,故原子半径In>Al,C项正确;同周期主族元素从左到右,金属性逐渐减弱,故其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱,即碱性In(OH)3
6.D 地壳中含量最多的元素为O,则X为O;短周期主族元素Y的原子序数大于X,且Y原子的最外层只有一个电子,则Y为Na;Z的原子序数大于Na且为ⅢA族短周期元素,则Z为Al;W与X属于同一主族,且为短周期元素,则W为S。原子半径Na>Al>S,A项错误;Na2O2中两个氧原子之间为共价键,B项错误;Y和Z的最高价氧化物的水化物分别为NaOH、Al(OH)3,碱性NaOH>Al(OH)3,C项错误;O的非金属性强于S,则简单气态氢化物的热稳定性H2O>H2S,D项正确。
7.C 设Z的原子序数为a,则Y、W的原子序数分别为a-1和a+9,由题意可知(a-1)+(a+9)=3a,解得a=8,则Y、Z、X、W分别为N、O、Si、Cl。原子半径X(Si)>Y(N)>Z(O),A项错误;同周期主族元素的非金属性从左向右依次增强,同主族元素的非金属性从上到下依次减弱,非金属性越强,气态氢化物的稳定性越强,故气态氢化物的稳定性H2O>SiH4,B项错误;MgO和MgCl2均为离子化合物,C项正确;最高价氧化物对应水化物的酸性HClO4>HNO3,D项错误。
8.C 第一步:挖掘题干信息,确定元素名称。
第二步:根据元素周期表、周期律,判断递变规律。
选项
判断依据
结论
A
原子半径H
B
非金属性O>Cl>C
错误
C
O的氢化物为H2O或H2O2,常温常压下均为液态
正确
D
C的最高价氧化物的水化物H2CO3为弱酸
错误
【基础巩固】
1.B 该元素的名称带“钅”,属于金属元素,金属原子易失去电子,金属元素一般为正价,没有负价,故A错误;Mc为115号元素,位于元素周期表第七周期ⅤA族,主族序数等于最外层电子数,则该元素最高正价为+5,最高价氧化物的化学式为Mc2O5,故B正确;115288Mc的质量数为288,质子数为115,中子数=质量数-质子数=288-115=173,故C错误;115288Mc和 115290Mc互为同位素,是镆元素的不同原子,转化过程中没有新物质生成,不是化学变化,故D错误。
2.D 221Fr与223Fr互为同位素,质子数相同, A项错误;电子层结构相同的离子,离子半径随核电荷数的增加而减小,因此离子半径r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+),B项错误;第ⅦA族元素从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,单质与氢气化合越来越困难, C项错误;优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料大多由过渡元素组成, D项正确。
3.(每空1分)(1)氢 氧 硅 硫 (2)①CH4 ②CO ③C2H4 ④H2O2
【解析】 (1)根据周期序数=主族序数=原子序数,推知X为氢元素。根据Z的L层电子数为a+b,M层电子数为a-b;Y的最外层电子数为a,次外层电子数为b,得出b=2,a=6,从而推得Y、Z分别为氧元素、硅元素。金刚石在自然界中的硬度最大,故M为碳元素。N位于第三周期,且最外层电子数是电子层数的2倍,则推得N为硫元素。(2)①CH4为10e-且为正四面体结构的分子;②CO为14e-的双原子分子;③乙烯能和溴水发生加成反应,使溴水褪色且其为16e-的分子;④H2O2在常温下为液态且为18e-的分子。
4.C K3C60中C603-中碳原子之间为共价键,故A、B错误;K3C60在熔融状态下能电离出自由移动的离子,所以能导电,故C正确;同素异形体是指由相同元素组成的不同单质,12C不是单质,故D错误。
5.D 中子数为8的氧原子,质量数=质子数+中子数=8+8=16,故中子数为8的氧原子为 816O, A项错误;HCl是共价化合物,氢原子和氯原子间以一对共用电子对结合,故HCl的电子式是H∶Cl····∶, B项错误;氯原子获得1个电子形成氯离子,Cl-的结构示意图为, C项错误;水的电子式为H∶O····∶H,其结构式为H—O—H, D项正确。
6.D 同周期元素从左到右,原子半径依次减小,C与O同属于第二周期的元素,原子半径C>O,A项正确;同周期元素从左到右,非金属性增强, 非金属性C
9.C 从题图可以看出同一行的元素位于同一主族,同一列的元素位于同一周期,甲与B和Al位于同一主族,与As位于同一周期,则甲在现行元素周期表的位置是第四周期第ⅢA族,为Ga,A项正确。甲和乙同周期,同周期元素核电荷数越小原子半径越大,甲的原子序数比乙的小,所以甲的原子半径大于乙;同主族元素,核电荷数越大,原子半径越大,乙与Si同主族,乙的核电荷数比Si的大,乙的原子半径大,故原子半径的大小顺序为甲>乙>Si,B项正确。同主族元素的非金属性从上到下越来越弱,则气态氢化物的稳定性越来越弱,故乙的简单气态氢化物的稳定性弱于CH4,C项错误;乙为Ge,同主族上一个元素为硅元素,其处于非金属和金属元素的交界处,可用作半导体材料,D项正确。
10.A 根据R2Q2可作为呼吸面具或潜水艇中的氧气来源及R、Q的主要化合价,可知R为Na,Q为O;再结合其他五种短周期元素原子半径的大小及主要化合价,可知M为H,T为S,X为Al,Y为Mg,Z为Cl。非金属性S
【解析】 Ⅰ.氕、氘、氚三种元素为H的同位素,质子数相同,则在周期表中的位置相同,A项错误;D2O的摩尔质量为20 g/mol,则20 g D2O即1 mol D2O,1 mol D2O中含有的中子的物质的量为10 mol,所以1 mol D2O中含有的中子数为6.02×1024,B项正确;还原性Na>Li,在隔绝空气和高温下LiCl与金属钠反应可获得金属锂,C项正确。Ⅱ.(1)根据题图1知,C为Fe,位于第四周期第Ⅷ族。(2)E和F分别为O、S,氢化物分别为H2O、H2S,水分子间可形成氢键,会使其沸点升高,则H2O沸点高。(3)F的氢化物为H2S,电子式表示的其形成过程为·S·····+2·HH∶S····∶H。Ⅲ.(1)Cl、Br位于同一主族,最外层均有7个电子,Cl原子核外有3个电子层,Br原子核外有4个电子层,则原子半径Cl
12.B W最外层电子数是次外层电子数的3倍,则W是O;W与Y同主族,则Y为S;短周期中原子半径最大的是Na,即X是Na;W、X、Y、Z为短周期主族元素,且原子序数依次增大,则Z为Cl。常温常压下,S为固体,A项错误;Na2O和Na2O2均为离子化合物,B项正确;NaCl为强碱强酸盐,其水溶液显中性,C项错误;O无最高正价,S的最高化合价为+6,D项错误。
13.B 根据五种元素的化合价及原子序数依次增大,可推知a为O,b为Na,c为Al,d为P,e为Cl。根据非金属性O>S、S>P,可知非金属性O>P,A项正确;一般来说,电子层数越多,原子半径越大,结合同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小知,原子半径Na>Al>P>Cl>O,B项错误;O可以形成H2O、H2O2两种氢化物,C项正确;Na、Al、Cl的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3、HClO4,它们分别为强碱、两性氢氧化物、强酸,两两之间均可反应,D项正确。
14.(每空2分)(1)HClO4 (2) (3)4NH3+3O22N2+6H2O 2.24 (4)①2ClO2+2I-2ClO2-+I2 ②0.54 ③ClO2-+4I-+4H+Cl-+2I2+2H2O
【解析】 根据四种短周期元素原子序数和主族序数依次增大,Y、Z位于同一周期,X、Y、M 位于不同周期,可知X为H,Y、Z为第二周期元素,M为第三周期元素;又知四种元素原子最外层电子数之和为19,则Y、Z、M的最外层电子数之和为18,Y、Z、M最外层电子数分别为5、6、7,故Y为N,Z为O,M为Cl。(1)四种元素中Cl的最高价氧化物对应水化物HClO4的酸性最强。(2)H、N、Cl组成的盐为NH4Cl,电子式为。(3)NH3与O2发生置换反应生成N2和H2O,化学方程式为4NH3+3O2 2N2+6H2O。该反应中氧化产物为N2,当反应过程中转移0.6 mol电子时,得到0.1 mol N2,其在标准状况下的体积为2.24 L。(4)①滴加少许淀粉溶液时溶液变蓝,说明有I2生成,根据题图知pH=7时Cl主要以ClO2-形式存在,说明ClO2转化为ClO2-,即ClO2和I-反应生成ClO2-和I2,离子方程式为2ClO2+2I-2ClO2-+I2。②根据2ClO2+2I-2ClO2-+I2、I2+2S2O32-S4O62-+2I-,可得关系式2ClO2~I2~2S2O32-,则n(ClO2)=n(S2O32-)=1.00×10-3 mol·L-1×0.012 L=1.2×10-5 mol,水样中ClO2的质量浓度是1.2×10-5mol×67.5×103mg·mol-11.5 L=0.54 mg·L-1。③溶液又呈蓝色,说明有I2生成,根据题图知pH在1~3时,Cl主要以Cl-形式存在,即ClO2-和I-反应的离子方程式为ClO2-+4I-+4H+ Cl-+2I2+2H2O。
【能力提升】
1.D S的最外层电子数是6,A项不正确;NH4Cl的电子式为,B项不正确;原子核内有8个中子的氧原子是 816O,C项不正确;Be2+中质子数为4,电子数为2,故Be2+的质子数和电子数之比为2∶1,D项正确。
2.D A项,在Al2H6中Al为+3价,H为-1价,错误;B项,Al2H6中含有的化学键都是极性共价键,错误;C项,Al2H6为共价化合物,错误;D项,Al2H6在空气中完全燃烧,根据原子守恒可知燃烧产物为氧化铝和水,正确。
3.C N、O间形成的共价键为极性键,A项错误;根据题图可知中心氮原子为sp3杂化且含有一对孤电子对,4个氮原子构成的空间构型为三角锥形且4个氮原子处于三角锥的四个顶点上,不可能共面,B项错误;分子中氮原子的化合价可看作+3,既能升高也能降低,所以该物质既有氧化性又有还原性,C项正确;15.2 g(0.1 mol)该物质含有的原子数为0.1×10×6.02×1023=6.02×1023,D项错误。
4.B 设X的最外层电子数为x,则由题图可知,W、Y、Z的最外层电子数依次为x-1、x、x+1,根据W、X、Y、Z的原子最外层电子数之和为24,有x-1+x+x+x+1=24,解得x=6,由此可确定W、X、Y、Z分别为N、O、S、Cl。元素的非金属性Cl>S,所以最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4, A项正确;W的氢化物为NH3,Z的氢化物为HCl,NH3和HCl反应生成NH4Cl,NH4Cl为强酸弱碱盐,水解使溶液呈酸性, B项错误;在元素周期表中,117号元素与0族的118号元素相邻,则位于第七周期第ⅦA族,与Cl位于同一主族,C项正确;二氧化硫具有漂白性,工业上常用SO2漂白纸浆、毛、丝等,D项正确。
5.C 由元素在周期表中的相对位置可知,W、X、Y、Z、M、N六种主族元素分别为O、Na、Mg、S、Cl、Ge。同周期主族元素从左往右原子半径逐渐减小,同主族元素从上往下原子半径逐渐增大,故原子半径Mg>S>O,A项不符合题意。同周期主族元素从左往右金属性逐渐减弱,则单质的还原性:Na>Mg,B项不符合题意。Br和Cl同主族,非金属性Cl>Br,则Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性比Br的强,C项符合题意。Ge位于金属元素与非金属元素的分界线附近,其单质可作半导体材料,D项不符合题意。
6.C 根据W和X可以形成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体甲,可知甲为NH3,再结合W、X、Y、Z原子序数依次增大可知W为H、X为N;又因为W(H)与Y同主族,X和Z同主族,故Y为Na,Z为P。NaH为离子化合物,A项错误;最高价氧化物对应水化物的酸性HNO3>H3PO4,但选项未说 明是否为最高价氧化物对应的水化物,无法进行判断,B项错误;Na的还原性强于H2,故简单阳离子的氧化性H+>Na+,C项正确;NH3中含有3对共用电子对,1对孤电子对,D项错误。
7.D 地壳中含量最多的元素是O,故X为O;因X、Y、Z、W原子序数依次增大,且均为短周期主族元素,由Y原子最外层只有1个电子,可知Y为Na;由Z位于第ⅢA族可知Z为Al;由X、W位于同主族,可知W为S。同周期元素随着原子序数的增大,原子半径逐渐减小,故原子半径r(Na)>r(Al)>r(S),A项错误;Na2O2中含共价键,B项错误;碱性NaOH>Al(OH)3,C项错误;O的非金属性比S的强,故热稳定性H2O>H2S,D项正确。
8.A 由乙是一种“绿色氧化剂”可推知乙为H2O2,故丁为H2O;“化合物N是具有漂白性的气体”,则N为SO2;由物质间的转化关系可知M为O2,丙为H2S;由X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的12,可推出X为H,Y为O,Z为Na,W为S。NaHSO4溶液呈酸性,Na2SO4溶液呈中性,Na2SO3溶液呈碱性,A项正确;SO2还原Br2而使溴水褪色,乙烯与Br2发生加成反应而使溴水褪色,二者原理不同,B项错误;原子半径大小顺序为r(Na)>r(S)>r(O),C项错误;NaHSO4中H不满足8电子结构,D项错误。
9.B 根据题中信息W能形成酸性最强的含氧酸,可知W为Cl;结合Z最外层只有1个电子和原子序数关系可知Z为Na;由X的核外电子总数
等于Y的最外层电子数,结合四种元素的原子序数之和为42,设X的核外电子总数为a,则a+(2+a)+11+17=42,解得a=6,即X和Y分别为C和O。碳元素对应的石墨和金刚石均为高熔点物质,而金属钠的熔点较低,故A项错误;Na2O、Na2O2、NaCl均为离子化合物,B项正确;由于H2O分子间存在氢键,故CH4、H2O和HCl三种氢化物中,沸点最高的是H2O,C项错误;C的氧化物CO、CO2中均含极性键,钠的氧化物Na2O中只含离子键,D项错误。
10.A 短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,则X是C;Y的气态氢化物的水溶液呈碱性,Z为金属元素且有两种常见氧化物,则Y为N,Z为Na;往W单质的水溶液中滴加少量紫色石蕊试液,能观察到溶液先变红后褪色,则W是Cl。Na2O和Na2O2中阴、阳离子个数比都为1∶2,A项正确;非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物酸性越强,非金属性N
11.C 甲、乙、丙均为10电子分子,由短周期元素形成的10电子分子有H2O、NH3、CH4、HF,X的单质和乙的反应为置换反应,则该反应为氟气和水的反应,X的单质为F2,Y的单质为O2,乙为H2O,甲为HF,故W为H,X为F,Y为O;丙是NH3或CH4,丁是NO或CO2,则Z为C或N。由以上分析可知原子序数由小到大的顺序是W
12.A 根据化合物M的结构,结合原子的成键规律可推知X、Z为第ⅠA族元素,Y为第ⅢA族元素;由“X、Y、Z是原子序数依次减小的不同短周期主族元素”可推知X为Na、Y为B、Z为H,则化合物M为NaBH4;由“W的最外层电子数是电子层数的3倍”可知W为O。B的最高价氧化物对应的水化物是H3BO3,属于弱酸,A项正确;H位于第一周期第ⅠA族,B项错误;NaH与水反应生成NaOH和H2,溶液呈碱性,C项错误;NaBH4是最常用的还原剂之一,H2O2是常见的氧化剂,二者可发生氧化还原反应,D项错误。
13.B 根据X的原子半径是所有短周期主族元素中最大的可知X为Na;根据W、X、Y三种元素形成的化合物M的结构可知,Y可形成4对共用电子对,W可形成2对共用电子对,则Y为Si,W为O;根据W的核外电子数与X、Z的最外层电子数之和相等(或Y的原子序数是Z的最外层电子数的2倍),可知Z为Cl。元素非金属性强弱的顺序为O>Cl>Si,A项错误;Si单质为原子晶体,其熔点比Na单质的高,B项正确;O与Na形成的二元化合物有Na2O、Na2O2,O与Cl形成的二元化合物有ClO2、Cl2O、Cl2O7等,C项错误;化合物M中所有元素都满足8电子稳定结构,D项错误。
14.C 根据各元素最高价氧化物对应水化物的溶液的pH和原子半径关系进行推断:
核外电子排布相同时,核电荷数越大,离子半径越小,故离子半径N3->Na+,A项正确;五种元素中只有Na为金属元素,B项正确;Cl的最高价氧化物为Cl2O7,C项错误;N、Cl的简单气态氢化物分别为NH3、HCl,二者反应生成白色固体小颗粒氯化铵,D项正确。
15.(1) 第三周期第ⅢA族(2分) (2)(2分) (3)2F2+2H2O4HF+O2(2分) (4)降低氧化铝的熔融温度,节约冶炼铝的能源(2分) (5)2Na(s)+O2(g)Na2O2(s) ΔH=-4Q kJ·mol-1(2分)
【解析】 TX2是现代光学及光纤制品的基本原料,则T为Si,X为O;结合各元素原子半径与原子序数关系及Z3RY6在工业上常用作助熔剂,可知Z为Na,R为Al,Y为F。(1)Al在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族。(2)F和Si组成的五原子共价化合物为SiF4,电子式为。(3)可以通过比较X和Y的单质的氧化性强弱来比较X和Y的非金属性强弱,化学方程式为2F2+2H2O4HF+O2。(4)工业上以Na3AlF6(冰晶石)作电解熔融态氧化铝制备铝单质时的助熔剂,目的是降低氧化铝的熔融温度,节约冶炼铝的能源。(5)Na单质在O2中完全燃烧的化学方程式为2Na+O2Na2O2,11.5 g Na完全燃烧放出Q kJ热量,则2 mol Na完全燃烧放出的热量为4Q kJ,故热化学方程式为2Na(s)+O2(g)Na2O2(s) ΔH=-4Q kJ·mol-1。
16.(1)Na+（∶O····∶H）-(0.5分) (2)次氯酸钠(0.5分) 2 3 4 2 3 5(共1分) (3)①2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑(2分) ②Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+(2分)
【解析】 (1)根据A在元素周期表中的相对位置可知A为Na,其最高价氧化物对应的水化物为NaOH,电子式为Na+（∶O····∶H）-。(2)根据六种元素在元素周期表中的相对位置知,A为Na,B为C(碳),C为N,D为O,E为S,F为Cl,结合化合物R是由其中三种元素组成的家用消毒剂的主要成分,可知化合物R为NaClO,其化学名称为次氯酸钠;根据反应中Fe、Cl化合价变化,利用“化合价升降法”可配平该氧化还原反应:2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。(3)根据G是短周期的金属元素的单质,且能和NaOH溶液发生反应,知G为Al,生成的K为NaAlO2;能与NaAlO2溶液反应的碳的氧化物为CO2,则生成的M为Al(OH)3;F单质为Cl2,则L为AlCl3。①Al和NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。②AlCl3和氨水反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+。
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