练案[14]　第五章　第14讲　元素周期表　元素周期律

[练案14]

第14讲　元素周期表　元素周期律

A组　基础必做题

1．(2022·陕西延安期中)下列关于元素周期表的说法不正确的是(　C　)

A．元素周期表中一共有18个纵列

B．除0族元素外，非金属元素全都是主族元素

C．同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差不可能为25

D．同主族上下相邻两种元素的原子序数之差可能为32

[解析]　元素周期表有18个纵列，包括7个主族、7个副族、1个0族、1个第Ⅷ族，A项正确；除0族元素外，其他的非金属元素都属于主族元素，过渡元素都属于金属元素，B项正确；同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素，原子序数可能相差1(二三周期)、11(四五周期)或25(六七周期)，C项不正确；同主族上下相邻两元素的原子序数可能相差2、8、18、32，D项正确。

2．(2022·北京丰台区一模)部分元素在周期表中的分布如图所示(虚线为金属元素与非金属元素的分界线)，下列说法不正确的是(　B　)

A．虚线左侧是金属元素 B．As处于第五周期第ⅤA族

C．Si、Ge可作半导体材料 D．Sb既有金属性又有非金属性

[解析]　结合图示可知金属元素与非金属元素分界线(简称“分界线”)左侧为金属元素，右侧为非金属元素，A项正确；As位于第四周期第ⅤA族，B项错误；Si和Ge均位于分界线附近，可作为半导体材料，C项正确；Sb等处于分界线两边的元素，往往既有金属性又有非金属性，D项正确。

3．(2022·河南南阳月考)在元素周期表中的前四周期，两两相邻的5种元素如图所示，若B元素的核电荷数为a。下列说法正确的是(　C　)

A．B、D的原子序数之差可能为2

B．E、B的原子序数之差可能是8、18或32

C．5种元素的核电荷数之和可能为5a＋10

D．A、E的原子序数之差可能是7

[解析]　根据5种元素的位置关系可知，D应为第二周期元素，且A、B、C三种元素是连续的，即均为第ⅢA族～0族间的元素，则第二、三周期同族原子序数相差8，即B、D原子序数相差8，A项错误；B的核电荷数为a，则第四周期同主族元素E的原子序数为a＋18，即E、B的原子序数只能相差18，不可能相差8和32，B项错误；A、C、D的核电荷数分别为a－1、a＋1和a－8，则5种元素的核电荷数之和为(a－1)＋a＋(a＋1)＋(a－8)＋(a＋18)＝5a＋10，C项正确；A、E的原子序数分别为a－1、a＋18，两者相差19，D项错误。

4．部分短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价随原子序数的变化关系如图所示：

下列说法正确的是(　C　)

A．离子半径的大小顺序：e＞f＞g＞h

B．与x形成简单化合物的沸点：y＞z＞d

C．x、z、d三种元素形成的化合物可能含有离子键

D．e、f、g、h四种元素最高价氧化物对应的水化物相互之间均能发生反应

[解析]　根据原子序数及化合价判断元素x是氢元素，y为碳元素，z为氮元素，d为氧元素，e为钠元素，f为铝元素，g为硫元素，h为氯元素。电子层数越多，离子半径越大；核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径：g＞h＞e＞f，A错误；与H形成简单化合物的沸点：H2O＞NH3＞CH4，B错误；氢元素、氮元素和氧元素可以组成硝酸铵，为离子化合物，C正确；S、Cl最高价氧化物对应的水化物是H2SO4和HClO4，二者不能反应，D错误。

5．(2022·安徽定远月考)下表是元素周期表的一部分，回答相关的问题。

(1)写出④的元素符号：__Mg__。

(2)在这些元素中，最活泼的金属元素与水反应的离子方程式：__2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑__。

(3)在这些元素中，最高价氧化物的水化物酸性最强的是__HClO4__(填化学式，下同)，碱性最强的是__NaOH__。

(4)这些元素中(除⑨外)，原子半径最小的是__F__(填元素符号，下同)，原子半径最大的是__Na__。

(5)②的单质与③的最高价氧化物的水化物的溶液反应，其产物之一是OX2，(O、X分别表示氧和②的元素符号，即OX2代表该化学式)，该反应的离子方程式为(方程式中用具体元素符号表示)__2F2＋2OH－===OF2＋2F－＋H2O__。

(6)⑦的低价氧化物通入足量Ba(NO3)2溶液中的离子方程式：__3SO2＋2NO＋3Ba2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋__。

[解析]　根据元素在元素周期表中的位置可知：①为N、②为F、③为Na、④为Mg、⑤为Al、⑥为Si、⑦为S、⑧为Cl、⑨为Ar。(1)④为Mg元素，元素符号为Mg。(2)题给元素中最活泼的金属元素为Na，与水反应的离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。(3)题给元素中，Cl元素非金属性最强，其最高价氧化物的水化物HClO4酸性最强；Na元素金属性最强，其最高价氧化物的水化物为NaOH碱性最强。(4)比较原子半径时，在元素周期表中越靠近右上角原子半径越小，越靠近左下角原子半径越大，即F的原子半径最小，Na的原子半径最大。(5)根据F2与NaOH溶液反应生成OF2，可写出离子方程式为2F2＋2OH－===OF2＋2F－＋H2O。(6)硫的低价氧化物为SO2，与Ba(NO3)2溶液发生氧化还原反应，反应中SO2生成SO，NO生成NO，其离子方程式为3SO2＋2NO＋3Ba2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋。

6．(2022·北京西城区期末)元素周期表与元素周期律在学习、研究中有很重要的作用。下表是5种元素的相关信息，W、X都位于第三周期。

(1)Q在周期表中的位置是__第二周期第ⅥA族__。

(2)W的最高价氧化物对应的水化物的化学式是__HClO4__。

(3)X单质与水反应的离子方程式是__2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑__。

(4)金属性Y强于X，用原子结构解释原因：__最外层电子数K与Na相同，电子层数K大于Na，原于半径K大于Na__，失电子能力Y大于X，金属性Y强于X。

(5)下列对于Z及其化合物的推断中，正确的是__AB__(填字母)。

A．Z的最低负化合价与W的最低负化合价相同

B．Z的气态氢化物的热稳定性弱于W的气态氢化物的热稳定性

C．Z的单质可与X和W形成的化合物的水溶液发生置换反应

[解析]　根据Q为地壳中含量最高的元素，可知Q为O；由W、X都位于第三周期，且W最高化合价为＋7价，可知W为Cl，再结合X最高价氧化物对应的水化物在本周期中碱性最强，可确定X为Na；根据Y的焰色试验，可知Y为K；由Z的原子结构示意图，可知Z为35号元素Br。(1)O在周期表中位于第二周期第ⅥA族。(2)Cl的最高价氧化物对应的水化物的化学式为HClO4。(3)Na与水反应生成NaOH和H2，其离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。(4)Na、K均为第ⅠA族元素，由于原子序数：K＞Na，电子层数和原子半径均为K＞Na，原子核对外层电子的引力减弱，失电子能力增强，故金属性：K＞Na。(5)Br和Cl的最低负化合价均为－1价，A项正确；非金属性：Br＜Cl，则气态氢化物的稳定性：HBr＜HCl，B项正确；X和W形成的化合物的水溶液为NaCl溶液，由于氧化性：Cl2＞Br2，故Br2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，C项错误。

B组　能力提升题

7．(2022·福建南平质检)某同学设计了如图所示元素周期表，已知Z元素的最外层电子数是次外层的3倍。空格中均有对应的元素填充。下列说法正确的是(　D　)

A．白格中都是主族元素，灰格中都是副族元素

B．X、Y分别与Z形成的化合物都只有两种

C．X、Y元素最高价氧化物对应的水化物酸性：X＜Y

D．X、Y、Z的气态氢化物中最稳定的是Z的氢化物

[解析]　按照排布规律可知白格中填充的是主族元素和稀有气体元素，灰格填充的为副族元素，A项错误；结合Z的信息可知Z为O，则第二周期元素X只能为N，再根据前三周期，同侧相同位置的元素为同主族元素，可确定Y为P，N与O可形成NO、NO2、N2O5等氮氧化物，B项错误；非金属性：N＞P，则最高价氧化物对应水化物的酸性：HNO3＞H3PO4，C项错误；N、P、O中非金属性最强的是O，则气态氢化物中最稳定的是H2O，D项正确。

8．(2020·全国Ⅲ卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，四种元素的核外电子总数满足X＋Y＝W＋Z；化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是(　D　)

A．非金属性：W＞X＞Y＞Z B．原子半径：Z＞Y＞X＞W

C．元素X的含氧酸均为强酸 D．Y的氧化物水化物为强碱

[解析]　化合物XW3与WZ相遇会产生白烟，结合W、X、Y、Z的原子序数依次增大，又因四种元素的核外电子总数满足X＋Y＝W＋Z，可知W、X、Y、Z分别为H、N、Na、Cl，XW3为NH3，WZ为HCl。非金属性：Cl＞N＞H＞Na，A项错误；同周期主族元素满足序大径小的规则，原子半径：Na＞Cl＞N＞H，B项错误；N可以形成HNO2，HNO2为弱酸，C项错误；Na的氧化物水化物为NaOH，NaOH属于强碱，D项正确。

9．已知a、b、c、d四种短周期主族元素，在元素周期表中的相对位置如图，下列说法正确的是(　C　)

A．a、c两元素的最高正价一定相等

B．原子半径大小顺序为：c＞d＞b＞a

C．a、b两元素可能形成多种共价化合物

D．c、d两种元素简单气态氢化物的稳定性比较：c＞d

[解析]　若a、b、c、d依次为O、F、S、Cl元素，O没有最高正价，S的最高正价为＋6价，A项错误；根据“层多径大，序大径小”的原则，原子半径由大到小的顺序为c＞d＞a＞b，B项错误；若a、b、c、d依次为N、O、P、S元素，N与O可形成N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5多种共价化合物，C项正确；根据c、d在周期表中的位置，非金属性：c＜d，c、d两种元素简单气态氢化物的稳定性：c＜d，D项错误。

10．(2022·江苏七市二调)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子核外最外层电子数是其内层电子数的2倍，Y是地壳中含量最高的元素，常温下0.01 mol·L－1 Z的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH＝12，W在元素周期表中的族序数是周期序数的2倍。下列说法正确的是(　C　)

A．W的单质的氧化性比Y的强

B．原子半径：r(Z)＞r(W)＞r(Y)＞r(X)

C．工业上常用电解法冶炼Z单质

D．X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比W强

[解析]　短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子核外最外层电子数是其内层电子数的2倍，X为C；Y是地壳中含量最高的元素，Y为O；常温下0.01 mol·L－1 Z的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH＝12，Z为Na；W在元素周期表中的族序数是周期序数的2倍，W为S。W的单质为S，Y的单质为O2，O2的氧化性强于S，故A错误；原子半径：r(Na)＞r(S)＞r(C)＞r(O)，则r(Z)＞r(W)＞r(X)＞r(Y)，故B错误；工业上常用电解熔融的氯化钠冶炼钠单质，故C正确；X的最高价氧化物对应的水化物为H2CO3，W的最高价氧化物对应的水化物为H2SO4，硫酸酸性强于碳酸，故D错误。

11．A、B、C、D、E、F是短周期主族元素，且原子序数依次增大。在短周期中A元素原子半径最小，D元素原子半径最大，B的简单氢化物的水溶液呈碱性，C、E同主族，形成的化合物为EC2、EC3。回答下列问题。

(1)E在元素周期表中的位置为__第三周期第ⅥA族__。

(2)D2E溶液在空气中长期放置发生反应，生成物之一为H。H与Na2O2的结构和化学性质相似，其溶液显黄色。H的电子式为__Na＋[∶∶∶]2－Na＋__。

(3)化学家发现一种化学式为A4B4的化合物，由均带一个电荷的阴、阳离子构成，则该阴、阳离子分别为__N、NH__。

(4)B2A4C3是一种常见的炸药，其在常温下撞击时会生成一种气体(B2C)和一种常见液体，该反应的化学方程式为__NH4NO3N2O↑＋2H2O__。

设NA为阿伏加德罗常数的值，8 g该物质反应转移的电子数目为__0.4NA或2.408×1023__。

(5)下列事实能说明元素F的非金属性比元素E的非金属性强的是__bc__。

a．元素F形成的单质比元素E形成的单质的熔点低

b．F和E两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高

c．将F2通入到D2E的溶液中出现浑浊

[解析]　在短周期中A元素原子半径最小、D元素原子半径最大，则A为H、D为Na；B的简单氢化物的水溶液呈碱性，则B为N；A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的短周期的主族元素，C、E同主族形成的化合物为EC2、EC3，则C为O，E为S，F为Cl。(1)E为S，S在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族。(2)D2E为Na2S，Na2S在空气中长期放置发生反应生成H，H与Na2O2的结构和化学性质相似，则H为Na2S2，联想Na2O2的电子式可知，Na2S2的电子式为Na＋[∶∶∶]2－Na＋。(3)A4B4的化学式为H4N4，该化合物全由非金属元素组成，则阳离子为NH，阴离子带一个负电荷，则阴离子为N，阴、阳离子依次为N、NH。(4)B2A4C3为N2H4O3，该物质全由非金属元素组成，其化学式应为NH4NO3，撞击时生成N2O(B2C)和水，该反应的化学方程式为NH4NO3N2O↑＋2H2O。在该反应中NH中－3价的N化合价升至N2O中的＋1价，NO中＋5价的N化合价降至N2O中的＋1价，1 mol NH4NO3反应转移4 mol电子，n(NH4NO3)＝＝0.1 mol，则8 g NH4NO3反应转移0.4 mol电子，转移电子数为0.4NA或2.408×1023。(5)a项，熔点属于物理性质，不能用于判断元素非金属性强弱；b项，F和E两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高说明HCl比H2S稳定，即可说明Cl的非金属性强于S的非金属性；C项，将F2通入到D2E的溶液中出现浑浊，发生反应Cl2＋Na2S===2NaCl＋S↓，由化学方程式可知，氧化性：Cl2＞S，非金属性越强，对应单质的氧化性越强，可说明Cl的非金属性强于S的非金属性。

12．A、B、D和E四种元素均为短周期元素，原子序数依次增大。A元素原子的核外电子数、电子层数和最外层电子数均相等。B、D、E三种元素在周期表中相对位置如下图所示。

只有E元素的单质能与水反应生成两种酸。甲、乙、M、W、X、Y、Z七种物质均由A、B、D三种元素中的一种或几种组成，其中只有M分子同时含有三种元素；W为N2H4，可作火箭燃料；甲、乙为非金属单质；X分子中含有10个电子，它们之间的转化关系如图所示：

回答下列问题。

(1)甲和乙反应生成标准状况下1.12 L Y，吸收9.025 kJ的热量，写出反应的热化学方程式：__N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋361 kJ·mol－1__。

(2)一定量E的单质与NaOH溶液恰好完全反应后，所得溶液的pH__大于__(填“大于”“等于”或“小于”)7，原因是__ClO－＋H2OHClO＋OH－__(用离子方程式表示)。

(3)W－空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。W－空气燃料电池放电时，正极反应为__O2＋2H2O＋4e－===4OH－__，负极反应为__N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O__。

(4)将一定量的A2、B2混合气体放入1 L密闭容器中，在500 ℃、2×107 Pa下反应达到平衡，测得平衡气体的总物质的量为0.5 mol，其中A2为0.3 mol，B2为0.1 mol。则该条件下A2的平衡转化率为__33.3%__，该温度下该反应的平衡常数为____。

(5)在密闭容器中充入一定量的A2、B2的混合气体，改变外界条件，H2的转化率变化如图所示：则X可代表__BC__。

A．温度的变化 B．压强的变化

C．的变化 D．催化剂接触面积多少

[解析]　A、B、D、E四种元素均为短周期元素，原子序数依次增大，由A元素原子的核外电子数、电子层数和最外层电子数均相等可知，元素A是H；由元素在周期表中的位置可知，B、D位于第二周期，E位于第三周期，而E元素的单质能与水反应生成两种酸，则E为Cl，从而可推知B为N、D为O；甲、乙、M、W、X、Y、Z七种物质均由H、N、O三种元素中的一种或几种组成，其中W为N2H4，甲、乙为非金属单质，X分子含有10个电子，结合转化关系可知，甲是O2、乙是N2、X是H2O，Y是NO、Z是NO2、M是HNO3。(1)氧气和氮气生成标准状况下1.12 L NO吸收9.025 kJ的热量，即生成0.05 mol NO吸收9.025 kJ的热量，则生成2 mol NO吸收的热量为9.025 kJ×40＝361 kJ，所以该反应的热化学方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋361 kJ·mol－1。(2)常温下一定量氯气与NaOH溶液恰好完全反应后得到等浓度的NaCl、NaClO的混合溶液，溶液中次氯酸根离子水解，水解的离子方程式为ClO－＋H2OHClO＋OH－，破坏了水的电离平衡，溶液呈碱性，所得溶液的pH大于7。(3)燃料电池正极发生还原反应，氧气在正极得电子，则正极电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，负极发生氧化反应，失去电子，碱性条件下生成氮气与水，负极电极反应为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O。(4)平衡时气体的总物质的量为0.5 mol，其中A2为0.3 mol，B2为0.1 mol，则根据三段式分析：

3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)

开始/mol  0.45    0.15      0

转化/mol  0.15    0.05     0.1

平衡/mol  0.3     0.1      0.5－0.3－0.1＝0.1

则该条件下H2的平衡转化率为×100%≈33.3%，

容器容积为1 L，用物质的量代替浓度计算平衡常数，则K＝＝。

(5)已知反应3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，图中表示H2的转化率随变量X的增大而增大。升高温度平衡逆向移动，H2的转化率降低，故A错误；增大压强平衡正向移动，H2的转化率升高，故B正确；增大，说明是增大N2的量或减小H2的量，H2的转化率均增大，故C正确；催化剂不改变平衡的移动，不影响H2的转化率，故D错误。