备考2024届高考化学一轮复习分层练习第五章物质结构与性质元素周期律第3讲元素“位_构_性”关系的应用

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1.[2024南京六校联考]X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素。X和Y基态原子的s能级电子总数均等于其p能级电子总数，Z原子最外层电子数是Y原子最外层电子数的2倍，W和X位于同一主族。下列说法正确的是（ D ）
A.第一电离能：I1（X）＜I1（W）
B.最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞W
C.原子半径：r（W）＞r（Y）＞r（X）
D.最简单气态氢化物的热稳定性：X＞Z
解析 X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，X和Y基态原子的s能级电子总数均等于其p能级电子总数，则二者的电子排布式分别为1s22s22p4、1s22s22p63s2，所以X为O、Y为Mg；Z原子最外层电子数是Y原子最外层电子数的2倍，则Z为Si；W和X位于同一主族，则W为S。同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小，故第一电离能O＞S，A错误；非金属性S＞Si，故酸性H2SO4＞H2SiO3，B错误；同周期主族元素，从左到右原子半径逐渐减小，同主族元素，从上到下原子半径逐渐增大，故原子半径Mg＞S＞O，C错误；非金属性O＞Si，故热稳定性H2O＞SiH4，D正确。
2.[2024福州质检]元素M、W、X、Y、Z分别位于3个短周期，原子序数依次增大，X原子的最外层电子数是电子层数的2倍，Y的价电子数是Z的价电子数的2倍，基态Z原子的电子占据7个原子轨道，M、W可以形成的化合物为WM。下列说法正确的是（ C ）
A.简单离子半径：W＜Y＜Z
B.元素电负性：X＜Y＜Z
C.XY2分子的空间结构为直线形
D.WM为共价化合物
解析 元素M、W、X、Y、Z分别位于3个短周期，原子序数依次增大，由X原子的最外层电子数是其电子层数的2倍可知，X为C，由基态Z原子的电子占据7个原子轨道可知，Z为Al，Y的价电子数是Z的价电子数的2倍，且原子序数在C和Al之间，可推出Y为O，由M和W可形成化合物WM，且原子序数均小于6可知，W为Li，M为H。核外电子排布相同的离子，核电荷数大的离子半径小，所以半径O2－＞Al3＋，A选项错误；电负性：O＞C＞Al，B选项错误；二氧化碳的空间结构为直线形，C选项正确；WM为LiH，该化合物为离子化合物，其中H显－1价，Li显＋1价，D选项错误。
3.[2024贵阳摸底]X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。X的某种同位素可以用于测定文物年代，Y与X同周期，Y的第一电离能高于同周期的相邻元素，Z是同周期中常见离子半径最小的元素，四种元素的最外层电子数之和为19。下列叙述正确的是（ A ）
A.电负性：X＜Y
B.X的氢化物常温下均是气体
C.含Z的盐溶液只显酸性
D.氧化物对应的水化物的酸性：W＞Y
解析 X的某种同位素可以用于测定文物年代，则X为C元素；Y与X同周期，Y的第一电离能高于同周期的相邻元素，则Y为N元素；Z是同周期中常见离子半径最小的元素，且Z的原子序数大于N，则Z为Al元素；四种元素的最外层电子数之和为19，则W的最外层电子数为19－4－5－3＝7，W为Cl元素。同周期元素从左到右电负性逐渐增大，则电负性：C＜N，A正确；C的氢化物为烃类物质，含碳原子数高的烃常温下为液体或者固体，B错误；含Al的盐溶液可以显酸性，如AlCl3溶液，也可以显碱性，如Na[Al（OH）4]溶液，C错误；Cl的最高价氧化物对应的水化物的酸性大于N的最高价氧化物对应的水化物的酸性，题中没有说明是最高价，D错误。
4.[2024武汉调研]一种可用于头孢菌素改性剂的物质的结构如图所示，其中X、Y、Z、W是原子序数递增的短周期主族元素。下列说法正确的是（ D ）
A.原子半径：Z＞W
B.第一电离能：Z＜Y
C.沸点：X2Z＜X2W
D.键角：YZ2＞WZ2
解析 根据X形成1个单键，Y的总键数为4，Z形成1个双键，W形成2个单键，结合原子序数关系，知X为H元素，Y为C元素，Z为O元素，W为S元素。原子半径：O＜S，A项错误；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第一电离能：O＞C，B项错误；由于H2O分子间存在氢键，故沸点：H2O＞H2S，C项错误；CO2为直线形分子，SO2为V形分子，键角：CO2＞SO2，D项正确。
5.[2023河南安阳考试]X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的前20号元素，X原子的最外层电子数是最内层电子数的2倍，其他元素的性质如表所示：
下列说法正确的是（ A ）
A.X的某种单质能使品红溶液褪色
B.Y的单质及其氧化物都可用作半导体材料
C.在光照条件下W的单质能与X的氢化物发生置换反应
D.氧化物对应水化物的酸性：X＜Z＜W
解析 X为C，活性炭具有吸附性，可以吸附色素，使品红溶液褪色，A项正确；Y为Si，Si单质可用作半导体材料，B项错误；W的单质为Cl2，X的氢化物为烷烃时，二者在光照条件下可发生取代反应，C项错误；最高价氧化物对应水化物的酸性：H2CO3＜H2SO4＜HClO4，题中未说最高价，D项错误。
6.[2024浙江名校联考]前四周期X、Y、Z、Q、T五种元素，原子序数依次增大。X的液态最简单氢化物可作制冷剂，Y的氢化物的水溶液能腐蚀玻璃，基态Z原子M能层上有两个电子，基态Q原子最外层有2个未成对电子，且其最高价氧化物对应的水化物为强酸，T最外层只有1个电子，其内层各能级所有轨道电子均成对，下列说法不正确的是（ C ）
A.第一电离能：Y＞X＞Q
B.T的氧化物能和X的氢化物发生氧化还原反应制得T单质
C.Z能在空气中燃烧生成ZO、ZO2等氧化物
D.T单质和Q单质化合生成T2Q
解析 X的液态最简单氢化物可作制冷剂，则X为N元素；Y的氢化物的水溶液能腐蚀玻璃，则Y为F元素；基态Z原子M能层上有两个电子，则Z为Mg元素；基态Q原子最外层有2个未成对电子，且其最高价氧化物对应的水化物为强酸，则Q为S元素；T最外层只有1个电子，其内层各能级所有轨道电子均成对，则T为Cu元素。第一电离能：F＞N＞O＞S，A项正确；CuO和NH3可发生反应：3CuO＋2NH3△ 3Cu＋N2＋3H2O，B项正确；Mg在空气中燃烧生成的氧化物为MgO，C项错误；Cu和S加热时反应生成Cu2S，D项正确。
7.[2023北京顺义区统考]下表为元素周期表的一部分，其中X、Y、W、Z为短周期元素，W的单质常温下为黄绿色气体。下列说法不正确的是（ D ）
A.X、Y的单质均存在同素异形体
B.Y、Z的简单氢化物的稳定性逐渐增强
C.R的单质可用于制造半导体材料
D.工业上电解NaW溶液制W2可使用阴离子交换膜
解析 W的单质常温下为黄绿色气体，则W为Cl，由元素在周期表中的位置可知，X为P，Y为O，Z为F，R为Ge，T为Br。P的同素异形体有红磷、白磷等，O的同素异形体有氧气和臭氧，A正确；同周期主族元素从左到右，元素的非金属性逐渐增强，对应的简单氢化物越稳定，故Y、Z的简单氢化物的稳定性逐渐增强，B正确；Ge为重要的半导体材料，C正确；工业上电解饱和食盐水可制得Cl2，为防止阳极生成的Cl2和阴极生成的NaOH反应，需要将产生的NaOH和Cl2分开，只允许阳离子通过，故需使用阳离子交换膜，D错误。
8.[2023长春三联]短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，它们组成一种团簇分子，结构如图所示。X、M的族序数均等于周期序数，Y原子核外最外层电子数为6，下列说法正确的是（ A ）
A.Z和M的合金可用于制造飞机和宇宙飞船
B.第一电离能：Y＞M＞Z
C.工业上通过电解Z的氧化物制备Z单质
D.简单离子半径：Z＞M＞Y
解析 短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，X、M的族序数均等于周期序数，Y原子核外最外层电子数为6，结合图中原子半径X＜Y＜M，可知X是H，M是Al，Y是O，Z的原子半径大于M，说明Z和M同周期，再结合图示结构中H原子有2个，O原子有6个，Al原子有2个，Z原子有2个，根据化合物中各元素化合价总和为0可推断出Z是Mg。镁和铝的合金密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料，A正确；Mg最外层电子排布式为3s2，Al最外层电子排布式为3s23p1，3p能级的能量高于3s能级，故Al失去3p能级上的一个电子所需能量小于Mg失去3s能级上的一个电子所需能量，故Mg的第一电离能比Al大，B错误；工业上通过电解熔融的MgCl2来制备Mg单质，C错误；电子层结构相同时，核电荷数越大，离子半径越小，离子半径：O2－＞Mg2＋＞Al3＋，D错误。
9.[2023山东师范大学附属中学检测]科学家为了解决电池的导电性问题，合成了一种高效化合物，其结构如图甲所示。其中W、Y、Z、X、Q均为短周期主族元素，其原子半径与原子序数的关系如图乙所示，Z和Q位于同一主族，基态Y原子的最外层存在3个未成对电子。下列说法错误的是（ B ）
A.简单离子的半径： Q＞Y＞Z＞X
B.简单氢化物分子的键角： Q＞Z
C.Y的简单氢化物的水溶液能溶解氢氧化铜
D.该化合物的结构中X、Y、Z均满足8电子稳定结构
解析 结合原子半径及共价键关系推断元素：W、Y、Z、X、Q均为短周期主族元素，X的原子半径最大，且可形成＋1价阳离子，则X为Na；Q形成6个共价键，且Q的原子序数大于X，则Q为S；Z与Q同主族，则Z为O；W形成一个共价键且原子半径最小，W为H；Y形成两个共价键，整个阴离子带一个单位负电荷，且基态Y原子的最外层存在3个未成对电子，则Y为N。A项，电子层数越多，离子半径越大，具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大，离子半径越小，因此离子半径：S2－＞N3－＞O2－＞Na＋，正确。B项，H2O、H2S分子的中心原子均含有2对孤对电子，分子均为V形结构，但由于电负性O＞S，H2O中成键电子对更偏向O，排斥力更大，故键角：H2S＜H2O，错误。C项，氨水能溶解Cu（OH）2形成配合物，正确。
10.[2023湖南长沙明德中学联考改编]X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素，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省略）。下列说法正确的是（ A ）
A.含W元素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，各元素原子的最外层均满足8电子稳定结构
解析 甲、乙、丙、丁均为二元化合物，乙是一种“绿色氧化剂”，则乙为H2O2；乙和丁的组成元素相同，则丁为H2O；化合物N是具有漂白性的气体（常温下），则N为SO2。乙经催化剂作用可生成单质M，则M为O2；O2与丙反应生成SO2和H2O，则丙为H2S。X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素，且X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的12，则X为H，Y为O，Z为Na，W为S，进一步可推知，甲为Na2S。硫酸氢钠溶液显酸性、硫酸钠溶液显中性、亚硫酸钠溶液显碱性，A正确。SO2具有还原性，可将溴水还原而使其褪色，乙烯与溴水发生加成反应而使其褪色，二者原理不同，B错误。同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，故原子半径r（Na）＞r（S）＞r（O），C错误。NaH中H最外层只有2个电子，D错误。
11.[2023湖北十一校联考]某化合物结构如图所示。其中M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期非金属元素，X是有机分子的骨架元素，W基态原子的M层全充满、N层只有一个电子。下列说法正确的是（ D ）
A.原子半径：X＞Y＞Z
B.第一电离能：X＞Y＞W
C.该配合物中X均满足8电子稳定结构
D.该配合物中X的杂化类型有sp2、sp3
解析 X是有机分子的骨架元素，则X为C元素；W基态原子的M层全充满、N层只有一个电子，则W的价电子排布式为3d104s1，W为Cu元素；M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期非金属元素，结合题给结构可知，M形成单键，则M为H元素，Y形成三个共价键，则Y为N元素，Z形成四个共价键并带一个单位正电荷，则Z为P元素。原子半径：P＞C＞N，A项错误；同周期从左到右，第一电离能呈增大的趋势，则N的第一电离能大于C，Cu的电子层数最多，较容易失去一个电子，其第一电离能最小，故第一电离能由大到小的顺序为N＞C＞Cu，B项错误；该配合物中“”中X（C）不满足8电子稳定结构，C项错误；该配合物中C的价层电子对数有3和4，其杂化类型有sp2、sp3，D项正确。
12.[结合溶液pH变化图像考查]A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期主族元素，其中C为第三周期简单离子半径最小的元素，常温下加水稀释0.1 ml·L－1 A、B、D的最高价氧化物对应的水化物溶液时溶液的pH变化情况如图所示。下列说法错误的是（ D ）
A.D的浓溶液在加热条件下可以与C发生反应
B.B2D2中含有离子键和非极性共价键
C.B、D、E的某些氧化物能作漂白剂
D.C3＋具有两性，既能和酸反应也能和碱反应
解析 A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素，其中C为第三周期简单离子半径最小的元素，则C为Al；A、B、D的最高价氧化物对应的水化物分别记为X、Y、Z，由题图知
进而可推出E是Cl。浓H2SO4在加热条件下可以和Al发生反应生成Al2（SO4）3、SO2和H2O，A正确；Na2S2的电子式是Na＋[∶S····∶S····∶]2－Na＋，含有离子键和非极性共价键，B正确；Na2O2、ClO2等具有强氧化性，可以作漂白剂，SO2能和有色物质反应生成无色物质，也可以作漂白剂，C正确；Al3＋只能和碱反应，故Al3＋不具有两性，D错误。元素
Y
Z
W
R
原子半径/pm
117
102
99
—
主要化合价
－4、＋4
－2、＋6
－1、＋7
＋1
Y
Z
X
W
R
T
溶质
0.1 ml·L－1溶液的pH
稀释103倍的pH
得出信息
推断元素
X
1
4
X为一元强酸
A为N
Y
13
10
Y为一元强碱
B为Na
Z
lg 5
3～4
Z为二元强酸
D为S