专题能力训练11　物质结构　元素周期律(必修) （含答案解析）

专题能力训练11　物质结构 元素周期律(必修)

(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(共6小题,每小题7分,共42分。每小题只有1个选项符合题意)

1.下列物质性质递变规律不能用元素周期律解释的是(　　)

A.非金属性:C>Si

B.碱性:NaOH>Mg(OH)2

C.酸性:H2SO3>H2CO3

D.还原性:HI>HBr

答案:C

解析:H2SO3不是硫元素的最高价氧化物的水化物,其酸性大于H2CO3,不能用元素周期律解释,A、B、D选项均符合元素周期律的规律。

2.(2017全国Ⅲ)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<Z

B.氧化物对应水化物的酸性:Y>W

C.化合物熔点:Y2X3<YZ3

D.简单离子的半径:Y<X

答案:D

解析:设Y的最外层电子数为a,则W、X、Z的最外层电子数分别为a+2,a+3,a+4,四种元素原子最外层电子数之和为:a+a+2+a+3+a+4=21,得a=3,则W为氮元素、X为氧元素、Y为铝元素、Z为氯元素。A项,NH3分子间存在氢键,其沸点比HCl高,错误;B项,Al(OH)3显两性,氮元素的氧化物对应的水化物HNO3、HNO2均显酸性,错误;C项,Al2O3是离子晶体,熔点高,而AlCl3是分子晶体,熔点低,错误;D项,Al3+和O2-的电子层结构相同,但核电荷数越大,对应的离子半径越小,正确。

3.元素周期律和周期表揭示了元素之间的内在联系,反映了元素性质与它的原子结构的关系。下列有关性质的大小关系符合元素周期律的是(　　)

A.酸性:HNO3>H3BO3>H2CO3

B.稳定性:HF>PH3>H2O

C.碱性:Be(OH)2>Mg(OH)2>Ca(OH)2

D.金属性:K>Mg>Al

答案:D

解析:非金属性:N>C>B,故其最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H2CO3>H3BO3,A项错误;非金属性:F>O>N>P,故其气态氢化物的稳定性:HF>H2O>NH3>PH3,B项错误;金属性:Ca>Mg>Be,故其最高价氧化物对应水化物的碱性:Ca(OH)2>Mg(OH)2>Be(OH)2,C项错误;金属性:K>Ca>Mg>Al,D项正确。

4.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。p、q、r是由这些元素组成的二元化合物,常温常压下,p为无色无味气体,q为液态,r为淡黄色固体,s是气体单质。上述物质的转化关系如下图所示。下列说法错误的是(　　)

A.原子半径:Z>Y>X

B.m、n、r都含有离子键和共价键

C.m、n、t都能破坏水的电离平衡

D.最简单气态氢化物的稳定性:Y>X

答案:A

5.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电子层数的2倍,X、Y的核电荷数之比为3∶4。W-的最外层为8电子结构。金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应。下列说法正确的是(　　)

A.X与Y能形成多种化合物,一般条件下都能与Z的最高价氧化物的水化物发生反应

B.原子半径大小:X<Y,Z>W

C.化合物Z2Y和ZWY3都只存在离子键

D.Y、W的某些单质或两元素之间形成的某些化合物可作水的消毒剂

答案:D

解析:X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,则X是C或S,又因X是四种短周期元素中原子序数最小的,X为C;Y的核电荷数是8,为O;W-的最外层为8电子结构,则W为Cl;金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应,Z为Na。CO不能与NaOH反应,A项错误;同周期原子序数越小,半径越大,即原子半径:C>O,Na>Cl,B项错误;化合物Na2O只含离子键、NaClO3中既有离子键也有共价键,C项错误;O3、Cl2、ClO2等有强氧化性,可以作为自来水的消毒剂,D项正确。

6.W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素,其原子半径随原子序数变化如图所示。已知W的一种核素的质量数为18,中子数为10;X和Ne原子的核外电子数相差1;Y的单质是一种常见的半导体材料;Z的非金属性在同周期元素中最强。下列说法正确的是(　　)

A.对应简单离子半径:X>W

B.对应气态氢化物的稳定性:Y>Z

C.化合物XZW既含离子键,又含共价键

D.Y的氧化物与Z的氢化物、X的最高价氧化物对应的水化物的溶液均能反应

答案:C

解析:W的质子数为18-10=8,W为O;X的核外电子数与Ne的相差1,且原子半径大于氧的原子半径,X为Na;Y的单质是一种常见的半导体材料,Y为Si;Z的非金属性在第三周期中最强,Z为Cl。离子半径:Na+<O2-,A项错误;氢化物稳定性:SiH4<HCl,B项错误;NaClO中既含离子键又含共价键,C项正确;SiO2不能与盐酸反应,但能与NaOH溶液反应,D项错误。

二、非选择题(共4小题,共58分)

7.(14分)X、Y、Z、L、M、N六种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素,M是短周期原子半径最大的元素,N是地壳中含量最高的金属元素。

用化学用语回答下列问题:

(1)M在元素周期表中的位置为　　　　;六种元素的原子半径从大到小的顺序是　　　　　。 

(2)Z、X两元素按原子数目比1∶3构成分子A,A的电子式为　　　　　　　　　。Y、L两元素按原子数目比1∶2构成分子B,B中所含的化学键类型为　　　　　　　　。 

(3)硒(Se)是人体必需的微量元素,已知非金属性:34Se<L。请结合原子结构解释原因  　　　　　。

(4)用石墨作电极,NCl3溶液作电解液进行电解,生成难溶物R,R受热分解生成化合物Q。写出电解熔融Q制取N单质的电极反应式。阳极:　　　　　　　　　;阴极:　　　　　　　　　　。

答案:(1)第三周期第ⅠA族　Na>Al>C>N>O>H

(2)　极性共价键

(3)O和Se同族,从上到下,原子半径依次增大,导致得电子能力减弱,所以非金属性减弱

(4)2O2--4e-O2↑　Al3++3e-Al

解析:由“组成蛋白质的基础元素”可知X、Y、Z、L分别为H、C、N、O,M是Na、N为Al。(1)比较原子半径首先把上述元素放在元素周期表中的大致位置,依据元素周期律即可判断;(2)B为CO2;(3)影响元素性质的因素应该从原子半径的角度回答;(4)电解AlCl3溶液,阴极H+得电子,溶液中OH-浓度增大,阳极Cl-失电子生成Cl2,Al3+与阴极生成的OH-结合生成Al(OH)3沉淀,所以Q为Al2O3。

8.(14分)X、Y、Z、W、R是短周期元素,原子序数依次增大。X原子核外各层电子数之比为1∶2,Y原子和Z原子的核外电子数之和为20,W和R是同周期相邻元素,Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨。

请回答下列问题:

(1)元素X的最高价氧化物的电子式为　　　　　;元素Z的离子结构示意图为　　　　　。

(2)单质铜和元素Y的最高价氧化物对应水化物的稀溶液发生反应的化学方程式为　　　　　。 

(3)元素W位于周期表的第　　　族,其非金属性比R弱,用原子结构的知识解释原因: 　　　　　。

(4)R的一种氧化物能使品红溶液褪色,工业上用Y的气态氢化物的水溶液作该氧化物的吸收剂,写出吸收剂与足量该氧化物反应的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)Y和Z组成的化合物ZY,被大量用于制造电子元件。工业上用Z的氧化物、X单质和Y单质在高温下制备ZY,其中Z的氧化物和X单质的物质的量之比为1∶3,则该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。

答案:(1

(2)8HNO3(稀)+3Cu2NO↑+3Cu(NO3)2+4H2O

(3)ⅤA　P和S的电子层数相同,P半径较大,得电子能力较弱

(4)SO2+NH3·H2OHS+N

(5)Al2O3+3C+N22AlN+3CO

解析:由X原子核外各层电子数之比为1∶2,推出X为C;由Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨且R的原子序数大于Y,推出Y和R分别为N和S;由W和R是同周期相邻元素且R的原子序数大于W,推出W为P;由Y原子和Z原子的核外电子数之和为20,推出Z为Al。(4)氨水与足量SO2反应生成NH4HSO3。

9.(15分)A、B、C、D、E、F六种短周期元素,其原子序数依次增大,其中B与C同周期,D与E和F同周期,A与D同主族,C与F同主族,C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍,D是所在周期原子半径最大的主族元素。又知六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体,三种是固体。

请回答下列问题:

(1)元素D在周期表中的位置　　　　。 

(2)C、D、F三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是(用离子符号表示) 　　　　。 

(3)由A、B、C三种元素以原子个数比4∶2∶3形成化合物X,X中所含化学键类型有　　　　。

(4)若E是金属元素,其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨,请写出反应的化学方程式:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

若E是非金属元素,其单质在电子工业中有重要应用,请写出其氧化物溶于强碱溶液的离子方程式:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)FC2气体有毒,排放到大气中易形成酸雨,写出FC2与氧气和水蒸气反应的离子方程式: 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)第三周期第ⅠA族

(2)S2->O2->Na+

(3)离子键、共价键

(4)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3　SiO2+2OH-Si+H2O

(5)2SO2+O2+2H2O2S+4H+

解析:由所在周期可知A只能为第一周期,为H,D为第三周期,为Na;C为O、F为S;依位置可知E单质为固体,B单质为气体只能为N;(3)X为NH4NO3;(4)由“铝热反应”可知E为Al;由E的用途可知E为Si;(5)SO2被氧化生成S,配平即可。

10.(15分)A、B、C、D、E是原子序数依次增大的短周期元素,A是短周期元素中金属性最强的元素,B是地壳中含量最高的金属元素,C单质的晶体是良好的半导体材料,D的最外层电子数与内层电子数之比为3∶5。

(1)C的原子结构示意图为　　　　　 ,D在元素周期表中的位置为　　　　　　　　　　　　。 

(2)F是常见元素,它的一种氧化物为红棕色粉末,B单质与该氧化物在高温条件下反应是冶炼F单质的方法之一,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)含B元素的化合物常用作净水剂,用文字和化学用语解释其净水原理: 　　　　　　　　　　。

(4)E元素的非金属性强于D元素,用原子结构解释原因:同周期元素随着原子序数的递增,

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,非金属性增强。 

(5)工业上将干燥的E单质通入D熔融的单质中可制得化合物D2E2,该物质可与水反应生成一种能使品红溶液褪色的气体,2 mol该物质参加反应时转移3 mol电子,其中只有一种元素化合价发生改变,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1) 　第3周期第ⅥA族

(2)Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe

(3) Al3+水解产生的氢氧化铝胶体,能吸附水中悬浮物使之凝聚沉降达到净水目的,Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+

(4)原子半径逐渐减小,得电子能力逐渐增强

(5)2S2Cl2+2H2O3S↓+SO2↑+4HCl

解析:A是短周期中金属性最强的元素,则A是Na;B是地壳中含量最高的金属元素,则B是Al;C单质的晶体是良好的半导体材料,C是Si;D的最外层电子数与内层电子数之比为3∶5,D的内层电子数是10,最外层有6个电子,所以D是S;则E是Cl。(1)Si的原子结构示意图是,硫元素位于元素周期表中的第3周期第ⅥA族。(2)Fe的氧化物中氧化铁为红棕色粉末,所以F是Fe,Al与氧化铁在高温条件下发生置换反应生成单质Fe和氧化铝,化学方程式是Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe。(3)含Al的化合物常用作净水剂,是因为铝离子水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附作用,离子方程式是Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+。(4)同周期元素随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,原子核对外层电子的吸引能力逐渐增强,所以得电子的能力逐渐增强,则元素的非金属性逐渐增强,Cl的非金属性强于S。(5)根据题意,S2Cl2与水反应生成二氧化硫,硫元素的化合价升高,则氯元素的化合价未变化,根据氧化还原反应规律,反应中部分硫元素的化合价应降低,S2Cl2中硫元素的化合价是+1价,所以产物中有单质硫生成,根据元素守恒,化学方程式是2S2Cl2+2H2O3S↓+SO2↑+4HCl。