练案[13]　第五章　第13讲　原子结构　化学键

[练案13]

第五章　物质结构　元素周期律

第13讲　原子结构　化学键

A组　基础必做题

1．(2021·湖南，7,3分)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Y的原子序数等于W与X的原子序数之和，Z的最外层电子数为K层的一半，W与X可形成原子个数比为2∶1的18e－分子。下列说法正确的是(　B　)

A．简单离子半径：Z＞X＞Y

B．W与Y能形成含有非极性键的化合物

C．X和Y的最简单氢化物的沸点：X＞Y

D．由W、X、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性

[解析]　W为H，X为N，Y为O，Z为Na。A项，X、Y、Z简单离子的核外电子排布相同，根据“径大序小”，简单离子半径：X＞Y＞Z，错误；B项，W与Y可形成H2O2，H2O2中含有非极性键，正确；C项，X和Y的最简单氢化物分别为NH3、H2O，常温下NH3为气体，H2O为液体，则沸点：NH3＜H2O，错误；D项，W、X、Y三种元素可以组成NH3·H2O，其水溶液显碱性，错误。

2．元素周期表中第113号、115号、117号和118号元素的中文名称分别为(113Nh)、镆(115Mc)、(117Ts)、(118Og)。下列预测或说法肯定不合理的是(　B　)

A．元素Nh和Mc是金属元素，Ts和Og是非金属元素

B．Nh的最高价氧化物对应的水化物的化学式为H3NhO3，是一种强酸

C．Mc的最高价阳离子为Mc5＋，氧化性比较弱

D．Og是第七周期中的最后一种元素，其原子序数是所有已发现元素中最大的

[解析]　根据四种元素的中文名称，结合金属和非金属的分界线，推测Nh和Mc应为金属元素，Ts和Og为非金属元素，故A正确；同主族元素从上到下金属性增强，则Nh的最高价氧化物对应的水化物应是一种碱，故B错误；Mc位于第ⅤA族，金属性较强，则最高价阳离子为Mc5＋，氧化性比较弱，故C正确；Og是第七周期中的最后一种元素，为0族元素，其原子序数是所有已发现元素中最大的，故D正确。

3．下列有关电子式的叙述正确的是(　C　)

A．H、He、Li的电子式分别为H·、·He·、·Li∶

B．氯原子的电子式为·∶，Cl－的电子式为∶∶

C．钠离子、镁离子、铝离子的电子式分别为Na＋、Mg2＋、Al3＋

D．Na2O的电子式为Na＋[∶∶]2－Na＋，H2O的电子式为H＋[∶∶]2－H＋

[解析]　锂原子的电子式应为Li·，A错误；Cl－的电子式应为[∶∶]－，B错误；金属阳离子的电子式与离子符号相同，C正确；H2O的电子式应为H∶∶H，D错误。

4．(2022·湖南雅礼中学月考)“稀土元素”是指镧系元素及第ⅢB族的钪(21Sc)、钇(39Y)，它们被称为“工业味精”。它们在军工生产、高科技领域中有极为重要的作用。下列有关“稀土元素”的说法正确的是(　C　)

A．它们的原子核外均有5个电子层

B．它们的原子最外层均含有3个电子

C．它们均是金属元素

D．76Y、80Y中子数不同，化学性质不同

[解析]　镧系元素属于第六周期元素，原子核外有6个电子层，A项错误；过渡元素最外层电子数均为1～2个，B项错误；过渡元素均为金属元素，C项正确；76Y、80Y互为同位素，化学性质几乎相同，D项错误。

5．(2022·海南卷高三检测)短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大。元素X的一种高硬度单质是宝石，Y2＋电子层结构与氖相同，Z的质子数为偶数，室温下M单质为淡黄色固体，回答下列问题：

(1)M元素位于周期表中的第__三__周期、__ⅥA__族。

(2)Z元素是__Si__，其在自然界中常见的二元化合物是__SiO2__。

(3)X与M的单质在高温下反应的化学方程式为__C＋2SCS2__，产物分子为直线形，其化学键属于__极性__共价键(填“极性”或“非极性”)。

(4)四种元素中的__Mg__可用于航空航天合金材料的制备，其单质与稀盐酸反应的化学方程式为__Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑__。

[解析]　短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，元素X的一种高硬度单质是宝石，则X是C元素；Y2＋电子层结构与氖相同，则Y是Mg元素；Z的质子数为偶数，室温下M单质为淡黄色固体，则Z是Si元素，M是S元素。(1)S位于周期表中的第三周期、ⅥA族。(2)Si元素在自然界中常见的二元化合物是SiO2。(3)C和S在高温下反应产生CS2，CS2的结构与CO2类似，故CS2分子为直线形，由于是不同元素的原子形成的共价键，所以其化学键属于极性共价键。(4)四种元素中只有Mg是金属元素，密度比较小，制成的合金硬度大，所以可用于航空航天合金材料的制备，该金属是比较活泼的金属，可以与盐酸发生置换反应产生氢气。

6．(2022·江西安福考试)(1)X表示原子：

①AXn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝__A－x－n__。

②12C16O2分子中的中子数N＝__22__。

(2)某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图是：____。

(3)已知某粒子的结构示意图为，试回答：

①当x－y＝10时，该粒子为__原子__(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。

②写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应水化物发生反应的离子方程式：__Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O__。

(4)现有我们熟悉的物质：H2O2、KCl、Na2SO4、Ar、Na2O2、HCl、O2等。

①其中只含离子键的是__KCl__，只含极性键的是__HCl__，既含离子键又含极性键的是__Na2SO4__，既含离子键又含非极性键的是__Na2O2__，不含化学键的是__Ar__。

②Na2O2的电子式为__Na＋[∶∶∶]2－Na＋__，与水反应时断裂的化学键类型是__离子键和共价键__。

③用电子式表示下列化合物的形成过程：

H2S：__H·＋··＋·H―→H∶∶H__；

KCl：__―→K＋[∶∶]－__。

[解析]　(1)①AXn＋共有x个电子，则中性原子X的电子数为x＋n，即该阳离子的中子数N＝A－x－n；②12C16O2分子中的中子数为6＋8×2＝22。(2)设题给原子的核电荷数、质子数均为a，电子层数为x，最外层电子数为y，则a＝5x，a＝3y，则5x＝3y，x＝，因原子最外层电子数不超过8，即y为1～8的正整数，只有当y＝5，x＝3时合理。则该元素的核电荷数为15，其原子结构示意图为。(3)①当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，即该粒子应为原子；②y＝3和y＝7时该微粒分别为Al和Cl，最高价氧化物对应的水化物分别为Al(OH)3和HClO4，反应的离子方程式Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。(4)①H2O2含极性键和非极性键，KCl只含离子键，Na2SO4含离子键和极性键，单原子分子Ar不含任何化学键，Na2O2含离子键和非极性键，HCl只含极性键，O2只含非极性键。②Na2O2是由Na＋和O构成的离子化合物，电子式为Na＋[∶∶∶]2－Na＋，与水反应时，离子键和共价键均断裂。③H2S是共价化合物，KCl是离子化合物，书写电子式时阴离子需写出电荷数目，并用“[　]”括起来，书写KCl的形成过程需标出电子转移方向。

B组　能力提升题

7．(2022·江西南昌月考)过氧化氢(H2O2)溶液俗称双氧水，医疗上常用3%的双氧水进行伤口消毒。H2O2能与SO2反应生成H2SO4，H2O2的分子结构如图所示。下列说法错误的是(　B　)

A．H2O2的结构式为H—O—O—H

B．H2O2为只含有极性键的共价化合物

C．H2O2与SO2在水溶液中反应的离子方程式为SO2＋H2O2===2H＋＋SO

D．H2O2与SO2反应过程中有共价键断裂，同时有共价键形成

[解析]　H2O2的结构式为H—O—O—H，A项正确；H2O2为共价化合物，含有H—O极性键和O—O非极性键，B项错误；H2O2与SO2在溶液中反应生成H2SO4，其离子方程式为SO2＋H2O2===2H＋＋SO，C项正确；反应H2O2＋SO2===H2SO4中有共价键的断裂和形成，D项正确。

8．(2022·广东佛山质检)医用酒精和“84”消毒液混合，产生ZQ、X2W4Y、XW3Q等多种物质，已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素。下列叙述错误的是(　D　)

A．简单气态氢化物的热稳定性：Y＞X

B．W与Z可形成离子化合物ZW

C．简单离子半径：Q－＞Y2－＞Z＋

D．常温下，XW3Q为气态，且X、W、Q均满足8电子稳定结构

[解析]　医用酒精的主要成分为CH3CH2OH，“84”消毒液的主要成分为NaClO，则反应后必定含有C、H、O、Na、Cl等元素，已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素，则W为H，X为C，Y为O，Z为Na，Q为Cl。由于O的非金属性强于C，则简单气态氢化物热稳定性：H2O＞CH4，故A正确；W与Z可形成离子化合物NaH，故B正确；简单离子半径：Cl－＞O2－＞Na＋，故C正确；常温下，CH3Cl为气态，但氢原子不满足8电子稳定结构，故D错误。

9．(2022·安徽江淮十校联考)已知A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期主族元素，其中B和D同主族，中学阶段常见物质X、Y、Z为其中的三种元素组成的化合物，且均为强电解质，当X、Y按物质的量之比为1∶2反应时，有如图转化关系。下列说法正确的是(　A　)

A．C、D、E三种元素一定位于同一周期

B．物质X、Y、Z既含有离子键又含有共价键

C．C和D形成的化合物溶于水，其溶液显中性

D．简单氢化物的热稳定性：D＞E

[解析]　根据W为二元液态化合物可推测W为水，X、Y、Z为其中的三种元素组成的化合物，且均为强电解质，X、Y按物质的量之比为1：2反应，推测X与Y的反应应为酸碱中和反应，进一步推测X为硫酸、Y为氢氧化钠，Z为硫酸钠；从而推断A为氢元素、B为氧元素、C为钠元素、D为硫元素、E为氯元素。C为Na元素、D为S元素、E为Cl元素，位于同一周期，A正确；X为硫酸，只含有共价键，B错误；C和D形成的化合物为Na2S，Na2S是强碱弱酸盐，溶于水显碱性，C错误；非金属性Cl＞S，其简单氢化物的热稳定性：HCl＞H2S，D错误；答案选A。

10．(2022·黑龙江大庆实验中学综合训练)LDFCB是锂离子电池的一种电解质，该电解质的阴离子由同周期元素W、X、Y、Z构成(如下图)，Y的最外层电子数等于X的核外电子总数，四种元素原子最外层电子数之和为20。下列说法正确的是(　B　)

A．四种元素的单质中，Z的沸点最高

B．原子半径：W＞X＞Y＞Z

C．W、Z形成的分子中各原子均满足8电子稳定结构

D．Y分别与另外三种元素形成的二元化合物中，Y的价态相同

[解析]　Y的最外层电子数等于X的核外电子总数，且Y能形成化合物，则X的核外电子总数最多为7，根据题给阴离子中X的成键特点可知X应为第ⅣA族元素C，则Y的最外层电子数为6，四种元素同周期，所以Y为O元素；Z只能形成1个共价键，则Z为F；四种元素原子最外层电子数之和为20，W的最外层电子数为20－4－6－7＝3，即W为硼元素。F、O的单质常温下为气态，沸点低，B、C的单质常温下为固态，沸点高，故A错误；同一周期原子序数越大原子半径越小，则原子半径：W＞X＞Y＞Z，故B正确；BF3中，硼原子最外层电子数为6，不满足8电子稳定结构，故C错误；氧元素在与碳、硼元素形成二元化合物中均显－2价，O与F两元素形成的二元化合物为OF2，氧显正价，故D错误；故答案为B。

11．A、B、C、D、E、X是中学常见的无机物，存在如下图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。

(1)若A为常见的金属单质，且其焰色试验呈黄色，X能使品红溶液褪色，写出C和E反应的离子方程式：__OH－＋HSO===SO＋H2O__。

(2)若A为短周期元素组成的单质，该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强，则X可能为__bd__(填序号)。

a．NaHCO3   b．Na2CO3

c．Al(OH)3   d．NaAlO2

(3)若A为淡黄色粉末，则A的电子式为__Na＋[∶∶∶]2－Na＋__。若X为一种最常见的造成温室效应的气体。则鉴别等浓度的D、E两种溶液，可选择的试剂为__ab__(填序号)。

a．盐酸 b．CaCl2溶液

c．NaOH溶液 d．澄清石灰水

(4)若A为氧化物，X是Fe，溶液D中加入KSCN溶液变红。则A与水反应的化学方程式中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__1∶2__。

[解析]　(1)若A为常见的金属单质，由焰色试验呈黄色可知A是金属Na，由X能使品红溶液褪色可知X是SO2，钠和水反应生成氢气和氢氧化钠，氢氧化钠能和二氧化硫反应，则B是氢气、C是氢氧化钠，氢氧化钠溶液和二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水，则D是亚硫酸钠，亚硫酸钠和二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠，则E是亚硫酸氢钠，氢氧化钠溶液和亚硫酸氢钠溶液反应生成亚硫酸钠和水，反应的离子方程式为OH－＋HSO===SO＋H2O。(2)若A为短周期元素组成的单质，由该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强可知A是氯气，氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸是强酸，能和弱酸盐反应，由题给转化关系可知，X可能为碳酸钠，碳酸钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳和水，二氧化碳与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠，则X为碳酸钠、D为二氧化碳、E为碳酸氢钠；X也可能为偏铝酸钠，偏铝酸钠溶液与盐酸反应生成氯化铝和水，氯化铝溶液与偏铝酸钠溶液发生相互促进的水解反应生成氢氧化铝沉淀和氯化钠，则X为偏铝酸钠、D为氯化铝、E为氢氧化铝。(3)若A为淡黄色粉末，由淡黄色固体能和水反应可知A为过氧化钠，过氧化钠为离子化合物，其电子式为Na＋[∶∶∶]2－Na＋，由X为一种最常见的造成温室效应的气体可知X为二氧化碳，则C是氢氧化钠，氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠，碳酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠，则D是碳酸钠、E是碳酸氢钠，盐酸滴到碳酸钠溶液中开始不产生气体，后面会产生气体，盐酸滴到碳酸氢钠溶液中立即反应生成气体，故a正确；碳酸氢钠和氯化钡不反应，碳酸钠和氯化钡反应生成白色沉淀，故b正确；氢氧化钠和碳酸钠不反应，氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠和水，都没有明显现象，故c错误；氢氧化钙和碳酸钠、碳酸氢钠反应都生成白色沉淀，故d错误。(4)若A是氧化物，X是铁，由溶液D中加入硫氰化钾溶液显红色，说明D中含有三价铁离子，由A和水反应生成酸和另一种物质可知，A为二氧化氮、B为一氧化氮、C为硝酸、D为硝酸铁、E为硝酸亚铁，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，该反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由反应的化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。

12．A、B、C、D、E是位于短周期的主族元素。已知A、B、C、E在同一周期，在该周期元素中，A的原子半径最大，B的离子半径最小；A与B质子数之和是D质子数的3倍；Cm－、E(m－1)－具有相同的电子层结构；热稳定性：HmD＞HmC。依据上述信息用相应的化学用语回答下列问题：

(1)HmDm的电子式为__H∶∶∶H__。

(2)Cm－、E(m－1)－的还原性强弱顺序为__S2－＞Cl－__(用离子符号表示)，能证明其还原性强弱的离子方程式为__Cl2＋S2－===S↓＋2Cl－__。

(3)B单质与A的最高价氧化物对应水化物在溶液中反应的化学方程式为__2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑__。

(4)常温下，将CDm通入HmC溶液中，有C单质析出，写出该过程的化学方程式：__SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O__。

(5)在A、B、C、E单质中，符合下列转化关系的是__Na和S__(填元素符号)。

[解析]　已知A、B、C、E在同一周期且属于短周期，所属周期只能是第二或第三周期，又因为热稳定性HmD＞HmC，从氢化物化学式可知D和C属于同一族，且D的非金属性强，D的原子序数小，因此D处于第二周期，A、B、C、E处于第三周期。因为A的原子半径在同周期中最大，所以A是钠元素，又因B的离子半径在同周期中最小，故B是铝元素，则D的原子序数＝＝8，D是氧元素，C是硫元素。从C、E离子的电荷数可以看出，E最外层比C的最外层多1个电子，所以E是氯元素。(1)D是氧元素，则HmDm是H2O2，H2O2分子中相邻原子间都以共价键结合，其电子式为H∶∶∶H。(2)Cm－、E(m－1)－分别是S2－、Cl－，元素的非金属性越强，原子核对外层电子吸引力越强，所以阴离子的还原性就越弱，已知非金属性Cl＞S，所以还原性S2－＞Cl－。根据氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性来证明还原性Cl－＜S2－，实验方法是将Cl2通入Na2S溶液中产生浑浊，反应的化学方程式为Cl2＋Na2S===S↓＋2NaCl，对应的离子方程式为Cl2＋S2－===S↓＋2Cl－。(3)B单质是铝，A的最高价氧化物对应水化物的化学式是NaOH，它们在溶液中发生反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(4)SO2具有弱氧化性，H2S具有强还原性，SO2中＋4价硫与H2S中－2价硫之间发生归中反应生成单质硫，反应的化学方程式为SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O。(5)因为存在NaNa2ONa2O2NaOH，SSO2SO3H2SO4，所以符合题给转化关系的元素是Na和S。