05第四章　物质结构　元素周期律

第四章物质结构元素周期律注意事项1.全卷满分100分。考试用时75分钟。2.可能用到的相对原子质量:H1C12O16S32Cl35.5一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下列化学用语错误的是()A.HCl的形成过程:B.NH3的结构模型:C.Na2S的电子式:D.CO2的结构式:OCO2.活着的生物体内14C12C值基本不变,死亡后14C会衰变为其他种类的原子而减少(14C衰变到原来数目一半所需的时间为5730年),12A.14C与12C所属元素位于元素周期表中第二周期第ⅣA族B.14C与12C含有的中子数分别为14和12C.1.4g14C中所含原子数约为6.02×1022D.测定死亡生物体残骸中14C的含量可判断生物死亡年代3.下列关于元素周期表的叙述正确的是()A.原子的最外层电子数都等于该元素所在的族序数B.目前使用的元素周期表中,最长的周期含有32种元素C.短周期元素是指1~20号元素D.现行元素周期表是按照相对原子质量的大小顺序对元素进行排列的4.研究化学键有助于人们理解物质的某些性质。下列各组物质中,化学键类型完全相同的是()A.O2和MgCl2B.HCl和Na2O2C.CH4和NaOHD.CO2和H2O5.下列有关性质的比较,不能用元素周期律解释的是()A.原子半径:r(C)<r(Si)<r(Al)B.酸性:HClO4>H2SO4C.非金属性:N>PD.热稳定性:Na2CO3>NaHCO36.下列说法正确的是()A.氢元素和其他元素可形成共价化合物,也可形成离子化合物B.离子化合物中只含离子键,共价化合物中只含共价键C.碘升华、HCl气体溶于水都有共价键被破坏D.Na+和Cl之间通过静电引力形成离子键7.科学家推算,宇宙中可能存在第119号未知元素,位于第ⅠA族,有人称之为“类钫”。根据元素周期表中同主族元素性质的相似性和递变性,下列有关“类钫”的预测中正确的是()A.其原子半径小于铯的原子半径B.其形成的单质有较高的熔点C.“类钫”与钫互为同位素D.其形成的单质能与水剧烈反应8.CO2加氢转化为燃料是实现CO2减排的一个重要策略,我国科学家在调控CO2加氢反应的选择性方面取得新进展,其过程的示意图如下。下列说法不正确的是()A.CO2在5Ru/aTiO2催化剂表面断开了碳氧双键B.该反应中,CO2被氧化C.反应中既有化学键的断裂,也有化学键的形成D.忽略反应条件,总反应为CO2+4H2CH4+2H2O9.a、b、c、d为短周期元素,a的原子中只有1个电子,b2和c+的电子层结构相同,d和b同族。下列叙述正确的是()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价B.b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物C.d是这些元素中原子半径最大的D.d与a形成的化合物是离子化合物10.随着原子序数的递增,a~g七种短周期元素的最高正价或最低负价与原子序数的关系如图所示。下列说法中不正确的是()A.在a、b、f、g四种元素中,非金属性最弱的元素位于第三周期第ⅣA族B.a、b、f三种元素的原子半径:r(f)>r(a)>r(b)C.元素e的最高价氧化物能与氢氧化钠溶液反应D.a与b的最高价氧化物对应水化物均为强酸11.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的变化如图所示。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元素的最高正价和最低负价代数和为零;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:W<XB.对应最简单气态氢化物的稳定性:Y>ZC.化合物XZW具有强氧化性,可用作消毒剂D.X的最高价氧化物对应的水化物中只含离子键12.X、Y、Z、W、P为五种短周期主族元素,它们在元素周期表中的相对位置如图所示。Z元素原子核外K层与M层电子数相等。下列说法中不正确的是()XYZWPA.原子半径:Y<X<W<ZB.与同浓度的盐酸反应,W比Z更剧烈C.XP2的电子式为S········CD.Y的氢化物受热分解过程中,极性共价键断裂,非极性共价键形成13.1919年,卢瑟福做了用α粒子(氦4原子核)轰击WZX原子核的实验,实现了原子核的人工转变,发现了质子:24HeA.X与Y均能与H元素组成含18电子的化合物B.Y存在ZC.ZD.该转化过程属于化学反应14.主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且均不大于20。元素W是整个宇宙中最常见的元素;X元素的原子可以形成两种单质,其中一种单质可用于杀菌消毒,另一种单质是植物光合作用的产物;Y与X在不同周期。这四种元素形成的一种食品添加剂的结构如图所示。下列说法正确的是()Z2+A.保存Z的单质时,无须防潮B.最简单氢化物的稳定性:X<YC.由W、X、Y三种元素形成的化合物均属于强酸D.X可以形成两种简单氢化物,其中X原子均满足8电子稳定结构15.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。四种元素形成的单质依次为m、n、p、q;这些元素组成二元化合物r、t、u,其中u为SO2;v的俗名为烧碱。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:W>Y>Z>XB.t和r反应时,r只做氧化剂C.v中只含有离子键D.由W、Y、Z三种元素组成的化合物有多种二、非选择题(本题共4小题,共55分)16.(13分)请回答下列问题:(1)已知某粒子的结构示意图为。试回答:①当xy=10时,该粒子为(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。

②当y=8时,粒子可能为、、、(填符号)。

③当x=10+y时,写出y=1与y=6的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式:。

(2)设NA为阿伏加德罗常数的值,X原子的质量数为A,含N个中子,它与1H原子构成HmX分子。agHmX的物质的量为,所含中子的物质的量为,所含质子的数目为。

17.(14分)某化学课外活动小组为了验证主族元素化学性质的递变规律,进行如下实验探究。Ⅰ.探究1:元素金属性递变规律(1)验证同主族元素Li、Na、K的金属性递变规律:序号实验内容实验现象1将绿豆大小的金属Li投入50mL水中Li与水快速反应,且有气泡生成2将绿豆大小的金属Na投入50mL水中Na与水反应比第1组剧烈,且有气泡生成3将绿豆大小的金属K投入50mL水中①预测第3组的实验现象是。

②已知Rb位于第五周期第ⅠA族,则碱性:RbOH(填“<”或“>”)KOH。

(2)某同学取适量可溶性铝盐与氨水(溶质为NH3·H2O)反应制备氢氧化铝,请写出该反应的离子方程式:。

Ⅱ.探究2:元素非金属性递变规律(3)某小组同学设计实验比较第ⅦA族元素的非金属性:实验方案甲乙操作打开分液漏斗的活塞,烧瓶中产生黄绿色气体,蘸有KBr溶液的棉球变为橙黄色,湿润的淀粉KI试纸变蓝向A中通入少量Cl2充分反应后,A中液体为黄色,将A中液体滴入试管内,取下试管,充分振荡,静置,试管中现象为①

图示②甲方案中发生多个化学反应,写出产生黄绿色气体的离子方程式:。

③以上两个实验方案中,(填“甲”或“乙”)方案的实验能证明非金属性:Cl>Br>I。

(4)除了利用卤素单质间的置换反应,以下陈述哪些可作为卤族元素非金属性递变规律的判断依据?(填字母)。

A.Cl2、Br2、I2的熔点逐渐升高B.HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱C.AgCl、AgBr、AgI的固体颜色越来越深D.Cl、Br、I的还原性逐渐增强18.(12分)下表为元素周期表中部分短周期主族元素的相关信息。元素相关信息W在自然界中有三种核素,其中一种核素没有中子TT为第三周期元素,其最高价氧化物对应的水化物A是一种强碱XX的原子最外层电子数是其内层电子数的三倍YY是自然界中含量最高的金属元素ZT、X、Z组成的36电子的化合物B是家用消毒剂的有效成分M元素原子最外层比次外层少2个电子请依据上述信息回答下列问题:(1)M在元素周期表中的位置是。

(2)Y的简单离子的结构示意图为。

(3)X、M分别与W形成的简单化合物中沸点较低的是(写化学式)。

(4)T和W形成的化合物TW可在野外用作供氢剂,请写出TW跟水反应的化学方程式:。

(5)将X、Y、W形成的化合物加入到TXW的水溶液中,此过程中涉及的反应的离子方程式为。

(6)向Z2的水溶液中滴加几滴紫色石蕊溶液,现象为。

(7)Z的单质(Z2)和Z的氧化物(ZX2)都可以用作饮用水消毒剂,相同物质的量的ZX2消毒效率是Z2的倍。

19.(16分)如图为元素周期表的一部分,列出了前四周期10种主族元素在周期表中的位置。请回答下列问题:(1)元素E的原子结构示意图为,I在元素周期表中的位置为,C与I形成的化合物的电子式为。

(2)G与J形成原子数之比为1∶2的化合物P,P是日常生活中常见的物质,P分子的结构式为,空间构型为;元素K与G同主族且位于G的下一周期,P的沸点比元素K的氢化物的沸点高,原因是。

(3)已知木炭可在G的单质中完全燃烧生成化合物Q,用电子式表示Q的形成过程:。

(4)元素K与G同主族且位于G的下一周期,J、F、G、K可以形成原子个数之比为5∶1∶4∶1的化合物M,M的化学式为;M中含有的化学键类型为。

(5)W是第四周期与G同主族的元素。据此推测W不可能具有的性质是(填字母)。

A.最高化合价为+6B.简单氢化物比H2S稳定C.最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱D.单质在常温下可与氢气化合(6)已知X为第ⅡA族元素(前四周期),其原子序数为a,Y与X位于同一周期,且为第ⅢA族元素,则Y的原子序数b=(用含a的代数式表示)。

答案全解全析1.A2.B3.B4.D5.D6.A7.D8.B9.B10.D11.C12.B13.A14.D15.D1.AHCl是共价化合物,HCl的形成过程为。2.B碳元素位于元素周期表中第二周期第ⅣA族,A正确;14C质量数为14,质子数为6,中子数为8,12C质量数为12,质子数为6,中子数为6,B错误;1.4g14C中所含原子数约为1.4g14g/mol×6.02×1023mol1=6.02×1022,C正确;根据14C衰变到原来数目一半所需的时间为5730年,通过测定死亡生物体残骸中14C的含量,可判断生物死亡年代,3.B主族元素原子的最外层电子数都等于该元素所在的族序数,而副族元素不一定,A错误;目前使用的元素周期表中第六、七周期均含32种元素,B正确;短周期为第一、二、三周期,包含1~18号元素,C错误;现行元素周期表是按原子核电荷数递增的顺序对元素进行排列的,D错误。4.DO2中只含非极性键,MgCl2中只含离子键,A不符合题意;HCl中只含极性键,Na2O2中既含非极性键又含离子键,B不符合题意;CH4中只含极性键,NaOH中既含极性键又含离子键,C不符合题意;CO2和H2O中都只含极性键,D符合题意。5.D同主族元素原子“序大径大”,同周期主族元素原子“序大径小”,即原子半径:r(C)<r(Si)<r(Al),能用元素周期律解释,A不符合题意;根据非金属性:Cl>S,可知最高价含氧酸的酸性:HClO4>H2SO4,能用元素周期律解释,B不符合题意;同主族自上而下,元素的非金属性减弱,即非金属性:N>P,能用元素周期律解释,C不符合题意;一般碳酸氢盐受热易分解,碳酸盐受热难分解,即热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,但不能用元素周期律解释,D符合题意。6.A氢元素和其他元素可形成共价化合物,如HCl,也可形成离子化合物,如NaH,A正确;离子化合物中一定含离子键,可能含共价键,而共价化合物中只含共价键,B错误;碘升华时克服分子间作用力,HCl气体溶于水时共价键被破坏,C错误;阴、阳离子间通过静电作用形成离子键,静电作用既包括静电引力又包括静电斥力,D错误。7.D“类钫”位于第ⅠA族,同主族元素原子半径从上到下依次增大,所以“类钫”原子半径大于铯的原子半径,A错误;第ⅠA族元素的金属单质,熔点从上到下依次降低,所以“类钫”形成的单质熔点较低,B错误;“类钫”与钫原子序数不同,质子数不同,属于两种不同的元素,C错误;“类钫”金属性很强,其单质与水剧烈反应,D正确。8.B由题图可知,CO2和H2反应生成CH4和H2O,CO2在5Ru/aTiO2催化剂表面断开了碳氧双键,A正确;该反应中,CO2中碳元素的化合价由+4价降低到4价,碳元素化合价降低,CO2被还原,B错误;化学反应过程中既有化学键的断裂,也有化学键的形成,C正确;由图示可知反应物为CO2和H2,生成物为CH4和H2O,忽略反应条件,总反应为CO2+4H2CH4+2H2O,D正确。9.B由题中所给的信息可知,a为H,b为O,c为Na,d为S。H与Na形成的NaH中H元素的化合价为1价,A错误;O与H可以形成H2O、H2O2,O与Na可以形成Na2O、Na2O2等,O与S可以形成SO2、SO3等,B正确;题述四种元素原子半径:Na>S>O>H,C错误;H与S形成的化合物H2S为共价化合物,D错误。10.D根据表中所给内容可知,a为C,b为N,c为O,d为Na,e为Al,f为Si,g为S。在a、b、f、g四种元素中,非金属性最弱的是Si,其位于第三周期第ⅣA族,A正确;原子半径:r(Si)>r(C)>r(N),B正确;元素e的最高价氧化物为氧化铝,氧化铝为两性氧化物,其能与氢氧化钠溶液反应,C正确;a的最高价氧化物对应的水化物为碳酸,碳酸为弱酸,D错误。11.C根据W的一种核素的质量数和中子数可知W为O;四种元素中X的原子半径最大,且与Ne的原子序数相差1,即X为Na;由Y元素的最高正价和最低负价代数和为零可知Y为Si;由Z的非金属性在同周期中最强可知Z为Cl。O2和Na+电子层结构相同,根据“核大径小”可知离子半径:O2>Na+,A错误;根据非金属性:Si<Cl,可知最简单气态氢化物的稳定性:SiH4<HCl,B错误;NaClO具有强氧化性,可用作消毒剂,C正确;X为Na,其最高价氧化物对应的水化物为NaOH,NaOH中含有离子键和共价键,D错误。12.BX、Y、Z、W、P为五种短周期主族元素,Z元素原子核外K层与M层电子数相等,则Z为Mg,根据相对位置可推出,W为Al,X为C,Y为N,P为S。原子半径:N<C<Al<Mg,A正确;同周期主族元素从左到右金属性逐渐减弱,因此与同浓度的盐酸反应,Z比W更剧烈,B错误;X为C,P为S,XP2为CS2,其电子式为,C正确;NH3受热分解生成N2和H2过程中,有极性共价键的断裂和非极性共价键的形成,D正确。13.A由Y的某种单质可用于自来水消毒可推知,Y可能是Cl或O,Z+117Y的质量数为17,故Y不可能是Cl,Y为O,Z+117Y的质子数为8,Z=7,则X为N。H2O2和N2H4均为含18电子的化合物,A正确;16O、17O、18O互为同位素,B错误;根据质量数守恒,W=14,714N中有7个中子14.D根据对元素W的描述可知W为H;X的一种单质能用于杀菌消毒,另一种是植物光合作用的产物,即X为O;结合Y与O不在同周期,且题给物质中Y形成5个共价键,可推知Y为P;Z的原子序数不大于20,且可形成Z2+,可推知Z为Ca。钙为活泼金属,能和水反应,需防潮,A错误;非金属性:P<O,则最简单氢化物的稳定性:PH3<H2O,B错误;H、O、P三种元素形成的酸性最强的化合物H3PO4为中强酸,C错误;X可以形成两种简单氢化物H2O、H2O2,其中O原子均满足8电子稳定结构,D正确。15.Dv的俗名为烧碱,v为NaOH,u为SO2,则四种元素为Na、O、H、S;根据短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,四种元素形成的单质依次为m、n、p、q可知,X、Y、Z、W分别为H、O、Na、S,m为H2、n为O2、p为Na、q为S,再结合题图转化关系可知r为H2O、t为Na2O2。四种元素中Na的原子半径最大,故A错误;在过氧化钠与水的反应中,过氧化钠既是氧化剂又是还原剂,水既不是氧化剂也不是还原剂,故B错误;v为NaOH,NaOH中含离子键和共价键,故C错误;由W、Y、Z三种元素组成的化合物可以是Na2SO3、Na2SO4等,故D正确。16.答案(除标注外,每空2分)(1)①原子(1分)②ClS2ArK+(其他合理答案均可,每空1分)③OH+H+H2O(2)a解析(1)①当xy=10,即x=10+y时,说明质子数等于核外电子数,该粒子表示原子。②当y=8时,为18电子的原子或单核离子,可能为Ar、S2、Cl、K+、Ca2+等。③y=1时对应Na,y=6时对应S,二者最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH和H2SO4,反应的离子方程式为OH+H+H2O。(2)根据题意可知,HmX的摩尔质量为(A+m)g/mol,则agHmX的物质的量为aA+mmol;HmX分子中,H不含中子,故一个HmX分子含N个中子,则agHmX分子中含中子的物质的量为aNA+mmol;一个HmX分子中含(m+AN)个质子,则a17.答案(每空2分)(1)①K与水反应比Na与水反应剧烈,且有气泡生成②>(2)3NH3·H2O+Al3+Al(OH)3↓+3NH4(3)①溶液呈紫红色②16H++10Cl+2MnO4−2Mn2++5Cl2↑+8H2O③(4)BD解析(1)①根据前两组实验现象,可预测第3组实验现象为K与水反应比Na与水反应剧烈,且有气泡生成。②根据Rb、K两元素在周期表中的位置可知金属性:Rb>K,则最高价氧化物对应水化物RbOH的碱性强于KOH。(2)可溶性铝盐电离出的Al3+能与NH3·H2O反应生成Al(OH)3,其离子方程式为3NH3·H2O+Al3+Al(OH)3↓+3NH4+。(3)①反应生成碘单质,溶液呈紫红色。②甲方案中KMnO4与浓盐酸反应生成Cl2,其离子方程式为16H++10Cl+2MnO4−2Mn2++5Cl2↑+8H2O。③甲方案中,可能是Cl2与I反应生成I2,使淀粉KI试纸变蓝,故该实验不能证明非金属性:Cl>Br>I;乙方案装置A中少量Cl2与NaBr反应生成Br2,打开分液漏斗活塞,Br2与KI反应生成I2,可证明非金属性:Cl>Br>I。(4)卤素单质的熔点属于物理性质,不能用于元素非金属性强弱比较,A错误;根据气态氢化物的稳定性,可比较元素非金属性,B正确;卤化银固体的颜色,属于物理性质,不能用于元素非金属性强弱比较,C错误;Cl、Br、I的还原性逐渐增强,说明相应元素非金属性逐渐减弱18.答案(除标注外,每空2分)(1)第三周期第ⅥA族(1分)(2)(1分)(3)H2S(4)NaH+H2ONaOH+H2↑(5)Al(OH)3+OH[Al(OH)4](6)溶液先变红后褪色(7)2.5解析根据题表信息,可确定W为H、T为Na、X为O、Y为Al、Z为Cl、M为S。(1)M为S,在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族。(2)Y为Al,Al3+核外有10个电子,Al3+结构示意图为。(3)X、M分别与W形成的简单化合物为H2O、H2S,H2O分子间存在氢键,沸点更高,沸点:H2O>H2S。(4)TW为NaH,NaH中H为1价,具有强还原性,与水发生氧化还原反应生成H2,其化学方程式为H2