第20讲元素周期表元素周期律（分层练习）-2024年高考化学一轮复习讲义分层练习

第20讲元素周期表元素周期律1．已知X、Y、Z三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示，设X的原子序数为a，则下列说法不正确的是()A．Y与Z的原子序数之和可能为2aB．Y的原子序数可能为a－17C．Z的原子序数可能为a＋31D．X、Y、Z一定为短周期元素【答案】D【解析】由于X、Y、Z均为主族元素，结合其位置关系和元素周期表的结构，可推断Y元素一定不在第一周期，即X、Y、Z不可能都在短周期，D错误；若Y、X、Z分别位于第三、四、五周期的右侧，则Y、Z的原子序数之和为2a，A正确；若Y、X、Z分别位于第三、四、五周期(或分别位于第四、五、六周期)的右侧，则Y的原子序数为a－17，B正确；若Y、X、Z分别位于四、五、六周期的右侧，则Z的原子序数为a＋31，C正确。2.A、B、C均为短周期元素，它们在元素周期表中的位置如图所示。已知B、C元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则A、B、C分别为()A．Be、Na、Ar B．B、Mg、SiC．O、P、Cl D．C、Ar、P【答案】C【解析】设A的原子序数为x，则B的原子序数为x＋8－1，C的原子序数为x＋8＋1，由(x＋8－1)＋(x＋8＋1)＝4x，解得x＝8，所以A为O元素，B为P元素，C为Cl元素。3．下列实验不能达到实验目的的是()选项实验操作实验目的ACl2、Br2分别与H2反应比较氯、溴的非金属性强弱B向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3比较镁、铝的金属性强弱C测定等物质的量浓度的HClO4、H2SO4溶液的pH比较氯、硫的非金属性强弱DFe、Cu分别放入盐酸中比较铁、铜的金属性强弱【答案】B【解析】Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易即可判断出氯、溴的非金属性强弱，A项正确；MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg(OH)2沉淀，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3沉淀，无法比较二者的金属性强弱，B项错误；利用最高价氧化物对应的水化物，通过测定相同浓度的溶液的pH判断二者非金属性强弱，C项正确；利用Fe、Cu放入盐酸中所产生的现象不同即可判断出Fe、Cu的金属性强弱，D项正确。4．下列关于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的说法正确的是()A．NaOH的碱性比Mg(OH)2的强B．Cl2得到电子的能力比Br2的弱C．原子半径r：r(Br)＞r(Cl)＞r(Mg)＞r(Na)D．原子的最外层电子数n：n(Na)＜n(Mg)＜n(Cl)＜n(Br)【答案】A【解析】金属性：Na＞Mg，故碱性：NaOH＞Mg(OH)2，A项正确；氯和溴均属于卤族元素，同一主族元素从上到下，单质的氧化性逐渐减弱，得电子能力：Cl2＞Br2，B项错误；同一周期主族元素，从左到右原子半径依次减小，则r(Br)>r(Na)＞r(Mg)＞r(Cl)，C项错误；氯和溴属于同一主族，最外层电子数相等，D项错误。5．某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1)如下表所示。I1I2I3I4……7401500770010500……下列关于元素R的判断中一定正确的是()A．R的最高正价为＋3价B．R元素位于元素周其表中第ⅡA族C．R元素的原子最外层共有4个电子D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2【答案】B【解析】从R元素的各级电离能可以看出，I2与I3差别很大，因此该元素原子最外层有2个电子，C错误；R为第ⅡA族元素，B正确；最高正价为＋2价，A错误；可能为Be或Mg，D错误。6．下列有关物质结构和性质的说法中，正确的是()A．元素非金属性Cl>S的实验依据是酸性HCl>H2SB．碳元素的电负性小于氧元素，每个CO2分子中有4个σ键C．同周期主族元素的原子形成的简单离子的电子层结构一定相同D．Na、Mg、Al三种元素，其第一电离能由大到小的顺序为Mg>Al>Na【答案】D【解析】元素非金属性Cl>S的实验依据应是元素最高价氧化物水化物的酸性HClO4>H2SO4，A错误；每个CO2分子中有2个σ键，B错误；同周期主族元素的原子形成的简单离子的电子层结构不一定相同，如Na＋和Cl－，C错误；对于金属元素而言，金属性越强，第一电离能越小，但由于Mg的最外层电子排布为3s2，属于稳定结构，故第一电离能由大到小的顺序为Mg>Al>Na，D正确。7．下列有关微粒性质的排列顺序中，错误的是()A．元素的电负性：P＜O＜FB．元素的第一电离能：C＜N＜OC．离子半径：O2－＞Na＋＞Mg2＋D．原子的未成对电子数：Mn＞Si＞Cl【答案】B【解析】得电子能力P＜O＜F，所以元素的电负性P＜O＜F，A正确；N的电子排布式：1s22s22p3，p轨道处于半充满状态，N的第一电离能最大，B错误；离子半径：O2－＞Na＋＞Mg2＋，C正确；Mn、Si、Cl原子的未成对电子数分别为5、2、1，D正确。8．以下有关元素性质的说法不正确的是()A．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2②1s22s22p3③1s22s22p2④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①B．下列原子的外围电子排布中，①3s23p1②3s23p2③3s23p3④3s23p4，对应的第一电离能最大的是③C．①Na、K、Rb②N、P、As③O、S、Se④Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数的增加而递增的是④D．某元素的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是③①X＋②X2＋③X3＋④X4＋【答案】D【解析】电子层数越多，最外层电子数越少，半径越大，A正确；B中四种元素均为第三周期元素，③中3p能级半充满，第一电离能最大，B正确；C中元素的电负性可用来衡量元素的金属性和非金属性的强弱，④符合；判断电离能与元素化合价的关系，关键看各级电离能之间的变化趋势，相邻两级电离能变化特别大，说明再失去一个电子的难度增大，由此可判断出该阳离子为X2＋。9．根据元素周期律，由下列事实进行归纳推测，推测不合理的是()选项事实推测ACaCO3和BaCO3都难溶于水SrCO3也难溶于水BSi是半导体材料，同族的Ge也是半导体材料第ⅣA族的元素的单质都可作半导体材料CHCl在1500℃时分解，HI在230℃时分解HBr的分解温度介于二者之间DSi与H2高温时反应，S与H2加热能反应P与H2在高温时能反应【答案】B【解析】同一主族元素的性质相似，CaCO3和BaCO3都难溶于水，因此SrCO3也难溶于水，A项正确；在元素周期表中，位于金属和非金属分界线处的元素单质能作半导体材料，B项错误；元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性越强，非金属性：Cl＞Br＞I，所以氢化物的稳定性：HCl＞HBr＞HI，则HBr的分解温度介于二者之间，C项正确；元素的非金属性越强，其单质与氢气反应越容易，非金属性：S＞P＞Si，所以P与H2在高温时能反应，D项正确。10．已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；D原子最外层电子数是是内层电子数的3倍；E的＋1价阳离子的核外有3层电子且各层均处于全满状态。(1)写出A、B的价电子排布式：A____、B____。(2)写出C、D的价电子轨道表示式(电子排布图)：C、D，D原子核外未成对电子数为。(3)E元素基态原子的核外电子排布式为。(4)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为(填元素符号)。【答案】(1)1s12s22p2(2)2(3)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(4)C<O<N【解析】A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍，则B为碳元素；D原子最外层电子数是内层电子数的3倍，则D为氧元素；C的原子序数介于碳、氧元素之间，则C为氮元素；E＋核外有3层电子且各层均处于全满状态，则E原子核外电子数为2＋8＋18＋1＝29，故E为Cu元素。(1)A的价电子排布式为1s1，B的价电子排布式为2s22p2；(2)C为氮元素，其价电子轨道表示式(电子排布图)为；D元素为氧元素，其价电子轨道表示式(电子排布图)为，D原子核外未成对电子数为2；(3)E为Cu元素，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；(4)同周期，随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，由于氮元素2p能级为半充满状态，能量较低，失去第一个电子需要的能量较多，其第一电离能高于同周期相邻元素，故C、N、O三种元素第一电离能由小到大的顺序为C<O<N。1．X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的一种化合物能以[XY4]＋[XY6]－的形式存在。下列说法错误的是()A．原子半径：X>YB．简单氢化物的还原性：X>YC．同周期元素形成的单质中Y氧化性最强D．同周期中第一电离能小于X的元素有4种【答案】D【解析】由题意分析可知，X为P元素，Y为Cl元素。P与Cl在同一周期，则P半径大，即原子半径：X>Y，A项不符合题意；两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，半径：P3－>Cl－，所以PH3失电子的能力强，还原性：X>Y，B项不符合题意；同周期元素从左往右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，各元素对应的金属单质还原性逐渐减弱，非金属单质的氧化性逐渐增强，所以Cl2的氧化性最强，C项不符合题意；同一周期元素，从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能，所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Ar、Mg、Si、S、P、Cl，所以同周期中第一电离能小于P的元素有5种，D项符合题意。2．短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是()A．X能与多种元素形成共价键B．简单氢化物沸点：Z<QC．第一电离能：Y>ZD．电负性：W<Z【答案】B【解析】短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大，W简单离子在同周期离子中半径最小，说明W为第三周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子，可分类讨论：①为第二周期元素时，最外层电子排布为2s22p2或2s22p4，即C或O；②为第三周期元素时，最外层电子排布为3s23p2或3s23p4，即Si或S。Q与Z同主族，结合原子序数大小关系可知，则X、Z、Q分别为C、O和S，则Y为N。X为C，能与多种元素(H、O、N等)形成共价键，A正确；Z和Q形成的简单氢化物分别为H2O和H2S，由于H2O分子间能形成氢键，故H2O的沸点高于H2S，B错误；Y为N，Z为O，N的最外层p轨道电子为半充满结构，比较稳定，故其第一电离能比O大，C正确；W为Al，Z为O，O的电负性更大，D正确。3.萝卜硫素是具有美容效果的天然产物，其结构如图所示，该物质由五种短周期元素构成，其中W、X、Y、Z的原子序数依次增大，Y、Z原子核外最外层电子数相等，下列说法错误的是()A．第一电离能：X>Y>ZB．简单离子半径：Z>X>YC．W、X与氢原子可形成直线形化合物D．W、X、Y分别形成的简单氢化物的熔、沸点在同主族元素中均为最高【答案】D【解析】通过结构可知，萝卜硫素含H、C，萝卜硫素由五种短周期元素构成，则W、X、Y、Z中有一种是C，还有一种是S；W、X、Y、Z的原子序数依次增大，Y、Z原子核外最外层电子数相等，结合结构简式中的成键数目可知：X为N，Y为O，Z为S，W为C。同一周期从左到右，元素的第一电离能呈增大的趋势，其中第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能均高于其相邻元素，即N的第一电离能大于O；同一主族从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，即O的第一电离能大于S，故第一电离能：N＞O＞S，A正确；N3－和O2－的核外电子排布相同，N的原子序数小于O，故离子半径：N3－＞O2－，N3－、O2－核外有2个电子层，S2－核外有3个电子层，则离子半径：S2－＞N3－＞O2－，B正确；N、C、H组成的化合物为HCN，该分子的空间结构为直线形，C正确；X为N，Y为O，W为C，它们的简单氢化物分别为NH3、H2O和CH4，NH3和H2O分子间均存在氢键，使得它们的熔、沸点在同主族元素中均为最高，CH4分子间没有氢键，其熔、沸点在同主族元素中最低，D错误。4．前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X与Z同主族，且基态X原子中p能级和s能级上的电子数相同。Y、Z同周期，Y位于第ⅢA族，W最外层有2个电子。下列说法正确的是()A．原子半径：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)B．最高价氧化物对应水化物的碱性：W<YC．第一电离能：I1(Z)<I1(X)D．基态W原子内层原子轨道均已充满电子【答案】C【解析】前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，W的原子序数最大且W最外层有2个电子，基态X原子中p能级和s能级上的电子数相同，则X的电子排布式可能为1s22s22p4或1s22s22p63s2，Y、Z同周期，Y位于第ⅢA族，X与Z同主族，则X的电子排布式为1s22s22p4，X为O，Z为S，Y为Al，W为Ca。电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越小，半径越大，则原子半径：r(O)<r(S)<r(Al)<r(Ca)，即r(X)<r(Z)<r(Y)<r(W)，A错误；W为Ca，Y为Al，金属性：Al<Ca，则最高价氧化物对应水化物的碱性：Y<W，B错误；X为O，Z为S，同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小，则第一电离能：I1(Z)<I1(X)，C正确；W为Ca，其电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,3d轨道未充满电子，D错误。5．消毒剂在抗击新冠感染的过程中起到了非常重要的作用。一种新型消毒剂由W、X、Y、Z四种元素组成，其结构如图所示，其中W形成的单质是自然界中最硬的物质；X的最高价氧化物对应的水化物与其简单氢化物可以发生反应生成一种常见的盐；Z的最高价氧化物对应的水化物是酸性最强的含氧酸；Y分别与W、X、Z可以形成多种二元化合物。下列叙述错误的是()A．元素的第一电离能：X＞Y＞WB．该消毒剂中Y显－2价C．最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：Z＞W＞XD．该消毒剂中W、X原子最外层均满足8电子稳定结构【答案】C【解析】W为C、Y为O、X为N、Z为Cl，据此分析解答。同周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，其中第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能均高于其相邻元素，故元素的第一电离能：N＞O＞C，即X＞Y＞W，A正确；O和C在该化合物中形成碳氧双键，则O显－2价，B正确；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性：Cl＞N＞C，则酸性：HClO4＞HNO3＞H2CO3，即Z＞X＞W，C错误；由结构图可知，C周围有1个双键和2个单键，N周围有3个单键，且N含有孤电子对，故C、N最外层均满足8电子稳定结构，D正确。6.X、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的短周期主族元素；由5种元素组成的某化合物是电池工业中的重要原料，该化合物的结构式如图所示。下列说法正确的是()A．原子半径：Y＜Z＜WB．最高价含氧酸酸性：Z＞MC．电负性：X＜Y＜ZD．该化合物中既含极性键又含非极性键【答案】D【解析】由题给信息推知X为H、Y为B、Z为C、W为F、M为S。同周期主族元素自左至右原子半径依次减小，所以原子半径：F＜C＜B，即W＜Z＜Y，A错误；非金属性：S＞C，所以最高价含氧酸的酸性：H2SO4＞H2CO3，即Z＜M，B错误；C原子和C原子形成的共价键为非极性键，其余共价键均为极性键，D正确。7．某种锂盐的结构如图所示，其阴离子由W、X、Y、Z四种同周期主族元素构成，X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍，化合物中除Li＋外其他原子均满足8电子稳定结构。下列说法正确的是()A．W位于第二周期第ⅣA族B．原子半径：Z>X>YC．元素电负性：Y>Z>XD．最高化合价：Y>Z>W【答案】B【解析】阴离子结构中，W形成3个共价键和1个配位键，X形成2个共价键，Y形成1个共价键，Z形成4个共价键，W、X、Y、Z为四种同周期主族元素，X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍，化合物中除Li＋外其他原子均满足8电子稳定结构，则W为B元素、X为O元素、Y为F元素、Z为C元素。硼元素位于元素周期表第二周期第ⅢA族，故A错误；同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则原子半径的大小顺序为C>O>F，故B正确；同周期元素，从左到右非金属性依次增强，电负性依次增大，则电负性的大小顺序为F>O>C，故C错误；氟元素的非金属性最强，无正化合价，故D错误。8．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。Z原子2p轨道上有3个未成对电子。甲、乙、丙、丁、戊是这四种元素之间形成的化合物，75%的甲溶液常用于消毒，戊是Z和X组成的10电子分子，常温下己溶液显中性，它们有如下转化关系，则下列说法中错误的是()A．四种元素原子半径由大到小的顺序为：Y＞Z＞W＞XB．W的氢化物中的某一种具有漂白性C．丙的电子式为D．W的氢化物沸点一定比Y的氢化物沸点高【答案】D【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。Z原子2p轨道上有3个未成对电子，其核外电子排布为1s22s22p3，则Z为N元素；甲、乙、丙、丁、戊是这四种元素之间形成的化合物，75%的甲溶液常用于消毒，则甲为乙醇；戊是Z和X组成的10电子分子，则戊为氨气，X为H元素；结合转化关系可知，乙为H2O，丙为CH3CHO，丁为CH3COOH，丁与戊反应生成的己为CH3COONH4，CH3COONH4溶液在常温下呈中性，满足条件，结合原子序数大小可知，Y为C元素，W为O元素。A.同一周期从左向右原子半径逐渐减小，电子层越多原子半径越大，则四种元素原子半径由大到小的顺序为：Y＞Z＞W＞X，故A正确；B.W为O元素，其氢化物双氧水具有漂白性，故B正确；C.丙为CH3CHO，CH3CHO为共价化合物，其电子式为，故C正确；D.W为O，Y为C，C的氢化物为烃，O的氢化物为水和双氧水，碳原子数较多的烃在常温下为固态，其沸点大于水和双氧水，故D错误。9．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，A、B、C、D、E为其中两种元素组成的常见化合物，基态Z原子核外有两个未成对电子，A、D均含有10个电子且中心原子的杂化方式相同，它们之间的转化关系如图所示(部分反应物或生成物省略)，下列说法中不正确的是()A．简单离子半径：Y＞Z＞WB．若C中混有E可用水洗方法除去C．每个D分子周围可以形成4个氢键D．B与D反应生成Z2时，D作还原剂【答案】D【解析】A．Y为N元素，Z为O元素，W为Na元素，对应的离子具有相同的核外