2024新教材高中化学第四章物质结构元素周期律2.1第1课时元素性质的周期性变化规律层级练含解析新人教版必修第一册

PAGE13-第1课时元素性质的周期性改变规律必备学问基础练学问点一原子结构和元素化合价的周期性改变1.下图表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的改变。该图中纵坐标表示()A．电子层数B．最外层电子数C．原子半径D．最高化合价2．下列原子半径大小依次正确的是()A．Li＞Na＞KB．Na＞Mg＞AlC．Na＞F＞ClD．Cl＞Na＞Mg3．下列说法正确的是()A．随着元素原子序数的递增，P、S、Cl、Ar的最高正价依次上升B．随着元素原子序数的递增，Na、Mg、Al、Si的最低负价依次降低C．随着元素原子序数的递增，元素的最高化合价从＋1到＋7，最低化合价从－7到－1重复出现D．随着原子序数的递增，第三周期主族元素的最高正价依次上升4．已知N、O、Si、S四种元素原子的半径数据如下表：原子NSOSi半径/pm7010466117依据以上数据，试估计磷原子的半径可能是()A．80pmB．110pmC．120pmD．70pm5．下列有关结构和性质的说法中正确的是()A．主族金属元素的化合价均不会超过＋4B．同周期元素随着原子序数的递增，原子半径渐渐减小C．元素原子的最外层电子数越多，越简洁得电子，非金属性越强D．核外电子排布相同的简洁离子，核电荷数越大，离子半径越小6．(多选)已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是()A．原子半径：B>A>C>DB．原子的最外层电子数目：A>B>D>CC．原子序数：d>c>b>aD．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋7．如图是部分短周期元素原子(用字母表示)最外层电子数与原子序数的关系。下列说法正确的是()A．X和R在同一周期B．原子半径：W>R>XC．气态氢化物的稳定性：Y<XD．还原性：Y－<R2－8．(多选)元素周期表中前三周期部分元素的原子序数与常见价态的关系图如下。若用原子序数表示对应元素，下列说法中不正确的是()A．a与d的非金属性比较：d＞aB．原子半径大小：b＞c＞a＞d＞eC．a可以形成两种氢化物D．b、c、e的最高价氧化物对应水化物之间均可反应学问点二第三周期元素性质的改变规律9.元素的性质呈周期性改变的根本缘由是()A．元素的原子半径呈周期性改变B．元素原子的相对原子质量的递增，量变引起质变C．元素的金属性和非金属性呈周期性改变D．元素原子的核外电子排布呈周期性改变10．有关Na、Mg两种元素的性质叙述正确的是()A．金属性：Na<MgB．原子半径：Na>MgC．单质的还原性：Na<MgD．最高价氧化物对应水化物的碱性：NaOH<Mg(OH)211．下列有关物质性质的比较，不正确的是()A．金属性：Al>MgB．非金属性：N>CC．稳定性：HF>HClD．酸性：HClO4>H2SO412．下列关于元素周期律的叙述中不正确的是()A．Na、Mg、Al最外层电子数依次增多，其单核离子的氧化性依次增加B．Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱C．同周期元素的原子半径以第ⅦA族的为最大D．P、S、Cl最高正化合价依次上升，对应简洁气态氢化物的稳定性依次增加13．(多选)电子层数相同的三种元素X、Y、Z，它们最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的依次为HXO4>H2YO4>H3ZO4，下列推断不正确的是()A．原子半径：Z>X>YB．气态氢化物稳定性：X>Y>ZC．元素原子得电子实力：Z>X>YD．单质与氢气反应由易到难：X>Y>Z14．下列叙述及推理正确的是()①金属性：Sn>Ge，故碱性：Sn(OH)4>Ge(OH)4②非金属性：O>N，故O2比N2更简洁与H2化合③非金属性：S>As，故后者的气态氢化物稳定性更强④非金属性：F>Cl，故将F2通入NaCl溶液中发生的反应为F2＋2Cl－=Cl2＋2F－A．①②B．②③C．①④D．③④15．下列能说明Cl的非金属性比S强的事实是()①HCl比H2S稳定②HClO4的酸性比H2SO4强③Cl2能与H2S反应生成S④Cl原子最外层有7个电子，S原子最外层有6个电子⑤Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS⑥HCl是强酸，而H2S是弱酸A．①②③④⑤⑥B．①②③④⑥C．①②③⑤D．②④⑥关键实力综合练一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．下列粒子半径大小比较正确的是()A．Na<Mg<Al<SB．Cs<Rb<K<NaC．Na＋<Mg2＋<Al3＋<O2－D．S2－>Cl－>Na＋>Al3＋2．下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是()选项事实推论A与冷水反应，Na比Mg猛烈金属性：Na>MgBCa(OH)2的碱性强于Mg(OH)2金属性：Ca>MgCSO2与NaHCO3溶液反应生成CO2非金属性：S>CDH2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(光照))2HClH2＋I2eq\o(,\s\up7(△))2HI非金属性：Cl>I3.X、Y、Z三种非金属元素具有相同的电子层数，它们的气态氢化物的稳定性的强弱依次为XH3<H2Y<HZ，下列说法中正确的是()A．原子序数：X>Y>ZB．非金属性：X<Y<ZC．原子半径：X<Y<ZD．离子的还原性：X3－<Y2－<Z－4．A、B、C、D、E是同周期主族元素，A、B的最高价氧化物对应水化物的水溶液呈碱性，且B比A的碱性强，C、D的最高价氧化物对应水化物是酸，且C比D的酸性强，E是这五种元素中原子半径最大的，则它们的原子序数由小到大的依次为()A．A<B<C<D<EB．D<B<C<A<EC．E<B<A<D<CD．E<C<D<B<A5．短周期元素甲、乙、丙、丁、戊、己、庚在周期表中的相对位置如图(甲不肯定在丁、庚的连线上)，戊、己分别是空气、地壳中含量最多的元素。下列推断正确的是()A．甲肯定是金属元素B．气态氢化物的稳定性：庚>己>戊C．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物可以相互反应D．庚的最高价氧化物对应的水化物酸性最强二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。6．短周期元素甲、乙、丙、丁的原子半径依次增大，其氢化物中甲、乙、丙、丁的化合价如表所示。下列说法中正确的是()元素甲乙丙丁化合价－2－3－4－2A.元素非金属性：甲>乙B．氢化物的稳定性：甲>丁C．含氧酸的酸性：乙<丁D．丙所形成的单质可能互为同位素7．短周期主族元素X、Y、A、B、C在元素周期表的位置如图所示，A是非金属性最强的元素，则下列说法不正确的是()XAYCBA.原子半径由小到大的依次为A<B<C<YB．A、B的氢化物的稳定性强弱依次为HA<HBC．B、C简洁离子的还原性由弱到强的依次为C2－<B－D．X、Y最高价氧化物对应的水化物的酸性由弱到强的依次为H2YO3<H2XO38．(易错题)A、B、C为三种短周期元素，A、B同周期，A、C的最低价离子分别为A2－、C－，离子半径：A2－>C－，B2＋与C－具有相同的电子层结构，下列比较不正确的是()A．原子序数：A>B>CB．原子半径：C>B>AC．离子半径：A2－>C－>B2＋D．原子核外最外层电子数：C>A>B9．R、M、T、G、J为原子序数依次递增的同一周期主族元素，m、n均为正整数。下列说法肯定正确的是()A．若M(OH)n＋1为强碱，则R(OH)n也为强碱B．若HnJOm为强酸，则G是位于ⅤA族以后的活泼非金属元素C．若T的最低化合价为－3，则J的最高正化合价为＋6D．若M的最高正化合价为＋4，则五种元素都是非金属元素三、非选择题10．下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数，Y为元素的有关性质)。(1)把与下面元素有关性质相符的曲线标号填入相应的空格中：①第ⅡA族元素的最外层电子数________。②第三周期元素的最高化合价________。③F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径________。(2)元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大。已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3:4；M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4:3；N－、Z＋、X＋的半径渐渐减小；化合物XN常温下为气体。据此回答：①X为________(名称)，Y为________(元素符号)，Z原子结构示意图为________。②N的最高价氧化物的水化物的化学式为________。③M的最高价氧化物的化学式为________。学科素养升级练1．下列说法不能用元素周期律说明的是()A．H2CO3酸性比H2SiO3强B．HCl是强酸而H2S是弱酸C．Na可以与冷水反应而Mg不行D．Cl2可使潮湿的淀粉－KI试纸变蓝2．已知铍(Be)的原子序数为4。下列对铍及其化合物的叙述中正确的是()A．铍的原子半径大于硼的原子半径B．氢氧化铍碱性比氢氧化钙的强C．单质铍跟冷水反应产生氢气D．相同条件下，单质铍与酸反应比单质锂与酸反应猛烈3．(素养题—证据推理与模型认知)图中曲线表示短周期元素的原子序数(按递增依次连续排列)与常见最高化合价之间的关系，下列叙述不正确的是()A．①、②形成的化合物的摩尔质量可能是44g/molB．①、③可以按原子个数比1:1形成化合物C．②、③形成的化合物是两性物质D．简洁离子半径大小为②<③4．某化学爱好小组的同学学习了同周期元素性质递变规律后，设计了一套试验方案进行试验探究，并记录了有关试验现象如下表。试验操作试验现象1.用砂纸打磨后的镁带与沸水反应，再向反应后的溶液中滴加酚酞A.浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消逝，溶液变红色B.产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色C.反应不非常猛烈，产生的气体可以在空气中燃烧D.猛烈反应，产生可燃性气体E.生成淡黄色沉淀2.向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水3.钠与滴有酚酞试液的冷水反应4.镁带与2mol·L－1的盐酸反应5.铝条与2mol·L－1的盐酸反应请你帮助该同学整理并完成试验报告(1)试验目的：________________。(2)试验用品：仪器：①________、②________、③________、④试管夹、⑤镊子、⑥小刀、⑦玻璃片、⑧砂纸、⑨胶头滴管等。药品：钠、镁带、铝条、2mol·L－1的盐酸、新制的氯水、饱和H2S溶液、酚酞等。(3)请你写出上述的试验操作与对应的现象：1________，2________，3________，4________，5________(用A～E表示)。(4)试验结论：________________。其次节元素周期律第1课时元素性质的周期性改变规律必备学问基础练1．解析：由图可知，随核电荷数递增，纵坐标数值由1－2、1－8、1－8的改变，符合原子最外层电子数的改变。答案：B2．解析：Li、Na、K为同种族元素，电子层依次增多，则半径依次增大，即Li＜Na＜K，A错误；Na、Mg、Al三种原子的电子层数相同，核电荷数越大，半径越小，即Na＞Mg＞Al，B正确；Na、Cl有三个电子层，核电荷数Na小于Cl，F有两个电子层，即Na＞Cl＞F，C错误；Cl、Na、Mg三种原子均含有三个电子层，核电荷数越大，半径越小，即Na＞Mg＞Cl，D错误。答案：B3．解析：P、S、Cl的最高正价依次上升，但是Ar为稀有气体，主要化合价为0，没有正化合价，A错误；Na、Mg、Al属于金属元素，只有正价没有负价，B错误；O无最高正价，F没有正价，最低负价也不是从－7出现，C错误；第三周期主族元素从Na到Cl的最高正价从＋1到＋7价，依次上升，D正确。答案：D4．解析：同周期元素随原子序数增大，原子半径减小，同主族元素自上而下原子半径增大，故原子半径：S<P<Si，则P原子半径可能为110pm。答案：B5．解析：主族元素的化合价与最外层电子数有关，因此主族金属元素的化合价可以超过＋4，例如Sb的最高价是＋5价，A错误；同周期主族元素随着原子序数的递增，原子半径渐渐减小，B错误；元素原子的最外层电子数越多，不肯定越简洁得电子，非金属性不肯定越强，例如At原子最外层电子数为7，O为6，但非金属性：O>At，C错误；核外电子排布相同的简洁离子，离子半径随原子序数的增大而减小，即核电荷数越大，离子半径越小，D正确。答案：D6．解析：A、B、C、D在元素周期表中的相对位置为eq\f(CD,BA)，所以原子序数：a>b>d>c；原子半径：B>A>C>D；离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋；原子的最外层电子数目：D>C>A>B。答案：AD7．解析：由图可知X为O，Y为F，Z为Na，R为S，W为Cl。O和S不在同一周期，A错误；同一周期元素从左到右原子半径依次减小，一般状况下电子层数多的元素原子半径大，S>Cl>O，B错误；非金属性越强，对应气态氢化物越稳定，HF>H2O，C错误；F的非金属性比S强，还原性：F－<S2－，D正确。答案：D8．解析：依据分析可知，a为O元素，b为Na，c为Al，d为P，e为Cl元素。同一主族从上到下非金属性渐渐减弱，同一周期从左向右非金属性渐渐增加，则非金属性O＞S＞P，即非金属性：a＞d，A错误；同一周期从左向右原子半径渐渐减小，同一主族从上到下原子半径渐渐增大，则原子半径大小为：b＞c＞d＞e＞a，B错误；O可以形成水和双氧水两种氢化物，C正确；Na、Al、Cl的最高价氧化物对应水化物分别为NaOH、氢氧化铝和高氯酸，由于氢氧化铝为两性氢氧化物，则NaOH、氢氧化铝和高氯酸之间均可反应，D正确。答案：AB9．解析：由原子的电子排布可知，随原子序数的递增，原子核外电子排布呈现周期性的改变，从而引起元素性质的周期性改变，即原子的电子层排布的周期性改变是引起元素性质周期性改变的确定因素，D正确。答案：D10．解析：Na、Mg都在第三周期，它们的原子序数分别是11、12，同一周期从左到右随原子序数增大，金属性渐渐减弱，原子半径渐渐减小，因此原子半径：Na>Mg。答案：B11．解析：由元素周期律可知金属性Mg>Al，A错误；同周期主族元素，随着原子序数的递增，非金属性渐渐增加，B正确；由于非金属性F>Cl，故氢化物的稳定性HF>HCl，C正确；由于非金属性Cl>S，故最高价氧化物对应水化物的酸性HClO4>H2SO4，D正确。答案：A12．解析：Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次为1、2、3，其原子的还原性依次减弱，但离子的氧化性依次增加，A正确；因Na、Mg、Al的金属性依次减弱，故它们的氢氧化物的碱性依次减弱，B正确；除稀有气体元素外，同周期元素从左到右其原子半径渐渐减小，C错误；P、S、Cl的最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，由于P、S、Cl的非金属性依次增加，其对应的简洁气态氢化物的稳定性也依次增加，D正确。答案：C13．解析：三种元素电子层数相同，则其位于同一周期，由酸性HXO4>H2YO4>H3ZO4，知非金属性X>Y>Z，则元素原子得电子实力为X>Y>Z，单质与氢气反应由易到难依次为X>Y>Z，气态氢化物稳定性为X>Y>Z，B、D正确，C错误；同周期元素从左到右非金属性渐渐增加，则原子序数为X>Y>Z，原子半径为X<Y<Z，A错误。答案：AC14．解析：同主族元素从上到下金属性增加，最高价氧化物对应水化物的碱性增加，故金属性：Sn>Ge，碱性：Sn(OH)4>Ge(OH)4，①正确；元素的非金属性越强，单质与氢气越简洁化合，因为非金属性：O>N，故O2比N2更简洁与H2化合，②正确；元素的非金属性越强，则简洁气态氢化物越稳定，因为非金属性：S>As，所以气态氢化物的稳定性：H2S>AsH3，③错误；非金属性：F>Cl，对应单质的氧化性：F2>Cl2，但将F2通入NaCl溶液中发生的反应为2F2＋2H2O=4HF＋O2↑，不能置换出Cl2，④错误；综上所述，A正确。答案：A15．解析：元素的非金属性越强，对应的简洁气态氢化物越稳定，HCl比H2S稳定，可说明非金属性：Cl>S，①正确；元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，HClO4的酸性比H2SO4强，可说明非金属性：Cl>S，②正确；Cl2能与H2S反应生成S，可说明氧化性：Cl2>S，单质的氧化性越强，对应元素的非金属性越强，③正确；不能以最外层电子数的多少推断元素非金属性的强弱，例如O的最外层电子数为6，I的最外层电子数为7，但O的非金属性强于I，④错误；Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS，可说明氧化性：Cl2>S，一般单质的氧化性越强，对应元素的非金属性越强，⑤正确；非金属性的强弱，应依据元素最高价氧化物对应水化物的酸性比较，不能依据氢化物的酸性进行比较，例如HF的酸性比HCl弱，但F的非金属性强于Cl，⑥错误。答案：C关键实力综合练1．解析：Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小，A错误；Na、K、Rb、Cs同属于第ⅠA族，其原子半径：r(Cs)>r(Rb)>r(K)>r(Na)，B错误；4种离子电子层结构相同，随着核电荷数增多，离子半径依次减小，“序小径大”，即Al3＋<Mg2＋<Na＋<O2－，C错误；S2－和Cl－核外电子数相同，但核电荷数Cl>S，故离子半径r(S2－)>r(Cl－)；Na＋和Al3＋核外电子数相同，且核电荷数Al>Na，则离子半径r(Na＋)>r(Al3＋)，D正确。答案：D2．解析：用与水反应的猛烈程度推断元素金属性的强弱，与冷水反应，Na比Mg猛烈，说明Na的金属性比Mg强，A正确；用最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱推断元素金属性的强弱，Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2，则金属性：Ca>Mg，B正确；SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2，说明亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强，不能说明S与C的非金属性的强弱，C错误；依据反应条件可推断，氯气和氢气化合比碘和氢气化合的简洁，说明氯的非金属性比碘的非金属性强，D正确。答案：C3．解析：X、Y、Z具有相同的电子层数，则为同一周期元素，依据气态氢化物稳定性依次可知，原子序数由小到大的依次为X、Y、Z。A项，Z的原子序数最大，所以错误；B项，同周期元素非金属性自左到右依次增加，所以正确；C项，同周期元素原子半径自左到右依次减小，所以错误；D项，同周期元素非金属性自左到右依次增加，阴离子还原性依次减弱，所以错误。答案：B4．解析：同一周期的主族元素，原子序数越大，原子半径越小，金属性越弱，非金属性越强。元素的金属性越弱，其最高价氧化物对应水化物的碱性越弱；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性就越强。A、B、C、D、E是同周期元素，A、B的最高价氧化物对应水化物的水溶液呈碱性，且B比A的碱性强，所以原子序数B<A；C、D的最高价氧化物对应的水化物是酸，且C比D的酸性强，则元素的原子序数D<C；E是这五种元素中原子半径最大的，所以E的原子序数最小。故它们的原子序数由小到大的依次为E<B<A<D<C。答案：C5．解析：戊、己分别是空气、地壳中含量最多的元素，则戊是N，己是O，依据图中的位置关系可知，庚是F，丁是C，丙是Al，乙是Mg，由于甲不肯定在丁、庚的连线上，则甲可能是H或Li，A错误；N、O、F的非金属性依次增加，则气态氢化物的稳定性渐渐增加，B正确；乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物分别是Mg(OH)2、Al(OH)3、H2CO3，它们之间不能相互反应，C错误；F没有正价，不存在最高价含氧酸，D错误。答案：B6．解析：依据元素周期律中的原子半径规律和化合价规律推断甲是O，乙是N，丙是C，丁是S。O的非金属性大于N的非金属性，A正确；O的非金属性大于S，氢化物的稳定性：甲>丁，B正确；N的含氧酸有HNO2、HNO3，S的含氧酸有H2SO3、H2SO4，酸性强弱无法推断，C错误；C的单质可能为同素异形体，同位素是同种元素不同原子的互称，D错误。答案：AB7．解析：A是非金属性最强的元素即为F，则X、Y、B、C分别为C、Si、Cl、S。B、C、Y在同一周期，随原子序数的递增，原子半径渐渐减小，故B<C<Y，A在上一周期，电子层数少，原子半径最小，故原子半径由小到大的依次为A<B<C<Y，A正确；F、Cl对应氢化物的稳定性HF>HCl，B错误；B、C位于同一周期，简洁离子的电子层排布相同，但是核内质子数越多，离子半径越小，还原性越弱，故还原性由弱到强的依次为B－<C2－，C错误；X、Y位于同一主族，随原子序数的增大，非金属性渐渐减弱，最高价氧化物对应的水化物的酸性渐渐减弱，故酸性由弱到强的依次为H2YO3<H2XO3，D正确。答案：BC8．解析：依据“A、C的最低价离子分别为A2－、C－”可知，A位于ⅥA族，C位于ⅦA族；依据“A、B同周期”“B2＋与C－具有相同的电子层结构”，可知A在C的左下方，B位于A的左侧。A、B、C的相对位置如图所示：。由图可知，原子半径的大小关系应当是B>A>C，B错误。答案：B9．解析：R的金属性强于M，R(OH)n的碱性强于M(OH)n＋1，A正确；若HnJOm为强酸，当J为N元素时，G为C元素，B错误；若T的最低化合价为－3，当T为N元素时，则J为F元素，无正价，C错误；若M的最高正化合价为＋4，M可以为Ge元素，即M为金属元素，D错误。答案：A10．解析：(1)①第ⅡA族元素的最外层电子数都是2，b符合。②第三周期元素的最高化合价从＋1价渐渐增大到＋7价，c符合。③F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径为F－>Na＋>Mg2＋>Al3＋，a符合。(2)已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3:4，则Y为O。M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4:3，则M为Si；由X、Y、Z、M、N的原子序数关系和N、Z、X的简洁离子形式可知，N为Cl、Z为Na、X为H。答案：(1)①b②c③a(2)①氢O②HClO4③SiO2学科素养升级练1．解析：非金属性C大于Si，可知H2CO3酸性比H2SiO3强，能用元素周期律说明，A不符合题意；不能由非金属性，比较氢化物的酸性，则HCl是强酸而H2S是弱酸，不能用元素周期律说明，B符合题意；金属性Na大于Mg，则Na可以与冷水反应而Mg不行，能用元素周期律说明，C不符合题意；氯气可氧化KI生成碘，非金属性Cl大于I，能用元素周期律说明，D不符