第一单元 元素周期律和元素周期表
第1课时 元素周期律
学习目标
课程标准 学业评价
1.结合有关数据和实验事实认识元素性质呈周期性变化的规律,建构元素周期律。 2.以第三周期的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯为例,了解同周期元素性质的递变规律。 1.了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化,认识元素周期律并了解其实质。 2.学会运用变量关系模型分析处理数据。
素养解读:(教师备用) 1.宏观辨识与微观探析:从元素和原子水平认识物质的结构和性质,用宏观和微观相结合的视角分析元素周期律的本质,培养学生的宏观辨识与微观探析素养。 2.证据推理与模型认知:学会构建关系变量模型分析,依据模型认识元素原子核外电子排布、原子半径及主要化合价的周期性变化,揭示元素周期律的本质,培养学生的证据推理与模型认知素养。
知识点一 原子结构的周期性变化
1.原子序数
(1)概念:按核电荷数由小到大的顺序给元素依次编号,这种编号叫作原子序数。
(2)数量关系:原子序数=质子数=核外电子数=核电荷数。
2.原子结构变化规律
(1)原子最外层电子排布的规律性变化
由图可知,3～18号元素随着原子序数的递增,最外电子层上的电子数重复出现从1递增到8的变化,说明元素原子的最外层电子排布呈现周期性变化。
(2)元素原子半径的变化规律
3～9号 元素 3Li 锂 4Be 铍 5B 硼 6C 碳 7N 氮 8O 氧 9F 氟
原子半径 /pm 152 111 88 77 70 66 64
11～17号 元素 11Na 钠 12Mg 镁 13Al 铝 14Si 硅 15P 磷 16S 硫 17Cl 氯
原子半径 /pm 186 160 143 117 110 104 99
从上表可以得到:随着原子序数的递增,元素原子半径(稀有气体除外)呈现周期性变化。3～9号元素、11～17号元素原子半径随着核电荷数的递增都逐渐减小。
[想一想]原子序数越大,原子半径一定越大吗
提示:不一定。电子层数相同的原子,原子序数越大,原子半径越小;最外层电子数相等的原子,原子序数越大,原子半径就越大;电子层数不同,最外层电子数也不同的原子,原子序数越大,原子半径不一定
越大。
微粒半径大小的比较方法
1.同种元素微粒半径的比较
核外电子数越多,微粒半径越大:
(1)阳离子半径小于相应原子半径。如r(Na+)
(2)阴离子半径大于相应原子半径。如r(Cl-)>r(Cl)。
(3)不同价态的离子,价态越高,离子半径越小。如r(Fe2+)>r(Fe3+)。
2.不同元素微粒半径的比较
(1)具有相同电子层数而原子序数不同的原子,原子序数越大,半径越小(稀有气体除外)。
如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(S)>r(Cl)。
(2)最外层电子数相同而电子层数不同的原子,电子层数越多,原子半径越大;其同价态的离子半径也是如此。
如r(F)(3)电子层结构相同的不同微粒,原子序数越大,半径越小。如r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Ca2+)。
1.原子序数为3～10的元素,随着核电荷数的递增而逐渐增大的是( B )
A.电子层数 B.核外电子数
C.原子半径 D.化合价
解析:原子序数为3～10的元素,原子的电子层数都为2,A错误;除了10号稀有气体元素原子外,3～9号元素原子的核电荷数越大,原子半径越小,C错误;因氧无最高正价、氟无正价,D错误。
2.下列叙述正确的是( C )
A.两种微粒,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同
B.凡单原子形成的离子,一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布
C.两原子,如果核外电子排布相同,则一定属于同种元素
D.只有在原子中,质子数才与核外电子数相等
解析:两种微粒的核外电子排布完全相同,其化学性质不一定相同,如F-、Na+,A错误;单原子形成的离子,不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布,如H+,B错误;两原子,其核外电子排布相同,则核外电子数一定相同,即质子数一定相同,所以它们属于同一元素,C正确;质子数与核外电子数相等的微粒可能是①原子,如H、C等,②分子,如O2等,D错误。
3.下列微粒半径大小比较正确的是( B )
A.Na+Cl->Na+>Al3+
C.Na解析:A项,四种离子核外电子排布相同,核电荷数越大,半径越小,应为O2->Na+>Mg2+>Al3+;B项,S2-和Cl-、Na+和Al3+的核外电子排布相同,电子层数相同,微粒半径大小取决于核电荷数,S2-和Cl-比Na+和Al3+多一个电子层,微粒半径显然是前者大;C项,电子层数相同,核电荷数越大,半径越小,应为Na>Mg>Al>Si;D项,从Na→Cs电子层数越多,原子半径越大,应为Cs>Rb>K>Na。
知识点二 元素周期律
1.元素主要化合价的变化规律
(1)元素主要化合价变化图示
(2)元素主要化合价变化规律
①随着原子序数的递增,元素的最高正化合价由+1递增到+7(O、F除外),元素的最低负化合价由-4递增到-1。
②元素的最高化合价=原子核外最外层电子数(O、F除外);元素的最低化合价=原子核外最外层电子数-8;最高化合价+|最低化合价|=8。
2.11～17号元素金属性、非金属性的变化规律
(1)实验探究钠、镁、铝的金属性强弱顺序[学生必做实验]
实验操作 实验现象 实验结论及 化学方程式
钠熔成小球,浮于水面,四处游动,有“嘶嘶”的响声,向反应完的溶液加酚酞,溶液变红 钠与冷水反应剧烈。化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑
加热前,镁条表面附着了少量无色气泡,加热至沸腾后,有较多的无色气泡冒出,溶液变为粉红色 镁与冷水几乎不反应,能与热水反应。化学方程式为Mg+2H2OH2↑+Mg(OH)2
在两支试管中分别加入打磨好的镁条和铝片,再向试管中各加入2 mL 2 mol·L-1盐酸 两支试管内都有无色气泡冒出,但放镁条的试管中逸出气体的速率较快 镁、铝都能置换出酸中的氢,但镁更容易,反应的化学方程式为Mg+2HClMgCl2+H2↑,2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
实验结论:置换氢难易程度为Na>Mg>Al
归纳总结:从上述实验得出,钠、镁、铝三种金属单质与水或酸反应的剧烈程度逐渐减弱,说明钠、镁、铝元素的金属性依次减弱。这是因为当元素原子的核外电子层数相同时,随着核电荷数的递增,原子半径逐渐减小(稀有气体除外),原子失电子能力逐渐减弱,所以金属性逐渐减弱。
(2)探究硅、磷、硫、氯的非金属性强弱顺序
元素 14Si 15P 16S 17Cl
单质与氢气 的反应条件 高温下 反应 磷蒸气 与氢气 能反应 加热时 反应 光照或点 燃时发生 爆炸而化合
气态氢化物 的化学式 SiH4 PH3 H2S HCl
气态氢化物 的热稳定性 不稳定 不稳定 受热 分解 稳定
归纳总结:由上表可以看出,按硅、磷、硫、氯元素的顺序,它们的单质与氢气反应的条件逐渐变得容易,而反应得到的气态氢化物的热稳定性逐渐增强,元素的非金属性逐渐增强。这是因为当元素原子的核外电子层数相同时,随着核电荷数的递增,原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外),原子得电子能力逐渐增强,所以非金属性逐渐增强。
(3)探究元素的金属性和非金属性变化规律
①11～17号元素最高价氧化物对应水化物
元素 11Na 12Mg 13Al 14Si
化学式 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H4SiO4
酸碱性强弱 强碱 中强碱 弱酸
元素 15P 16S 17Cl
化学式 H3PO4 H2SO4 HClO4
酸碱性强弱 中强酸 强酸 酸性更强
②实验探究氢氧化铝的性质
实验操作 实验现象及 离子方程式
向试管中加入2 mL 2 mol·L-1 AlCl3溶液,然后滴加 6 mol·L-1氨水,直到不再产生白色絮状 Al(OH)3沉淀为止。将Al(OH)3沉淀分装在两支试管中 向一支试管中滴加 6.0 mol·L-1盐酸,边滴加边振荡 白色沉淀溶解,溶液变澄清。离子方程式为Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
向另一支试管中滴加 6.0 mol·L-1氢氧化钠溶液,边滴加边振荡 白色沉淀溶解,溶液变澄清。离子方程式为Al(OH)3+ OH-O
结论:Al(OH)3既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应,它是两性氢氧化物
归纳总结:由上述分析可知,11～17号元素最高价氧化物的水化物的碱性逐渐减弱,酸性逐渐增强,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
[想一想]元素的氧化物对应的水化物的酸性越强,其非金属性越强吗
提示:非金属性强弱可以根据元素的“最高价氧化物对应水化物”的酸性强弱比较,而不是元素的“氧化物对应的水化物”,如H2SO3的酸性强于H2CO3,但不能说明硫的非金属性强于碳。
3.元素周期律
(1)概念:元素的性质随着元素核电荷数的递增呈周期性变化的规律。
(2)实质:元素周期律是元素原子核外电子排布随着元素核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。
元素金属性、非金属性强弱的判断方法
1.从原子结构判断
(1)电子层数相同时,核电荷数越大,金属性越弱,非金属性越强。
(2)最外层电子数相同时,电子层数越多,金属性越强,非金属性越弱。
2.从元素单质及其化合物的性质判断
题点一 原子结构与元素化合价的关系
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
1. A元素的原子最外层电子数是a,次外层电子数是b;B元素的原子M层电子数是a-b,L层电子数是a+b。则A、B两种元素形成化合物的化学式表示为( B )
A.B3A2 B.BA2 C.A3B2 D.AB2
解析:B元素的原子M层电子数是a-b,L层电子数是a+b,则a+b=8;A元素的原子最外层电子数是a,次外层电子数是b,所以b一定等于2,则a=6,因此A是氧元素,B是硅元素,两者形成的化合物是二氧化硅,化学式为SiO2,B正确。
2. X、Y、Z、M、Q、R皆为前20号元素,其原子半径与化合价的关系如图所示。下列说法错误的是( BC )
A.Q的原子结构示意图为
B.X、Y、Z三种元素组成的化合物不可能是盐
C.简单离子半径:M->Q+>R2+
D.Z与M的最高价氧化物对应水化物均为强酸
解析:由图推断Y为氧元素;X的原子半径小且只有+1价,X为氢元素;M的最高正价是+7价,最低负价是-1价,为氯元素;Z的原子半径比氯元素小,最低负价是-3价,最高正价是+5价,则为氮元素;Q只有+1价,原子半径大于氯原子,但小于只有+2价的R,故Q为钠元素、R为钙元素。X、Y、Z三种元素分别为H、O、N,可以形成硝酸、硝酸铵及NH3·H2O,B错误;离子半径:Cl->Ca2+>Na+,C错误;HNO3、HClO4都是强酸,D正确。
题点二 元素金属性、非金属性强弱比较
3.现有金属元素A、B、C,B的最高价氧化物的水化物碱性比A的最高价氧化物的水化物碱性强;A可以从C的盐溶液中置换出C。则这三种元素的金属性由强到弱的顺序正确的是( B )
A.A>B>C B.B>A>C
C.B>C>A D.C>B>A
解析:根据金属元素的金属性强弱比较的方法及题意可知,由于B的最高价氧化物的水化物碱性比A的最高价氧化物的水化物碱性强,因此元素B的金属性比元素A的强;又因为A可以从C的盐溶液中置换出C,故元素A的金属性比元素C的强。
4.X、Y分别代表两种非金属元素,下列不能说明X非金属性比Y强的是( A )
A.X的氧化物对应水化物的酸性比Y的氧化物对应水化物的酸性强
B.Y-的还原性强于X-
C.X的单质X2能将Y的阴离子Y-氧化为Y2
D.X、Y的单质分别与Fe化合,产物中前者Fe为+3价,后者Fe为+2价
解析:元素非金属性强弱可由其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来判断,没有指明是否是最高价氧化物,故不能说明非金属性的强弱,A符合题意;元素非金属性越弱,对应阴离子的还原性越强,B不符合题意;X的单质X2能与Y的阴离子Y-发生置换反应生成Y2,说明X的非金属性比Y强,C不符合题意;X、Y的单质分别氧化同一种金属,产物中金属元素的价态越高,说明单质的氧化性越强,说明X的非金属性比Y强,D不符合题意。
5.用“>”或“<”回答下列问题:
(1)酸性:H2SO4 H2SiO3,H2SiO3 H3PO4。
(2)碱性:Ca(OH)2 Mg(OH)2 Al(OH)3。
(3)气态氢化物稳定性:H2S PH3,H2S HCl。
(4)还原性:H2O H2S,H2S HCl。
从以上答案中可以归纳出:
①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 ;
②元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越 ;
③元素的非金属性越强,其对应气态氢化物的稳定性越 ;
④非金属性越强的元素形成的气态氢化物的还原性越 。
解析:根据元素周期律判断元素金属性、非金属性强弱,再由此判断其单质及其化合物的性质。
答案:(1)> < (2)> > (3)> < (4)< >①强 ②强 ③强 ④弱
(1)比较元素金属性、非金属性强弱不能根据最外层电子数的多少或电子层数的多少,而应根据得失电子的难易程度。
(2)不能根据无氧酸或低价含氧酸的酸性强弱判断元素的非金属性强弱。如盐酸的酸性强于碳酸,但不能说明氯的非金属性强于碳。
[footnoteRef:0]某同学做元素性质周期性递变规律实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象如下表(记录现象时随手记在纸片上,不对应,需整理): [0: 测试解读:
测试宗旨——学科核心素养
(1)宏观辨识与微观探析
能从原子结构等微观角度分析元素性质差异表现出不同性质的原因,建立微观结构与宏观性质之间的联系。
(2)证据推理与模型认知
能根据物质性质表现出的差异判断对应元素金属性、非金属性强弱,形成结论与证据之间的逻辑关系,并建立此类认知模型,培养证据推理与模型认知素养。
测试类别——学业质量水平
(1)问:学业质量水平1
(2)问:学业质量水平1
(3)问:学业质量水平3
(4)问:学业质量水平3
(5)问:学业质量水平3]
实验方案 实验现象
①用砂纸打磨后的镁带与沸水反应,然后再向反应液中滴加酚酞溶液 A.浮于水面,熔成小球,在水面上无定向移动随之消失,溶液变成红色
②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水 B.产生大量气体,气体可在空气中燃烧,溶液变成浅红色
③钠与滴有酚酞溶液的冷水反应 C.反应不剧烈,产生的气体可以在空气中燃烧
④镁带与2 mol·L-1的盐酸反应 D.剧烈反应,产生的气体可以在空气中燃烧
⑤铝条与2 mol·L-1的盐酸反应 E.生成白色胶状沉淀,继而沉淀消失
⑥向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液 F.生成淡黄色沉淀
请帮助该同学整理并完成实验报告。
(1)实验目的: 。
(2)实验用品: (实验试剂不用回答)。
(3)实验内容
实验方案(填序号) 实验现象(填字母) 有关化学方程式
(4)实验结论: 。
(5)请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因:
。
解析:(1)分析每个实验可得出结论:①③做的是镁、钠分别和水反应的实验,比较两者和水反应的难易程度,及两者所得产物碱性的强弱;②Cl2能从H2S中置换出硫;④⑤可分别得出镁、铝和盐酸发生置换反应的难易;⑥氢氧化铝是两性氢氧化物。把上述分析结果连成一个整体,从中可比较出钠、镁、铝三种元素金属性的强弱和氯、硫两种元素的非金属性的强弱。
(2)这些实验要用到的实验用品有烧杯、试管、酒精灯、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管、试管夹等。
(3)根据单质和化合物的性质,可确定实验操作顺序和相关实验现象。
(4)该小题具有一定的开放性,如金属性Na>Mg>Al,非金属性S(5)该小题应该主要从原子核对最外层电子的吸引力方面回答。
答案:(1)验证Na、Mg、Al、S、Cl元素从左到右金属性依次减弱、非金属性依次增强的规律
(2)烧杯、试管、酒精灯、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管、试管夹
(3)
实验方案(填序号) 实验现象(填字母) 有关化学方程式
③ A 2Na+2H2O2NaOH+H2↑
① B Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
④ D Mg+2HClMgCl2+H2↑
⑤ C 2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
⑥ E AlCl3+3NaOHAl(OH)3↓+3NaCl Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O
② F H2S+Cl22HCl+S↓
(4)金属性Na>Mg>Al,非金属性S(5)Na→Cl,随着原子核电荷数的增加,原子半径减小,原子核对最外层电子的吸引力增大,失电子能力减弱,得电子能力增强,金属性依次减弱,非金属性依次增强
课时作业
选题表
考查点 合格考 等级考
微粒半径大小比较 2
原子结构与化合价关系 5,8 11,14
金属性、非金属性强弱比较 4,7 12
元素周期律及其应用 1,3,6,9,10 13,15,16
合格考题组
1.19世纪60年代,化学家已经发现了60多种元素,并且发现随着相对原子质量的递增,元素的性质呈周期性变化。元素性质呈周期性变化的根本原因是( D )
A.原子半径呈周期性变化
B.元素化合价呈周期性变化
C.电子层数逐渐增加
D.元素原子的核外电子排布呈周期性变化
解析:根据结构决定性质的原理可知:元素性质呈周期性变化的根本原因是元素原子的核外电子排布呈周期性变化。
2.下列各组粒子,按半径由大到小顺序排列正确的是( B )
A.Mg、Ca、K、Na B.S2-、Cl-、K+、Na+
C.Br-、Br、Cl、S D.Na+、Al3+、Cl-、F-
解析:K、Ca比Na、Mg多1个电子层,故有r(K)>r(Ca)>r(Na)>r(Mg),A错误;S2-、Cl-、K+三离子核外电子排布相同,核电荷数越小,离子半径越大,又因K+比Na+多1个电子层,故有r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Na+),B正确;Br-比Br多1个电子,半径大,Br比Cl多1个电子层,故r(Br-)>r(Br)>r(Cl),但r(Cl)r(F-)>r(Na+)>r(Al3+),D错误。
3.下列有关性质的比较,不能用元素周期律解释的是( D )
A.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4
B.与氧气反应的产物种类:K>Na>Li
C.碱性:KOH>NaOH>Mg(OH)2
D.沸点:H2O>NH3>CH4
解析:元素的非金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强,非金属性Cl>S>P,则酸性HClO4>H2SO4>H3PO4,能用元素周期律解释,故A不符合题意;元素的金属性越强,与氧气反应的产物种类越多,金属性K>Na>Li,与氧气反应的产物种类K>Na>Li,能用元素周期律解释,故B不符合题意;元素的金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强,金属性K>Na>Mg,则碱性KOH>NaOH>Mg(OH)2,能用元素周期律解释,故C不符合题意;沸点是物理性质,不能用元素周期律解释,故D符合题意。
4.下列能说明非金属性S强于P的是( D )
A.S的颜色比P4的颜色深
B.P4能在常温下自燃,而S不能
C.酸性:H2SD.酸性:H2SO4>H3PO4
解析:最高价氧化物对应水化物的酸性越强,元素的非金属性越强。由酸性H2SO4>H3PO4可知,非金属性S>P。
5.已知短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,则下列叙述正确的是( C )
A.原子半径:A>B>D>C
B.原子序数:d>c>b>a
C.离子半径:C3->D->B+>A2+
D.单质的还原性:A>B>D>C
解析:同周期元素原子序数越大,半径越小,原子半径:B>A、C>D,原子核外电子层数越多,半径越大,所以原子半径:B>A>C>D,A错误;由题意分析可知原子序数:a>b>d>c,B错误;具有相同电子层结构,核电荷数越大,离子半径越小,所以离子半径:C3->D->B+>A2+,C正确;A、B在同一周期,原子序数a>b,金属性B>A,对应单质的还原性B>A,C、D为非金属元素,单质主要表现为氧化性,D错误。
6.短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是( D )
A.最简单气态氢化物的热稳定性:R>Q
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:QC.原子半径:T>Q>R
D.单质Q与NaOH溶液不反应
解析:由短周期元素R、T、Q、W所处的位置,可确定T、Q、W为第三周期的元素,R为第二周期元素,T所处的周期序数与族序数相等,则T为Al,故Q为Si,W为S,R为N。元素非金属性越强,最简单气态氢化物越稳定,因此最简单气态氢化物的热稳定性:R>Q,故A正确;元素非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,因此最高价氧化物对应水化物的酸性:QQ>R,故C正确;单质Q(Si)与NaOH溶液反应:Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑,故D不正确。
7.下列叙述中,能肯定A金属比B金属活泼性强的是( D )
A.A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少
B.A原子的电子层数比B原子电子层数多
C.1 mol A从酸中置换出的H2比1 mol B从酸中置换出的H2多
D.常温时,A能从冷水中置换出H2,而B不能
解析:选项A中只指出A、B两种元素原子的最外层电子数的相对多少,不能确定A、B的金属性强弱;选项B中指出A、B原子的电子层数的相对多少,但电子层数少的原子的金属性不一定比电子层数多的原子的金属性弱;选项C中说明了等物质的量的A、B金属与酸反应生成H2的相对多少,未说明与酸反应的快慢,不能确定A、B的金属性强弱;选项D中A可以从冷水中置换出H2,而B不能,说明A的金属性比B
的强。
8.下表是部分短周期元素的原子半径及主要化合价,请判断以下叙述正确的是( B )
元素代号 A B C D E
原子半径/nm 0.160 0.143 0.111 0.104 0.066
主要化合价 +2 +3 +2 +6、-2 -2
A.A2+与D2-的核外电子数相等
B.B3+是其所在周期中所有常见离子中半径最小的
C.氢化物的稳定性为H2ED.在相同条件下,单质与同浓度的稀盐酸反应的剧烈程度为B>A
解析:由题意分析可知,A为Mg,B为Al,C为Be,D为S,E为O。A2+是镁离子,D2-是硫离子,它们的核外电子数分别是10和18,核外电子数不相等,A错误;B3+是Al3+,是所在周期中所有常见离子中半径最小的,B正确;同主族元素,从上到下氢化物的稳定性逐渐减小,所以稳定性:H2SH2D,C错误;元素的金属性越强,与盐酸反应越剧烈,D错误。
9.下列排列顺序不正确的是( D )
A.原子半径:钠>硫>氯
B.最高价氧化物对应的水化物的酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4
C.最高正化合价:氯>硫>磷
D.热稳定性:碘化氢>溴化氢>氯化氢
解析:钠、磷、硫、氯是具有相同电子层数的元素,随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,最外层电子数逐渐增多,最高正化合价逐渐增大,最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强,碱性逐渐减弱。因为非金属性:Cl>Br>I,所以气态氢化物的稳定性:HCl>HBr>HI。
10.下表中标出了9种元素在元素周期表中的位置,用化学符号回答下列问题:
族 周期 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
2 E F
3 A C D G R
4 B H
(1)这9种元素中,化学性质最不活泼的是 ,最高价氧化物对应的水化物酸性最强的酸是 ,最高价氧化物对应的水化物碱性最强的碱是 。
(2)D元素的最高价氧化物对应的水化物与A元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式是 。
(3)A、B、C三种元素按离子半径由大到小的顺序排列为 (填写离子符号)。
(4)在常温下,F元素的最常见氢化物跟B元素的单质发生反应的化学方程式是 。
解析:(1)这9种元素中,化学性质最不活泼的是Ar;非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,9种元素中非金属性最强的是Cl,金属性最强的是K,则最高价氧化物对应的水化物酸性最强的酸是HClO4,最高价氧化物对应的水化物碱性最强的碱是KOH。
(2)D为Al,其最高价氧化物对应的水化物为氢氧化铝,A为Na,其最高价氧化物对应的水化物为氢氧化钠,两者反应生成偏铝酸钠和水,反应的离子方程式是Al(OH)3+OH-Al+2H2O。
(3)A为Na、B为K、C为Mg,三种元素的离子为Na+、K+、Mg2+,K+有三个电子层,离子半径最大,Na+、Mg2+核外电子排布相同,核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,半径由大到小的顺序排列为K+>Na+>Mg2+。
(4)F为O,在常温下,O的最常见氢化物为水,B为K,金属钾与水反应生成氢氧化钾和氢气,发生反应的化学方程式是2K+2H2O2KOH+H2↑。
答案:(1)Ar HClO4 KOH
(2)Al(OH)3+OH-Al+2H2O
(3)K+>Na+>Mg2+
(4)2K+2H2O2KOH+H2↑
等级考题组
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
11.A+、B2+、C-、D2-四种离子具有相同的电子层结构,现有以下排列顺序,其中按核电荷数由大到小排列的是( A )
A.B2+>A+>C->D2-
B.D2->C->A+>B2+
C.C->D2->A+>B2+
D.B2+>A+>D2->C-
解析:A+、B2+、C-、D2-四种离子具有相同的电子层结构,有“阴上阳下”的规则,即位置关系为,因此按核电荷数由大到小排列的顺序是B2+>A+>C->D2-,故A符合题意。
12.下列说法正确的是( C )
A.原子的半径越小,其原子序数越大
B.最外层电子数少的原子一定比最外层电子数多的原子易失电子
C.金属性、非金属性强弱从根本上取决于其原子核外电子的排布情况
D.元素的化合价越高,其金属性越强
解析:对于电子层数相同的元素的原子,随原子序数的增大,原子半径减小(稀有气体元素除外),而对于电子层数不同的原子间不存在此递变规律。对于电子层数相同的元素的原子,随核电荷数的增加,金属性减弱,即越不易失电子,但电子层数不同的元素的原子间不存在此关系,如H与Mg。元素的化合价高,其金属性不一定强,如Al与Na。
13.X、Y、Z、W为四种短周期主族元素,其中X、Z同族,Y、Z同周期,W是短周期主族元素中原子半径最大的,X原子最外层电子数是核外电子层数的3倍,Y的最高正价与最低负价代数和为6。下列说法正确的是( CD )
A.Y元素最高价氧化物对应的水化物化学式为H2YO4
B.简单离子半径由小到大的顺序为XC.Y、Z两种元素气态氢化物中,Y的气态氢化物更稳定
D.X与W可形成两种化合物
解析:根据题意分析,Y为Cl,Y元素最高价氧化物对应的水化物的化学式为HClO4,A错误;电子层数越多,离子半径越大,离子的核外电子排布相同的情况下,原子序数越大,半径越小,则三种离子半径由小到大的顺序为O2-S,则Y、Z两种元素气态氢化物的稳定性HCl>H2S,C正确;O与Na可形成Na2O、Na2O2两种化合物,D正确。
14.某元素R的气态氢化物为HnR,其最高价氧化物对应水化物的分子中有m个氧原子,则其最高价氧化物对应水化物的化学式为( A )
A.H2m-8+nROm B.H2n-8+mROm
C.H2ROm D.H2mROm
解析:书写最高价氧化物对应水化物的化学式,关键是确定R的化合价,再根据化合物中化合价代数和为0确定组成。据HnR中R为-n价,按照R元素最高化合价和最低化合价绝对值之和等于8的原则,R元素的最高化合价为+(8-n)价,又知H为+1价,O为-2价,分子中有1个R和m个O,根据化合物中化合价代数和为0,可写出其最高价氧化物对应水化物的化学式为H2m-8+nROm。
15.有A、B、C、D、E五种短周期元素,其元素特征信息如下表:
元素编号 元素特征信息
A 其单质是密度最小的物质
B 阴离子带两个单位负电荷, 单质是空气的主要成分之一
C 其阳离子与B的阴离子有相同的电子层 结构,且与B可以形成两种离子化合物
D 其氢氧化物和氧化物 都有两性,与C同周期
E 与C同周期,原子半径在该周期最小
回答下列问题:
(1)写出下列元素的名称:C ,E 。
(2)B、C、D的简单离子半径由大到小的顺序是 (用离子符号表示)。
(3)①写出E单质与A、B、C形成的化合物反应的化学方程式:
。
②D单质与A、B、C形成的化合物的水溶液反应的离子方程式:
。
解析:由元素特征信息知,A是氢元素,B是氧元素;C与氧可形成两种离子化合物,且与B的阴离子有相同的电子层结构,则C是钠元素,D是铝元素,E是氯元素。
答案:(1)钠 氯
(2)O2->Na+>Al3+
(3)①Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
②2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
16.元素周期表体现了元素位、构、性的关系,揭示了元素间的内在联系。如图是元素周期表的部分内容,回答下列问题。
(1)Ga在元素周期表中的位置为 。
(2)Sn的最高正价为 ,As的气态氢化物为 (填化学式)。
(3)根据元素周期律推断:
①阴影部分元素氢化物热稳定性最高的是 (填化学式)。
②H3AsO4、H2SeO4的酸性强弱:H3AsO4 (填“>”“<”或“=”,下同)H2SeO4。
③简单氢化物的熔、沸点:H2O H2S。
(4)①Se2Cl2常用作分析试剂,其电子式为 。
②硒(Se)化铟(In)是一种可应用于未来超算设备的新型半导体材料。下列说法正确的是 (填字母)。
A.原子半径:In>Se
B.In的金属性比Se强
C.In的金属性比Al弱
D.硒化铟的化学式为InSe2
(5)请设计实验比较C、Si的非金属性强弱顺序(可供选择的药品有CaCO3固体、稀硫酸、盐酸、饱和NaHCO3溶液、饱和Na2CO3溶液、硅酸钠溶液,化学仪器根据需要选择)。
实验步骤 实验现象与 结论
在试管中加入 ,再加入 ,将生成的气体通过 洗气后,通入 现象: 结论:非金属性为C>Si
解析:(1)Ga和Al同主族,在Al的下一个周期,即位于元素周期表的第四周期ⅢA族。
(2)Sn和碳同主族,位于元素周期表的第ⅣA族,最外层有4个电子,最高正价是+4价;As和N同主族,位于元素周期表的第ⅤA族,最外层有5个电子,所以最低负价是-3价,As的气态氢化物为AsH3。
(3)①同主族从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,非金属性越强,简单氢化物稳定性越强,阴影部分元素非金属性最强的是F,所以氢化物热稳定性最高的是HF。
②As和Se位于元素周期表的同一周期,同周期从左到右,元素的非金属性逐渐增强,非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,非金属性:Se>As,所以H3AsO4、H2SeO4的酸性强弱:H3AsO4③因H2O分子间含有氢键,氢键比普通分子间作用力强,则简单氢化物的熔、沸点:H2O>H2S。
(4)①Se的原子序数为34,是硫的同主族元素,位于S的下方,即位于周期表第四周期ⅥA族,最外层有6个电子,与Cl形成Se2Cl2时有类似H2O2的结构,其电子式为。
②铟(In)与铝同主族且比铝多两个电子层,位于第五周期ⅢA族,电子层数越多,原子半径越大,则原子半径:In>Se,A正确;根据元素周期律可知,元素周期表中左下方元素的金属性强,则In的金属性比Se强,B正确;同主族从上到下,元素的金属性逐渐增强,则In的金属性比Al强,C错误;Se位于第ⅥA族,最外层有6个电子,最低负价为-2价,In位于第ⅢA族,最高正价为+3价,则硒化铟的化学式为In2Se3,D错误。
(5)C、Si的非金属性强弱顺序为C>Si,可以根据碳酸酸性强于硅酸来证明,即在试管中加入CaCO3固体,再加入盐酸,将生成的气体通过饱和NaHCO3溶液洗气除去挥发出的HCl气体后,通入Na2SiO3溶液,现象是生成白色胶状沉淀,则碳酸酸性强于硅酸。
答案:(1)第四周期ⅢA族 (2)+4 AsH3 (3)①HF ②< ③> (4) ②AB (5)CaCO3固体 盐酸 饱和NaHCO3溶液 硅酸钠溶液 生成白色胶状沉淀第2课时 元素周期表及其应用
学习目标
课程标准 学业评价
1.知道元素周期表的结构。 2.以碱金属和卤族元素为例,了解同主族元素性质的递变规律。 3.体会元素周期律(表)在学习元素化合物知识和科学研究中的重要作用。 1.熟知元素周期表的结构。 2.根据原子结构与元素周期表中位置的关系,能够推测元素在元素周期表中的位置。 3.以第ⅠA族、ⅦA族为例,掌握同主族元素性质的递变规律,并能用原子结构理论初步加以解释。
素养解读:(教师备用) 1.宏观辨识与微观探析:熟练掌握元素周期表的结构,理解元素原子结构与元素周期表中位置之间的关系,促进“宏观辨识与微观探析”化学核心素养的发展。 2.证据推理与模型认知:通过探究同主族元素性质的递变规律,学会运用具体事物来研究抽象概念的思想方法,促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。
知识点一 元素周期表的结构
1.元素周期表的编排原则
2.元素周期表的结构
(1)周期
①个数:元素周期表中有7行,对应 7个周期。
②特点:每一周期中元素的电子层数相同。
③分类:短周期包括1、2、3周期;长周期包括4、5、6、7周期。
(2)族
①个数:元素周期表中有 18个纵列,但只有 16个族。
②特点:元素周期表中同一主族元素的最外层电子数相等,且族序数等于其最外层电子数。
③分类:
—
—
—最外层电子数为8(He为2)
Ⅷ族—周期表中第8、9、10纵列
[想一想1]最外层电子数是2的元素一定是ⅡA族元素吗
提示:不一定;如He最外层电子数为2,但为0族元素。
[想一想2]画出硫的原子结构示意图,据图你能确定它在元素周期表中的位置吗
提示:,电子层数是3,故位于第三周期,最外层电子数是6,故位于ⅥA族,即硫为第三周期ⅥA族。
1.元素周期表的结构
(1)周期
类别 周期 序数 起止元素 包括元素 种数 核外电 子层数
短周期 1 1H～2He 2 1
2 3Li～10Ne 8 2
3 11Na～18Ar 8 3
长周期 4 19K～36Kr 18 4
5 37Rb～54Xe 18 5
6 55Cs～86Rn 32 6
7 87Fr～118Og 32 7
(2)族
族的 分类 族的构成 纵列序数 族的表示 方法 族的 数目
主族 短周期 +长周期 1,2,13～17 ⅠA,ⅡA, ⅢA～ⅦA 7
副族 长周期 3～7,11,12 ⅢB～ⅦB, ⅠB,ⅡB 7
Ⅷ族 长周期 8,9,10 Ⅷ 1
0族 短周期 +长周期 18 0 1
2.元素在周期表中位置的推断
(1)原子结构示意图法
(2)稀有气体原子序数(2、10、18、36、54、86、118)定位法
①比大小定周期
比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数大小,找出与其相邻近的0族元素,那么该元素就和序数大的0族元素处于同一周期。
②求差值定族数
a.若原子序数比相应的0族元素多1或2,则该元素应处在该0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA 族。
b.若原子序数比相应的0族元素少5～1时,则应处在同周期的ⅢA～ⅦA族。
c.若原子序数与相应的0族元素相差其他数,则由相应差找出相应的族。
③实例
确定53号元素在周期表中的位置,由于36<53<54,则53号元素位于第五周期,54-53=1,所以53号元素位于54号元素左侧第一格,即ⅦA族,故53号元素位于第五周期ⅦA族。
题点一 元素周期表的结构
1.下列有关元素周期表的说法中错误的是( C )
A.元素周期表中第16个纵列为ⅥA族
B.ⅦA族元素也称为卤族元素,ⅢB族元素种类最多,ⅣA族元素形成化合物种类最多
C.0族元素的原子最外层电子数均为8,元素化合价均为0
D.元素周期表中,Ⅷ族包括第8、9、10三个纵列
解析:元素周期表中第16个纵列含氧、硫等元素,为ⅥA族,A正确;ⅦA族含氟、氯、溴、碘等元素,也称为卤族元素,第六周期ⅢB族是镧系元素,共15种,第七周期ⅢB族是锕系元素,也有15种,故ⅢB族元素种类最多,ⅣA族元素中碳元素形成有机化合物种类最多,B正确;0族元素即稀有气体元素,氦原子最外层电子数为2,C错误;元素周期表中,Ⅷ族包括第8、9、10三个纵列,D正确。
2.填写下列空格。
(1)元素周期表中元素种类最多的族: 。
(2)元素周期表中全为金属元素的主族: 。
(3)元素周期表中全为非金属元素的主族: 。
(4)元素周期表中常温下单质固、液、气三态都有的族: 。
(5)铝元素在周期表中的位置: 。
解析:在元素周期表中,元素种类最多的族是ⅢB族(含有镧系元素和锕系元素);7个主族中,只有ⅡA族全为金属元素,ⅦA族全为非金属元素,且ⅦA族单质中F2、Cl2为气体,Br2为液体,I2为固体;铝元素在周期表中位于第三周期ⅢA族。
答案:(1)ⅢB族 (2)ⅡA族 (3)ⅦA族 (4)ⅦA族 (5)第三周期ⅢA族
题点二 元素在周期表中位置的推断
3.我国的纳米基础研究能力已跻身于世界前列,如曾作为我国几年前十大科技成果之一的RN就是一种合成纳米材料,已知该化合物的核外有28个电子,则R元素位于元素周期表中的( B )
A.第三周期ⅤA族 B.第四周期ⅢA族
C.第五周期ⅢA族 D.第四周期ⅤA族
解析:已知核外有28个电子,又因为纳米材料化学式为RN,因而n=3,所以R原子核外共有31个电子,R元素处于第四周期ⅢA族。
4.已知a为第ⅡA族元素,b为第ⅢA族元素,它们的原子序数分别为m和n,且a、b为同一周期元素,则下列关系错误的是( B )
A.n=m+1 B.n=m+10
C.n=m+11 D.n=m+25
解析: 若为短周期,ⅡA族、ⅢA族元素的原子序数相差1,则n=m+1,A正确;无论元素在短周期还是长周期,都不存在n=m+10,B错误;若元素在第四、第五周期,中间有10个纵列,ⅡA族、ⅢA族元素的原子序数相差11,即n=m+11,C正确;若元素在第六、第七周期,中间有10个纵列,且存在镧系和锕系,ⅡA族、ⅢA族元素的原子序数相差25,即n=m+25,D正确。
知识点二 元素周期表中元素性质的递变规律
1.碱金属元素的相似性和递变性
(1)碱金属位置:ⅠA族中除氢外的金属元素,包含锂、钠、钾、铷、铯、钫。
(2)相似性:物理性质方面,除铯外,都是银白色单质,硬度小,延展性好,密度比较小,熔点比较低。化学性质方面,原子的最外层都只有一个电子,在反应中易失去一个电子,形成带一个单位正电荷的简单离子。
(3)递变性:按照从上到下即从Li到Cs顺序,单质与水反应越来越剧烈,元素的金属性逐渐增强。
2.卤族元素的相似性和递变性
(1)卤素位置:包括氟、氯、溴、碘、砹,均属于活泼非金属。
(2)相似性:原子在化学反应中都容易得到1个电子,自然界中不存在游离态的卤素单质。
(3)实验探究卤素的递变性[学生必做实验]
实验操作 实验现象 化学方程式
静置后,液体分层,上层接近无色,下层呈橙红色 2NaBr+Cl22NaCl+Br2
静置后,液体分层,上层接近无色,下层呈紫红色 2KI+Cl22KCl+I2
静置后,液体分层,上层接近无色,下层呈紫红色 2KI+Br22KBr+I2
结论:Cl2、Br2、I2三种卤素单质的氧化性由强到弱的顺序是Cl2>Br2>I2,说明卤素从上到下非金属性减弱
(4)卤素单质及其化合物的用途:牙膏中添加氟化钠可降低患蛀牙的概率;氯气可用于自来水和泳池的杀菌消毒;碘酒在医疗中用于伤口的消毒等。
3.元素周期表中元素的递变规律
(1)同主族元素性质的递变规律
(2)同一周期元素性质的递变规律
4.金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律
(1)请写出图中序号所示内容:
①增强 ②增强 ③增强 ④增强 ⑤Al ⑥Si
⑦金属 ⑧非金属
(2)分界线附近元素的性质:既表现金属元素的性质,又表现非金属元素的性质。大多数可用作半导体材料。
[想一想]据周期表中元素的金属性和非金属性递变规律分析,什么元素的金属性最强(放射性元素除外) 什么元素的非金属性最强 它们分别位于元素周期表中的什么位置
提示:铯的金属性最强,氟的非金属性最强;分别位于周期表的第六周期ⅠA族和第二周期ⅦA族。
同周期、同主族元素性质的递变规律
比较项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
原 子 结 构 核电荷数 小→大 小→大
电子层结构 电子层数相同,最外层电子数依次增加 电子层数增加,最外层电子数相同
原子半径 逐渐减小(0族除外) 逐渐增大
元 素 性 质 失电子能力 逐渐减弱 逐渐增强
得电子能力 逐渐增强 逐渐减弱
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
主要化合价 最高正价由+1→+7(O、F除外),非金属元素负价-4→-1,负价=主族序数-8 最高正价数和负价数均相同,最高正价数=主族序数(O、F除外)
最高价氧化 物的水化物 的酸碱性 酸性逐渐增强,碱性逐渐减弱 酸性逐渐减弱,碱性逐渐增强
气态氢化物 的热稳定性、 还原性 热稳定性逐渐增强,还原性逐渐减弱 热稳定性逐渐减弱,还原性逐渐增强
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
1.下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是( CD )
A.Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多
B.第二周期元素从Li到F,非金属性逐渐增强
C.因为Na比K容易失去电子,所以Na比K的还原性强
D.O与S为同主族元素,且S比O的非金属性强
解析:K比Na更容易失去电子,K的还原性比Na的强,故C错误;O比S的非金属性强,故D错误。
2.卤族元素中砹元素位于碘的后面,试推测砹和砹的化合物最不可能具备的性质是( C )
A.砹易溶于某些有机溶剂
B.砹化氢很不稳定易分解
C.砹是有色气体
D.砹化银不溶于水或稀HNO3
解析:氯气、溴、碘易溶于有机溶剂,同主族元素性质相似,可推测砹单质也易溶于有机溶剂,A正确;在卤族元素中,砹的非金属性弱,碘化氢不稳定易分解,砹化氢的稳定性更差,易分解,B正确;卤族元素从上到下,单质的颜色逐渐加深,熔、沸点逐渐增大,碘为固体,则砹是有色固体,C错误;卤族元素对应的AgX,除AgF溶于水或稀HNO3外,其他AgX都不溶于水或稀HNO3,D正确。
3.以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是( C )
①氢氧化物中碱性最强的是CsOH
②单质熔点最高的是铯
③与O2反应均可得到多种氧化物
④它们的密度依次增大,要保存在煤油中
⑤其单质的还原性依次增强
⑥它们对应离子的氧化性依次增强
A.①③⑤ B.②④⑥
C.②③④⑥ D.①⑤
解析:同主族元素从上到下金属性增强,其最高价氧化物的水化物的碱性增强,即碱性最强的是CsOH,故①正确;碱金属从上到下熔、沸点降低,熔点最高的是Li,故②错误;Li与氧气反应只能生成Li2O,故③错误;碱金属从上到下密度呈增大的趋势,锂保存在石蜡油中,故④错误;同主族元素从上到下金属性增强,还原性增强,故⑤正确;单质的还原性越强,其离子的氧化性越弱,即从上到下,其对应的离子的氧化性依次减弱,故⑥错误。
知识点三 元素周期表的应用
1.元素周期表和元素周期律是学习和研究化学的重要工具。
(1)元素的原子结构决定了它在周期表中的位置。
(2)由元素在周期表中的位置,可确定其结构。如铅(Pb)位于第六周期ⅣA族,则可推知铅(Pb)有 6个电子层,最外层电子数为4。
(3)由元素的位置可以比较元素的性质递变。如同主族元素性质的比较,同周期元素性质的比较。
2.元素周期表可以有效地指导人们寻找新材料和稀有矿产。
3.借助元素周期表制备具有特定性质的新物质。
(1)在元素周期表中,从金属与非金属的分界线附近元素中可以找到半导体材料。
(2)在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。
元素周期表中“位、构、性”关系的应用
1.元素“位、构、性”的关系
(1)原子结构与元素在周期表中位置的关系
①核外电子层数=周期序数。
②最外层电子数=主族序数=主族元素最高正化合价数(O、F除外)。
③质子数=原子序数=原子核外电子数=核电荷数。
(2)原子结构与元素性质的关系
原子元素
性质
(3)元素在周期表中的位置与元素性质的关系
①同周期元素性质的递变性;同主族元素性质的相似性、递变性、差异性。
②处在金属元素与非金属元素分界线附近的元素,既能表现出一定的金属性,又能表现出一定的非金属性。
2.“位、构、性”三者关系的应用
(1)比较同主族元素的金属性、非金属性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性、氢化物的稳定性等。
(2)比较同周期元素及其化合物的性质。
(3)比较不同周期、不同主族元素的性质时,要找出参照物。
(4)推断或预测未知元素的某些性质。
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
1.元素周期表在指导科学研究和生产实践方面具有十分重要的意义,制催化剂的元素可以在周期表中的下列哪个区域里寻找 ( B )
A.F、Cl、Br、N、S “三角地带”
B.过渡元素
C.相对原子质量较小的元素
D.金属与非金属元素分界线附近
解析:F、Cl、Br、N、S“三角地带”,可以寻找制冷剂如氟利昂等,故A不符合题意;过渡元素往往具有催化性能,故B符合题意;选取制催化剂的元素与相对原子质量无关,故C不符合题意;金属与非金属元素分界线附近找不到制催化剂的元素,故D不符合题意。
2.W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示,W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成盐,由此可知( AC )
W X
Y Z
A.X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y
B.Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y
C.X元素形成的单核阴离子还原性小于Y
D.Z元素单质在化学反应中只表现氧化性
解析:由题意知W为N元素,根据元素在周期表中位置可推得:X为O,Y为S,Z为Cl。B项应描述为Z元素最高价氧化物对应水化物的酸性一定强于Y,B错误; Cl2在化学变化中可以表现氧化性,也可表现还原性,D错误。
3.锗(位于第四周期ⅣA族)和铝在周期表中处于对角线位置,两者的单质及化合物的性质对应相似。下列关于锗及其化合物的推断正确的是( B )
A.锗不能与强碱反应
B.氢氧化锗具有两性
C.氧化锗易溶于水
D.氧化锗的化学式为Ge2O3
解析:铝能和强碱反应,锗也能和强碱反应,A错误;氢氧化铝具有两性,则氢氧化锗也具有两性,B正确;氧化铝不易溶于水,则氧化锗也不易溶于水,C错误;锗位于第ⅣA族,其最高价为+4价,氧化锗中氧的化合价为-2价,所以氧化锗的化学式为GeO2,D错误。
应用元素的“位、构、性”关系解题的思路
元素的“位、构、性”即元素的位置、原子结构、元素的性质三个“量”中知一可推其二。
[footnoteRef:0]1868年,门捷列夫经过多年的艰苦探索发现了自然界中一个极其重要的规律——元素周期律。这个规律的发现是继原子—分子论之后,近代化学史上又一座光彩夺目的里程碑。根据元素周期律编制的元素周期表是学习和研究化学的重要工具。结合元素周期表的重要应用,回答下列问题: [0: 测试解读:
测试宗旨——学科核心素养
(1)证据推理与模型认知
能运用事实证据、物质性质和化学变化的规律,对有关物质性质和变化的实际问题进行分析和说明。
(2)宏观辨识与微观探析
能从元素周期表的构成、元素原子的核外电子排布规律的认知上,形成“结构决定性质”的观念;能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
测试类别——学业质量水平
(1)问:学业质量水平1
(2)问:学业质量水平3
(3)问:学业质量水平3]
(1)在如图所示的元素周期表中全部是金属元素的区域为 (填字母)。
(2)现有甲、乙两种短周期元素,室温下,甲元素单质在冷的浓硫酸或空气中都生成致密的氧化膜,乙元素原子核外M电子层与K电子层上的电子数相等。
①用元素符号将甲、乙两元素填写在上面元素周期表中对应的位置。
②甲、乙两元素相比较,金属性较强的是 (填名称),可以验证该结论的实验是 (填字母)。
a.将在空气中放置已久的这两种元素的块状单质分别放入热水中
b.将这两种元素的单质粉末分别和同浓度的盐酸反应
c.将这两种元素的单质粉末分别和热水作用,并滴入酚酞试液
d.比较这两种元素的气态氢化物的稳定性
(3)丙是常见的化合物,其化学式为XCl3。X代表的元素符号可能为 (要求写出两种位于不同族的元素)。
解析:(1)周期表中的B区域是过渡金属区,全是金属元素,A区的氢为非金属元素,C区既有金属元素又有非金属元素,D区为稀有气体元素。
(2)根据题中叙述可推知甲为Al,乙为Mg,其中Mg的金属性比Al的强。比较元素金属性强弱的常用方法有比较单质与酸反应情况或单质与水反应情况,比较最高价氧化物的水化物的碱性强弱等。在空气中放置已久的这两种元素的块状单质,其中铝表面会形成氧化膜,对单质与热水的反应速率会有影响。
(3)X的化合价为+3价,若为主族元素应想到ⅢA族的元素,教材中常见的为B、Al,ⅤA族中的N、P分别能形成NCl3、PCl3,第四周期中的Fe也有+3价。
答案:(1)B (2)①见下图 ②镁 bc
(3)B(或Al)、N(或P)、Fe(任填两种)
课时作业
选题表
考查点 合格考 等级考
元素周期表的结构 1,2,4
元素性质递变规律 3,5 11,12,15
元素周期表的应用 6,7,8,9,10 13,14
合格考题组
1.如图所示是元素周期表的一部分,下列说法中正确的是( C )
A.元素的简单离子半径大小:④>⑤>②
B.气态氢化物的稳定性:⑤>②
C.最高价氧化物对应水化物的酸性:⑥>⑤
D.元素的最高正化合价:③=⑥
解析:元素①～⑥分别为N、O、F、Al、S、Cl。离子半径:S2->O2->Al3+,A项错误;元素非金属性越强,则对应气态氢化物越稳定,最高价氧化物对应水化物的酸性也越强,故稳定性H2O>H2S,酸性HClO4>H2SO4,B项错误,C项正确;F无正价,D项错误。
2.下列说法正确的是( B )
A.短周期包含第一、二、三、四周期
B.元素周期表中有7个主族、7个副族
C.稀有气体元素原子的最外层电子数均为8
D.第ⅠA族均为金属元素
解析:短周期包含第一、二、三周期,第四周期属于长周期,故A错误;元素周期表中有7个主族、7个副族、1个 0族、1个Ⅷ族,故B正确;稀有气体元素原子的最外层电子数不一定为8,如He最外层电子数为2,故C错误;第ⅠA族中的H元素属于非金属元素,故D错误。
3.下列关于Li、Na、K、Rb、Cs的叙述均正确的一组是( D )
①金属性最强的是锂 ②形成的离子中,氧化性最强的是锂离子 ③在自然界中均以化合态形式存在 ④Na在空气中久置后,成分为Na2CO3 ⑤均可与水反应,产物均为MOH和H2 ⑥它们在O2中燃烧的产物都有M2O和M2O2两种形式 ⑦粒子半径:Rb+>K+>Na+,Cs>Cs+
A.①②③④⑤ B.③④⑤⑥⑦
C.①②④⑥⑦ D.②③④⑤⑦
解析:同主族元素从上到下金属性增强,因此金属性最强的是Cs,故①错误;同主族元素从上到下金属性增强,对应离子的氧化性减弱,因此氧化性最强的是锂离子,故②正确;Li、Na、K、Rb、Cs为活泼金属,在自然界中均以化合态形式存在,故③正确;Na在空气中久置,一系列变化后,最终成分为Na2CO3,故④正确;2Li+2H2O2LiOH+H2↑,其他金属比Li活泼,因此均可与水反应,产物均为MOH和H2,故⑤正确;Li与O2只发生:4Li+O22Li2O,故⑥错误;原子半径、离子半径从上到下依次增大,因此粒子半径Rb+>K+>Na+,Cs+是Cs失去1个电子形成的,半径减小,因此粒子半径Cs>Cs+,故⑦正确。
4.A、B两种元素为同一族第三周期和第四周期元素,若A元素的原子序数为x,则B元素的原子序数可能为( C )
①x+2 ②x+8 ③x+18 ④x+32
A.①③ B.②④
C.②③ D.①②
解析:同一族第三周期和第四周期元素,原子序数相差可能为8(如19号元素K和11号元素Na),也有可能为18(如31号元素Ga和13号元素Al),故B元素的原子序数可能为x+8或x+18,C正确。
5.如图是部分短周期元素原子序数与主要化合价的关系图,X、Y、Z、W、R是其中的五种元素。下列说法不正确的是( D )
A.原子半径:Y>X
B.最高价氧化物对应的水化物的酸性:R>W
C.简单气态氢化物的稳定性:X>W
D.单质与水(或酸)反应的剧烈程度:Z>Y
解析:由图中化合价可知,X的化合价为-2价,没有正化合价,故X为O元素;Y的化合价为+1价,处于ⅠA族,原子序数大于O元素,故Y为Na元素;Z的化合价为+3价,为Al元素;W的化合价为+6、-2价,故W为S元素;R的最高正价为+7价,应为Cl元素。同周期主族元素自左而右原子半径逐渐减小,同主族元素自上而下原子半径逐渐增大,故原子半径:Na>O,故A正确;S、Cl同周期,自左而右非金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强,故B正确;O、S同主族,自上而下非金属性逐渐减弱,简单气态氢化物的稳定性逐渐减弱,故C正确;Na、Al同周期,自左而右金属性逐渐减弱,单质与水或酸反应的剧烈程度逐渐减弱,故D不正确。
6.原子序数为83的元素位于:①第五周期;②第六周期;③ⅣA族;④ⅤA族;⑤Ⅱ B族。其中正确的组合是( C )
A.①④ B.②③
C.②④ D.①⑤
解析:与83号元素最接近的0族元素为86号元素Rn,则83号元素在元素周期表中的位置应为Rn左边第3个格,即第六周期ⅤA族,C项
正确。
7.元素周期表可以指导人们进行规律性的推测和判断,下列说法不正确的是( B )
A.若aX2+和bY-的核外电子层结构相同,则原子序数a=b+3
B.由水溶液的酸性为HCl>HF,可推断出元素的非金属性为Cl>F
C.锗与硅位于金属与非金属的交界处,都能作半导体材料
D.S和Se分别位于ⅥA族的第三、第四周期,则氢化物的稳定性为H2S>H2Se
解析:aX2+的核外电子数为a-2,bY-的核外电子数为b+1,由核外电子层结构相同可知,a-2=b+1,则a=b+3,A项正确;HCl和HF不是最高价含氧酸,所以不能根据两者酸性强弱来判断元素非金属性的强弱,B项不正确;锗与硅位于金属与非金属的交界处,都可以作半导体材料,C项正确;同一主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,S的非金属性比Se强,则氢化物的稳定性:H2S>H2Se,D项正确。
8.某主族元素R的最高正价与最低负价的代数和为4,由此可以判断( D )
A.R一定是第四周期元素
B.R一定是第ⅣA族元素
C.R的气态氢化物比同周期其他元素气态氢化物稳定
D.R的气态氢化物化学式为H2R
解析:主族元素R的最高正价为+x,最低负价为x-8,则x+x-8=4,解得x=6,因此R元素位于元素周期表中的第ⅥA族,其气态氢化物的化学式为H2R。
9.短周期元素X、Y、Z的原子序数依次递增,其原子的最外层电子数之和为13。X与Y、Z位于相邻周期,Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍或Y原子最外层电子数的3倍。下列说法正确的是( B )
A.X的氢化物溶于水显酸性
B.Y的氧化物是碱性氧化物
C.Z的氢化物的水溶液在空气中存放不易变质
D.X和Z的最高价氧化物对应的水化物都是弱酸
解析:因X与Y、Z位于相邻周期,故X位于第二周期,Y、Z位于第三周期,由最外层电子数关系知,Z的原子序数为16,Y为12,则X最外层为13-6-2=5,故X为N。A中氨水显碱性;B中MgO可与酸反应,生成盐和水,为碱性氧化物;C中H2S水溶液在空气中存放易变质;D中HNO3和H2SO4都是强酸。
10.科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换。已知铷是37号元素,相对原子质量是85。回答下列问题:
(1)铷位于元素周期表的第 周期 族。
(2)关于铷的下列说法中不正确的是 (填序号)。
①与水反应比钠更剧烈
②Rb2O在空气中易吸收水和二氧化碳
③Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2
④它是极强的还原剂
⑤RbOH的碱性比同浓度的NaOH弱
(3)现有铷和另一种碱金属形成的合金5 g,与足量水反应时生成标准状况下的气体2.24 L,则另一碱金属可能是 (填元素符号)。
(4)铷久置于空气中,最终变成的产物是 (填字母)。
A.Rb2O B.Rb2O2
C.Rb2CO3 D.RbHCO3
解析:(1)Rb的原子结构示意图为,Rb应位于第五周期ⅠA族。
(2)Rb的结构、性质与Na相似,且更活泼,对应的Rb2O、Rb2O2、RbOH的性质分别与Na2O、Na2O2、NaOH相似。①金属性:Rb>Na,所以Rb与水反应比Na更剧烈,故正确;②氧化钠易与水、二氧化碳反应,则Rb2O在空气中易吸收CO2和水,故正确;③过氧化钠和水反应产生氧气,所以Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2,故正确;④金属性:Rb>Na,故Rb是极强的还原剂,故正确;⑤金属性:Rb>Na,RbOH的碱性比同浓度的NaOH的强,故错误。
(3)从碱金属与水反应通式:2R+2H2O2ROH+H2↑可知,生成0.1 mol H2,碱金属的物质的量为0.2 mol,所以平均摩尔质量M==
25 g/mol,而M(Rb)>25 g/mol,则另一碱金属的M必小于25 g/mol,所以可能是Na或Li。
(4)铷久置于空气中,先与空气中的氧气反应生成氧化铷,氧化铷与空气中的水蒸气反应生成氢氧化铷,氢氧化铷与二氧化碳反应生成碳酸铷,故最终变成的产物是Rb2CO3。
答案:(1)五 ⅠA (2)⑤ (3)Na或Li (4)C
等级考题组
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
11.运用元素周期律分析下列推断,其中不正确的是( A )
A.锂与水反应比钠与水反应剧烈
B.砹为有色固体,AgAt难溶于水也不溶于稀硝酸
C.在氧气中,铷的燃烧产物比钠的燃烧产物更复杂
D.HBrO4的酸性比HIO4的酸性强
解析:锂与钠是同主族元素,从上到下,金属性变强,所以钠与水反应比锂与水反应剧烈,A错误;卤族元素,从上到下,颜色变深,且砹为固体,根据氯化银的性质推断AgAt难溶于水也不溶于稀硝酸,B正确;铷为碱金属元素,碱金属元素从上到下,与氧气反应产物越来越复杂,则铷的燃烧产物比钠的燃烧产物更复杂,C正确;卤族元素从上到下,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,则HBrO4的酸性比HIO4的酸性强,D正确。
12.根据元素周期表和元素周期律,判断下列叙述不正确的是( B )
A.气态氢化物的稳定性:HCl>CH4>SiH4
B.氢元素与另一种非金属元素形成的化合物一定是共价化合物
C.如图所示实验不能证明元素的非金属性:Cl>C>Si
D.用中文“”(ào)命名的第118号元素在周期表中位于第七周期
0族
解析:元素非金属性越强,对应的简单氢化物越稳定,元素非金属性:Cl>C>Si,所以气态氢化物的稳定性:HCl>CH4>SiH4,A正确;H可与N形成NH4H,为离子化合物,B错误;元素对应的最高价含氧酸酸性越强,其非金属性越强,HCl不是最高价含氧酸,所以不能比较Cl、C的非金属性,C正确;118号元素的核外有7个电子层,其最外层电子数为8,则118号元素在周期表中位于第七周期0族,D正确。
13.X、Y、Z是三种短周期元素,其中X、Y位于同一主族,Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法正确的是( AD )
A.元素非金属性由弱到强的顺序为ZB.Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H3YO4
C.三种元素的气态氢化物中,Z的气态氢化物最稳定
D.原子半径大小顺序为Z>Y>X
解析:X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,说明X是氧元素,则Y必然为硫元素;Z原子的核外电子数比Y原子少1,则Z为磷元素。它们在周期表中的位置如图:。元素非金属性由弱到强的顺序为PS>O,D项 正确。
14.下表为编号①～⑧的短周期元素的部分性质。
元素编号 元素性质 ① ② ③ ④
原子半径/ (×10-10 m) 0.66 1.60 1.52 1.10
最高化合价 - +2 +1 +5
最低化合价 -2 - - -3
元素编号 元素性质 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
原子半径/ (×10-10 m) 0.99 1.86 0.70 1.43
最高化合价 +7 +1 +5 +3
最低化合价 -1 - -3 -
下列说法正确的是( C )
A.元素④⑤形成的化合物是金属化合物
B.元素⑦的气态氢化物稳定性比元素④的气态氢化物稳定性弱
C.元素⑧的最高价氧化物对应的水化物具有两性
D.上表8种元素中,元素③的最高价氧化物对应水化物的碱性最强
解析:题目限定为短周期元素,从④、⑦的化合价及原子半径可以推出,它们分别为P和N。而①比⑦的半径略小,且最低化合价为-2价,故应为O。③、⑥最高化合价均为+1价,则对应为Li和Na。②的半径比③大,但是比⑥小,故应为Mg。⑤最高化合价为+7价,故应为Cl。⑧最高化合价为+3价,故应为Al。A项,P与Cl形成非金属化合物,错误;B项,N比P的非金属性强,故形成的NH3比PH3稳定,错误;C项,氢氧化铝具有两性,正确;D项,LiOH的碱性弱于NaOH,错误。
15.短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如图所示,其中,T所处的周期序数与主族序数相等。请回答下列问题:
(1)T的原子结构示意图为 。
(2)元素的非金属性(原子的得电子能力):Q (填“强于”或“弱于”)W。
(3)W的单质与其最高价氧化物的水化物浓溶液共热能发生反应,生成两种物质,其中一种是气体,反应的化学方程式为 。
(4)原子序数比R多1的元素的一种氢化物能分解为它的另一种氢化物,此分解反应的化学方程式是 。
解析:根据T在元素周期表中的相对位置及T所处的周期序数与主族序数相等,判断T是Al,Q是C,R是N,W是S;然后根据周期表中元素性质的变化规律和题给信息就可解决问题。
答案:(1)
(2)弱于
(3)S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O
(4)2H2O22H2O+O2↑第二单元 微粒之间的相互作用力
第1课时 离子键
学习目标
课程标准 学业评价
1.认识构成物质的微粒之间存在相互作用,结合典型实例认识离子键的形成,建立化学键概念。 2.认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质。 1.通过NaCl的形成过程,理解离子键的形成过程与形成条件。 2.知道离子键、离子化合物的概念。 3.能用电子式表示离子化合物的形成过程。
素养解读:(教师备用) 1.宏观辨识与微观探析:了解化学键的概念,认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质,培养“宏观辨识与微观探析”的核心素养。 2.证据推理与模型认知:通过分析推理得出离子键的形成条件,建立认知模型,揭示成键规律,培养“证据推理与模型认知”的核心素养。
知识点一 离子键和离子化合物
1.化学键的概念和分类
2.离子键
(1)形成过程(以NaCl为例):
(2)概念:阴、阳离子之间存在的强烈的相互作用。
(3)成键微粒:阴、阳离子。
3.离子化合物
(1)概念:由阴、阳离子通过静电作用形成的化合物叫作离子化合物。
(2)常见的离子化合物类型
活泼金属氧化物:Na2O、CaO等;
绝大多数盐:NH4Cl、Na2SO4等;
强碱:KOH、NaOH等。
[想一想1]常见的哪些元素易形成离子键
提示:活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子易形成离子键,一般为位于周期表中ⅠA、ⅡA族的金属元素与ⅥA、ⅦA族的非金属元素。
[想一想2]怎样理解离子键中的静电作用 能否说离子键是“离子间的静电吸引”
提示: 静电作用包括静电吸引和静电排斥,静电吸引即阴、阳离子之间的相互吸引;静电排斥即原子核与原子核、核外电子与核外电子之间的排斥作用。否。
离子键与离子化合物的辨析
1.离子键
(1)特点:形成离子键的微粒发生了电子得失,使双方带有电荷。即得电子的微粒带负电荷,称为阴离子;失电子的微粒带正电荷,称为阳离子。
(2)形成过程:当阴、阳离子相互靠近到一定距离时,正、负电荷的静电吸引力与原子核之间及核外电子之间的排斥力达到平衡,形成稳定的离子键。
(3)形成条件:易失去电子的活泼金属元素(如ⅠA族、ⅡA族元素)原子与易得电子的活泼非金属元素(如ⅥA族、ⅦA族元素)原子之间,容易形成离子键,如NaCl、K2O、MgCl2、CaS等都是靠离子键结合的。
2.离子化合物
(1)常见的离子化合物:
①活泼的金属元素与活泼的非金属元素形成的化合物,如NaF、CaCl2等;
②活泼的金属元素与酸根离子形成的盐类化合物,如Na2CO3、MgSO4等;
③活泼的金属元素与氢氧根离子形成的碱,如NaOH、Ba(OH)2等;
④铵根离子与酸根离子形成的盐类化合物(铵盐),如NH4HCO3、NH4NO3等。
(2)离子键与离子化合物的关系:含有离子键的化合物一定是离子化合物,而离子化合物中却不一定只含有离子键,如NH4NO3、Na2O2是离子化合物,但在NH4NO3、Na2O2中除了含有离子键外,还含有共价键。
1.下列叙述中正确的是( C )
A.化学键只存在于分子之间
B.化学键只存在于离子之间
C.形成化学键的微粒可以是原子,也可以是离子
D.化学键是相邻的分子之间强烈的相互作用
解析:化学键是物质中直接相邻的原子或离子之间的强烈的相互作用。在把握概念时注意:①相邻,因为若不相邻,其作用力必然很弱;②原子或离子是成键微粒;③强烈的相互作用区别于弱的相互作用。
2.下列叙述中不正确的是( B )
A.钠原子易失去一个电子,氯原子易得到一个电子
B.钠离子与钠原子有相似的化学性质
C.钠原子与氯原子作用形成NaCl后,其结构的稳定性增强
D.氯化钠中微粒之间形成离子键
解析:Na失去1个电子,变为Na+,Cl得到1个电子,变为Cl-,都形成相对稳定结构,A正确;钠离子与钠原子核外电子排布不同,化学性质不同,B错误;钠原子与氯原子得失电子后生成NaCl,对应的离子最外层都为8电子稳定结构,稳定性增强,C正确;因氯化钠是阴、阳离子通过静电作用形成的化合物,其构成微粒为离子,形成的是离子键,D正确。
3.下列有关离子键和离子化合物的说法中正确的是( D )
A.凡含离子键的化合物,一定含金属元素
B.在化合物MgCl2中,两个氯离子之间也存在离子键
C.离子化合物一定能导电
D.原子序数为11与9的元素能够形成离子化合物,该化合物中存在离子键
解析:A中,如NH4Cl晶体中含有离子键,但不含金属元素;B中,离子键必须是阴、阳离子间的相互作用,两个氯离子间不存在离子键;C中,离子化合物处于晶体状态时不能导电,只有在熔融状态或溶于水时才能导电;D中,原子序数为11与9的元素是Na、F,属于活泼金属与活泼非金属元素,可形成离子键。
知识点二 电子式
1.电子式的概念:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子、离子的最外层电子的式子。
2.电子式的书写
(1)原子的电子式:氢原子H·、钠原子Na·、氮原子··、氯原子·。
(2)简单阳离子的电子式:简单阳离子是原子失去最外层电子后形成的,其电子式就是其阳离子符号,如Na+、Mg2+等。
(3)简单阴离子的电子式:氯离子[]-、氧离子]2-。
(4)离子化合物的电子式:氧化钙Ca2+]2-、硫化钾K+]2-K+。
电子式的书写要点及注意事项
原子 在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子最外层电子的式子。例如:··、
简单 阳离子 简单阳离子是由金属原子失电子形成的,原子的最外层已无电子,故用阳离子符号表示。如Na+、Li+、Ca2+、Al3+等
简单 阴离子 不但要画出最外层电子,而且还应用“[ ]”括起来,并在右上角用“n-”标明电荷。例如:氧离子]2-、氟离子]-
简单 离子 化合物 每个离子都要单独写,而且要符合其实际相邻关系。例如: CaCl2要写成]-Ca2+]-, 不能写成Ca2+, 也不能写成Ca2+]-]-
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
1.下列微粒电子式错误的是( BD )
A.氯原子· B.硫离子
C.溴离子:]- D.钙离子:] 2+
解析:S2-的电子式是]2-,因为它是阴离子,必须加“[ ]”离子的电子式为Ca 2+。
2.下列物质的电子式书写正确的是( C )
A B.NH
C.H D.
解析:二氧化碳为共价化合物,电子式为,A错误;氢氧化钠为离子化合物,电子式为Na+H]-,B错误;硫化氢是共价化合物,电子式为H,C正确;氮气的电子式为N ,D错误。
3.(1)写出下列物质的电子式。
Na2O: ;
CaCl2: 。
(2)用电子式表示下列物质的形成过程。
①MgCl2: 。
②Na2S: 。
答案:(1)Na+]2-Na+
]-Ca2+]-
(2)
[footnoteRef:0] 已知:氢化钠(NaH)是一种离子化合物,其中钠元素是+1价,NaH跟水反应放出H2。思考并回答下列问题: [0: 测试解读:
测试宗旨——学科核心素养
(1)宏观辨识与微观探析
根据微粒间结合方式是否发生变化判断化学键是否发生变化,宏微结合,掌握化学键。
(2)证据推理与模型认知
根据化学键的成键方式建立认知模型,学会判断物质中所含的化学键是离子键还是共价键,进而判断化学键的变化。
测试类别——学业质量水平
(1)问:学业质量水平1
(2)问:学业质量水平2
(3)问:学业质量水平1
(4)问:学业质量水平2]
(1)在氢化钠中存在的化学键为 。
(2)在NaH中的氢离子半径比锂离子半径 。
(3)写出NaH的电子式: 。
(4)写出NaH与水反应的化学方程式: ,
在该反应中属于氧化剂的是 ,属于还原剂的是 。
解析:NaH为离子化合物,由阴离子H-和阳离子Na+构成。Li+与H-的电子层结构相同,但由于Li的核电荷数大,所以离子半径小。
答案:(1)离子键
(2)大
(3)Na+H]-
(4)NaH+H2ONaOH+H2↑ H2O NaH
课时作业
选题表
考查点 合格考 等级考
化学键、离子键的理解 1,5,6
离子键与离子化合物的判断 3,4,8,9 13
电子式的书写与判断 2,7,10
综合应用 11,12,14,15
合格考题组
1.下列叙述中,错误的是( C )
A.Na原子和Cl原子作用生成NaCl后,其结构的稳定性增强
B.在NaCl中,除Na+和Cl-的静电吸引作用外,还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用
C.任何离子键在形成的过程中必定有电子的得与失
D.Na与Cl2反应生成NaCl后,体系能量降低
解析:活泼的金属原子和活泼的非金属原子之间形成离子键,阳离子和阴离子均达到稳定结构,这样体系的能量降低,其结构的稳定性增强,故A、D正确;B正确;离子键的形成只是阴、阳离子间的静电作用,并不一定发生电子的得失,如Na+与OH-结合成NaOH,C错误。
2.下列电子式正确的是( C )
A.氨:H B.氯化钠:Na+C]-
C.氮气N D.二氧化碳
解析:氨气的电子式为H,A错误;氯化钠是离子化合物,钠离子和氯离子之间存在离子键,氯化钠正确的电子式为Na+]-,B错误;氮气分子中含有1个氮氮三键,其电子式为N ,C正确;二氧化碳为共价化合物,其分子中含有两个碳氧双键,二氧化碳正确的电子式为,D错误。
3.下列A、B两种元素的原子序数,其中可以组成AB2型离子化合物的是( C )
A.6和8 B.19和16
C.12和17 D.10和8
解析:C与O不可形成离子化合物,A错误;K与S可形成离子化合物K2S,但不为AB2型,B错误;Ne与O不能形成化合物,D错误。
4.根据成键元素判断下列化合物中含有离子键的是( D )
A.HF B.H2O
C.H2SO4 D.MgO
解析:离子键的形成是
故据此可知含有离子键的为D。
5.下列关于化学键叙述正确的是( D )
A.化学键是相邻原子间的相互作用
B.化学键既存在于相邻原子之间,也存在于相邻分子之间
C.化学键通常是指相邻的两个或多个原子之间强烈的相互吸引作用
D.化学键通常是指物质中直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用
解析:化学键通常是指物质中直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用,包括相互吸引和相互排斥。
6.下列说法正确的是( D )
A.离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力
B.所有金属元素原子与所有非金属元素原子之间都能形成离子键
C.在化合物CaCl2中,两个氯离子之间也存在离子键
D.含有离子键的化合物一定是离子化合物
解析:离子键是使阴、阳离子结合成稳定化合物的静电作用,包括斥力和引力,A错误;活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子间易形成离子键,但也有例外,如AlCl3,B错误;CaCl2中,两个氯离子(都是阴离子)之间不存在离子键,离子键存在于阴离子和阳离子之间,C错误;含有离子键的化合物一定是离子化合物,D正确。
7.下列用电子式表示化合物的形成过程正确的是( C )
解析:A项中产物NaBr的电子式错误;B项中多处错误,正确的形成过程为;D项中“”应改为“”,且2个Na×不能合并。
8.下列关于离子化合物的叙述正确的是( A )
A.离子化合物中都含有离子键
B.离子化合物中的阳离子只能是金属离子
C.离子化合物一定可以导电
D.溶于水可以导电的化合物一定是离子化合物
解析:离子化合物的构成粒子为阴、阳离子,一定含有离子键,A正确;离子化合物中的阳离子可以全部由非金属元素构成,如铵盐,B错误;离子化合物在熔融状态或水溶液中能导电,固态时不导电,C错误;溶于水可以导电的化合物不一定为离子化合物,如HCl等,D错误。
9.AB属于离子化合物,其中A离子和B离子的电子层结构不同,从原子的最外层电子数看A比B少4,而次外层电子数A比B多6,则该离子化合物是( B )
A.MgO B.CaO C.KCl D.MgS
解析:由题意A离子和B离子的电子层结构不同,可知MgO、KCl不合题意。从次外层电子数A比B多6可知,CaO符合题意。
10.写出下列物质的电子式。
(1)O: ,O2-: 。
(2)Mg: ,Mg2+: 。
(3)Na2S: ,
CaF2: 。
答案:(1)·· ]2-
(2)·Mg· Mg2+
(3)Na+]2-Na+ ]-Ca2+]-
等级考题组
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
11.下列有关阳离子的说法中错误的是( D )
①阳离子都是由一个金属原子失去电子而形成的 ②非金属原子不能形成阳离子 ③阳离子的电子排布一定与稀有气体元素原子相同 ④阳离子的价态不会大于其原子的最外层电子数 ⑤阳离子都是稳定结构,不会再失去电子
A.①④ B.②④
C.①②③ D.①②③④⑤
解析:①②错误,如H+、N等。阳离子可以是主族元素形成的,其电子层结构与稀有气体相同(H+例外),也可以是副族元素形成的,其电子层结构多数与稀有气体不同,不一定是稳定结构;阳离子的化合价可能大于其原子的最外层电子数,如Fe3+为+3价,而其原子最外层电子数为2,小于其化合价;Fe2+可以失去电子形成Fe3+,故③④⑤也错误。
12.M、R均为主族元素,已知M的一个原子失去2个电子,R的一个原子得到1个电子后形成稀有气体元素的电子层结构。下列关于M与R形成的化合物的叙述正确的是( A )
A.M与R可形成MR2型离子化合物
B.在MR2中M的离子半径比R的离子半径大
C.形成的两种离子分别是M+和R2-
D.MR2的电子式为M2+
解析:M的一个原子失去2个电子形成M2+,R的一个原子得到1个电子形成R-,两者相互作用可形成MR2型离子化合物,电子式为]-M2+]-,则A正确,C、D错误;在化合物MR2中M2+与R-的电子层数不确定,所以离子半径大小也不能确定,则B错误。
13.关于离子化合物NH5,下列说法正确的是( CD )
A.N为-5价
B.阴离子为8电子稳定结构
C.阴、阳离子个数比是1∶1
D.阳离子的电子数为10
解析:氮元素位于第ⅤA族,最低负价为-3价,该物质中N为-3价,4个氢为+1价,1个氢为-1价,A错误;该物质中阴离子为H-,最外层只有2个电子,B错误;该物质含有N和H-,根据离子所带电荷数可知阴、阳离子个数比为1∶1,C正确;阳离子为N,所含电子数为10,D正确。
14.A、B、C、D是元素周期表中前三周期里的四种元素,A能与D形成AD2型离子化合物,AD2中核外电子总数是30;D-的核外电子排布跟Al3+相同;B和C可以形成BC型化合物,BC分子中质子总数是18,BC水溶液是一种强酸。
(1)上述四种元素的名称分别是:
A ,B ,C ,D 。
(2)写出化合物AD2的电子式: 。
(3)A单质与热水反应的化学方程式是 。
解析:D-的核外电子排布跟Al3+相同,可知D是F元素;AD2中核外电子总数是30,因为核电荷数等于核外电子数,可计算出A的核电荷数等于12,是Mg;BC分子中质子总数是18,BC水溶液是一种强酸,可推知BC是HCl,故A是Mg、B是H、C是Cl、D是F。
答案:(1)镁 氢 氯 氟
(2)]-Mg2+]-
(3)Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
15.离子化合物AB2的阴、阳离子的电子层结构相同,1 mol AB2中含54 mol电子,且有下列反应:
①H2+B2C
②B2+XY+AB2+H2O
③Y+CAB2+Z,Z有漂白作用
(1)写出下列物质的化学式:
AB2 ,X ,
Y ,Z 。
(2)用电子式表示AB2的形成过程: 。
(3)写出反应②的化学方程式: 。
解析:由题目信息可知,在离子化合物中A2+、B-核外电子数均为18,则元素A、B分别是Ca和Cl。再由化学反应H2+B2C推出C为HCl。因为反应②:Cl2+XY+CaCl2+H2O,可推知X中含有元素Ca、H、O,则X是Ca(OH)2,则反应②为2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。最后反应③为Ca(ClO)2+2HClCaCl2+2HClO。
答案:(1)CaCl2 Ca(OH)2 Ca(ClO)2 HClO
(2)
(3)2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O第2课时 共价键及分子间作用力
学习目标
课程标准 学业评价
1.认识构成物质的微粒之间存在相互作用,结合典型实例认识共价键的形成。 2.知道分子存在一定的空间结构。 3.认识分子间存在相互作用,了解分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。(等级性考试要求) 1.知道共价键的概念和实质。 2.学会用电子式表示共价分子的形成过程,用结构式表示简单的共价分子结构。 3.知道分子间作用力与物质性质的关系。
素养解读:(教师备用) 1.证据推理与模型认知:通过分析推理得出共价键的形成条件,建立认知模型,揭示成键规律,培养“证据推理与模型认知”的核心素养。 2.宏观辨识与微观探析:能从元素、原子和分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念。能运用模型、符号等多种方式对物质的结构及其变化进行综合表征。
知识点一 共价键与共价化合物
1.共价键
(1)概念:原子间通过共用电子对形成的强烈的相互作用。
(2)形成过程:两非金属元素的原子相互结合时,原子间共用最外层上的电子,形成共用电子对,以达到稳定的电子层结构,共用电子对同时受到两个原子核的吸引。如氯化氢的形成过程如下:
2.共价化合物
分子中直接相邻的原子间均以共价键相结合所形成的化合物属于共价化合物,如HCl、H2O、CH4、CO2等。
[想一想]共价化合物含有共价键,是否可以含有离子键 离子化合物中是否可以含有共价键
提示:共价化合物中只能含有共价键,一定不含离子键;离子化合物中一定含有离子键,可能含有共价键。
3.共价分子的表示方法
(1)电子式:共用电子对标在成键两原子之间,且每个原子的最外层电子都标示,即使有相同的原子也不能合并。
N2的电子式:N 。
CO2的电子式:。
(2)结构式:在结构式中,原子间的一条短线表示一对共用电子对。
N2的结构式:N≡N。
CO2的结构式:OCO。
(3)球棍模型:用球表示原子(可用不同颜色或大小的球来区别不同的原子),用棍表示共价键(单、双、三键),通过球和棍连接反映分子结构的模型叫球棍模型。
(4)空间填充模型:按照合适的比例,以不同大小的球表示不同的原子,真实地表示原子的空间位置关系和分子的结构的模型称为空间填充模型。
(5)几种常见共价分子结构的表示方法:
物质 HCl Cl2 H2O NH3 CH4
电子 式 H H H
结构 式 H—Cl Cl—Cl H—O—H
球棍 模型
空间 填充 模型
4.有机物中碳原子的成键方式
1.离子键与共价键的比较
项目 离子键 共价键
概念 阴、阳离子之间存在的强烈的相互作用 原子间通过共用电子对所形成的强烈的相互作用
成键微粒 阴、阳离子 原子
成键元素 活泼金属元素和活泼非金属元素(铵盐除外) 大多数为非金属元素
成键实质 阴、阳离子间的静电作用 共用电子对对两原子核产生的静电作用
形成过程 NaCl的形成过程如下: HCl的形成过程如下: H×+·
存在范围 活泼金属氧化物、强碱、大多数盐 多数非金属单质、共价化合物及部分离子化合物
实例 CaCl2、Na2O2、NaOH Cl2、CCl4
2.离子化合物与共价化合物的比较
项目 离子化合物 共价化合物
化学键 离子键或离子键和共价键 共价键
达到稳定结构的途径 通过电子的得失达到稳定结构 通过形成共用电子对达到稳定结构
构成微粒 阴、阳离子 原子
构成元素 活泼金属元素与活泼非金属元素 相同或不同非金属元素
特例 NH4Cl是不含金属元素的离子化合物 AlCl3是含有金属元素的共价化合物
题点一 共价键与共价化合物
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
1.下列关于化学键的说法正确的是( AB )
A.共价化合物中只存在共价键
B.离子化合物中一定存在离子键
C.只含共价键的物质一定是共价化合物
D.只含非金属元素的物质一定不含离子键
解析:共价化合物中只存在共价键,存在离子键的化合物属于离子化合物,A正确;离子化合物中一定存在离子键,也可能存在共价键,比如氢氧化钠,B正确;只含共价键的物质不一定是共价化合物,如氢气、氧气等是单质,C错误;非金属元素也可以形成离子键,比如铵根离子,可以形成离子键,D错误。
2.下列化合物属于共价化合物的是( D )
A.BaCl2 B.NaOH
C.(NH4)2SO4 D.H2SO4
解析:Ba是活泼金属,与Cl2反应生成BaCl2,Ba2+、Cl-之间的化学键是离子键,因而BaCl2是离子化合物;NaOH中,Na+与OH-之间以离子键结合,因而NaOH是离子化合物;(NH4)2SO4中,N与S之间以离子键结合,因而(NH4)2SO4是离子化合物;H2SO4中,H与O之间、S与O之间都以共价键结合,因而H2SO4是共价化合物。
化合物类型的判断方法
(1)由化学键类型判断
只含有共价键的化合物是共价化合物,只含离子键或既含离子键又含共价键的化合物是离子化合物。
(2)由化合物类型判断
①活泼金属的氧化物(含过氧化物)和氢化物、强碱和大多数盐(少数盐如AlCl3、BeCl2等除外)属于离子化合物。
②非金属氧化物、非金属氢化物、含氧酸、多数有机物、少数盐(如AlCl3、BeCl2)属于共价化合物。
(3)由组成元素判断
一般含金属元素或N的化合物是离子化合物(AlCl3、BeCl2等少数除外),如NH4H、NH4HCO3、Ca(OH)2、KClO3等;只由非金属元素构成的化合物(铵盐等除外)属于共价化合物。
题点二 共价分子的表示方法
3.下列电子式或用电子式表示化合物形成过程正确的是( D )
A.N:H
B.CCl4:CCl
C.MgCl2:
D.HCl:H×+·
解析:N的电子式为[H]+,A错误;氯原子最外层电子没写全,B错误;生成物中的2个]-要分开写在Mg2+的两侧,不能合并写,C错误。
4.写出下列分子的结构式。
(1)H2S: ;(2)NCl3: ;
(3)CO2: ;(4)CCl4: ;
(5)H2O2: 。
答案:(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
用电子式表示共价键时的注意事项
1.用电子式表示含共价键的单质和共价化合物时
表示原子之间形成共用电子对的情况,没有形成共用电子对的最外层电子也要标出。如:Cl2的电子式为,NH3的电子式为H。
2.用电子式表示含有共价键的原子团时
要表示出原子团内的原子之间的共用电子对,还要加上“[ ]”括起来,标上电荷。常考查的原子团的电子式如下所示:H]-、[H]+、]2-。
知识点二 分子间作用力
1.分子间作用力
(1)概念
分子间存在着将分子聚集在一起的作用力,称为分子间作用力。
(2)主要特征
①广泛存在于分子之间;
②分子间作用力的能量远远小于化学键;
③由分子构成的物质,其熔点、沸点、溶解性等物理性质主要由分子间作用力的大小决定。
2.氢键
(1)像H2O、NH3、HF这样的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用,这种相互作用叫氢键。
(2)氢键不是化学键,通常把氢键看作是一种较强的分子间作用力。氢键比化学键弱,比一般的分子间作用力强。
(3)分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高,对物质的溶解度有影响,如NH3极易溶于水,主要是氨分子与水分子之间易形成氢键。
[想一想]“水受热不易分解,性质很稳定,这是由于水中存在氢键。”这种说法是否正确 为什么
提示:不正确。氢键是一种分子间作用力,存在于分子之间,会影响熔点、沸点、密度等物理性质,但不会影响化学性质。
化学键、分子间作用力与氢键的比较
比较 项目 化学键 分子间作用力 氢键
概念 物质中直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用 分子间存在着将分子聚集在一起的作用力 某些氢化物分子间的相互作用(静电作用)
存在 范围 相邻原子(离子)之间 分子间 HF、H2O、NH3等分子间
强弱 较强 很弱 比化学键弱,比分子间作用力强
对物质 性质的 影响 主要影响化学性质 随相对分子质量的增大,熔点、沸点升高 使得物质的熔点、沸点升高,在水中的溶解度增大
1.干冰升华时,下列所述内容发生变化的是( B )
A.分子内共价键 B.分子间作用力
C.分子质量 D.分子内原子间距离
解析:干冰升华时,分子没有改变,分子质量、分子内共价键、分子内原子间距离没有发生变化,只是分子间距离增大了,分子间作用力减小了。
2.下列物质发生变化时,所克服的粒子相互作用属于同种类型的是( A )
A.液溴和苯分别受热变为气体
B.干冰和氯化铵分别受热变为气体
C.食盐熔化和冰的融化
D.食盐和葡萄糖分别溶解在水中
解析:液溴和苯受热变成气体均需克服分子间作用力,A正确;干冰受热变成气体克服分子间作用力,氯化铵受热变成氯化氢和氨气,破坏离子键,B错误;食盐熔化时,破坏了离子键,冰融化时破坏了分子间作用力,C错误;食盐溶解在水中,破坏了离子键,葡萄糖溶解在水中,破坏了分子间作用力,D错误。
3.下列物质的变化过程中,有共价键明显被破坏的是( C )
A.从料酒中闻到了醇的香味
B.NaCl颗粒被粉碎
C.H2SO4溶于水得硫酸溶液
D.NaOH受热熔化
解析:闻到醇的香味是因为醇的挥发,只是破坏了分子间作用力;NaCl颗粒被粉碎没有破坏化学键;H2SO4溶于水后,电离出H+和S,共价键被破坏;NaOH受热熔化时,电离出Na+和OH-,只破坏了离子键,而OH-中的共价键没被破坏。
[footnoteRef:0] 以下是同学们熟悉的物质: [0: 测试解读:
测试宗旨——学科核心素养
(1)宏观辨识与微观探析
能根据物质的元素组成、微粒构成及微粒间的作用等情况,从宏观和微观相结合的角度判断物质类型及成键情况。
(2)证据推理与模型认知
结合形成过程,从实质上理解离子键与共价键、离子化合物与共价化合物的概念并形成认知和判断模型,培养证据推理与模型认知能力。
测试类别——学业质量水平
(1)问:学业质量水平2
(2)问:学业质量水平2
(3)问:学业质量水平3]
①O2 ②金刚石 ③NaBr ④H2SO4 ⑤Na2CO3
⑥NH4Cl ⑦NaHSO4 ⑧Ne ⑨Na2O2 ⑩NaOH
(1)这些物质中,只含有共价键的是 (填序号,下同);只含有离子键的是 ;既含有共价键又含有离子键的是 ;不存在化学键的是 。
(2)属于共价化合物的是 ;属于离子化合物的是 。
(3)将NaHSO4溶于水,破坏了NaHSO4中的 ,写出其电离方程式: 。
解析:O2、金刚石中只含有共价键;H2SO4只含有共价键,是共价化合物;NaBr中只含有离子键,是离子化合物;Na2CO3、NH4Cl、NaHSO4、Na2O2、NaOH中都是既含有离子键又含有共价键的离子化合物;稀有气体Ne是单原子分子,不含任何化学键。NaHSO4溶于水,电离出钠离子、氢离子和硫酸根离子,破坏离子键和共价键,电离方程式为NaHSO4Na++H++S。
答案:(1)①②④ ③ ⑤⑥⑦⑨⑩ ⑧ (2)④ ③⑤⑥⑦⑨⑩ (3)离子键和共价键 NaHSO4Na++H++S
课时作业
选题表
考查点 合格考 等级考
共价键与离子键的 理解与判断 2,6
共价化合物与离子化合物的 判断与比较 3,4,9
共价分子的表示方法 1 14
分子间作用力 5 15
综合应用 7,8,10 11,12,13,16
合格考题组
1.金星大气中有一种称为硫化羰(COS)的分子,其结构与CO2类似。下列有关COS分子的结构描述正确的是( D )
A B.
C. D.
解析:COS与CO2的分子结构相似,为直线形分子,其电子式应为,A、B项错误,D项正确;S、O的原子半径不相2.我国化学工作者通过合作成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60,实验测知该物质属于离子化合物,且有良好的超导性。下列关于K3C60的组成和结构的分析正确的是( B )
A.K3C60中既有离子键,又有极性共价键
B.该物质在熔融状态下能导电
C.该物质的化学式可写成KC20
D.1 mol K3C60中含有的共价键的数目约为60×6.02×1023
解析:碱金属与C60形成的球碳盐K3C60,碳碳之间以非极性共价键结合,所以K3C60中既有离子键,又有非极性共价键,A错误;实验测知该物质属于离子化合物,熔融状态能导电,B正确;该物质为离子化合物,C60形成的阴离子为一个整体,则化学式为K3C60,C错误;由C60的分子结构模型可知,平均每个C形成1.5个σ键,故1 mol K3C60中含有的共价键的物质的量为×60 mol=90 mol,即共价键的数目约为90×6.02×1023,
D错误。
3.下列说法中正确的是( C )
A.氯化氢溶于水能电离出H+、Cl-,所以氯化氢是离子化合物
B.碘晶体受热转变成碘蒸气,吸收的热量用于克服碘原子间的作用力
C.共价化合物中一定没有离子键
D.离子化合物中不可能存在共价键
解析:氢原子和氯原子两种非金属原子之间形成的是共价键,氯化氢是共价化合物,A错误;碘属于分子晶体,分子晶体的升华只需要克服分子之间的范德华力,B错误;共价化合物的定义是只含共价键的化合物,因此一定没有离子键,C正确;离子化合物的定义是含有离子键的化合物,因此也可能有共价键,例如NaOH是离子化合物,但是含有共价键,D错误。
4.下表物质与其所含化学键类型、所属化合物类型完全正确的一组是( A )
选项 A B C D
物质 CO2 MgCl2 HCl NH4Cl
所含化学 键类型 共价键 离子键、 共价键 离子键 离子键、 共价键
所属化合 物类型 共价化 合物 离子化 合物 离子化 合物 共价化 合物
解析:据离子化合物和共价化合物的定义判断化合物类型,含离子键的化合物为离子化合物,只含共价键的化合物为共价化合物。
5.以下关于分子间作用力的叙述不正确的是( A )
A.是一种较弱的化学键
B.分子间作用力较弱,破坏它所需能量较少
C.分子间作用力对物质的熔、沸点有影响
D.稀有气体原子间存在分子间作用力
解析:分子间作用力不是化学键,化学键是物质内成键原子或离子间较强的相互作用,而分子间作用力是分子间微弱的相互作用,破坏它所需能量较少;分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;稀有气体是单原子分子,其原子就是气体分子,在稀有气体中仅存在着微弱的分子间作用力。
6.下列物质中只含有共价键的是( C )
A.NaCl、HCl、H2O、NaOH
B.Cl2、Na2S、HCl、SO2
C.HBr、CO2、H2O、CS2
D.Na2O2、H2O2、H2O、O3
解析:A项,NaCl只含有离子键,HCl、H2O只含有共价键,NaOH既有离子键又有共价键;B项,Cl2、HCl、SO2分子中只有共价键,而Na2S中只有离子键;D项,Na2O2既有离子键又有共价键,H2O2、H2O、O3分子中只有共价键。
7.下列变化过程中,没有化学键被破坏的是( B )
A.氯化氢气体溶于水 B.冰的融化
C.食盐溶于水 D.氢气和氯气生成氯化氢
解析:冰的融化为物理变化,只破坏了分子间作用力,H2O分子中的化学键未变化。
8.下列有关化学用语表示正确的是( C )
A.氮气的电子式
B.用电子式表示氯化钠的形成过程:Na·+·N
C.重水的化学式为H2O(或D2O)
D.N2H4的结构式:
解析:氮气分子中含有氮氮三键,氮气的电子式是N ,
A错误;氯化钠是离子化合物,用电子式表示氯化钠的形成过程:
,B错误;重水中H原子质量数是2,重水的化学式为
H2O(或D2O),C正确;N原子能形成3个共价键,N2H4中含有氮氮单键,
N2H4的结构式为,D错误。
9.下列关于共价键与共价化合物的叙述中正确的是( A )
①含金属元素的化合物一定不是共价化合物
②共价化合物中一定只含有共价键
③共价化合物中一定不含离子键
④含有共价键的化合物一定是共价化合物
⑤离子化合物中可能含有共价键
A.②③⑤ B.②③④⑤
C.②③④ D.①②③⑤
解析:含金属元素的化合物可能是共价化合物,如氯化铝,①错误;只含有共价键的化合物是共价化合物,②正确;共价化合物只含有共价键,一定不含离子键,③正确;含有共价键的化合物不一定是共价化合物,如KOH,④错误;离子化合物中可能含有共价键,如氢氧化钠含有离子键和共价键,⑤正确。
10.以下是同学们熟悉的物质:
①O2 ②H2O2 ③MgCl2 ④H2SO4 ⑤Na2CO3 ⑥NH4Cl ⑦CO2 ⑧Ne ⑨Na2O2 ⑩NaOH
(1)这些物质中,只含有共价键的是 (填序号,下同);只含有离子键的是 ;既含有极性共价键又含有离子键的是 ;既含有非极性共价键又含有离子键的是 ;不存在化学键的是 ;属于共价化合物的是 。
(2)写出下列物质的结构式。
①O2: ,②H2O2: ,
⑦CO2: 。
(3)写出下列物质的电子式。
⑥NH4Cl: ,
⑨Na2O2: ,
⑩NaOH: 。
(4)用电子式表示下列物质的形成。
①O2: ;
③MgCl2: 。
解析:(1)①O2由氧原子构成,只含非极性共价键;②H2O2由非金属元素组成,结构式是H—O—O—H,既含有极性共价键又含有非极性共价键;③MgCl2由活泼金属和活泼非金属元素组成,只含有离子键;④H2SO4由非金属元素组成,只含极性共价键;⑤Na2CO3由钠离子和碳酸根离子构成,含有离子键和极性共价键;⑥NH4Cl由铵根离子和氯离子构成,含有离子键和极性共价键;⑦CO2由非金属元素组成,只含极性共价键;⑧Ne是单原子分子,不含化学键;⑨Na2O2由钠离子和过氧根离子构成,含有离子键和非极性共价键;⑩NaOH由钠离子和氢氧根离子构成,含有离子键和极性共价键。这些物质中,只含有共价键的是O2、H2O2、H2SO4、CO2,即①②④⑦;只含有离子键的是MgCl2,即③;既含有极性共价键又含有离子键的是Na2CO3、NH4Cl、NaOH,即⑤⑥⑩;既含有非极性共价键又含有离子键的是Na2O2,即⑨;不存在化学键的是Ne,即⑧;属于共价化合物的是H2O2、H2SO4、CO2,即②④⑦。
(2)O2内含有双键,O2的结构式是OO;H2O2的结构式是H—O—O—H;CO2的结构式是OCO。
(3)NH4Cl是离子化合物,电子式是
[]+]-;Na2O2是离子化合物,电子式是Na+Na+;NaOH是离子化合物,电子式是Na+H]-。
(4)两个氧原子通过双键形成O2,形成过程可表示为··+··;MgCl2是离子化合物,MgCl2的形成过程可表示为
。
答案:(1)①②④⑦ ③ ⑤⑥⑩ ⑨ ⑧ ②④⑦
(2)OO H—O—O—H OCO
(3)[]+]- Na+Na+ Na+H]-
(4)··+··
等级考题组
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
11.共价键、离子键和分子间作用力是构成物质的微粒间的不同作用方式,下列物质中,存在分子间作用力和共价键的是( A )
A.干冰 B.氯化钠
C.氢氧化钠 D.金刚石
解析:干冰是由分子构成的物质,分子间存在分子间作用力,分子内存在共价键。氯化钠是离子化合物,只存在离子键。氢氧化钠是离子化合物,它不仅存在离子键,“OH-”中还存在共价键。金刚石是由原子构成的物质,只存在共价键。
12.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W与Y、X与Z分别位于同一主族,W与X可形成共价化合物WX2,Y原子的内层电子总数是其最外层电子数的2.5倍。下列叙述不正确的是( BD )
A.WX2分子中的W原子最外层满足8电子结构
B.WZ2、ZX2的化学键类型不相同
C.YX2是共价化合物
D.原子半径:X解析:W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,Y原子的内层电子总数是其最外层电子数的2.5倍,则Y有3个电子层,最外层电子数为=4,故Y为Si;W与Y位于同一主族,所以W为C;W与X可形成共价化合物WX2,则X为O;X与Z位于同一主族,所以Z为S。A项,由CO2的电子式可知,CO2分子中所有原子最外层都为8电子结构,正确;B项,CS2、SO2中均只含有共价键,不正确;C项,SiO2中硅氧之间的化学键是共价键,正确;D项,电子层数越多,原子半径越大,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径的大小顺序为Y>Z>W>X,不正确。
13.下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是( B )
A.BF3 B.SiCl4 C.H2O D.PCl5
解析:若化合物中某元素化合价的绝对值与其原子的最外层电子数之和为8,则满足最外层8电子稳定结构。选项A 中B为+3价,与最外层电子数3之和为6,不符合题意;选项B中Si为+4价,最外层有4个电子,Cl化合价为-1价,最外层有7个电子,符合题意;选项C中H最外层为2电子稳定结构,不符合题意;选项D中P的化合价为+5价,最外层5个电子,其和为10,不符合题意。
14.氢元素与其他元素形成的二元化合物称为氢化物。下列关于氢化物的叙述中不正确的是( C )
A.H2O的球棍模型为
B.NH3的结构式为
C.HCl的电子式为H+]-
D.热稳定性为HF>H2S
解析:用球棍模型表示H2O时要注意O的原子半径大于H,A项正确;结构式是用一条短线表示共价分子中一对共用电子对的式子,B项正确;HCl属于共价化合物,分子中不存在阴、阳离子,其电子式应为,C项不正确;因为氟元素的非金属性比硫元素的强,所以氢化物的热稳定性:HF>H2S,D项正确。
15.如图中每条折线表示周期表 ⅣA～ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化,每个小黑点代表一种氢化物,其中a点代表的是( D )
A.H2S B.HCl C.PH3 D.SiH4
解析:因为第二周期的非金属元素的气态氢化物中,NH3、H2O、HF分子之间均存在氢键,它们的沸点高于同族相邻其他元素气态氢化物的沸点,A、B、C不符合题意;而CH4分子间不能形成氢键,所以a点代表的是SiH4,D符合题意。
16.下表为元素周期表的一部分,请参照元素①～⑩在表中的位置,用相应的化学用语回答下列问题:
(1)表中用序号标出的10种元素中,化学性质最不活泼的元素的原子结构示意图是 。
(2)③的单质的电子式为 ,结构式为 。
(3)④、⑥、⑧的原子半径由小到大的顺序为 (用元素符号作答,下同)。
(4)金属性最强的是 ,非金属性最强的是 ,②、③、⑨的最高价氧化物的水化物的酸性由弱到强的顺序是 (用化学式作答,下同)。
(5)由表中两种元素的原子按1∶1组成共价化合物M,M为常见液态化合物,其稀液易被催化分解,请写出M的电子式: ,M的结构式: 。
(6)写出⑦的最高价氧化物对应水化物分别与⑥、⑧的最高价氧化物对应水化物的水溶液反应的离子方程式: 、 。
(7)⑥与⑦金属性较强的是 (填元素符号),下列表述中能证明这一事实的是 (填字母)。
a.⑥的单质和⑦的单质熔、沸点不同
b.⑥的最高价氧化物对应水化物的碱性比⑦的最高价氧化物对应水化物的碱性强
c.⑦最外层的电子数比⑥多
d.⑦的单质与稀盐酸反应比⑥的缓和一些
(8)①和④形成的气态氢化物与①和⑧形成的气态氢化物相比较,
(填化学式,下同)稳定性强, 沸点高,理由是 。
解析:(1)表中化学性质最不活泼的是Ar,氩原子结构示意图为。
(2)③的单质即氮气,氮气的电子式为N ,结构式为N≡N。
(3)同主族元素周期越大,原子半径越大,因此原子半径:S>O,而同周期主族元素,原子半径随着原子序数的增大而减小,因此原子半径:Na>S,综上原子半径由小到大的顺序:O(4)元素周期表中,越左下角的元素金属性越强,因此金属性最强的为Na;越右上角的元素非金属性越强,因此非金属性最强的为F;非金属性越强的元素,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,碳的非金属性弱于氮,氮的非金属性弱于氯,因此酸性强弱为H2CO3(5)根据题意可知,M为过氧化氢,易被催化分解,过氧化氢的电子式为HH,结构式为H—O—O—H。
(6)⑦的最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3,Al(OH)3和Na的最高价氧化物对应的水化物NaOH反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-Al+2H2O,Al(OH)3与S的最高价氧化物对应的水化物H2SO4反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。
(7)钠和铝相比,金属性更强的是Na。金属的熔、沸点与金属性无直接联系,a错误;元素金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,b正确;元素原子最外层电子数越多,其失电子的趋势越小,还原性越弱,金属性也越弱,c正确;元素金属性越弱,其单质与水(酸)反应越温和,d正确。
(8)元素非金属性越强,其气态氢化物越稳定,氧的非金属性强于硫,因此H2O的稳定性更强;H2O分子之间还能形成氢键,因此H2O的沸点比H2S高。
答案:(1)
(2N N≡N
(3)O(4)Na F H2CO3(5)HH H—O—O—H
(6)Al(OH)3+OH-Al+2H2O
Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
(7)Na bcd
(8)H2O H2O H2O分子间能形成氢键,氢键可以极大地提高分子的熔、沸点第三单元 从微观结构看物质的多样性
学习目标
课程标准 学业评价
1.知道有机化合物存在同分异构现象。 2.结合常见的离子化合物和共价分子的实例,认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。 3.借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。 1.以碳元素的几种单质为例,认识同素异形现象。 2.以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例,认识有机物的同分异构现象。 3.能说出晶体与非晶体的区别;能结合实例描述晶体中微粒排列周期性规律;能借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型说明晶体中的微粒及微粒间的相互作用。
素养解读:(教师备用) 1.宏观辨识与微观探析:从碳的同素异形现象认识到碳单质微观结构;正丁烷与异丁烷的结构不同导致宏观性质的差异。 2.证据推理与模型认知:以乙醇、二甲醚性质实验中的现象为证据,推理得知两者微观结构的差异,存在同分异构现象;建立晶体模型,解释或分析一些典型物质的性质。
知识点一 同素异形现象
1.同素异形现象
同一种元素能够形成几种不同单质的现象。
2.同素异形体
(1)概念:同一种元素形成的不同的单质互称为该元素的同素异形体。
(2)常见的同素异形体
①碳的同素异形体
单质 金刚石 石墨 足球烯(C60)
物 理 性 质 颜色 状态 无色透明晶体 灰黑色固体 灰黑色固体
硬度、 熔点 坚硬、熔点很高 质软、熔点高 硬度小、熔点低
导电性 不导电 导电 不导电
微观结构
差异分析 碳原子的成键方式和排列方式不同
②氧的同素异形体
单质 O2 O3
颜色 无色 淡蓝色
沸点 O2气味 无味 鱼腥味
相互转化 3O22O3
差异分析 分子中氧原子个数和氧原子的成键方式不同
③磷的同素异形体
单质 白磷 红磷
性质 蜡状固体,有剧毒。白磷在空气中能自燃,应保存在冷水中 红棕色固体,在空气中能稳定存在,在加热或点燃时也能在空气中燃烧
结构 白磷分子和红磷分子中磷原子的个数和磷原子的成键方式不同
说明:同素异形体之间的转化是化学变化,不是氧化还原反应。
对同素异形体的理解
(1)组成元素:只含有一种元素。
(2)物质类别:互为同素异形体的只能是单质。
(3)性质关系:同素异形体之间的物理性质有差异,但化学性质相似。
(4)相互转化:同素异形体之间的转化属于化学变化,因为转化过程中有化学键的断裂与形成。
(5)同素异形体之间的转化既有单质参加,又有单质生成,但由于没有涉及化合价的变化,一般认为这种转化属于非氧化还原反应。
1.合成新物质是化学研究的主要目的之一。科学家合成了一种氧分子O4,下列关于O4的说法正确的是( C )
A.O4是一种化合物
B.1个O4分子由两个O2分子构成
C.O4、O2、O3都是氧元素的同素异形体
D.O4和O2可通过氧化还原反应实现转化
解析:O4属于单质,不属于化合物,A错误;1个O4分子由4个O原子构成,B错误;O4、O2、O3都是由氧元素组成的单质,它们的结构不同,三者都是氧元素的同素异形体,C正确;同素异形体之间的转化为化学反应,没有化合价的变化,即该反应不是氧化还原反应,D错误。
2.下列说法正确的是( D )
A.红磷转化为白磷发生了氧化还原反应
B.石墨导电,金刚石不导电,故两者不是同素异形体
C.O2和O3分子式不同,但结构相同
D.S2、S4、S8都是硫的同素异形体
解析:同素异形体之间的转化为非氧化还原反应,A错误;同素异形体的物理性质一般不同,B错误;O2和O3的结构不同,C错误;S2、S4、S8均为硫元素的不同单质,它们互为同素异形体。
知识点二 同分异构现象
1.基本概念
(1)同分异构现象:化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象。
(2)同分异构体:分子式相同而结构不同的化合物。
2.几种常见的简单有机物的同分异构体
(1)正丁烷和异丁烷:分子式均为C4H10,其结构式分别为
、。
(2)乙醇和二甲醚:分子式均为C2H6O,其结构式分别为
、。
[想一想] 结合正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚的结构式,思考同分异构体形成的原因。
提示:分子中原子的成键方式和连接顺序的不同,造成了同分异构现象。
同分异构体的正确理解
1.从物质看:互为同分异构体的物质只能是化合物。它们之间的转化属于化学变化,若共存则为混合物。
2.从分子式看:互为同分异构体的化合物,其分子式相同,相对分子质量也相同,但相对分子质量相同的化合物分子式不一定相同,如甲酸(HCOOH)和乙醇(CH3CH2OH)的相对分子质量均为46。
3.从结构看:互为同分异构体的化合物,空间结构不同。
4.从性质看:互为同分异构体的化合物,物理性质不同,化学性质可能相似。
1.下列关于同分异构体的说法错误的是( A )
A.具有相同相对分子质量和不同结构的化合物互称为同分异构体
B.互称为同分异构体的物质一定不是同种物质
C.同分异构体之间物理性质一定不同,化学性质不一定相同
D.同分异构体一定具有相同的相对分子质量
解析:N2与CO具有相同的相对分子质量和不同的结构,但不是同分异构体,A错误。
2.下列各组物质中互为同分异构体的是( D )
AC与C
B.与
C.O2与O3
D.与
解析:选项A是表示碳的两种同位素;选项B中两结构简式表示的是同一种物质,因为该分子的结构是以碳原子为中心的四面体;选项C指氧元素的两种同素异形体。
3.下列各组物质中,关系不正确的是( AC )
A.H2和D2互为同素异形体
BPt和Pt互为同位素
C.CH3CH2OH和CH3—O—CH3互为同素异形体
D.水和冰是同一种物质
解析:A项H2和D2是由氢元素的不同核素形成的氢气单质,既不是同位素,也不是同素异形体;C项两者互为同分异构体。
同位素、同素异形体与同分异构体的比较
项目 同位素 同素异形体 同分异构体
对象 原子 单质 化合物
特点 质子数相同, 中子数不同 同种元素组成 分子式相同, 结构不同
性质 化学性质相同 化学性质相似,物理性质不同 化学性质不一定相似,物理性质不同
举例 H、D、T; 12C、14C O2和O3;红磷和白磷;金刚石和石墨 正丁烷和异丁烷;乙醇和二甲醚
知识点三 晶体与非晶体
一、晶体与非晶体
1.晶体
(1)概念:有规则几何外形和固定熔点的固态物质,如氯化钠、金刚石、干冰等物质。
(2)晶体具有规则几何外形的原因:构成晶体的微粒在空间呈有规则的重复排列。
2.非晶体
没有固定熔点,一般也没有规则几何外形的固态物质,如石蜡、玻璃、橡胶等物质。
二、常见的几类晶体
1.离子晶体
(1)概念:离子晶体是由离子化合物中的阴、阳离子按一定方式有规则地排列形成的。
(2)构成粒子为阴、阳离子。
(3)作用力为离子键。
(4)性质:①熔点较高,硬度较大;②固态时不导电,在熔融状态下或水溶液中能够导电。
2.分子晶体
(1)概念:分子晶体是由分子构成的物质所形成的晶体。
(2)构成微粒:分子。
(3)作用力:分子间作用力。
(4)性质:硬度小,熔、沸点低,晶体不导电。
3.共价晶体
(1)概念:共价晶体是由原子间通过共价键结合形成的空间网状结构。
(2)构成微粒:原子。
(3)作用力:共价键。
(4)性质:熔、沸点高,硬度大,一般不导电。
4.金属晶体:有金属光泽,能导电和传热,具有延展性等。不同金属的熔点、硬度差异大。
[想一想1] 氯化钠、干冰、二氧化硅属于哪类晶体 构成晶体的粒子是什么
提示:氯化钠属于离子晶体,由Na+和Cl-构成;干冰是分子晶体,构成微粒是CO2分子;二氧化硅是共价晶体,构成粒子是O、Si。
[想一想2] 上述三种晶体熔化时需要克服何种作用力
提示: NaCl晶体熔化需克服离子键,CO2晶体熔化需克服分子间作用力,SiO2晶体熔化需克服共价键。
1.一般规律:不同晶体类型物质的熔、沸点比较,
共价晶体>离子晶体>分子晶体。
金属晶体的熔、沸点有的很高,如钨等,有的则很低,如汞等。
2.同种晶体类型的物质,晶体内粒子间的作用力越大,熔、沸点越高。
(1)共价晶体
一般来说,原子半径越小,共价键越牢固,晶体的熔、沸点越高。如熔点:金刚石(C)>水晶(SiO2)>晶体硅(Si)。
(2)离子晶体
一般来说,阴、阳离子电荷数越多,离子半径越小,则熔、沸点越高。如熔点:MgO>MgCl2,NaCl>CsCl。
(3)分子晶体
组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔、沸点越高。
1.下列说法错误的是( B )
A.含有离子键的晶体一定是离子晶体
B.离子晶体中一定不含共价键
C.Na2O和SiO2的晶体中都不存在单个分子
D.干冰与氖晶体熔化时克服的微粒间的作用力的类型相同
解析:离子晶体、共价晶体中都不存在分子,Na2O为离子晶体,SiO2为共价晶体。干冰与氖晶体都是分子晶体,熔化时克服的是分子间作用力。
2.下列有关晶体的叙述错误的是( C )
A.离子晶体中,一定存在离子键
B.共价晶体中,只存在共价键
C.金属晶体的熔、沸点均很高
D.稀有气体的原子能形成分子晶体
解析:离子晶体中一定有离子键,可能有共价键,A项正确;共价晶体中只存在共价键,一定没有离子键,B项正确;常见晶体类型中,金属晶体的熔、沸点相差较大,有的熔、沸点很高,如钨,有的较低,如汞,C项错误;稀有气体为单原子分子,以分子间作用力结合形成分子晶体,D项正确。
[footnoteRef:0] (1)有以下各组微粒或物质: [0: 测试解读:
测试宗旨——学科核心素养
(1)证据推理与模型认知
理解同素异形体、同分异构体、同位素的研究对象及其组成、结构特点并形成认知模型,能根据物质的组成、结构特点,结合模型对其关系作出准确判断。
(2)宏观辨识与微观探析
能根据物质类别、元素组成、微粒构成等特点从宏观、微观角度辨识物质所含化学键情况及变化过程中断键类型。
测试类别——学业质量水平
(1)问:学业质量水平2
(2)问:学业质量水平3]
A.正丁烷和异丁烷
B.金刚石、石墨和C60
C.冰和干冰
D.35Cl和37Cl
E.NO和NO2
其中,互为同分异构体的有 (填字母,下同);互为同素异形体的有 。
(2)现有①干冰、②金刚石、③NH4Cl、④Na2S四种物质,其中既存在离子键又存在共价键的是 (填序号,下同);熔化时不需要破坏化学键的是 。
解析:(1)A互为同分异构体,B互为同素异形体,D互为同位素,C、E均是两种不同的物质。(2)①是分子晶体,②是共价晶体,③、④是离子晶体,但③中含有共价键。
答案:(1)A B (2)③ ①
课时作业
选题表
考查点 合格考 等级考
同素异形现象 1,5
同分异构现象 8 11
晶体与非晶体 2,3,6,10 12
综合应用 4,7,9 13,14,15
合格考题组
1.资料显示,硫原子可形成六原子环S6、八原子环S8、十二原子环S12等等,这些物质之间的关系为( D )
A.同种单质 B.同位素
C.同分异构体 D.同素异形体
解析:质子数相同、中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素,S6、S8和S12不满足条件,B错误;同分异构体是分子式相同、结构式不同的化合物,S6、S8和S12不满足条件,C错误;S6、S8和S12是由硫元素形成的不同单质,互为同素异形体,A错误,D正确。
2.下列物质呈固态时必定属于分子晶体的是( D )
A.非金属氧化物 B.金属氧化物
C.非金属单质 D.常温下呈气态的物质
解析:二氧化硅是非金属氧化物,属于共价晶体,A错误;氧化钠是金属氧化物,属于离子晶体,B错误;金刚石是非金属单质,属于共价晶体,C错误;常温下呈气体的物质,说明其熔、沸点都很低,属于分子晶体,D正确。
3.我们熟悉的食盐、金属、刨冰、钻石、水晶等都是晶体;而同样透明的玻璃却是非晶体。下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中,正确的是( D )
A.是否具有规则几何外形的固体
B.是否具有固定组成的物质
C.是否具有美观对称的外形
D.内部构成微粒是否在空间呈有规则的重复排列
解析:有规则几何外形或美观对称外形的固体不一定都是晶体,如玻璃;具有固定组成的物质也不一定是晶体,如某些无定形体也是有固定的组成。晶体和非晶体的本质区别在于微观结构不同。
4.下列说法中,正确的是( B )
A.碘晶体、碘蒸气是同素异形体
B.同素异形体是同种元素的不同单质
C.SO2、SO3互为同分异构体
D.同分异构体的分子式与分子结构都不同
解析:同素异形体是同种元素形成的性质不同的单质,A错误,B正确;同分异构体是分子式相同但结构不同的化合物,C、D错误。
5.科学家第一次让18个碳原子连成环,其合成过程如图。下列说法正确的是( C )
A.C18与金刚石结构相似
B.C24O6→C22O4过程碳元素被氧化
C.C18与石墨烯都是碳的同素异形体
D.1 mol C20O2转化为C18过程中反应生成44.8 L CO
解析:C18中1个碳原子只与2个碳原子相连,而金刚石中每个碳原子与4个碳原子以单键相连,两者结构不同,A错误;C24O6→C22O4过程碳元素的化合价由+降低到+,碳元素被还原,B错误;C18与石墨烯的结构不同,但它们都是碳元素形成的单质,两者都是碳的同素异形体,C正确;1 mol C20O2转化为C18过程中反应生成2 mol CO,没有指明标准状况,体积不一定是44.8 L,D错误。
6.氮化碳结构如图所示,其中β氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是( B )
A.氮化碳属于共价晶体
B.氮化碳中碳显-4价,氮显+3价
C.氮化碳的化学式为C3N4
D.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳原子相连
解析:图为网状结构,硬度超过金刚石晶体,所以氮化碳晶体为共价晶体,每个碳原子和4个氮原子相连,每个氮原子与3个碳原子相连,所以氮化碳的化学式为C3N4,由于氮的非金属性比碳强,所以氮化碳中碳显+4价,氮显-3价。
7.下列各组物质形成的晶体中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( B )
A.SO2和SiO2 B.CO2和SO3
C.NaCl和HCl D.H2O2和Na2O2
解析:SO2、SO3、CO2、H2O2、HCl是共价化合物,形成的是分子晶体;SiO2形成的是共价晶体;NaCl和Na2O2形成的是离子晶体。
8.下列各组物质中,两者互为同分异构体的是( B )
①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O
②NH4CNO与CO(NH2)2
③CH3CH2OH和CH3—O—CH3
H2O和H2O
A.①②③ B.②③ C.①③④ D.②③④
解析:分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体。①中化学式不同且无分子存在。②③组中,两者的分子式相同,但结构不同,故两者互为同分异构体。④中水分子的结构相同,不互为同分异构体。
9.从石墨中分离出来的石墨烯是已知最薄、最坚硬的物质,可制成电阻率最小的纳米材料,其结构如图所示。下列关于石墨烯的说法正确的是( A )
A.具有良好的导电性
B.属于高分子化合物
C.与金刚石互为同位素
D.不能与氧气发生反应
解析:石墨可以导电,因此石墨烯具有良好的导电性,A正确;石墨烯是单质,不是高分子化合物,B错误;石墨烯与金刚石互为同素异形体,C错误;石墨能被氧气氧化,因此石墨烯也能与氧气发生反应,D错误。
10.现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组 B组 C组 D组
金刚石:>3 550 Li:181 HF:-84 NaCl:801
硅晶体:1 410 Na:98 HCl:-114 KCl:776
硼晶体:2 300 K:64 HBr:-87 RbCl:718
二氧化硅:1 723 Rb:39 HI:-51 CsCl:645
据此回答下列问题:
(1)A组晶体属于 晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是 。
(2)B组晶体属于 晶体。
(3)C组晶体属于 晶体,晶体含有的作用力有 。
(4)D组晶体可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
解析:根据题给各组物质的熔点差异,可判断出A组物质为共价晶体,B组为金属晶体,C组为分子晶体,D组为离子晶体。
答案:(1)共价 共价键 (2)金属 (3)分子 分子间作用力、共价键 (4)②④
等级考题组
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
11.下列说法中正确的是( D )
A.SO2、SO3互为同分异构体
B.两种化合物的组成元素相同,且各元素的质量分数也相同,则两者一定是同分异构体
C.相对分子质量相同的几种化合物,互称为同分异构体
D.组成元素的质量分数相同,且相对分子质量也相同的不同化合物,互为同分异构体
解析:SO2和SO3分子式不同,A项错误。若两种化合物的组成元素相同,各元素的质量分数也相同,则它们的最简式必定相同,最简式相同的化合物可能是同分异构体,也可能不是同分异构体,B项错误。相对分子质量相同的物质是很多的,如无机物中的H2SO4和H3PO4,又如有机物中的C2H6O(乙醇)和CH2O2(甲酸),这些物质都具有相同的相对分子质量,但由于它们的分子组成不同,所以它们不是同分异构体,C项错误。当不同化合物组成元素的质量分数相同,相对分子质量也相同时,其分子式一定相同,因此这样的不同化合物互为同分异构体,D项正确。
12.X是第二周期元素,能与氧形成X2O5。则下列有关X的叙述正确的是( BD )
A.X的单质在常温下以分子晶体的形式存在
B.X的氢化物在固态属于分子晶体
C.XO2晶体中的作用力只有分子间作用力
D.X所在族元素的单质在固态时能形成两类不同晶体
解析:X2O5中X的化合价是+5,X又是第二周期元素,则X是氮元素。N2在常温下是气体而不是晶体,A项正确;NH3的晶体是分子晶体,B项不正确;NO2晶体是分子晶体,NO2分子间有分子间作用力,NO2分子内的N、O原子间有共价键,C项不正确;N在第ⅤA族,其中N、P单质的晶体是分子晶体,Sb(锑)、Bi(铋)单质的晶体都是金属晶体,D项正确。
13.硫可以形成分子式为S2、S4、S6、S8的单质,其中S8的分子结构如图所示。下列有关说法正确的是( D )
A.S2、S4、S6、S8互为同位素
B.S2的摩尔质量为32 g/mol
C.硫的单质在足量的空气中完全燃烧可生成SO3
D.1 mol S8单质中含有的S—S键个数为8NA
解析:S2、S4、S6、S8都是由硫元素形成的单质,互为同素异形体,A选项错误;S2的摩尔质量为64 g/mol,B选项错误;硫单质在空气中燃烧只能生成SO2,而不能生成SO3,C选项错误;由图可知,1个S8分子中含有8个S—S键,D选项正确。
14.下列叙述正确的是( A )
A.任何原子或离子的组成中都一定含有质子
B.16O2和18O2互为同素异形体
C.40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等
D.同位素是不同核素,物理性质不完全相同,化学性质也不完全相同
解析:任何原子或离子的组成中都含有质子,A正确;16O和18O是互为同位素的两种核素,它们形成的单质16O2和18O2不互为同素异形体,而是同一种物质,B错误;40K质子数是19,中子数是21,40Ca质子数是20,中子数是20,C错误;同位素指的是同种元素的不同核素,物理性质不完全相同,而化学性质完全相同,D错误。
15.今有原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素。已知A、C、F三种原子的最外层共有11个电子,且这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应,且均能生成盐和水。D和E的电子层结构见下表:
元素 最外层电子数 次外层电子数
D x x+4
E x+1 x+4
在一般情况下,B元素的单质不能与A、C、D、E元素的单质化合。请按要求填空:
(1)各元素的元素符号分别为A ,B ,C ,
D ,E ,F 。
(2)D的氢化物的化学式为 ,E的氢化物的化学式为 ,两者的稳定性: > 。
(3)原子序数介于E和F之间的元素R能形成R2、R8等几种单质,这几种单质之间的关系是 。
解析:由x+4=8可知x=4,D、E分别为Si、P元素;由性质信息推测C的氢氧化物具有两性,C为Al元素,则A为Na元素;由“最外层共有11个电子”可知F为Cl元素;由“原子序数依次增大”可知B为Mg元素。
答案:(1)Na Mg Al Si P Cl
(2)SiH4 PH3 PH3 SiH4
(3)互为同素异形体专题整合
一、元素金属性、非金属性强弱的判断
(1)元素金属性强弱的判断依据
①根据金属活动性顺序表判断,越靠前,元素金属性越强。
②根据单质与水或非氧化性酸反应置换出氢气的难易程度判断,置换出氢气越容易,则元素金属性越强。
③根据对应阳离子氧化性强弱判断,金属阳离子氧化性越弱,则元素金属性越强。
④根据金属元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱判断,碱性越强,则原金属元素的金属性越强。
⑤根据置换反应判断,若Xn++YX+Ym+,则Y比X金属性强。
(2)元素非金属性强弱的判断依据
①根据单质与H2化合的难易程度、生成的氢化物的稳定性判断,越易化合,生成氢化物越稳定,则元素非金属性越强。
②根据对应阴离子(或氢化物)还原性强弱判断,非金属阴离子还原性越弱,则元素非金属性越强。
③根据非金属元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱判断,酸性越强,则元素的非金属性越强。
④根据置换反应判断,若An-+BA+Bm-,则B比A非金属性强。
[典例1]下列事实不能作为实验判断依据的是( )
A.钠和镁分别与冷水反应,判断金属性强弱
B.铁投入CuSO4溶液中,能置换出铜,钠投入CuSO4溶液中,不能置换出铜,判断钠与铁的金属性强弱
C.酸性:H2CO3D.Br2与I2分别与足量的H2反应,判断溴与碘的非金属性强弱
解析:A项符合金属与水反应判断金属性强弱的依据;因Na的金属性太强,与CuSO4溶液反应时会先与H2O反应,故B项不能作为判断依据;C项中H2CO3、H2SO4都是最高价含氧酸,由它们的酸性强弱可以推知硫的非金属性比碳强;D项所述符合根据非金属单质与H2反应难易程度判断非金属性强弱的依据。
答案:B
[跟踪训练1]下列对一些实验事实和理论解释正确的是( D )
选项 实验事实 理论解释
A 稀硫酸能导电 H2SO4为离子化合物
B HBr的酸性强于HI的酸性 Br的非金属性比I强
C HF的沸点高于HCl F的非金属性比Cl强
D K3C60在熔融状态下能够导电 K3C60中含有离子键
解析:H2SO4中只含共价键,为共价化合物,但H2SO4在水分子的作用下能电离出自由移动的离子,溶液能导电,故A错误;元素非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,不能根据HCl、HBr水溶液酸性强弱判断Cl和Br的非金属性强弱,故B错误;HF的沸点高于HCl是由于HF分子间存在氢键,与F的非金属性比Cl强无关,故C错误;K3C60在熔融状态下能够导电且是化合物,说明该物质中含有离子键,故D正确。
二、“三看”法比较简单粒子的半径大小
“一看”电子层数:一般情况下,当电子层数不同时,电子层数越多,半径越大。
“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。
“三看”核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
[典例2]四种主族元素的离子aXm+、bYn+、cZn-和dRm-,它们具有相同的电子层结构,若m>n,对下列叙述的判断正确的是( )
①a-b=n-m ②元素的原子半径:Y>X>R>Z ③元素非金属性:Z>R ④最高价氧化物对应水化物碱性:X>Y
A.②③ B.③ C.①②③④ D.①②③
解析:四种主族元素的离子aXm+、bYn+、cZn-和dRm-,它们具有相同的电子层结构,若m>n,则X和Y同周期、Z和R同周期,且X和Y在Z和R的下一个周期,原子序数从大到小的顺序为a>b>c>d,故原子半径:Y>X> R>Z;Y的金属性强于X,故Y的最高价氧化物对应水化物碱性强于X;则Z的非金属性强于R;aXm+和bYn+的电子数相同,故a-b=m-n;综上所述,A正确。
答案:A
[跟踪训练2]下列各组微粒中,半径依次增大的是( A )
A.Al3+、Al、Mg、K B.S、Cl、Cl-、S2-
C.Na+、Na、Cl、Cl- D.S2-、Cl-、K+、Ca2+
解析:同周期主族元素自左而右原子半径减小、同主族元素自上而下原子半径增大,阳离子半径小于相应原子半径,所以微粒半径:Al3+Cl,C错误;电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以离子半径:Ca2+三、根据“位、构、性”关系推断元素
(1)已知元素原子或离子的核外电子排布进行推断
先由电子层数和最外层电子数确定元素在周期表中的位置(周期和族),再由元素周期律推断其单质及化合物的性质。
(2)已知元素单质或化合物的性质(特性)进行推断
由元素单质及化合物的特性可确定元素的名称,根据其原子结构可确定其在周期表中的位置。
(3)已知元素在周期表中的位置进行推断
[典例3]短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X的原子半径比Y的小,且X与Y的最外层电子数之和等于Z的最外层电子数。X与W同主族,Z是地壳中含量最高的元素。下列说法不正确的是( )
A.原子半径的大小顺序:r(W)>r(Y)>r(Z)>r(X)
B.元素Z、W的简单离子的电子层结构相同
C.元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强
D.X、Y两种元素可形成分别含有10e-和18e-的化合物
解析:根据题意可以推断,Z为O,所以X为H,Y为N,W为Na。C项,稳定性:H2O>NH3;D项,NH3为10e-微粒,而N2H4为18e-微粒。
答案:C
[跟踪训练3]短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的最外层电子数是内层电子数的3倍,X所在的周期数是最外层电子数的3倍,由W、X、Y三种元素形成的一种盐溶于水后,加入盐酸,产生的无色气体能使品红褪色。下列说法正确的是( A )
A.W与X可形成至少两种化合物
B.X的简单离子与Z的简单离子具有相同的电子层结构
C.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>Z
D.简单气态氢化物的稳定性:W解析: W的最外层电子数是内层电子数的3倍,W为氧元素;X所在的周期数是最外层电子数的3倍,X为钠元素;由W、X、Y三种元素形成的一种盐溶于水后,加入盐酸,产生的无色气体能使品红褪色,该盐为亚硫酸盐,所以Y为硫元素;短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,Z为氯元素。氧与钠可以形成氧化钠、过氧化钠等化合物,A正确;Na+核外有2个电子层,Cl-核外有3个电子层,两种离子的电子层结构不同,B错误;元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性就越强,非金属性Cl>S,因此酸性HClO4>H2SO4,C错误;元素的非金属性越强,氢化物越稳定,非金属性O>S,所以简单气态氢化物的稳定性H2O>H2S,D错误。
四、化学键与物质类别的关系
(1)稀有气体中不含化学键。
(2)离子化合物一定含离子键,可能含共价键。
(3)共价化合物只含共价键,一定不含离子键。
(4)含共价键的物质不一定是共价化合物。
(5)化学键破坏不一定发生化学变化,但化学反应中一定有化学键的断裂和形成。
[典例4]关于NaCl和HCl,下列说法正确的是( )
A.NaCl和HCl分子中都含有Cl-
B.NaCl是离子化合物,HCl是共价化合物
C.两种化合物不同元素原子间都存在共用电子对
D.两种化合物类型不同,所以不能相互转化
解析:NaCl是离子化合物,不能称为“分子”,NaCl晶体中含有Na+、Cl-,两种离子间的作用力为离子键,不存在共用电子对;HCl是共价化合物,分子中不存在Cl-;NaCl和HCl可以相互转化,NaCl与浓硫酸共热可生成HCl,HCl与NaOH中和可生成NaCl。
答案:B
[跟踪训练4]下列物质的晶体中,既含离子键,又含共价键的是( A )
A.NaOH B.He
C.CaCl2 D.H2O2
解析:Na+和OH-之间形成离子键,OH-内形成共价键,A项正确;氦气属于单原子分子,无任何化学键,只有微弱的范德华力,B项错误;Ca2+和Cl-之间形成的是离子键,C项错误;过氧化氢中只有共价键,D项错误。
五、物质变化与微粒间作用力的关系
物质性质影响因素分析
即凡涉及化学性质的问题,要从化学键方面找原因;凡涉及物理性质的问题,要从分子间作用力及氢键方面找原因。
[典例5]有下列变化:①干冰气化;②硝酸钾熔化;③KHSO4溶于水;④硫酸溶于水;⑤蔗糖溶于水;⑥HI分解。用序号填空:
(1)未破坏化学键的是 。
(2)仅离子键被破坏的是 。
(3)仅共价键被破坏的是 。
(4)离子键和共价键均被破坏的是 。
解析:根据晶体类型判断,离子键是阴、阳离子之间的相互作用;共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用,由此分析解答。①干冰属于分子晶体,气化时不破坏化学键,破坏分子间作用力;②硝酸钾为离子晶体,熔化仅破坏离子键;③KHSO4为离子晶体,溶于水电离出K+、H+、S,破坏的是离子键、共价键;④硫酸是共价化合物,溶于水电离出氢离子和硫酸根离子,所以溶于水仅破坏共价键;⑤蔗糖是分子晶体,溶于水不破坏化学键,破坏分子间作用力;⑥HI是共价化合物,分解时仅破坏共价键。
答案:(1)①⑤ (2)② (3)④⑥ (4)③
[跟踪训练5]下列有关化学键的说法正确的是( D )
A.HCl溶于水、NaCl溶于水破坏的化学键类型相同
B.碘升华、NaCl颗粒被粉碎,均破坏化学键
C.氦气、液溴、硫黄中均存在共价键
D.钠与水反应、钠与氧气反应的过程中,均存在离子键的形成
解析:HCl溶于水破坏的是共价键,NaCl溶于水破坏的是离子键,破坏的化学键类型不同,A项错误;碘分子之间只存在分子间作用力,碘升华破坏分子间作用力,没有破坏化学键,NaCl颗粒被粉碎,只是形状发生了变化,没有破坏化学键,B项错误;稀有气体为单原子分子,不存在共价键,只存在分子间作用力,C项错误;钠与水反应生成NaOH和H2,钠与氧气反应生成氧化钠或过氧化钠,均存在离子键的形成,D项正确。
(以下选择题有1个或2个选项符合题意)
1.下列结论正确的是( C )
①离子半径:K+>Al3+>S2->Cl-
②氢化物的稳定性:HF>HCl>H2S>PH3>SiH4
③离子的还原性:S2->Cl->Br->I-
④氧化性:Cl2>S>Se>Te
⑤酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>HClO
⑥非金属性:O>N>P>Si
⑦金属性:BeA.①②⑤⑦ B.②③⑥⑦
C.②④⑤⑥⑦ D.②③④⑤⑥
解析:电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,电子层数越多,离子半径越大,即离子半径:S2->Cl->K+>Al3+,故①错误;非金属性:F>Cl>S>P>Si,氢化物稳定性:HF>HCl>H2S>PH3>SiH4,故②正确;非金属性Cl>Br>I>S,阴离子还原性S2->I->Br->Cl-,故③错误;非金属性Cl>S>Se>Te,单质氧化性Cl2>S>Se>Te,故④正确;非金属性S>P>C,最高价含氧酸的酸性H2SO4>H3PO4>H2CO3,碳酸酸性比HClO酸性强,即酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>HClO,故⑤正确;同周期元素随原子序数增大,非金属性逐渐增强,同主族元素自上而下,非金属性逐渐减弱,故非金属性:O>N>P>Si,故⑥正确;同主族元素自上而下,金属性逐渐增强,同周期元素自左而右,金属性逐渐减弱,故金属性:Be2.下列4种微粒中,半径按由大到小的顺序排列的是( C )
A.①>②>③>④ B.③>④>①>②
C.③>①>②>④ D.①>②>④>③
解析:根据原子结构推出①②③④分别为S、Cl、S2-、F,同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,因此半径:S>Cl,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,因此半径:Cl>F,S得到两个电子变为S2-,因此半径:S2->S,所以总的半径关系为S2->S>Cl>F,即③>①>②>④,C正确。
3.甲～庚元素在周期表中的相对位置如下表,己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性,甲和丁在同一周期,甲原子最外层与最内层具有相同电子数。下列判断正确的是( BD )
A.丙与戊的原子序数相差25
B.气态氢化物的稳定性:庚>己>戊
C.常温下,甲和乙的单质能与水剧烈反应
D.丁的最高价氧化物可用于制造光导纤维
解析:根据“己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性”可知,己为S元素,结合元素周期表中各元素的相对位置,可得出庚为F、戊为As、丁为Si、丙为B,又由“甲和丁在同一周期,甲原子最外层与最内层具有相同电子数”,说明甲为Mg、乙为Ca。A项,丙(5B)与戊(33As)的原子序数相差28,错误;B项,元素的非金属性越强,其对应气态氢化物的稳定性越强,因非金属性:庚(F)>己(S)>戊(As),则稳定性:HF>H2S>AsH3,正确;C项,常温下,镁与水反应很缓慢,钙能与水剧烈反应,错误;D项,丁(Si)的最高价氧化物(SiO2)可用于制造光导纤维,正确。
4.初中我们知道有新物质生成的反应属于化学反应,但从化学键的观点看,化学反应的实质是“既有旧键的断裂又有新键的形成”,据此你认为下列变化中有化学键断裂,但不属于化学反应的是( C )
A.蔗糖溶于水 B.金刚石变成石墨
C.NaCl熔化 D.P2O5吸水作干燥剂
解析:蔗糖溶于水不电离,依旧以蔗糖分子形式存在,既没有旧键的断裂,也没有新键的形成;而NaCl熔化只有旧键的断裂,没有新键的形成,故两者都不属于化学反应。金刚石变成石墨实际上是金刚石中的碳碳键断裂,碳原子重新结合成新的碳碳键而形成石墨,故属于化学变化;同理P2O5吸水变成磷酸必然伴随“旧键的断裂,新键的形成”,亦属于化学变化。
5.下列叙述正确的是( B )
A.离子化合物中不可能含共价键
B.活泼金属与活泼非金属化合时能形成离子键
C.由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物
D.共价化合物不可能含有离子键,熔融状态可以导电
解析:根据离子化合物的定义可知,离子化合物中可能含有共价键,A错误;活泼金属与活泼非金属化合时可以形成离子键,B正确;氯化铵是由非金属元素形成的化合物,但氯化铵是离子化合物,C错误;共价化合物不含有离子键,熔融状态不能导电,D错误。
6.下表为元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W为短周期元素,W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是( D )
A.X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增
B.Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在,它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增
C.YX2晶体熔化、液态WX3汽化均需克服分子间作用力
D.根据元素周期律,可以推测T元素的单质具有半导体特性,T2X3具有氧化性和还原性
解析:由W元素原子的核电荷数为X元素的2倍,且两者位于同族,可推出X为氧元素、W为硫元素,再依据在周期表中的位置,可推知Z为磷元素、Y为硅元素、T为砷元素。O、S、P的原子半径大小关系为P>S>O,非金属性强弱关系为O>S>P,非金属性越强,气态氢化物越稳定,故氢化物的热稳定性为H2O>H2S>PH3,A项错误;硫元素在自然界中可以以单质形式存在,B项错误;SiO2晶体由共价键构成,是共价晶体,C项错误;As位于金属元素与非金属元素的分界线处,具有半导体特性,As2O3中As为+3价,故As2O3既有氧化性,又有还原性,D项正确。
专题5 检测试题
选题表
难易度 知识点 易 中 难
元素周期律与元素周期表 3,7 13,14,15 19
微粒间的相互作用力 1,5 11 20
微观角度看物质的多样性 8,10 16,17
综合应用 2,4,6,9 12 18
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列关于化学键的说法中,不正确的是( B )
A.化学反应过程包含反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成
B.氯化氢气体溶解于水产生氢离子和氯离子的过程中有离子键被
破坏
C.化学键是相邻原子或离子间的强烈的相互作用
D.非极性键属于一种化学键
解析:化学反应的实质是反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成,A正确;氯化氢气体溶解于水产生氢离子和氯离子的过程中是H原子和Cl原子形成的共价键断裂,B错误;化学键为物质中直接相邻的原子或离子间的强烈的相互作用,C正确;非极性键是同种元素之间形成的共价键,属于化学键,D正确。
2.下列有关叙述正确的是( C )
AO和O中子数相同,质子数不同,互为同位素
B.H2O比H2S稳定,H—S键比H—O键更难断裂
C.Na2O中存在离子键,是离子化合物
D.Na2O2中阳离子与阴离子个数之比为1∶1
解析O和O质子数都是8,中子数分别是8和10,A项错误;氧的非金属性比硫强,故H—O键比H—S键更难断裂,B项错误;Na2O是由Na+和O2-组成的,两者通过离子键结合,C项正确;Na2O2是由Na+和组成的,阳离子与阴离子个数之比为2∶1,D项错误。
3.具有相同电子层数的A、B、C三种元素,已知它们最高价氧化物对应水化物的酸性大小顺序为HAO4>H2BO4>H3CO4,则下列判断正确的是( D )
A.原子半径:A>B>C
B.单质的氧化性:B>A>C
C.气态氢化物的稳定性:AD.原子序数:A>B>C
解析:非金属性:A>B>C,同周期随原子序数增大,元素非金属性增强,故原子序数:A>B>C,D正确;同周期元素原子半径从左到右逐渐减小,原子序数:A>B>C,则原子半径:AB>C,非金属性越强,对应单质的氧化性越强,B错误;非金属性:A>B>C,非金属性越强,对应氢化物的稳定性越强,C错误。
4.下列关于原子结构、元素性质的说法正确的是( B )
A.非金属元素组成的化合物中只含共价键
B.ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素
C.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
D.ⅦA族元素的阴离子还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强
解析:NH4Cl全部由非金属元素组成,但含有离子键和共价键,A项错误;同周期元素从左到右金属性逐渐减弱,各周期中ⅠA族金属元素的金属性最强,B项正确;同种元素的原子的质子数相同,但中子数不一定相同,C项错误;ⅦA 族元素的阴离子还原性越强,则元素的非金属性越弱,其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱,D项错误。
5.下列化学反应中,既有离子键、极性键、非极性键断裂,又有离子键、极性键、非极性键形成的是( C )
A.2NaBr+Cl22NaCl+Br2
B.2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O
C.2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
D.H2S+Cl2S↓+2HCl
解析:反应物NaBr中含有离子键,Cl2中含有非极性键,生成物NaCl中含有离子键,Br2中含有非极性键,反应过程中没有极性键的断裂和生成,A不符合题意;反应物NaOH中含有极性键和离子键,SiO2中含有极性键,生成物Na2SiO3中含有离子键和极性键,H2O中含有极性键,反应过程中没有非极性键的断裂和生成,B不符合题意;反应物Na2O2中含有非极性键和离子键,H2O中含有极性键,生成物NaOH中含有离子键和极性键,O2中含有非极性键,所以反应过程中既有离子键、极性键、非极性键断裂,又有离子键、极性键、非极性键生成,C符合题意;反应物H2S中含有极性键,Cl2中含有非极性键,生成物HCl含有极性键,S中含有非极性键,反应过程中没有离子键的断裂和生成,D不符合题意。
6.下列有关化学用语表示正确的是( C )
A.中子数为10的氧原子O
B.钠离子的电子式:]+
C.Mg2+的结构示意图:
D.电离方程式:NaClONa++Cl-+O2-
解析:元素符号的左上角表示质量数,左下角表示质子数,质子数为8、中子数为10的氧原子质量数为18,则该原子表示为O,A错误;钠离子的电子式为Na+,B错误;Mg的质子数为12,失去两个电子变为Mg2+,其结构示意图为,C正确;次氯酸钠由钠离子和次氯酸根离子构成,则电离方程式:NaClONa++ClO-,D错误。
7.X、Y、Z均为元素周期表中前20号元素,Xb+、Yb-、Z(b+1)-三种简单离子的电子层结构相同,下列说法正确的是( C )
A.原子半径:Z>Y>X
B.离子半径:Yb->Z(b+1)->Xb+
C.Z(b+1)-的还原性一定大于Yb-
D.气态氢化物的稳定性:Hb+1Z>HbY
解析:元素原子的电子层数越多,原子半径越大,同周期元素从左到右原子半径减小,则原子半径:X>Z>Y,A错误;离子的电子层结构相同时,离子半径随原子序数的增大而减小,则离子半径:Z(b+1)->Yb->Xb+,B错误;非金属性越强,对应阴离子的还原性越弱,Z(b+1)-的还原性一定大于Yb-,
C正确;非金属性越强,对应氢化物越稳定,则Hb+1Z的稳定性一定小于HbY,D错误。
8.下列说法中正确的是( B )
A.离子化合物的熔点一定比共价化合物的高
B.稀有气体形成的晶体属于分子晶体
C.干冰升华时,分子内共价键会发生断裂
D.共价晶体的熔点一定比金属晶体高
解析:共价化合物可能是共价晶体,如SiO2晶体,其熔点比大部分离子晶体要高;金属晶体的熔点差别较大,有的很高,如金属钨(W),其熔点比某些共价晶体高。
9.“类推”是常用的学习方法,下列类推的结论中,正确的是( B )
A.ⅣA族元素氢化物沸点顺序是GeH4>SiH4>CH4,则ⅤA族元素氢化物沸点顺序也是AsH3>PH3>NH3
B.第二周期元素氢化物的稳定性顺序是HF>H2O>NH3,则第三周期元素氢化物的稳定性顺序也是HCl>H2S>PH3
C.存在离子键的化合物是离子化合物,则存在共价键的化合物是共价化合物
D.Cl2+H2OHCl+HClO,所以F2+H2OHF+HFO
解析:氨气分子中存在氢键,所以沸点要高于AsH3的,即顺序为NH3>AsH3>PH3,A错误;非金属性越强,其气态氢化物越稳定,第二周期元素氢化物的稳定性顺序是HF>H2O>NH3,则第三周期元素氢化物的稳定性顺序也是HCl>H2S>PH3,B正确;有些非金属单质,如氧气分子中也存在共价键,C错误;2F2+2H2O4HF+O2,D错误。
10.下列有关晶体的说法中正确的是( B )
A.晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.共价晶体中共价键越强,熔点越高
C.冰融化时水分子中共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏
解析:晶体中分子间作用力越大,该晶体熔、沸点越高,与分子稳定性无关,A错误;冰融化时破坏分子间作用力,属于物理变化,而水分子中共价键断裂时发生化学变化,C错误;氯化钠熔化时离子键被破坏,形成自由移动的离子,D错误。
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物,可以进行下列实验。其中合理、可靠的是( B )
选项 方法或操作 现象或结果 结论
A 观察常温下的状态 SbCl5是苍黄色液体,SnCl4为无色液体 SbCl5和SnCl4 都是离子化合物
B 测定三者的熔点 依次为73.5 ℃、2.8 ℃、-33 ℃ 三者都不是离子化合物
C 将三者溶解于水中,滴入HNO3酸化的AgNO3溶液 都产生白色沉淀 三者都是离子化合物
D 测定三者水溶液的导电性 都可以导电 都是离子化合物
解析:离子化合物熔、沸点较高,常温下呈固态,故A错误,B正确;如果SbCl3、SbCl5、SnCl4是共价化合物,它们在水溶液中发生电离,也可能有C和D的现象和结论,故C、D错误。我们判定某化合物是离子化合物还是共价化合物的常用方法是测定熔融状态下该化合物能否导电,若能导电则为离子化合物,若不能导电则为共价化合物。
12.下列说法正确的是( AC )
A.由ⅠA族和ⅥA族元素形成的原子个数比为1∶1、电子总数为38的化合物,是含有共价键的离子型化合物
B.在SiO2晶体中,1个Si原子和2个O原子形成2个共价键
C.HI的相对分子质量大于HF,但HF的沸点高于HI
D.H与D、16O与18O互为同位素;O、O、O、O互为同素异形体
解析:A项原子个数比为1∶1、电子总数为38的化合物应是Na2O2,它是含O—O共价键的离子型化合物;B项二氧化硅中每个硅原子与4个氧原子形成4个硅氧共价键,同时每个氧原子与2个硅原子形成2个硅氧共价键,所以硅氧原子个数比为1∶2;C项因HF分子间形成氢键,而HI分子间不存在氢键,虽然HF相对分子质量小于HI,但沸点还是高于HI;D项同素异形体的研究对象是单质。
13.W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素,已知:四种元素的电子层数之和为10,且它们分别属于连续的四个主族;四种元素的原子中半径最大的是X原子。下列说法正确的是( B )
A.四种元素中有两种元素在第二周期
B.W所在主族元素的原子次外层电子数可能为2或8,不可能为18
C.X、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物两两之间能反应
D.工业上获得X单质的方法主要是电解其熔融的氧化物
解析:W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素,且它们分别属于连续的四个主族,电子层数越多,其原子半径越大,同一周期元素原子半径随着原子序数增大而减小,四种元素的原子中半径最大的是X原子,所以X、Y、Z位于同一周期,四种元素的电子层数之和为10,W只能是H,X、Y、Z位于第三周期,它们属于连续的四个主族元素,则X是Mg、Y是Al、Z是Si。四种元素中没有第二周期的元素,A错误;W是H,W所在主族元素的原子次外层电子数可能为2或8,如Li、Na,B正确;X、Y、Z的最高价氧化物的水化物分别是Mg(OH)2、Al(OH)3、H2SiO3,氢氧化铝属于两性氢氧化物,但不能溶于弱酸、弱碱,所以氢氧化铝不能溶于氢氧化镁、硅酸,C错误;Mg属于活泼金属,工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼Mg,D错误。
14.某同学在研究前18号元素时发现,可以将它们排成如图所示的“蜗牛”形状,图中每个“”代表一种元素,其中O点代表氢元素。下列说法中不正确的是( A )
A.离O点越远的元素原子半径越大
B.虚线相连的元素处于同一族
C.B元素是图中金属性最强的元素
D.A、B组成的化合物中可能含有共价键
解析:由题给信息可推知B为钠元素,是第三周期原子半径最大的元素,A不正确;按照原子序数可以将各个黑点对应的元素确定可知,B正确;短周期中钠元素金属性最强,C正确;A对应的为氧元素,B对应的为钠元素,两者形成的离子化合物过氧化钠中存在氧氧共价键,D
正确。
15.a、b、c、d为短周期元素,原子序数依次增大。a原子最外层电子数等于电子层数的3倍,a和b能组成两种常见的离子化合物,其中一种含两种化学键,d的最高价氧化物对应的水化物和气态氢化物都是强酸。向d的氢化物的水溶液中逐滴加入bca2溶液,开始没有沉淀,随着bca2溶液的不断滴加,逐渐产生白色沉淀。下列推断正确的是( AB )
A.原子半径:b>c>a
B.最高价氧化物对应水化物的碱性:b>c
C.cd3含有离子键,是离子化合物
D.向b2a2中加入cd3溶液一定不产生沉淀
解析:a、b、c、d为短周期元素,原子序数依次增大,a原子最外层电子数等于电子层数的3倍,a为O;a和b能组成两种常见的离子化合物,其中一种含两种化学键,b为Na;d的最高价氧化物对应的水化物和气态氢化物都是强酸,d为Cl;d的氢化物的水溶液为盐酸,向盐酸中逐滴加入bca2溶液,开始没有沉淀,随着bca2溶液的不断滴加,逐渐产生白色沉淀,c为Al。同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径:b>c>a,A正确;同周期从左到右元素的金属性逐渐减弱,最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱,金属性:b>c,最高价氧化物对应水化物的碱性:b>c,B正确;cd3为AlCl3,AlCl3是共价化合物,C错误;b2a2为Na2O2,过氧化钠与AlCl3溶液中的水反应生成NaOH和氧气,过量NaOH与AlCl3溶液反应生成NaAlO2,而少量NaOH与AlCl3溶液反应会产生氢氧化铝沉淀,D
错误。
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(8分)按要求用序号填空。
(1)有以下各组物质:①CO、CO2,②H2、D2、T2,Cl、Cl,④14C、14N,⑤液氨、氨水,⑥O2、O3,⑦CH2CH2、CH3CH2CH3,⑧、。其中互为同位素的是 ,互为同素异形体的是 ,互为同分异构体的是 。
(2)现有①BaCl2、②金刚石、③NH4Cl、④Na2S、⑤干冰、⑥碘片六种物质,熔化时需要破坏共价键的是 ,属于离子晶体的是 ,晶体含有两种化学键的是 ,含有分子间作用力的是 。
解析:(1)同位素:质子数相同、中子数不同的同一元素的原子互称同位素,则ClCl互为同位素。同素异形体:同种元素组成的不同单质,则⑥O2、O3互为同素异形体。同分异构体:分子式相同、结构不同的化合物,则⑧、互为同分异构体。
(2)①BaCl2中只含离子键,②金刚石中只含C—C共价键,③NH4Cl属于离子晶体,含离子键、共价键,④Na2S中含离子键,⑤干冰中只含CO共价键,⑥碘片中只含 I—I共价键。熔化时需要破坏共价键的是②,属于离子晶体的是①③④,晶体含有两种化学键的是③,含有分子间作用力的是⑤⑥。
答案:(1)③ ⑥ ⑧ (2)② ①③④ ③ ⑤⑥
17.(10分)C60、金刚石和石墨的结构模型分别如图所示(金刚石、石墨仅表示出部分结构):
(1)等质量的C60、金刚石和石墨三者完全燃烧产生的二氧化碳的物质的量 ,在一定条件下,它们相互之间能否转化 (填“能”或“不能”)。
(2)固态时,C60、金刚石和石墨三者中为分子晶体的是 。
(3)石墨是层状结构,层与层之间可以滑动,其硬度比金刚石小很多的原因是 。
答案:(1)相等 能 (2)C60 (3)石墨中层与层之间的作用力是较弱的分子间作用力
18.(16分)下面是元素周期表的草图,表中所列字母代号分别代表某一种元素,请回答:
(1)表中的实线表示元素周期表的左右边界,请用实线补全元素周期表的上下边界。
(2)表中最活泼的金属元素与最活泼的非金属元素形成的物质是
(填化学式)。
(3)由a、d两种元素可形成两种化合物,写出其中一种化合物分解生成另一种化合物的化学方程式: ,这两种化合物中所含的化学键有 (填字母)。
A.极性共价键 B.非极性共价键 C.离子键
(4)e、f、k、m对应的单原子离子的半径由大到小的顺序为 (填离子符号,下同)。
(5)d、m对应的离子还原性由强到弱的顺序为 。
(6)d、e、p的气态氢化物中,最不稳定的是 (填分子式)。
(7)用电子式表示n与m形成的原子个数比为2∶1的化合物的形成过程: 。
解析:(1)元素周期表共七个周期,第一周期为短周期,包括2种元素,第二、三周期为短周期,包含8种元素,其余周期为长周期,则元素周期表上下边界如图所示:
(2)表中最活泼的金属元素与最活泼的非金属元素分别为K和F,则形成的物质是KF。
(3)a、d两种元素分别为H与O,形成两种化合物为H2O和H2O2,则其中一种化合物分解生成另一种化合物的化学方程式为2H2O22H2O+
O2↑,这两种化合物中所含的化学键有极性共价键和非极性共价键,故选AB。
(4)e、f、k、m对应的单原子离子分别为F-、Na+、Al3+、S2-,则半径由大到小的顺序为S2->F->Na+>Al3+。
(5)d、m对应的离子分别为O2-、S2-,则还原性由强到弱的顺序为S2->O2-。
(6)d、e、p的气态氢化物中,最不稳定的是HBr。
(7)n与m形成的原子个数比为2∶1的化合物是K2S,则用电子式表示其形成过程为。
答案:(1)
(2)KF (3)2H2O22H2O+O2↑ AB (4)S2->F->Na+>Al3+ (5)S2->O2- (6)HBr
(7)
19.(12分)原子序数依次增加的前四周期的主族元素A～I的有关性质如下:
元素代号 A B C D E
原子半径/nm 0.037 0.070 0.066 0.064 0.117
主要化合价 +1 +5、-3 -2 -1 +4、-4
元素代号 F G H I
原子半径/nm 0.104 0.099 0.197 0.114
主要化合价 +6、-2 +7、-1 +2 +7、-1
已知E的单质是一种常见的半导体材料,分析表中数据,回答有关
问题:
(1)元素G在周期表中的位置是 ,元素C的气态氢化物的电子式为 。
(2)元素A、B、G可形成化合物BA4G,该化合物中存在的化学键有 ,E的单质晶体属于 (填“离子”“分子”或“共价”)晶体。
(3)元素D、G、I的非金属性由强到弱的顺序是 (用元素符号表示)。
(4)元素C、D的气态氢化物的稳定性顺序为 (用化学式表示),元素D的单质可以将元素C从化合物A2C中置换出来,该置换反应的化学方程式为 。
解析:根据表格数据,D、G、I的最低负价均为-1价,其中G、I有+7价,则D为F元素;I的原子半径大于G,则G为Cl元素,I为Br元素。E存在+4和-4价,为第ⅣA族元素,E的单质是一种常见的半导体材料,为Si元素。F的原子序数大于E,小于G,主要化合价为+6、-2价,则F为S元素。H的原子序数大于G,化合价为+2价,则H为Ca元素。根据B、C的原子序数的关系和原子半径的大小可知,B为N元素,C为O元素,则A为H元素。
(1)元素G为Cl元素,在周期表中位于第三周期ⅦA族,元素C的气态氢化物为水,电子式为H。
(2)元素A、B、G可形成化合物NH4Cl,为铵盐,属于离子化合物,该化合物中存在的化学键有离子键、共价键;硅晶体为空间网状结构的晶体,属于共价晶体。
(3)同一主族元素从上到下,非金属性减弱,元素D、G、I的非金属性由强到弱的顺序为F>Cl>Br。
(4)同一周期元素从左向右,非金属性增强,则对应氢化物的稳定性增强。元素C、D的气态氢化物的稳定性顺序为HF>H2O,元素D的单质可以将元素C从化合物H2O中置换出来,反应的化学方程式为2H2O+
2F24HF+O2。
答案:(1)第三周期ⅦA族 H
(2)离子键、共价键 共价
(3)F>Cl>Br
(4)HF>H2O 2H2O+2F24HF+O2
20.(14分)A、B、C、D、E为原子序数依次增大的短周期主族元素,其原子半径与最外层电子数的关系如图1。E原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍,D的简单离子核外电子排布与C2-相同。
试回答:
(1)元素E在元素周期表中的位置是 。
(2)与元素D的简单离子所含电子数和质子数均相同的微粒是 (用化学式作答,下同)。
(3)B和E的最高价氧化物对应的水化物,酸性较弱的为 。若用图2装置验证这两种酸的酸性强弱,则在装置中加入的试剂分别为Ⅰ ,Ⅱ ,观察到的实验现象是 。
(4)由以上五种元素组成的中学常见的物质,其组成和结构信息如
下表:
物质 组成和结构信息
a 含有A、C、D的盐
b C、D组成的化合物,且原子个数之比为1∶1
c 化学组成为AC2
①a含有的化学键有 。
②b与c反应的化学方程式为 。
解析:A、B、C、D、E为原子序数依次增大的短周期主族元素,E原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍,则D处于ⅠA族,E处于ⅣA族,E与A最外层电子数相同,两者同主族,且E的原子半径较大,故A为C元素、E为Si元素;最外层电子数:C>B>4,且两者原子半径小于碳原子,故B、C处于第二周期,C可形成离子C2-,故C为O元素,则B为N元素;D的简单离子核外电子排布与O2-相同,且D处于ⅠA族,故D为Na。(1)E为Si元素,在元素周期表中的位置是第三周期ⅣA族。(2)D的简单离子为Na+,与Na+所含电子数和质子数均相同的微粒是N或H3O+。(3)B和E的最高价氧化物对应的水化物分别为HNO3、H2SiO3,酸性较弱的为H2SiO3,若验证这两种酸的酸性强弱,根据强酸制弱酸的原理,可知装置Ⅰ中加入的试剂为HNO3溶液,装置Ⅱ中加入的试剂为Na2SiO3溶液,发生反应:2HNO3+Na2SiO3H2SiO3↓+2NaNO3,现象为装置Ⅱ中出现白色胶状沉淀。(4)a是含有C、O、Na的盐,则a为Na2CO3;c的化学组成为AC2,则c为CO2;b是由O、Na组成的化合物,且原子个数之比为1∶1,则b为Na2O2。Na2CO3中含有离子键、共价键。b与c反应的化学方程式为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
答案:(1)第三周期ⅣA族 (2)N(或H3O+)
(3)H2SiO3 HNO3 Na2SiO3 装置Ⅱ中出现白色胶状沉淀
(4)①离子键、共价键
②2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
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选题表
难易度 知识点 易 中 难
物质的分类 2
分离物质的基本方法 1 17
化学计量 3 15 19
氧化还原与离子反应 4,5 12
钠、镁及其化合物 6
氯、溴、碘及其化合物 11
硫及其化合物 7
元素周期律与元素周期表 8 16
微粒间的作用力与物质多样性 9,10
综合应用 13,14 18,20
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.《本草衍义》中对精制砒霜过程有如下叙述:“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”文中涉及的操作方法是( B )
A.蒸馏 B.升华 C.蒸发 D.萃取
解析:砒霜样品受热,其有效成分三氧化二砷变成蒸气(升华),降温,蒸气凝华成固体,从而达到分离提纯砒霜的目的。
2.下列关于物质分类的说法正确的是( A )
A.烟、云、雾都属于胶体
B.氯化铵、次氯酸都属于强电解质
C.SO2、SiO2、CO均为酸性氧化物
D.胶体区别于其他分散系的本质原因是丁达尔效应
解析:烟、云、雾都属于胶体,A正确;次氯酸属于弱电解质,B错误;CO为不成盐氧化物,C错误;胶体区别于其他分散系的本质原因是分散质粒子直径大小,D错误。
3.用6.02×1023表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( A )
A.常温常压下,1.6 g臭氧中含有6.02×1022个氧原子
B.标准状况下,2.24 L水中含有6.02×1022个水分子
C.2.24 L氨气分子中含6.02×1023个电子
D.2.4 g金属镁变为镁离子时失去6.02×1022个电子
解析:A项,n(O3)== mol,n(O)=0.1 mol,故含有6.02×1022个氧原子;B项,标准状况下,水不是气体;C项,没有说明在标准状况下,NH3的物质的量不能确定;D项,2.4 g Mg变为Mg2+,失去2×6.02×
1022个电子。
4.已知常温下,溶液中能发生如下反应:①2R-+Z2R2+2Z-;②16H++
10Z-+2X2X2++5Z2+8H2O;③2M2++R22M3++2R-。由此判断,下列说法中正确的是( D )
A.Z2+2M2+2M3++2Z-不可以进行
B.Z元素在①②反应中都发生还原反应
C.反应②中X是还原剂,X2+是还原产物
D.各粒子氧化性由强到弱的顺序是X>Z2>R2>M3+
解析:反应①中,氧化性Z2>R2,还原性Z-Z2,还原性X2+M3+,还原性R-Z2>R2>M3+,还原性强弱顺序为X2+Z2>R2>M3+,D正确。
5.下列反应的离子方程式正确的是( B )
A.用稀盐酸除水垢中的碳酸钙:
Ca2++C+2H+Ca2++H2O+CO2↑
B.用稀盐酸除水垢中的氢氧化镁:
Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O
C.用碳酸氢钠作为抗酸药中和胃酸:
2H++CH2O+CO2↑
D.用H2SO4中和碱性废水:
H2SO4+2OH-2H2O+S
解析:用稀盐酸除水垢中的碳酸钙:CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑,故A错误;用稀盐酸除水垢中的氢氧化镁:Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O,故B正确;用碳酸氢钠作为抗酸药中和胃酸:H++HCH2O+CO2↑,故C错误;用H2SO4中和碱性废水:H++OH-H2O,故D错误。
6.下列关于Na2O和Na2O2的说法正确的是( C )
A.Na2O2、Na2O都是钠的氧化物,都是碱性氧化物
B.Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体
C.Na2O2在与CO2的反应中既是氧化剂又是还原剂
D.Na2O2与足量水反应时,1 mol Na2O2转移2 mol电子
解析:A项,Na2O2与水反应除了生成NaOH外,还有O2生成,所以Na2O2只是Na的氧化物,不是碱性氧化物;B项,Na2O2是淡黄色固体;D项, Na2O2与H2O反应时,Na2O2中-1价的O变成了-2价的O和0价的O,故
1 mol Na2O2转移1 mol电子。
7.下列关于硫及其化合物的说法正确的是( D )
A.浓硫酸具有脱水性,可用于干燥氨气
B.加氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,一定有S
C.二氧化硫能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色,因其有漂白性
D.如图装置中血红色褪去,可以验证SO2的还原性
解析:浓硫酸具有酸性,不可用于干燥氨气,A错误;加氯化钡溶液有白色沉淀产生,可能是钡盐沉淀,也可能是氯盐沉淀,加入盐酸不溶解,不能说明一定有S,B错误;二氧化硫具有还原性,能跟溴水、酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应而使其褪色,不是漂白性,C错误;硫酸铁溶液遇KSCN溶液变为血红色,通入二氧化硫,发生反应:SO2+
2Fe3++2H2OS+2Fe2++4H+,血红色褪去,证明SO2具有还原性,D正确。
8.下列关于金属铷的说法不正确是( D )
A.金属铷与氧气反应,能够生成复杂的氧化物
B.金属铷与水剧烈反应,可能会发生爆炸
C.金属铷的密度大于钠,故可保存在煤油中
D.铷的最高价氧化物对应的水化物难溶于水
解析:金属铷为第五周期ⅠA族元素,金属性较强,与钠性质相似。金属铷与氧气反应,反应条件不同,产物不同,能够生成复杂的氧化物,A正确;金属铷金属性较强,与水剧烈反应,可能会发生爆炸,B正确;金属铷的密度大于钠,且不与煤油反应,故可保存在煤油中,C正确;铷的最高价氧化物对应的水化物为强碱,易溶于水,D错误。
9.下列说法正确的是( D )
A.石英、金刚石、冰都是通过共价键形成的共价晶体
B.干冰气化时吸收的热量用于克服分子内碳、氧原子间的作用力
C.氯化氢和氯化钠溶于水都能电离出Cl-,所以氯化氢和氯化钠均是离子化合物
D.CO2和H2O分子中氧原子的最外电子层都具有8电子的稳定结构
解析:冰属于分子晶体,A错误;干冰气化时只破坏分子间作用力,B错误;HCl属于共价化合物,C错误;根据CO2和H2O的电子式可知,氧原子的最外电子层都达到了8电子稳定结构,D正确。
10.关于化学键的各种叙述中,下列说法正确的是( B )
A.在离子晶体中,只存在离子键
B.共价化合物中,一定不存在离子键
C.仅由非金属元素形成的化合物中不可能有离子键
D.由不同种元素组成的多原子分子里,一定只存在极性键
解析:离子晶体中可能存在共价键,如NaOH为离子晶体,晶体中存在离子键、共价键,A错误;含离子键的化合物一定为离子化合物,在共价化合物中一定不存在离子键,B正确;仅由非金属元素形成的化合物可能为离子化合物,含有离子键,如氯化铵等铵盐都是由非金属元素组成的离子化合物,C错误;由不同种元素组成的多原子分子里,一定存在不同非金属元素之间的极性键,也可能存在非极性键,如过氧化氢分子(H—O—O—H)中存在极性键和非极性键,D错误。
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.漂白粉和漂粉精是常用的消毒清洁用品,有效成分均为Ca(ClO)2,相应的生产流程如下。
下列说法错误的是( AD )
A.①中电解饱和食盐水制氯气的过程中,没有元素化合价发生变化
B.②中反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
C.④中反应:Cl2O+H2O2HClO,氯元素的价态未发生改变
D.制备漂粉精过程中,Cl2转化为Ca(ClO)2时,Cl的原子利用率为100%
解析:饱和食盐水通电电解得到氯气,氯气与石灰乳反应生成氯化钙和次氯酸钙,干燥后即得漂白粉;氯气与湿润的碳酸钠反应得到Cl2O气体,溶于水得到HClO,次氯酸再与石灰乳反应得到次氯酸钙,干燥后即为漂粉精。①中氯元素由化合态变为游离态,一定有元素化合价的变化,A错误;②中反应为氯气与石灰乳的反应,生成氯化钙、次氯酸钙和水,化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O,B正确;Cl2O和HClO中氯元素的化合价均为+1价,C正确;氯气与湿润的碳酸钠反应时发生的是歧化反应:2Cl2+Na2CO3Cl2O+2NaCl+CO2,NaCl中的氯元素没有用于制取漂粉精,氯原子的利用率不是100%,D错误。
12.能正确表示下列化学反应的离子方程式的是( D )
A.氢氧化钡溶液与稀硫酸的反应:OH-+H+H2O
B.澄清的石灰水与稀盐酸反应:Ca(OH)2+2H+Ca2++2H2O
C.铜片插入硝酸银溶液中:Cu+Ag+Cu2++Ag
D.石灰石溶于稀盐酸中:CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑
解析:氢氧化钡溶液与稀硫酸反应生成水和难溶物硫酸钡,反应的离子方程式为Ba2++S+2H++2OH-BaSO4↓+2H2O,A错误;澄清的石灰水中Ca(OH)2全部电离成Ca2+、OH-,其与盐酸反应的离子方程式为OH-+
H+H2O,B错误;铜单质金属活泼性强于银,铜片与硝酸银溶液发生置换反应生成银和硝酸铜,反应的离子方程式为Cu+2Ag+Cu2++2Ag,C错误;石灰石主要成分为碳酸钙,碳酸钙属于难溶盐,其与盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳,反应的离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++ H2O+CO2↑,D正确。
13.已知草酸(H2C2O4)是一种弱酸,157 ℃升华,170 ℃以上分解可放出CO2和CO;可与酸性KMnO4溶液反应;其钠盐易溶于水,钙盐难溶于水。下列说法正确的是( D )
A.草酸受热产生的气体,用足量的NaOH溶液充分吸收后,可收集得到纯净的CO
B.草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜,若出现黑色变红色现象,则说明产生的气体中一定有CO
C.草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,若能产生白色浑浊现象,则说明产生的气体中一定有CO2
D.H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4+2Mn+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
解析:草酸受热产生的气体,用足量的NaOH溶液充分吸收后,收集到的CO还含有水蒸气,不可能得到纯净的CO,A错误;草酸能被酸性高锰酸钾氧化,自身具有还原性,可以还原灼热的氧化铜,所以出现黑色变红色现象,不一定是CO的作用,B错误;草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,产生白色浑浊现象,还可能是草酸与氢氧化钙生成草酸钙沉淀,不能说明产生的气体中一定有CO2,C错误。
14.X、Y、Z、M、R为五种短周期元素,其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法不正确的是( AC )
A.简单阳离子半径R最小
B.M的氢化物常温常压下为气体,分子间无氢键
C.最高价氧化物的水化物的酸性:ZD.X与Y可以形成平面形结构的分子,分子中存在极性共价键和非极性共价键
解析:同周期元素原子序数越大,原子半径越小,同主族元素原子序数越大,原子半径越大,根据图中规律得出X、Y、Z、M、R分别为H、C、N、S、Na。氢离子的离子半径最小,A不正确;S的氢化物为H2S,常温常压下为气体,分子间无氢键,B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,非金属性:C15.标准状况下,V L氨气溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g·mL-1),所得溶液的密度为ρ g·mL-1,质量分数为w,物质的量浓度为
c mol·L-1,则下列关系中不正确的是( A )
A.ρ= B.w=
C.w= D.c=
解析:选项A中溶液的体积错误,故A项关系不成立。
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(14分)如图是部分短周期元素的常见化合价与原子序数的关系:
(1)元素A在周期表中的位置为 。
(2)用电子式表示D2G的形式过程: ,其所含化学键类型为 。
(3)C2-、D+、G2-半径由大到小的顺序是 (填离子符号)。
(4)C、G的简单氢化物中,沸点较低的是 (填化学式),原因是 。两种气态氢化物的稳定性:C (填“>”或“<”)G。
(5)C与D形成的具有强氧化性的化合物的电子式为 。
解析:由图中化合价可知,A、F的化合价都为+4、-4,两者位于同主族,且F的原子序数较大,故A为C元素、F为Si元素;C的化合价为-2,没有正化合价,故C为O元素;D的化合价为+1,处于第ⅠA族,原子序数大于O元素,故D为Na元素;E的化合价为+3,为Al元素;G的最高正价为+6、最低负价为-2,为S元素;B的化合价有+5、-3,处于第ⅤA族,原子序数介于C、O之间,则B为N元素。
(1)A为C元素,位于周期表中第二周期ⅣA族。
(2)Na2S属于离子化合物,含有离子键。
(3)电子层结构相同时,核电荷数越大,离子半径越小;电子层结构不同时,电子层数越多,离子半径越大,即离子半径:S2->O2->Na+。
(4)H2O分子间存在氢键,所以水的沸点高于H2S;非金属性:O>S,所以H2O的稳定性强于H2S。
(5)C与D形成的具有强氧化性的化合物是Na2O2,Na2O2是由2个Na+与1个]2-通过离子键结合形成的离子化合物,电子式为Na+]2-Na+。
答案:(1)第二周期ⅣA族
(2) 离子键
(3)S2->O2->Na+ (4)H2S 水分子间存在氢键 >
(5)Na+]2-Na+
17.(5分)已知A、B、C、D四种物质的一些物理性质如下表所示。
物质 A B C D
分散到水中 悬浊液 无色溶液 液体分层,且下层为无色油状液体 无色 溶液
熔点/℃ 1 452 -21.3 -11.5 801
沸点/℃ 1 703 78.9 117 1 210
根据上述信息,回答下列问题:
(1)若已知A与D不发生反应,且均不与水反应。
①欲从A、D的混合物中分离提纯D,需进行的操作:a溶解;b (填操作名称,下同);c 。
②上述a、b、c操作过程中均需用到的一种玻璃仪器为 。
(2)从B的水溶液中分离出B的操作名称为 。
(3)从C与水的混合物中分离提纯C,所需的玻璃仪器有 。
解析:(1)①根据题中信息可知,A不溶于水,D溶于水,因此,欲从A、D的混合物中分离提纯D,首先要进行溶解、过滤,得到D的溶液,再蒸发结晶即可得到D。②溶解、过滤和蒸发结晶操作中都要用到玻璃棒。(2)B与水互溶,但其沸点与水的沸点相差较大,因此可用蒸馏的方法分离。(3)C与水不互溶,因此从C与水的混合物中分离提纯C,可采取分液的方法。分液时需要用到分液漏斗和烧杯。
答案:(1)①过滤 蒸发结晶 ②玻璃棒 (2)蒸馏 (3)分液漏斗、
烧杯
18.(12分)绿矾(FeSO4·7H2O)是自然界存在的一种矿石,翠绿如宝石,很早就引起人们的重视。
材料一 《唐本草》和《天工开物》等古籍都记载中国很早就能焙烧绿矾制备铁红(主要成分是Fe2O3)。铁红颜色鲜艳,稳定无毒,是中国传统红色颜料的重要着色剂。
材料二 公元8世纪,阿拉伯炼金家查比尔曾提出,把绿矾焙烧可以蒸馏出“矾精”,它具有比较大的溶解力。绿矾焙烧是一种生产硫酸的古老方法。
(1)某研究性学习小组用如图所示实验装置对绿矾的焙烧反应进行
探究。
①实验过程中,装置A硬质玻璃管中可观察到的实验现象是 。
②装置C的作用是 。
③该小组学生设计如下实验方案验证“矾精”是硫酸溶液:取U形管中的溶液少许于试管中,滴入 (填试剂名称),溶液呈红色,说明“矾精”中含有H+;检验“矾精”中含有S的方法是 。
(2)某工厂计划用绿矾焙烧工艺生产高纯度铁红(Fe2O3)160 kg,计算理论上所需绿矾的质量为 。
解析:(1)①焙烧绿矾制备铁红(主要成分是Fe2O3),实验过程中,装置A硬质玻璃管中可观察到的实验现象是绿色晶体变成红棕色粉末。②在空气中加热绿矾,会生成二氧化硫,二氧化硫会污染空气,不能任意排放,所以装置C的作用是吸收二氧化硫,防止污染空气。③检验氢离子用紫色石蕊试液,溶液变红色;检验“矾精”中含有S的方法是取U形管中的溶液少许于试管中,滴加稀盐酸,没有现象,再加入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成,说明含有S。
(2)利用铁原子守恒得:m(绿矾)=×2×M(绿矾)=×
2×278 g/mol=556 kg。
答案:(1)①绿色晶体变成红棕色粉末 ②吸收尾气SO2,防止污染环境 ③紫色石蕊试液 取U形管中的溶液少许于试管中,滴加稀盐酸,没有现象,再加入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成,说明含有S
(2)556 kg
19.(16分)将24.4 g NaOH固体溶于水配成100 mL溶液,其密度为1.219 g· mL-1。
(1)该溶液中NaOH的物质的量浓度为 。
(2)该溶液中NaOH的质量分数为 。
(3)从上述溶液中取出10 mL,其中NaOH的物质的量浓度为 ,
NaOH的质量分数为 ,溶液的密度为 ,含NaOH的质量为 ,含NaOH的物质的量为 。
(4)将取出的10 mL溶液加水稀释到100 mL,稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为 。
解析:(1)n(NaOH)==0.61 mol,c(NaOH)===
6.1 mol·L-1。
(2)100 mL NaOH溶液的质量为100 mL×1.219 g· mL-1=121.9 g。w(NaOH)=×100%≈20%。
(3)从原溶液中取出10 mL溶液,其中物质的量浓度、质量分数、密度均不会改变,但所含NaOH的质量、物质的量均变为原来的。
(4)这10 mL NaOH溶液的物质的量浓度为6.1 mol·L-1,稀释到100 mL以后,NaOH的物质的量浓度缩小为=0.61 mol·L-1。
答案:(1)6.1 mol·L-1
(2)20%
(3)6.1 mol·L-1 20% 1.219 g· mL-1 2.44 g 0.061 mol
(4)0.61 mol·L-1
20.(13分)消毒剂在生产、生活中有极其重要的作用,开发具有广谱、高效、低毒的杀菌剂和消毒剂是今后发展的趋势。
(1)Cl2、H2O2、ClO2(还原产物为Cl-)、O3(1 mol O3转化为1 mol O2和1 mol H2O)等物质常被用作消毒剂。等物质的量的上述物质消毒效率最高的是 (填字母)。
A.Cl2 B.H2O2
C.ClO2 D.O3
(2)H2O2有时可作为矿业废液消毒剂,有“绿色氧化剂”的美称。如消除采矿业废液中的氰化物(如KCN),经以下反应实现:KCN+H2O2+H2OA+NH3↑,则生成物A的化学式为 ,H2O2被称为“绿色氧化剂”的理由是 。
(3)漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)在常温下于黑暗处可保存一年。亚氯酸不稳定可分解,反应的离子方程式为HClO2ClO2↑+H++Cl-+H2O(未配平)。在该反应中,当有1 mol ClO2生成时转移的电子数约为 。
(4)“84”消毒液(主要成分是NaClO)和洁厕剂(主要成分是浓盐酸)不能混用,原因是 (用离子方程式表示)。
利用氯碱工业的产物可以生产“84”消毒液,写出有关反应的化学方程式: 。
解析:(1)1 mol Cl2、H2O2、ClO2、O3转移的电子依次为1 mol、1 mol、5 mol、2 mol,因此等物质的量的上述物质,ClO2的消毒效率最高。
(2)根据元素守恒原理,可知反应KCN+H2O2+H2OA+NH3↑,A为KHCO3。过氧化氢作氧化剂,还原产物是水,没有污染。
(3)该反应为歧化反应,HClO2中的氯元素+3价一部分升高到ClO2中的+4价,一部分降到-1价,当有1 mol ClO2生成,转移1 mol电子,电子数约为6.02×1023。
(4)原因是Cl-+ClO-+2H+H2O+Cl2↑。化学方程式为2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O。
答案:(1)C
(2)KHCO3 过氧化氢作氧化剂,还原产物是水,没有污染
(3)6.02×1023
(4)Cl-+ClO-+2H+H2O+Cl2↑ 2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O