必修第一册 4.2 元素周期律 同步练习题(含解析)

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必修第一册 第四章 第二节 元素周期律 同步练习题
一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题4分，共40分）
1． 我国嫦娥五号探测器带回1.731 kg的月球土壤，经分析发现其构成与地球土壤类似，土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z，原子序数依次增大，最外层电子数之和为15。X、Y、Z为同周期相邻元素，且均不与W同族。下列结论正确的是(　　)
A．原子半径大小顺序为W>X>Y>Z
B．化合物XW中的化学键为离子键
C．Y单质的导电性能弱于Z单质的
D．Z的氧化物的水化物的酸性强于碳酸
2． 1869年门捷列夫把当时已知的元素根据物理、化学性质进行排列，准确预留了甲、乙两种未知元素的位置，并预测了二者的相对原子质量，部分原始记录如下。
下列说法不正确的是(　　)
A．元素甲比Al的最高价氧化物的水化物的碱性弱
B．原子半径比较：甲>乙>Si
C．元素乙位于现行元素周期表第四周期第ⅣA族
D．推测乙可以用作半导体材料
3． 根据下表(部分短周期元素的原子半径及主要化合价)信息，下列叙述正确的是(　　)
元素代号 A B C D E
原子半径/nm 0.186 0.143 0.089 0.104 0.074
主要化合价 ＋1 ＋3 ＋2 ＋6、－2 －2
A．E2－与B3＋的核外电子数不可能相等
B．离子半径：A＋C．最高价氧化物对应水化物的碱性：AD．氢化物的稳定性：D>E
4． 元素周期表的一部分如图所示，W、X、Y、Z均为短周期主族元素，X与Z的最高正价之和与W的相等。下列说法错误的是(　　)
A．原子半径：X＞Y＞Z＞W
B．X2W2中含有离子键和共价键
C．Y的最高价氧化物对应的水化物难溶于水
D．将由X、Z的单质组成的混合物放入冷水中，Z的单质不发生反应
5． 短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W原子的质子数是其M层电子数的三倍，下列说法不正确的是(　　)
A．X 与Y 可形成5 种以上的化合物
B．工业上常通过电解Z 的熔融氯化物的方法来制取Z的单质
C．简单离子的半径由大到小的顺序为Q>X>Y>Z
D．X、W、Q最高价氧化物对应水化物的酸性：Q>X >W
6． 已知短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的最外层电子数等于电子层数等于原子序数，W与X形成的一种原子个数之比为1∶1的液体是强力的氧化剂可用于杀菌消毒，YZX的水溶液是“84”消毒液的主要成分，Z的单质是一种黄绿色气体。下列说法不正确的是(　　)
A．X没有最高正价，但是有正价
B．W与X形成的化合物中绝对不含非极性共价键
C．Y单质的还原性是短周期里最强的
D．Z最高价氧化物的水化物是一种具有强氧化性的强酸
7． 短周期主族元素甲、乙、丙、丁、戊、己、庚在周期表中的相对位置如图(甲不一定在丁、庚的连线上)，戊、己分别是空气、地壳中含量最高的元素。下列判断正确的是(　　)
A．甲一定是金属元素
B．气态氢化物的稳定性：庚＞己＞戊
C．乙、丙、戊的最高价氧化物对应水化物可以相互反应
D．庚的最高价氧化物对应的水化物的酸性最强
8． 短周期元素m、n、p、q在元素周期表中的相对位置如图所示，其中m的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能反应。下列说法正确的是(　　)
m n
p q
A.非金属性：m>n
B．氢化物的稳定性：nC．简单阴离子半径：p>q
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：p>q
9． W、X、Y、Z、R是五种原子序数依次增大的短周期主族元素，其中，W和Y同主族，X和Z同主族，X离子和Y离子电子层结构相同。W和X形成的最简单气态化合物在水中呈碱性，Y和R形成化合物YR。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：r(Z)＞r(Y)＞r(X)＞r(W)
B．X、Z、R三种元素简单气态氢化物稳定性最差的是Z
C．R元素最高价氧化物对应水化物的化学式为H2RO4
D．Y的单质在空气中燃烧生成的物质化学式为Y2O
10．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、Q、W、R是其中的六种元素。下列说法不正确的是(　　)
A．离子半径：Y＞X
B．33号砷元素与Q同族
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：R＞W
D．单质与水(或酸)反应的剧烈程度：Y＞Z
二、填空题（本题包括5个小题，共60分）
11．（8分）元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。右图是元素周期表的一部分。
(1)阴影部分元素在元素周期表中的位置为________族。
(2)根据元素周期律预测：H3AsO4属于 酸（填“强”或“弱”）。
(3)C和Si元素的氢化物都可以燃烧，试写出Si的氢化物完全燃烧的化学方程式：__________________________。
(4)试比较S、O、F三种元素的原子半径大小：_______(填元素符号)。
12．（12分）现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：
元素编号 元素性质或原子结构
T M层上电子数是K层上电子数的3倍
X 最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y 常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性
Z 元素最高正价是＋7价
(1)元素X位于元素周期表的第________周期第______族，它的一种核素可测定文物年代，这种核素的符号是________。
(2)元素Y的原子结构示意图为________，与氢元素形成一种离子YH，写出某溶液中含有该微粒的检验方法_________________________________________________。
(3)元素Z与元素T相比，非金属性较强的是________(用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是______。
a．常温下Z的单质和T的单质状态不同
b．Z的氢化物比T的氢化物稳定
c．一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应
(4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是________，理由是_______________________。
13.（12分）X、Y、W、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图所示。已知X的一种核素的质量数为18，中子数为10；Y和Ne原子的核外电子总数相差1；W的单质是一种常见的半导体材料；Z的非金属性在同周期主族元素中最强。
请回答下列问题：
(1)W位于元素周期表中第　　周期第 族。画出X的阴离子的结构示意图： 。
(2)Z的氢化物和溴化氢相比，较稳定的是 (写化学式)。
(3)Y的金属性与Mg的金属性相比， 的金属性强(写化学式)，请用实验证明它们金属性的相对强弱： (其他合理答案也可)。
(4)写出Y的最高价氧化物对应的水化物与Z的最高价氧化物对应的水化物发生反应的化学方程式： 。
14．（14分）制冷剂是一种易被压缩、液化的气体，液化后在管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到制冷的目的。人们曾采用乙醚、NH3、CH3Cl等作制冷制，但它们不是有毒就是易燃，于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的制冷剂。根据已有知识，某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下：
(1)氢化物的易燃性：SiH4＞PH3＞H2S＞HCl，则______＞_____＞H2O＞HF(填物质的化学式)。
(2)化合物的毒性：PH3＞NH3，CCl4＞CF4，则H2S____H2O，CS2___CO2(填“＞”“＝”或“＜”)。
于是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化合物上。
(3)已知CCl4的沸点为76.8 ℃，CF4的沸点为－128 ℃，新的制冷剂的沸点范围应介于二者之间，经过较长时间的反复实验，发现了制冷剂CF2Cl2(氟利昂)，其他类似的制冷剂可以是________。
(4)然而这种制冷剂造成的当今某一环境问题是 。
但求助于周期表中元素及其化合物的 (填写下列选项的编号)变化趋势开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。
①毒性； ②沸点； ③易燃性； ④水溶性； ⑤颜色
A．①②③ B．②④⑤ C．②③④ D．①②④⑤
15．（14分）某同学在研究元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象(见下表，表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。
实验步骤 实验现象
①将镁条用砂纸打磨后，放入试管中，加入少量水后，加热至水沸腾；再向溶液中滴加酚酞溶液 A.浮在水面上，熔成小球，四处游动，发出“嘶嘶”声，随之消失，溶液变成红色
②向新制的Na2S溶液中滴加新制的氯水 B.有气体产生，溶液变成浅红色
③将一小块金属钠放入滴有酚酞溶液的冷水中 C.剧烈反应，迅速产生大量无色气体
④将镁条投入稀盐酸中 D.反应不十分剧烈，产生无色气体
⑤将铝条投入稀盐酸中 E.生成白色胶状沉淀，继而沉淀消失
⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 F.生成淡黄色沉淀
请你帮助该同学整理并完成实验报告。
(1)实验目的：研究________元素性质递变规律。
(2)实验用品：试剂：金属钠、镁条、铝条、稀盐酸、新制氯水、新制Na2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液、酚酞溶液等。
仪器：_______、_______、_______、试管夹、胶头滴管、镊子、小刀、玻璃片、砂纸、火柴等。
(3)实验内容：(填写与实验步骤对应的实验现象的编号和①②的化学方程式及此实验的结论)
实验内容 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
实验现象
(填A～F)
①_______________________________________________________________；
②_______________________________________________________________；
此实验的结论：___________________________________________________。
(4)请用原子结构的知识简单解释上述实验结论： 。
1．答案　B
解析　O原子有两层，Mg、Al、Si均有三层且原子序数依次增大，故原子半径大小顺序为Mg＞Al＞Si＞O，即X>Y>Z>W，A错误；化合物XW即MgO为离子化合物，其中的化学键为离子键，B正确；Y单质为铝单质，铝属于导体，导电性很强，Z单质为硅，为半导体，半导体导电性介于导体和绝缘体之间，故Y单质的导电性能强于Z单质的，C错误；Z的氧化物的水化物为硅酸，硅酸酸性弱于碳酸，D错误。
2．答案　A
解析：　由元素的相对原子质量可知，甲、乙的相对原子质量均比As小，As位于第四周期第ⅤA族，则C、Si、乙位于第ⅣA族，乙为Ge，B、Al、甲位于第ⅢA族，甲为Ga。A项，甲为Ga，位于现行元素周期表第四周期第ⅢA族，最高价氧化物的水化物的碱性比铝的强，故A错误；B项，电子层数越多，原子半径越大，同周期从左向右原子半径减小，则原子半径：甲>乙>Si，故B正确；C项，乙为Ge，位于现行元素周期表第四周期第ⅣA族，故C正确；D项，乙为Ge，位于金属元素与非金属元素的分界处，可用作半导体材料，故D正确。
3．答案　B
解析：由表中数据可知，A为钠，B为铝，C为铍，D为硫，E为氧。E2－与B3＋的核外电子数都为10，相等，A错误；离子半径：Na＋H2S，D错误。
4.答案　D
解析　设X的最外层电子数为x，则Z和W的最外层电子数为(x＋2)、(x＋3)，由X与Z的最高正价之和与W的相等可得x＋(x＋2)＝x＋3，解得x＝1，由此可知X为Na元素、Y为Mg元素、Z为Al元素、W为C元素。同周期元素，从左到右原子半径依次减小，同主族元素，从上到下原子半径依次增大，则原子半径：X＞Y＞Z＞W，A项正确；X2W2为Na2C2，Na2C2中含有离子键和共价键，B项正确；Y为Mg元素，氢氧化镁为难溶于水的氢氧化物，C项正确；将由Na、Al的单质组成的混合物放入冷水中，钠首先和水反应生成氢氧化钠和氢气，反应生成的氢氧化钠和铝单质反应生成偏铝酸钠和氢气，D项错误。
5．答案　B
解析：　这几种元素都是短周期元素，根据元素在周期表中的位置知，X、Y位于第二周期，Z、W、Q位于第三周期，W原子的质子数是其M层电子数的三倍，设其M层电子为x，则W原子质子数＝2＋8＋x,2＋8＋x＝3x，所以x＝5，则W为P元素，则X是N元素、Y是O元素、Z是Al元素、Q是Cl元素。X、Y分别是N、O元素，二者能形成多种氮氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O5，所以X与Y可形成的化合物在5种以上，故A正确；Z是Al元素，熔融状态下氯化铝不导电，所以工业上采用电解熔融氧化铝的方法冶炼Al，故B错误；电子层数越多其离子半径越大，电子层结构相同的离子，离子半径随着原子序数增大而减小，所以离子半径：Q>X>Y>Z，故C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：Q>X >W，则最高价氧化物对应水化物的酸性：Q>X >W，故D正确。
6．答案　B
解析：　已知短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的最外层电子数等于电子层数等于原子序数，说明W为H，YZX的水溶液是“84”消毒液的主要成分，说明Y为钠元素，Z为氯元素，X为氧元素，W与X形成的一种原子个数之比为1∶1的液体是强力的氧化剂可用于杀菌消毒，即H2O2，Z的单质是一种黄绿色气体，即氯气。X为氧元素，氧没有最高正价，但是与氟形成化合物时，氧为正价，A正确；W与X形成的化合物H2O2中含非极性共价键，B错误；Y单质为钠单质，钠元素在短周期中非金属性最强，故单质的还原性是短周期里最强的，C正确；Z最高价氧化物的水化物是高氯酸，是一种具有强氧化性的强酸，D正确。
7.答案　B
解析　由戊、己的位置及二者分别是空气、地壳中含量最高的元素，可判断出戊是N元素，己是O元素，则庚是F元素，丁是C元素，丙是Ar元素，乙是Mg元素。A项，甲可能是H或Li元素，错误；B项，同周期主族元素，从左到右非金属性逐渐增强，气态氢化物的稳定性也增强，正确；C项，Mg(OH)2和Ar(OH)3不能发生反应，错误；D项，F没有正价，错误。
8.答案　C
解析　m的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能反应，说明m 为氮元素，则n为氧元素，p为硫元素，q为氯元素。同周期元素从左到右，非金属性逐渐增强，则氮和氧比较，氧的非金属性强，故A错误；同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，非金属性越强，其气态氢化物越稳定，则水的稳定性强于硫化氢，故B错误；硫离子和氯离子电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，所以硫离子半径大，故C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>S，则高氯酸的酸性强于硫酸，故D错误。
9．答案　B
解析　根据W和X形成的最简单气态化合物在水中呈碱性，可知该化合物为NH3，即W、X分别为H、N元素；根据W和Y同主族、X和Z同主族，可知Y为Na元素，Z为P元素；根据Y和R形成化合物YR，可知R为Cl元素。原子半径的大小顺序：Na＞P＞N＞H，A项错误；N、P、Cl中非金属性最弱的是P，即PH3的稳定性最差，B项正确；Cl元素最高价为＋7价，其最高价氧化物对应的水化物为HClO4，C项错误；单质Na在空气中燃烧生成Na2O2，D项错误。
10．答案　A
解析　根据X元素只有－2价，可知X为O元素；根据Y为＋1价，可知Y为Na元素，同理结合最高正价和最低负价可知Z、Q、W、R分别为Al、P、S、Cl元素。
11.答案　(1)第ⅤA　(2)弱酸　(3) 　SiH4＋2O2SiO2＋2H2O　　(4)S＞O＞F
解析　(1)图中阴影部分为氮族元素，即第ⅤA族。
(2)在周期表中，砷元素的非金属性比磷元素弱，磷酸属于中强酸，故H3AsO4属于弱酸。
(3)甲烷(CH4)燃烧产生二氧化碳和水，硅烷(SiH4)的性质与甲烷相似，它在空气中燃烧的产物应该是水和硅的氧化物，即：SiH4＋2O2SiO2＋2H2O。
(4)S与O同主族，原子序数S＞O，故原子半径S＞O；O与F同周期，原子序数O＜F，故原子半径O＞F，所以原子半径：S＞O＞F。
12.答案　(1)二　ⅣA　C
(2)　取适量溶液放入试管，然后加入浓NaOH溶液，加热，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，可以证明该溶液中含有NH(答案合理即可)
(3)Cl　b　(4)H2CO3　H2CO3是弱酸(或非氧化性酸)
13.答案：(1) 三　 ⅣA
(2) HCl
(3) Na Na与冷水剧烈反应，而Mg与冷水反应较慢(其他合理答案也可)。
(4) NaOH＋HClO4===NaClO4＋H2O。
解析　X、Y、W、Z是四种常见的短周期元素，已知X的一种核素的质量数为18，中子数为10，则X元素原子的质子数为18－10＝8，故X为O元素；Y和Ne原子的核外电子数相差1，Y为Na或F元素，由题图可知，Y原子半径大于氧原子，故Y为Na元素；W的单质是一种常见的半导体材料，原子序数大于Na元素，故W为Si元素；Z的非金属性在同周期主族元素中最强，故Z为Cl元素。
(1)W为Si元素，原子核外电子数为14，有3个电子层，最外层电子数为4，处于周期表中第三周期第ⅣA族。(2)Z为Cl元素，由于元素的非金属性：Cl>Br，故氢化物稳定性：HCl>HBr，即较稳定的是HCl。(3)同周期元素随原子序数增大原子半径减小，原子失去电子的能力逐渐减弱，元素的金属性逐渐减弱，所以金属性：Na>Mg；元素的金属性越强，其单质与水或酸反应置换出氢气就越容易，所以可以通过Na与冷水剧烈反应，而Mg与冷水反应较慢证明元素的金属性强弱。(4)Y的最高价氧化物对应的水化物NaOH是强碱，Z的最高价氧化物对应的水化物HClO4是一元强酸，二者发生酸碱中和反应，生成NaClO4和H2O，发生反应的化学方程式是NaOH＋HClO4===NaClO4＋H2O。
14.答案　(1)CH4　NH3　(2)＞　＞　(3)CFCl3或CF3Cl　(4)使大气臭氧层出现空洞　A
解析　(1)根据元素周期律，氢化物越稳定的元素，非金属性越强，从题中所给出的信息可知，氢化物的易燃性顺序为SiH4＞PH3＞H2S＞HCl，因此得出氢化物越不稳定的越易燃烧，很容易得出氢化物的易燃性顺序：CH4＞NH3＞H2O＞HF。
(2)根据已知化合物的毒性PH3＞NH3，CCl4＞CF4，总结规律得出结论；同类型的化合物，非金属性越弱的元素形成的化合物毒性越强，因此毒性：H2S＞H2O，CS2＞CO2。
(3)根据题中信息CCl4的沸点76.8 ℃、CF4的沸点－128 ℃，说明只含碳与氯元素的化合物沸点高，而只含碳与氟元素的化合物沸点低，因此组成中含C、Cl、F元素的化合物的沸点将会介于76.8 ℃和－128 ℃之间，故其他类似的制冷剂可以是CFCl3或CF3Cl。
15.答案　(1)同周期　 (2)试管　酒精灯　滤纸
(3)B　F　A　C　D　E
①Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ ②Cl2＋Na2S===S↓＋2NaCl
随着原子序数的递增，同周期元素从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强
(4)同周期元素从左到右，随着核电荷数的逐渐增加，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子吸引能力减弱，失电子能力增强，得电子能力减弱。
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