第四章 物质结构元素周期律 测试题（含解析） 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第四章 物质结构元素周期律 测试题
一、选择题
1．关于氯化铵的说法错误的是
A．氯化铵溶于水放热 B．氯化铵受热易分解
C．氯化铵是离子化合物 D．氯化铵是强电解质
2．用化学用语表示NH3＋HCl=NH4Cl中的相关微粒，其中正确的是
A．中子数为18的氯原子： B．氮原子结构示意图为：
C．NH4Cl的电子式： D．NH3的电子式：
3．在元素周期表中，下列各组元素位于同一主族的是
A．H、Ar B．Mg、Al C．O、S D．Si、S
4．下列物质中，属于含有非极性共价键的离子化合物的是
A．NH3 B．Na2O2 C．H2 D．MgO
5．下列有关化学键的说法错误的是
A．化学键可以使离子结合，也可以使原子结合 B．分子中仅含有极性共价键
C．中既有离子键又有共价键 D．有化学键断裂的过程不一定发生了化学变化
6．下列关于元素性质和结构的递变情况的说法错误的是
A．、、B原子最外层电子数依次增多
B．N、O、F原子半径依次增大
C．P、S、元素最高正价依次升高
D．、K、的电子层数逐渐增多
7．某元素形成的气态氢化物，其最高价氧化物对应的水化物的分子式中有y个O，则其最高价氧化物对应的水化物的化学式为
A． B． C． D．
8．下列关系正确的是
A．原子半径： As ＞Cl ＞P B．热稳定性：HCl＞AsH3 ＞ HBr
C．酸性：H3AsO4＞ H2SO4 ＞ H3PO4 D．还原性：AsH3＞ H2S ＞ HCl
9．已知自然界存在两种铷原子——85Rb和87Rb，它们具有
A．相同的质量数 B．相同的质子数 C．相同的中子数 D．不同的电子数
10．下列物质中，既含离子键又含共价键的是
A． B． C． D．NaClO
11．下列试剂保存方法正确的是
A．金属锂保存在煤油中
B．新制氯水保存在无色细口瓶中
C．溶液与浓盐酸放在同一药品柜中
D．NaOH固体保存在广口塑料瓶中
12．化学与生产、生活及社会发展密切相关。下列有关说法错误的共有
①“血液透析”和“静电除尘”利用了胶体的不同性质
②碳纳米管和石墨烯互为同素异形体
③二氧化氯是一种高效的新型火菌消毒剂，使用时用医用消毒酒精适当稀释效果更佳
④我国古老的马家窑青铜刀属于青铜制品，青铜是一种合金
⑤氢氧化铁胶体具有很强的吸附性，可用于自来水的杀菌消毒
⑥具有强氧化性，可作织物漂白剂
⑦PM2.5指直径小于或接近2.5微米的颗粒物，在空气中能产生丁达尔现象
⑧包装用的铝箔，利用了其延展性好且容易在表面形成致密氧化膜的性质
⑨纯金属与其合金相比，一般具有更低的熔点
A．2项 B．3项 C．4项 D．5项
13．根据元素周期律，下列推断正确的是
A．原子半径：CHCl
C．还原性：MgKOH
14．部分元素在周期表中的分布如图所示(虚线为金属元素与非金属元素的分界线)，下列说法不正确的是
A．虚线左侧是金属元素 B．As处于第五周期第ⅤA族
C．Si、Ge可作半导体材料 D．Al既有金属性又有非金属性
15．下列各组物质的分类正确的是
①混合物：盐水、冰水混合物、水煤气
②电解质：氯化钠、HCl、五水硫酸铜
③酸性氧化物：、NO、
④同位素：、、
⑤同素异形体：、金刚石、石墨烯
⑥非电解质：干冰、液氯、乙醇
A．①②③④⑤⑥ B．②④⑤⑥ C．②⑤⑥ D．②⑤
二、填空题
16．有四种原子：① ② ③ ④。
(1)其中能与②形成离子键的是 (填序号)。
(2)①和②形成的化学键是 (填“极性键”或“非极性键”)。
(3)②和③互为同位素的本质原因是 。
(4)④的原子结构示图是 。
17．已知短周期元素M、N、X、Y、Z分布在三个周期，N、X最外层电子数相同，Z原子序数大于X，其中Z的简单离子半径在同周期中最小，X单质极易与常见无色无味液态物质发生置换反应且做氧化剂，在短周期中Y的最高价氧化物对应水化物的碱性最强。回答下列问题：
(1)Y在周期表中的位置是 ，写出YM的电子式： 。
(2)N、X、Y、Z简单离子的半径由大到小的顺序(用对应离子符号表示)： 。
(3)镓(31Ga)的化合物氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)作为第三代半导体材料，具有耐高温、耐高电压等特性，随着5G技术的发展，它们的商用价值进入“快车道”。
①下列有关说法正确的是 。
a．Ga位于元素周期表第四周期ⅣA族
b．Ga为门捷列夫预言的“类铝”
c．Ga的最高价氧化物对应水化物的碱性比Z元素最高价氧化物对应水化物的碱性强
d．酸性：
②废弃的含GaAs的半导体材料可以用浓硝酸溶解，放出气体，同时生成和，写出该反应的化学方程式为 。
(4)是有机合成的重要还原剂，其合成路线如图所示。
利用遇水反应生成的氢气的体积测定样品纯度。
①其反应的化学方程式为 。
②取样品a g，若实验测得氢气的体积为V mL(标准状态)，则样品纯度为 (用代数式表示)。
18．回答下列问题
I.在、、、、、中：
(1) 和 互为同位素；
(2) 和 的质量数相等，但不能互称同位素；
(3) 和 的中子数相等，但质子数不等，所以不是同一种元素。
(4)由碳元素组成的同素异形体有 、 (任写两种)。
II.根据你所学氧化还原反应的知识，回答下列问题：
已知：8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2。
(5)该反应中，氧化剂是 ，还原剂是 。
(6)反应生成2molN2，转移 mol的电子。
(7)氧化剂与氧化产物的物质的量比为 。
(8)当生成28gN2时，被氧化的物质的质量是 g。
19．下表为元素周期表的一部分，请根据元素①~⑧所处的位置回答下列问题：
(1)元素④⑤⑧的离子半径由大到小的顺序为 (用离子符号表示)。
(2)元素⑦的原子结构示意图为 ，元素④⑦的最简单氢化物的稳定性关系为 (用化学式表示)。
(3)由元素④⑤组成原子个数比为1：1的化合物中含 (填“离子键”、“共价键”或“离子键和共价键”)，将78g该化合物投入98g水中，所得溶液的质量分数为 。
(4)元素②⑦⑧的最高价含氧酸的酸性最强的是 (填化学式)，该酸与元素⑥的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式是 。
(5)由元素①③组成的含和的分子的电子式分别是 、 。
20．元素铬（Cr）在溶液中主要以 Cr3+（蓝紫色）、Cr(OH)（绿色）、Cr2O（橙红色）、CrO（黄色）等形式存在,Cr（OH）3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:
（1）Cr3+与 Al3+的化学性质相似,在 Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入 NaOH 溶液直至过量,可观察到的现象是 。
（2）三价铬 Cr（Ⅲ）与双氧水反应可用于合成铬黄（PbCrO4）。控制其他条件不变,调节反应温度, 考察反应温度对 Cr（ Ⅲ） 转化率的影响（ 如图所示）。温度超过 70 ℃时,Cr（ Ⅲ） 转化率下降的原因是 。
（3）光照下,草酸（H2C2O4）能将 Cr2O转化为 Cr3+。化学式为 Al2Fe(SO4)4的某发盐（毛发状,在空气中能被氧化）对该反应具有催化作用。为确定一瓶久置发盐的化学成分,进行实验如下:
①取一定质量的发盐样品溶于足量的稀硫酸中,将溶液分为两等份。
②其中一份与酸性 KMnO4溶液充分反应（反应后 MnO被还原成 Mn2+）,消耗浓度为 0.4000 mol·L-1的 KMnO4溶液 20.00 mL。
③往另一份溶液中加入足量稀氨水,在空气中微热并搅拌使之充分反应,待沉淀不再变化后过滤,将沉淀洗涤并充分灼烧后称量,得 9.100g 干燥固体粉末。
计算并合理猜想,推测该久置发盐的可能化学组成 （写出计算过程）。
21．将投入某浓度的盐酸中，铝和盐酸恰好完全反应。求：
(1)所用盐酸中的物质的量浓度： 。
(2)反应中生成的在标准状况下的体积： L。
(3)往反应后的溶液加入的溶液，如下图所示
①写出段所发生反应的离子方程式： ；
②
22．下表为元素周期表的短周期部分，①~⑦代表七种短周期元素。
① ② ③ ④
⑤ ⑥ ⑦
已知：⑤的焰色试验火焰呈黄色。
请填写下列空白：
(1)②在元素周期表中的位置为 ；①的原子结构示意图为 。
(2)③的一种核素的中子数为10，其原子符号为 (用形式表示)。
(3)④和⑦中非金属性较弱的是 (填元素符号)。
(4)①和⑤中原子半径较大的是 (填元素符号)，与⑤同族的下一周期元素和③的最简单氢化物反应的离子方程式为 。
(5)将⑥的氧化物加入⑤的最高价氧化物对应水化物的溶液中，发生反应的离子方程式为 。
23．为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如图所示装置进行实验（夹持、加热仪器已略去，气密性已检验）。
实验过程；
I．打开弹簧夹，打开活塞a，清加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ．当B中溶液由黄色变为棕色时，关闭活塞a。
Ⅳ……
(1)A中产生的是黄绿色气体，其离子方程式为 ，在该反应中浓盐酸表现了 性。
(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是 。
(3)B中溶液发生反应的离子方程式是 。
(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是 。
(5)浸有NaOH溶液的棉花作用是 ；离子方程式为 。
(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下 ，得电子能力逐渐减弱。
【参考答案】
一、选择题
1．A
解析：A．氯化铵溶于水吸热，故A错误；
B．氯化铵受热易分解生成氨气和氯化氢，故B正确；
C．氯化铵固体是由、Cl-构成离子晶体，故C正确；
D．氯化铵在水中完全电离，所以氯化铵是强电解质，故D正确；
故选A。
2．B
解析：A．中子数为18的氯原子质量数为18+17=35，符号为，A错误；
B．N原子为7号元素，核电荷数为7，核外有7个电子，结构示意图为，B正确；
C．已知氯化铵为离子化合物，则其电子式为，C错误；
D．NH3分子中N原子最外层有8个电子，电子式为，D错误；
故答案为：B。
3．C
解析：A．H在IA族，Ar为0族元素，不是同一主族，A错误；
B．Mg 在IIA族，Al在IIIA族，B错误；
C．O和S均在VIA族，C正确；
D．Si在IVA族，S在VIA族，D错误；
故答案选C。
4．B
解析：A．NH3中只含共价键，NH3属于共价化合物，故不选A；
B．Na2O2含有离子键和非极性共价键，Na2O2属于离子化合物，故选B；
C．H2是单质，不是化合物，故不选C；
D．MgO只含离子键，属于离子化合物，故不选D；
选B。
5．B
解析：A．化学键可以使离子结合，如NaCl中的钠离子和氯离子通过离子键结合，化学键也可以使原子结合，如HCl中的氢原子和氯原子通过共价键结合，A正确；
B．H2O2的结构式为H-O-O-H，其中O-H为极性共价键，O-O键为非极性共价键，B错误；
C．MgSO4中，Mg2+和之间存在离子键，中硫原子和氧原子之间存在共价键，C正确；
D．有化学键断裂的过程不一定发生了化学变化，如NaCl溶于水发生电离：NaCl=Na++C1-，离子键断裂，但不属于化学变化，D正确；
故选B。
6．B
解析：A．同周期元素从左到右最外层电子数依次增多，、、B原子最外层电子数分别是1、2、3，故A正确；
B．同周期元素从左到右，半径依次减小，N、O、F原子半径依次减小，故B错误；
C．P、S、元素最高正价依次是+5、+6、+7，故C正确；
D．同主族元素从上到下，电子层数依次增多，、K、的电子层数依次是3、4、5，故D正确；
选B。
7．B
解析：气态氢化物中，R的化合价为，其最高价氧化物对应的水化物中R的化合价为，其最高价氧化物对应的水化物每个分子含有y个氧原子，根据化合物中化合价代数和为零，得化学式为，故选B。
8．D
解析：A．根据三种元素所在周期表中的位置，它们的原子半径大小应为As＞P＞Cl，故A项错误；
B．元素氢化物的稳定性和元素非金属性强弱有关，非金属性Cl＞Br＞ As，故其氢化物热稳性HCl＞HBr＞AsH3，故B项错误；
C．元素最高价含氧酸的酸性强弱和元素的非金属性强弱有关，非金属性S＞P＞As，则其最高价含氧酸的酸性强弱顺序H2SO4＞ H3PO4＞H3AsO4，故C项错误；
D．元素的非金属性强的，它的氢化物的还原性就弱，非金属性Cl＞S＞As，则还原性AsH3＞H2S＞HCl，故D项正确；
本题答案D。
9．B
解析：85Rb的原子序数相同、质子数和核外电子数均为37，质量数为85，中子数为85—37=48，87Rb的原子序数相同、质子数和核外电子数均为37，质量数为87，中子数为87—37=50。故选B。
10．D
解析：A．中仅含C-H之间的共价键，A不合题意；
B．中仅含Na+和O2-之间的离子键，B不合题意；
C．中仅含Ca2+和Cl-之间的离子键，C不合题意；
D．NaClO中含有Na+和ClO-之间的离子键和ClO-中Cl-O之间的共价键，D符合题意；
故答案为：D。
11．D
解析：A．由于金属锂的密度小于煤油的，故金属锂不能保存在煤油中，而应该保存在石蜡中，A错误；
B．由于次氯酸见光分解，故新制氯水保存在棕色细口瓶中，B错误；
C．KMnO4溶液是盐溶液，浓盐酸是酸溶液，KMnO4溶液是强氧化剂，浓盐酸是强还原剂，故KMnO4溶液不能与浓盐酸放在同一药品柜中，C错误；
D．NaOH会腐蚀玻璃，故NaOH固体保存在广口塑料瓶中，D正确；
故答案为：D。
12．C
解析：①“血液透析”利用胶体不能透过半透膜性质，“静电除尘”利用了胶体粒子带电的性质，故①正确；
②碳纳米管和石墨烯是碳元素的不同单质互为同素异形体，故②正确；
③二氧化氯能氧化乙醇，不能用医用消毒酒精稀释二氧化氯，故③错误；
④青铜是铜锡合金，故④正确；
⑤氢氧化铁胶体具有很强的吸附性，可用于净水，但是不具有杀菌消毒作用，故⑤错误；
⑥NaClO具有氧化性和漂白性，可用于织物漂白剂，故⑥正确；
⑦分散质粒子的直径在1～100nm之间的分散系属于胶体，PM2.5不能产生丁达尔现象，故⑦错误；
⑧铝箔是通过压延制造而成的，延展性好，食品包装袋中用到铝箔，是用到了铝箔良好的阻隔性，铝箔的氧气透过率极低，能有效的阻隔空气中易使食品变质的气体，如氧气等，故⑧正确；
⑨合金与其纯金属相比，一般具有更低的熔点，故⑨错误；
综上，错误的有③⑤⑦⑨共4项；
答案选C。
13．B
解析：A．同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则碳原子的原子半径大于氮原子，故A错误；
B．元素的非金属性越强，氢化物的热稳定性越强，氟元素的非金属性强于氯元素，则氟化氢的热稳定性强于氯化氢，故B正确；
C．元素的金属性越强，金属单质的还原性越强，镁元素的金属性强于铝元素，则镁的还原性强于铝，故C错误；
D．元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，钠元素的金属性弱于钾元素，则氢氧化钠的碱性弱于氢氧化钾，故D错误；
故选B。
14．B
解析：A．虚线为金属元素与非金属元素的分界线，由图可知虚线左侧是金属元素，A项正确；
B．As和P同主族，且位于P元素的下一周期，因此As位于第四周期第ⅤA族，B项错误；
C．在金元素与非金元素的分界线附近可以寻找制备半导体材料的元素，如Si、Ge可作半导体材料，C项正确；
D．Al处于金属元素与非金属元素分界线上，既表现出金属性又表现出非金属性，D项正确；
故选B。
15．D
解析：①冰水混合物是纯净物，盐水和水煤气（主要成分为H2和CO）是混合物，①错误；
②这些化合物都可以在水中或者熔融状态下导电，都是电解质，②正确；
③NO是不成盐氧化物，不会和碱反应；SO2和SO3都可以和碱反应生成盐和水，它们是酸性氧化物；③错误；
④同位素是同种元素的不同原子，1H2O、2H2O、3H2O都是化合物，不属于同位素的研究范畴，④错误；
⑤C70、金刚石、石墨烯是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，⑤正确；
⑥非电解质是指在水中和熔融状态下都不能导电的化合物，干冰和乙醇是非电解质，而液氯是单质，不属于非电解质，⑥错误；
综上所述，分类正确的是②⑤，D正确；
故选D。
二、填空题
16．(1)④
(2)极性键
(3)质子数相同而中子数不同
(4)
解析：（1）钠能与Cl形成含有离子键的离子化合物氯化钠，故答案为④；
（2）①和②形成的物质是HCl，所含化学键是极性键；
（3）与的质子数相同、中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素，故答案为质子数相同而中子数不同；
（4）钠的原子序数是11，其原子结构示意图是 。
17．(1) 第三周期第IA族
(2)
(3) bc
(4) 或
【分析】M、N、X、Y、Z分布在三个周期，X单质极易与常见无色无味液态物质发生置换反应且做氧化剂，X是F元素；N、X最外层电子数相同，N是Cl元素；Z原子序数大于X，其中Z的简单离子半径在同周期中最小，Z是Al元素；在短周期中Y的最高价氧化物对应水化物的碱性最强，Y是Na元素。M是H元素；
解析：（1）Y为Na元素，原子序数11，位于元素周期表中第三周期第IA族；M为H元素，NaH为离子化合物，其电子式为 ；
（2）N为Cl元素、X为F元素、Y为Na元素、Z为Al元素，对应离子分别为、、、，其中核外18个电子，、、均为10电子，对于简单离子而言，核外电子数越多离子半径越大，相同电子数的简单离子，原子序数越大，微粒半径越小，所以、、、的半径由大到小的顺序为；
（3）①a．Ga元素原子序数31，位于元素周期表第四周期ⅢA族，故a错误；
b．Ga与Al同族，因性质与Al相似，门捷列夫在编制周期表时曾预言为“类铝”元素，故b正确；
c．金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，同主族元素金属性从上到下依次递增，金属性：，所以Ga的最高价氧化物对应水化物的碱性比Z元素最高价氧化物对应水化物的碱性强，故c正确；
d．非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，同主族元素非金属性从上到下依次递减，非金属性：，所以酸性：，故d错误；故选bc；
②GaAs可以用浓硝酸溶解，放出气体，同时生成和，As元素化合价由-3升高为+5，N元素化合价由+5降低为+4，根据得失电子守恒，该反应的化学方程式为。
（4）①根据题意，遇水反应放出氢气，其反应的化学方程式为；
②若实验测得氢气的体积为V mL，物质的量为，根据反应方程式，可得样品中的质量为，则样品的纯度为或；
18．(1)
(2)
(3)
(4)金刚石 石墨、C60
(5) Cl2 NH3
(6)12
(7)3：1
(8)34
解析：（1）质子数相同，而中子数不同的同一元素的原子互称为同位素，故和互为同位素；
（2）质量数相等，但不能互称同位素的为：和；
（3）中子数相等，但质子数不等，所以不是同一种元素的是：和；
（4）同素异形体是指同种元素形成的不同单质，由碳元素形成的同素异形体有金刚石、石墨、等；
（5）根据化合价的变化，，化合价升高，被氧化，作还原剂；，化合价降低，被还原，作氧化剂；
（6），生成1mol，转移6mol电子，反应生成2molN2，转移12mol的电子；
（7）氧化剂为3mol与氧化产物为1mol，二者物质的量比为3:1；
（8）当生成2mol时，被氧化的物质为2mol，质量为34g。
19．(1)
(2)
(3) 离子键和共价键 50%
(4)
(5)
【分析】根据元素在周期表中的位置，①是H元素；②是C元素；③是N元素；④是O元素；⑤是Na元素；⑥是Al元素；⑦是S元素；⑧是Cl元素。
解析：（1）电子层数越多半径越大，电子层数相同，质子数越多半径越小，元素O2-、Na+、Cl-半径由大到小的顺序为。
（2）⑦是S元素，原子结构示意图为；同主族元素从上到下，非金属性减弱，气态氢化物的稳定性减弱，最简单氢化物的稳定性关系为。
（3）由O、Na元素组成原子个数比为1：1的化合物是Na2O2，含离子键和共价键；将78g Na2O2投入98g水中，发生反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2，设反应生成氢氧化钠的质量为xg、生成氧气的质量为yg，，x=80g、y= 16g，所得溶液的质量分数为。
（4）元素非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，C、S、Cl中非金属性最强的是Cl，所以酸性最强的是HClO4，HClO4与Al(OH)3反应生成Al(ClO4)3和水，反应的离子方程式是。
（5）由元素H、N组成的含分子是NH3，电子式是；由元素H、N组成的含的分子是N2H4，电子式是。
20． 蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液 较高温度下双氧水分解 Al10Fe5(OH)(SO4)20或Al20Fe10(CO3)(SO4)40
解析：(1)由Cr3+与Al3+的化学性质相似可知，Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液，Cr2(SO4)3溶液先与NaOH溶液反应生成Cr(OH)3灰蓝色沉淀，继续加入NaOH溶液后，Cr(OH)3沉淀氢氧化钠溶液反应生成绿色Cr(OH)，故答案为：蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液；
(2)三价铬 Cr(Ⅲ)与双氧水发生氧化还原反应生成铬黄，由图可知，70 ℃前，Cr( Ⅲ) 转化率随温度升高而增大，70 ℃时，Cr( Ⅲ) 转化率达到最大，继续升高温度，过氧化氢受热分解，反应物浓度减小，平衡向逆反应方向移动，Cr( Ⅲ) 转化率减小，故答案为：较高温度下双氧水分解；
(2)由②可知，酸性 KMnO4溶液将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，由得失电子数目守恒可得n(Fe2+)=5 n(MnO)=5×0.4000 mol·L-1×0.02L=0.04000mol，设发盐中铝离子为2xmol，则被氧化的亚铁离子为(x—0.04000)mol；由③可知，氧化铁和氧化铝的质量为9.100g，由原子个数守恒可得102x+160×=9.10，解得x=0.05000mol，则久置发盐中铝离子的物质的量为0.1000mol、铁离子为(0.05000—0.04000)mol=0.01000mol，由发盐化学式可知，硫酸根离子的物质的量为0.1000mol×2=0.2000mol，久置发盐中阳离子电荷数为0.1000mol×3+0.04000mol×2+0.01000mol×3=0.4100mol，阴离子电荷数为0.2000mol×2=0.4000mol，阳离子电荷数大于阴离子电荷数，则发盐在空气中被氧化，久置发盐中中可能存在0.01000mol氢氧根离子或0.00500mol碳酸根离子，若存在氢氧根离子，溶液中n(Al3+)：n(Fe2+)：n(Fe3+)：n(SO)：n(OH—)= 0.1000mol：0.04000mol：0.01000mol：0.2000mol：0.01000mol=10：4：1：20：1，由离子个数比等于离子物质的量比可得化学式为Al10Fe5(OH)(SO4)20；若存在碳酸根离子n(Al3+)：n(Fe2+)：n(Fe3+)：n(SO)：n(CO)= 0.1000mol：0.04000mol：0.01000mol：0.2000mol：0.00500mol =20：8：2：40：1，由离子个数比等于离子物质的量比可得化学式为Al20Fe10(CO3)(SO4)40，故答案为：Al10Fe5(OH)(SO4)20或Al20Fe10(CO3)(SO4)40。
21．(1)3
(2)6.72
(3) 160
解析：铝的原子量为27g/mol，的物质的量为0.2mol，与盐酸恰好完全反应生成氯化铝和氢气，方程式为：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，根据2Al~6HCl~3H2~2 AlCl3关系进行计算。
(1)结合以上分析可知，2Al~6HCl，所以0.2mol铝完全反应消耗HCl为0.6mol，根据c=计算，所用盐酸中的物质的量浓度为=3mol/L；
(2)根据2Al~6HCl~3H2关系可知，0.2mol铝完全反应生成氢气0.3mol，根据V=nVm计算，反应中生成的在标准状况下的体积为0.3mol×22.4L/mol=6.72L；
(3)结合以上分析可知，反应后的溶液为氯化铝，向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，先发生的反应为：Al3++3OH-=Al(OH)3↓，生成沉淀；后发生反应：Al(OH)3+OH-=+2H2O，沉淀溶解；
①段为生成的沉淀溶解的过程，反应的离子方程式：；
②氯化铝溶液加入氢氧化钠溶液后，先沉淀后溶解，到V1时，恰好完全反应生成偏铝酸钠和氯化钠，结合以上分析可知，0.2mol铝完全反应生成氯化铝0.2mol，所以n(Cl)=3n(AlCl3)=0.2mol×3=0.6mol；n(Al)= n(AlCl3)=0.2mol，根据元素守恒规律可知n(Cl)+n(Al)=n(Na)可知，n(Na)=0.8mol，设氢氧化钠的体积为VL，所以5mol/L×V=0.8mol，V=0.16L=160mL。
22．(1)第二周期第ⅣA族
(2)
(3)Cl
(4) Na
(5)
【分析】⑤的焰色试验呈黄色，说明⑤为Na元素，则①为Li元素，②为C元素，③为O元素，④为F元素，⑥为Al元素，⑦为Cl元素。
解析：（1）②为C元素，位于周期表第二周期、第ⅣA族；①为3号Li元素，原子结构示意图为：；
（2）③为8号O元素，O元素质子数为8，其一种核素中子数为10，则其质量数A=8+10=18，符号为：；
（3）④为F元素，⑦为Cl元素，Cl元素非金属性比F弱，答案为：Cl；
（4）①为Li，电子层为2层，⑤为Na，电子层为3层，故Na原子半径大于Li，故此处填：Na；③为O元素，其最简单氢化物为H2O，与⑤同族的下一周期元素K与水反应生成KOH和H2，对应离子方程式为：2K +2H2O =2K++2OH- +H2↑；
（5）⑤为Na元素，最高价氧化物对应水化物为NaOH，⑥的氧化物Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，对应离子方程式为：。
23．(1) MnO2 + 4H+ + 2Cl-Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O 酸性、还原性
(2)湿润的淀粉KI试纸变蓝
(3)Cl2 + 2Br-=2Cl-+ Br2
(4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡。静止后CCl4层溶液变为紫红色
(5)吸收尾气，防止氯气污染空气 Cl2+2OH-= Cl-+ ClO-+H2O
(6)原子半径逐渐增大
【分析】验证卤素单质氧化性的相对强弱，装置A中二氧化锰和浓盐酸加热发生反应，生成氯化锰、氯气和水，装置A中生成氯气，烧瓶上端湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色，验证氯气的氧化性强于碘；装置B 中盛有溴化钠溶液，氯气进入装置B中，氯气氧化溴离子为溴单质，溶液呈橙红色，验证氯的.氧化性强于溴，氯气有毒，能被氢氧化钠吸收，浸有氢氧化钠的棉花防止氯气污染空气；当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹，为验证溴的氧化性强于碘，实验时应避免氯气的干扰，当B中溶液由黄色变为棕红色时，说明有大量的溴生成，此时应关闭活塞a，否则氯气过量,影响实验结论。
解析：（1）A中属于二氧化锰与盐酸制备氯气，反应的方程式为MnO2 + 4H+ + 2Cl-Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O。反应中还有氯化锰生成，则浓盐酸表现出酸性和还原性。
（2）淀粉变蓝色，说明有单质碘生成，也说明氯气氧化性强于单质碘。
（3）氯气的氧化性强于溴，将氯气通入NaBr溶液中会有单质溴生成，发生反应的离子方程式为：Cl2+2Br－＝Br2+2Cl－。
（4）为验证溴的氧化性强于碘，应将C中生成的溴加入到盛有KI溶液的D中，如发生氧化还原反应，则静至后CCl4层溶液变为紫红色。因此实验操作为：打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡。静止后CCl4层溶液变为紫红色。
（5）为氯气有毒，需要尾气处理，反应的方程式为Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O。
（6）同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱