第4章 原子结构和化学键（含解析） 单元检测题 2023-2024学年高一上学期化学沪科版（2020）必修第一册

第4章《原子结构和化学键》单元检测题
一、单选题（共20题）
1．下列两种物质之间属于同素异形体关系的是
A．石墨和C60 B．水和重水 C．干冰和二氧化碳 D．12C 和14C
2．2021年6月11日国家航天局公布了山“祝融号”火星车拍摄的首批科学影像图。火星气体及岩石中富含X、Y、Z、W四种元素。已知：X、Y、W为原子序数递增的四种短周期元素，其中Z为金属元素，其单质与冷水反应后溶液能使酚酞试液变为红色，X、W为同一主族元素，Y地壳中含量最高的元素，火星岩石含有W的最高价化合物：Z2WY3。下列判断正确的是
A．W位于元素周期表第三周期ⅦA族
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X＞W
C．X、Y、Z三种元素组成的化合物常用于治疗胃酸过多
D．原子半径：Z＞W＞Y＞X
3．元素周期律的发现是近代化学史上的一座里程碑。下列事实不能用元素周期律解释的是
A．工业用硅石(SiO2)冶炼粗硅发生反应：2C+SiO22CO↑+Si
B．常温下，形状和大小相同的Mg、Al与同浓度盐酸反应，Mg条反应更剧烈
C．气态氢化物的稳定性： HF＞H2O
D．将 Cl2通入淀粉KI溶液中，溶液变蓝色，因为生成I2
4．下列说法正确的是
A．NaOH的摩尔质量为40 g
B．1 mol H2的质量与氢的相对原子质量相等
C．1 molOH-的质量为17 g·mol-1
D．氩气(单原子分子)的摩尔质量(g·mol-1)在数值上等于它的相对原子质量
5．短周期元素Z、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。下列判断正确的是
Z R
T Q W
A．T的氧化物属于碱性氧化物
B．原子半径由大到小的排列顺序：R＞T＞W
C．简单氢化物的沸点R高于Z
D．Z最高价氧化物的水化物酸性弱于Q
6．科技创新让2022年北京冬奥会举世瞩目，下列判断不正确的是
A．颁奖礼服内添加了石墨烯发热材料，石墨烯与互为同位素
B．为了降低冬奥会上碳排放，火炬“飞扬”的燃料用氢气替代丙烷
C．速滑竞赛服使用聚氨酯材料可减少空气阻力，聚氨酯是高分子材料
D．国际速滑馆“冰丝带”使用二氧化碳跨临界直冷技术制冰，该过程属于物理变化
7．下列物质加入水中，该物质既发生了离子键的断裂又发生了共价键的断裂的是
A． B． C． D．HI
8．四氟肼可发生反应：，下列有关叙述错误的是
A．的氧化性比的强 B．的电子式为
C．中既含极性键又含非极性键 D．在水溶液中的电离方程式为
9．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，常温下它们的单质有一种固体和三种气体。由这四种元素中的一种或两种组成的三种有色物质与水发生氧化还原反应时，水既不作氧化剂也不作还原剂。下列说法正确的是
A．简单气态氢化物的沸点：W＞Y
B．原子半径：r(Z)＞r(W)＞r(X)＞r(Y)
C．这三种有色物质与水反应后，所得溶液均呈酸性
D．X、Y、W分别与氢元素形成的化合物中化学键均为极性共价键
10．下列说法不正确的是
A．氕、氘、氚属于同种元素
B．H2和H2互为同位素
C．O和O是两种不同的核素
D．金刚石和石墨互为同素异形体
11．X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的位置如图所示，元素Z的核电荷数是元素Y的两倍，下列有关说法不正确的是
X Y
Z W
A．原子半径：X> Y
B．简单阴离子还原性：Z> W
C．元素X、Y的单质在放电条件下生成红棕色气体
D．四种元素的简单氢化物中，Y的氢化物沸点最高
12．利用如图所示装置进行下列实验，能达到实验目的的是
选项 ① ② ③ 实验目的
A 稀硝酸 Cu片 淀粉溶液 验证NO具有氧化性
B 浓硝酸 验证非金属性：
C 浓氨水 氧化钙 空气 制取并收集
D 浓盐酸 验证氧化性：
A．A B．B C．C D．D
13．、、O2-、O2、O3是
A．氧元素的五种不同微粒 B．、表示同一种核素
C．氧的五种同素异形体 D．氧的五种同位素
14．关于下列反应的叙述正确的是
A．由SiO2+2CSi+2CO↑可推知硅的非金属性比碳强
B．由CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑可推知H2SiO3的酸性比H2CO3强
C．由Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓可推知碳的非金属性比硅强
D．H2CO3比H2SiO3受热易分解可推知H2SiO3的酸性比H2CO3强
15．下图是元素周期表的一部分，五种元素属于前四周期主族元素，其中只有M为金属元素。下列说法不正确的是
A．Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
B．M元素与Z元素原子序数差为20
C．X的简单气态氢化物的沸点比Y的低
D．Q原子的简单氢化物含有四对共用电子对
16．国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)建议把现行元素周期表的主族、副族等族序号都取消，由左至右改为18列。下列有关元素周期表的说法错误的是
A．第2列元素中没有非金属元素
B．只有第2列元素的原子最外层有2个电子
C．第3列元素含有的元素种类最多
D．第17列的第一种元素没有正化合价
17．下列化学用语正确的是
A．对硝基甲苯的结构简式： B．醛基的电子式：
C．属于不饱和烃 D．丁烯的键线式：
18．元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说法不合理的是
A．若X+和Y2-的核外电子层结构相同，则原子序数：X＞Y
B．根据从氟到碘，卤族元素单质熔、沸点逐渐升高，则碱金属单质从锂到铯，熔、沸点也逐渐升高
C．常温下，形状和大小相同的Mg、Al与同浓度盐酸反应，Mg条更剧烈
D．Cs和Ba分别位于第六周期IA和IIA族，碱性：CsOH＞Ba(OH)2
19．下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是
A．光气() B．六氟化硫 C．二氟化氙 D．三氟化硼
20．下列化学用语正确的是
A．氢氧化铝电离：Al(OH)3=Al3++3OH-
B．用FeCl3溶液“腐蚀”覆铜板：Fe3++Cu=Fe2++Cu2+
C．Na和Cl形成NaCl的过程：
D．向碳酸氢钠溶液中加入少量石灰水：HCO+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O
二、非选择题（共5题）
21．下表列出了①～⑨九种元素在周期表中的位置：
ⅠA
1 ① ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
2 ② ③ ④ ⑧
3 ⑤ ⑥ ⑦ ⑨
请按要求回答下列问题。
(1)元素④的名称是 。
(2)⑥、④、⑦中气态氢化物稳定性最强的是： (写氢化物的化学式)。
(3)元素⑦的原子结构示意图是 。
(4)写出元素⑤形成的单质在氧气中燃烧的化学方程式 。
22．2016年IUPAC确认了四种新元素，其中一种为Mc，中文名为“馍”。 Mc位于元素周期表中第VA族，同族元素N的一种氢化物为NH2NH2，写出该化合物分子的电子式 ，该分子内存在的共价键类型有 。
23．用化学语言表达下列各微粒
(1)与氖原子电子层结构相同的-2价阴离子的电子式 。
(2)第2层电子数为第1层、第3层电子数之和的原子的结构示意图 。
(3)观察下列A、B、C、D、E五种粒子(原子或离子)的结构示意图，回答有关问题：
A．B．C．D．E．
①属于离子结构示意图的是 (填编，下同)。
②属于金属元素的是 。
③性质最稳定的原子是 ，最容易失去电子的原子是 ，最容易得到电子的原子是 。
24．设计实验方案，完成下列问题(要求写出操作步骤、实验现象和实验结论)：
(1)比较Mg和Al的金属性强弱 。
(2)比较C和S的非金属性强弱 。
25．磷的最高价含氧酸根——磷酸根为PO，据报道氮的最高价正含氧酸根NO也已制得。经测定，Na3NO4中各原子最外层电子数都达到了8电子稳定结构，则正硝酸根的电子式为 。
参考答案：
1．A
同素异形体是同一元素形成的性质不同的几种单质，故石墨和C60是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，水和重水是含有不同氢原子的水分子，属于同一种物质，干冰和二氧化碳是同一种物质，而12C 和14C是质子数相同而中子数不同的原子，互为同位素关系，故答案为：A。
2．B
Z为金属元素，其单质与冷水反应后溶液能使酚酞试液变为红色，则Z为Na 元素；Y是地壳中含量最高的元素，Y为O元素；火星岩石含有Z2WY3，则W化合价为+4价，X、W为同一主族元素，且X、Y、Z、W为原子序数递增，则X为C元素，W为Si元素，然后根据元素周期律分析解答。
综上所述可知：X、Y、Z、W分别为C、O、Na、Si元素。
A．W是Si元素，Si位于元素周期表第三周期IVA族，A错误；
B．元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强，元素的非金属性：碳＞硅，所以碳酸的酸性大于硅酸的酸性，B正确；
C．X、Y、Z分别是C、O、Na，这三种元素形成的化合物Na2CO3水溶液显碱性，但由于碱性很强，因此不能用于治疗胃酸过多的症状，C错误；
D．同一周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，原子核外电子层数越多，原子半径越大，因而原子半径大小关系为Z＞W＞X＞Y，D错误；
故合理选项是B。
3．A
A．同主族从上到下非金属性减弱，金属性增强，根据反应方程式，C元素化合价升高，C为还原剂，Si元素化合价降低，Si为还原产物，C还原性强于Si，与上述规律不符，故A符合题意；
B．同周期从左向右金属性减弱，金属性越强，与酸反应越剧烈，Mg的金属性强于Al，则Mg反应更剧烈，故B不符合题意；
C．非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，同周期从左向右非金属性越强(稀有气体除外)，F的非金属性强于O，则HF的稳定性强于H2O，故C不符合题意；
D．同主族从上到下非金属性减弱，氯气的非金属性强于碘单质，氯气与I-发生Cl2+2I-=2Cl-+I2，故D不符合题意；
答案为A。
4．D
A．NaOH的式量是40，则NaOH的摩尔质量为40 g/mol，A错误；
B．1 mol H2的质量当以克为单位时，与氢分子的相对分子质量在数值上相等，B错误；
C．OH-的式量是17，所以1 molOH-的质量为17 g，C错误；
D．1 mol任何气体的质量是以克为单位，数值上等于该气体分子的相对分子质量，则由于氩气是单原子分子，其摩尔质量是以g·mol-1为单位，在数值上等于它的相对原子质量，D正确；
故合理选项是D。
5．C
短周期元素T所处的周期序数与族序数相等，则T是Al元素，根据元素在周期表的相对位置，可知Q是Si，W是S，Z是C，R是N元素，据此分析解答。
A．T是Al，其位于元素周期表金属与非金属交界处，其氧化物Al2O3既能够与酸反应产生盐和水，也能够与碱反应产生盐和水，因此属于两性氧化物，A错误；
B．同一周期元素原子序数越大原子半径越小，则T(Al)＞W(S)；不同周期元素，原子核外电子层数越多原子半径就越大，所以原子半径大小关系为：T(Al)＞W(S)＞R(N)，B错误；
C．Z是C，R是N，二者简单氢化物化学式是CH4、NH3，由于NH3分子之间存在氢键，导致其沸点比只存在分子间作用力的CH4高，C正确；
D．Z是C，Q是Si，二者是同一主族元素，元素的非金属性：C＞Si，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强，所以酸性：H2CO3＞H2SiO3，D错误；
故合理选项是C。
6．A
A．石墨烯与均为碳单质，互为同素异形体，A错误；
B．H2燃烧热值高，产物为H2O，不生成二氧化碳，环保，B正确；
C．工业上可用聚合反应制备聚氨酯，聚氨酯是高分子材料，C正确；
D．使用CO2跨临界直冷制冰没有新物质生成，为物理变化，D正确；
故选A。
7．A
A．由 构成，存在离子键、共价键，和水反应生成氢氧化钠和氧气，既发生了离子键的断裂又发生了共价键的断裂，故选A；
B．由Mg2+、N3-构成，和水反应生成氢氧化镁和氨气，只有离子键断裂，故不选B；
C．是共价化合物，只含共价键，难溶于水，和水不反应，故不选C；
D．HI是共价化合物，HI溶于水电离出H+、I-，只发生了共价键的断裂，故不选D；
选A。
8．B
A．反应中作氧化剂，氧气是氧化产物，所以的氧化性比的强，正确；
B．中氟原子周用应满足结构，电子式为，B错误。
C．的电子式为，其中既含极性键又含非极性键，C正确；
D．是一元弱酸，在水溶液中的电离方程式为，D正确；
答案选B。
9．B
有色物质与水发生氧化还原反应时，水既不作氧化剂也不作还原剂，符合要求的常见物质有：过氧化钠、二氧化氮、氯气，所以X、Y、Z、W依次为氮、氧、钠、氯。则
A．Y为O、W为Cl，水分子间存在氢键其沸点较高，则简单气态氢化物的沸点：W＜Y，A错误；
B．根据同周期元素由左向右半径依次减小，同主族元素由上向下半径依次增大可以排列出原子半径的顺序为r(Z)＞r(W)＞r(X)＞r(Y)，B正确；
C．三种有色物质为：过氧化钠、二氧化氮、氯气，其中过氧化钠与水反应生成氢氧化钠溶液显碱性，C错误；
D．双氧水H2O2中过氧根内中还存在O-O非极性共价键，D错误；
故选：B。
10．B
A．氕、氘、氚质子数均为1，属于同一种元素氢元素，故A正确；
B．H2和H2为氢气分子，不是原子，不是同位素，故B错误；
C．O和O是氧元素的两种不同的核素，故C正确；
D．金刚石和石墨是碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，故D正确；
故选B。
11．C
由题干信息结合四种元素在周期表中的位置可知，元素Z的核电荷数是元素Y的两倍，则Y是O，Z为S,X为N，W为Cl，据此分析解答。
A．X为N，Y是O，原子半径：N＞O，故A错误；
B．Z的简单阴离子：S2-、W的简单阴离子：Cl-还原性：S2-> Cl-，故B正确；
C．元素X、Y的单质即氮气和氧气，在放电条件下生成一氧化氮，为无色气体，故C错误；
D．四种元素的简单氢化物分别为：NH3、H2O、H2S、HCl，其中H2O中存在氢键，沸点最高，故D正确；
故答案选C。
12．D
A．生成的NO中混有硝酸，硝酸可氧化碘化钾，不能证明NO具有氧化性，故A错误；
B．浓硝酸具有挥发性，故不能说明碳酸酸性比硅酸强，故B错误；
C．氨气的密度小于空气，应采用向下排空气法收集，故C错误；
D．高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气，氯气将硫离子氧化为硫单质，故能说明氧化性：高锰酸钾>氯气>硫，故D正确；
故选：D。
13．A
A．氧元素的五种不同微粒，A正确；
B．质子数相同中子数不同的原子是不同的核素，B错误；
C．同素异形体是同种元素形成的不同单质，O2、O3是氧的两种同素异形体，C错误；
D．质子数相同中子数不同的原子之间互称同位素，图示五种微粒既有原子又有单质，D错误；
故选A。
14．C
A．非金属元素的单质的氧化性越强，则非金属性越强，反应SiO2＋2CSi＋2CO↑之所以能发生，不是因为C的还原性比Si强，而是因为生成CO是气体，可以脱离反应体系，所以不能推知硅的非金属性强于碳的非金属性，选项A错误；
B．比较酸性强弱，应在溶液中进行，CaCO3和SiO2在高温下熔融反应，是因为在高温条件下CO2离开反应体系，使反应向生成CO2的方向进行，不能说明硅酸酸性强于碳酸，选项B错误；
C．由Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓可推知，碳酸酸性比硅酸强，又最高价氧化物对应水化物的酸性越强其非金属性也越强，所以碳的非金属性比硅强，选项C正确；
D．不能通过H2CO3与H2SiO3的热稳定性比较它们的酸性，选项D错误；
答案选C。
15．C
五种元素属于前四周期主族元素，根据周期表可知，M、Q、Y位于第二或第三周期，其中只有M为金属元素，则M、Q、Y位于第三周期，M为Al，Q为Si，Y为P，X为N，Z为As。
A．非金属性越强，其高价氧化物对应的水化物的酸性越强，同族元素，从上至下，非金属性依次减弱，则P的最高价氧化物对应水化物的酸性比As强，A正确；
B．Ｍ元素与Ｚ元素分别为Al元素和As元素，Al是13号元素，As是33号元素，故两元素的原子序数差为20，B正确；
C．X、Y的简单气态氢化物分别为NH3和PH3，由于NH3分子间存在氢键，故NH3的沸点比PH3的高，C错误；
D．Q原子是Si，其简单氢化物为SiH4，SiH4的电子式为，其中含有四对共用电子对，D正确；
故选C。
16．B
A．第2列元素有铍、镁、钙、锶、钡、镭，没有非金属元素，均为金属元素，故A正确；
B．第18列的氦元素最外层也有2个电子，故B错误；
C．第3列即第ⅢB族，包括镧系和锕系元素，镧系和锕系各包括15种元素，因此第3列元素种类最多，故C正确；
D．第17列的第一种元素是F，没有正化合价，故D正确；
故选：B。
17．D
A．对硝基甲苯的结构简式为，A错误；
B．醛基的电子式为：，B错误；
C．不属于烃，C错误；
D．丁烯的键线式为　，D正确；
故选D。
18．B
A．X+和Y2-的核外电子层结构相同，则X的原子序数-1=Y的原子序数+2，故原子序数X>Y，A正确；
B．碱金属元素，从锂到铯，随着核电荷数的增加，半径增大，金属键减弱，其单质熔沸点逐渐降低，B错误；
C．镁的金属活动性强于铝，常温下，形状和大小相同的镁和铝与同浓度盐酸反应，镁条反应更剧烈，C正确；
D．Cs和Ba分别位于第六周期IA和IIA族，Cs的金属性强于Ba，则碱性CsOH>Ba(OH)2，D正确；
故答案选B。
19．A
A．光气的结构式为，分子中碳原子、氧原子和氯原子都满足最外层8电子结构，故A正确；
B．六氟化硫分子中硫原子的最外层电子数为12，不满足最外层8电子结构，故B错误；
C．二氟化氙分子中氙原子的最外层电子数为10，不满足最外层8电子结构，故C错误；
D．三氟化硼中硼原子的最外层电子数为6，不满足最外层8电子结构，故D错误；
故选A。
20．C
A．氢氧化铝为沉淀，在水溶液中不会完全电离，A正确；
B．方程式电荷不守恒，反应应该为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，B错误；
C．Na和Cl形成NaCl的过程中钠原子失去1个电子形成钠离子、氯原子得到1个电子形成氯离子，两者形成氯化钠， ，C正确；
D．碳酸氢钠溶液中加入少量石灰水，钙离子不足、碳酸氢根离子过量，反应生成碳酸钙沉淀和碳酸根离子，反应为2HCO+Ca2++2OH-=CaCO3↓+CO+H2O，D错误；
故选C。
21．(1)氧元素
(2)H2O
(3)
(4)
由题中信息结合元素周期表可知①为H，②为C，③为N，④为O，⑤为Na，⑥为P，⑦为S，⑧为Ne，⑨为Cl，据此回答。
（1）由分析知④名称为氧元素。
（2）主族元素非金属性：同主族从上到下递减，同周期从左向右递增，所以O、P和S三种元素O元素非金属性最强，所以O元素的气态氢化物稳定性最强，即为H2O。
（3）由分析知该原子为硫原子，即S 。
（4）由信息知是钠和氧气燃烧生成过氧化钠，即。
22． 极性键和非极性键
的结构式为，电子式为。该分子内键为极性共价键，键为非极性共价键。
23．(1)
(2)
(3) BE DE C D A
（1）与氖原子电子层结构相同的-2价阴离子为O2-，其最外层达到8电子稳定结构，电子式为；答案为。
（2）第1层电子层排2个电子，第2层电子层排8个电子，则第2层电子数为第1层、第3层电子数之和，即第3层电子层排6个电子，为S原子，S原子核内有16个质子、核外有16个电子，原子结构示意图为；答案为。
（3）由A、B、C、D、E五种粒子(原子或离子)的结构示意图可知，A核内质子数和核外电子数相等，均为17，则A为Cl原子；B核内8个质子，核外10个电子，则B为O2-离子，C核内10个质子，核外10个电子 ，则C为Ne原子，D核内质子数和核外电子数相等，均为11，则D为Na原子；E核内12个质子，核外10个电子，则E为Mg2+离子；
①质子数和电子数不等的微粒为离子，属于离子结构示意图的是BE；答案为BE。
②Na、Mg属于金属元素，属于金属元素的是DE；答案为DE。
③C为稀有气体，性质最稳定；最外层电子数越少的原子越易失电子，最外层电子数越多的原子越易得电子，则D最易失电子、A最易得电子；答案为C；D；A。
24．(1)取相同大小的Mg和Al条，分别加入同浓度的稀盐酸中，观察产生气泡的速率，Mg比Al产生气泡快，证明Mg比Al更活泼。
(2)将稀硫酸加入Na2CO3溶液中，观察到有无色气体产生，说明H2SO4的酸性比H2CO3强，由此说明非金属性：S＞C。
【解析】(1)
Mg和Al是同一周期元素，随着原子序数的增大，原子半径逐渐减小，元素的原子失去电子的能力逐渐减弱，所以元素的金属性逐渐减弱，可通过金属单质与酸反应的强弱判断：实验操作是：取相同大小的Mg和Al条，分别加入同浓度的稀盐酸中，观察产生气泡的速率，Mg比Al快，证明Mg比Al活泼；
(2)
元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强。强酸可以与弱酸盐发生反应制取弱酸，据此分析判断，实验操作是：将稀硫酸加入Na2CO3溶液中，观察到有无色气体产生，说明H2SO4的酸性比H2CO3强，由此说明非金属性：S＞C。
25．
书写NO的电子式，可以这样考虑：每个氮原子的价电子数为5，每个氧原子的价电子数为6，1个NO离子中，含有1个氮原子和4个氧原子，并带3个单位的负电荷，每个NO的电子总数为1×5+4×6+3=32，32可以写成4×8，根据题意可知，Na3NO4中各原子最外层电子数都达到了8电子稳定结构，所以NO的电子式为：