第1章 题型整合练 “位、构、性”在元素推断题中的应用

题型整合练　“位、构、性”在元素推断题中的应用
题型一　周期表片段型
1.X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素在元素周期表中的位置如图所示,Z的第一电离能比W的第一电离能大,M原子的3p轨道上有2个未成对电子。以下说法错误的是(　　)
Y Z W
X M
A.电负性:W>Z>Y
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:M>Y
C.通过电解熔融的X2W3可制得X单质
D.常温下,将一定量气态Z2W4充入一烧瓶内,烧瓶内始终为无色
2.已知前四周期元素X、Y、Q、R、Z和W在周期表中的位置如图所示,其中Z位于ds区,基态W原子的价电子中在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等。下列说法正确的是(　　)
X Y
Q R
Z W
A.最高正化合价:X=QB.基态Z原子的价电子排布为3d104s1
C.X和Q的第一电离能都高于同周期相邻元素
D.R最高价氧化物的水化物不能与其最低价氢化物反应
3.下表是元素周期表前五周期的一部分,X、Y、Z、R、W、J是六种元素的代号,其中J为0族元素。下列说法正确的是(　　)
X Y Z
R
W
J
A.R原子的核外电子的轨道表示式为
B.Y2-与Na+的半径的大小关系为Y2-小于Na+
C.X的第一电离能大于Y的第一电离能
D.表中电负性最大的元素为J
题型二　结构特性型
4.下表是第3周期部分元素的电离能数据:
I1/eV I2/eV I3/eV
甲 5.7 47.1 71.8
乙 7.7 15.1 80.3
丙 13.0 23.9 40.0
丁 15.7 27.6 40.7
下列说法正确的是(　　)
A.甲的金属性比乙强
B.乙的化合价为+1价
C.丙不可能为非金属元素
D.丁一定为金属元素
5.短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大,某种性质递变规律如图所示。下列元素性质与元素对应正确的是　(　　)
A.原子半径:F、Cl、Br、I
B.电负性:Si、P、S、Cl
C.第一电离能:Si、P、S、Cl
D.最高化合价:C、N、O、F
6.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子半径与最低负化合价关系如图所示,X和Z位于同周期。
下列叙述错误的是(　　)
A.电负性:W>Z>X
B.Y的含氧酸是强酸
C.单质的熔点:Z>Y
D.X单质可用作半导体材料
7.根据下列五种元素的电离能数据(单位:kJ·mol-1),判断下列说法不正确的是(　　)
元素电离能 I1 I2 I3 I4
Q 2 080 4 000 6 100 9 400
R 500 4 600 6 900 9 500
S 740 1 500 7 700 10 500
T 580 1 800 2 700 11 600
U 420 3 100 4 400 5 900
A.Q元素可能是0族元素
B.R和S均可能与U在同一主族
C.U元素可能在元素周期表的s区
D.原子的外围电子排布式为ns2np1的可能是T元素
题型三　文字信息型
8.前四周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大,X与Y是同周期相邻的非金属元素,基态Y原子的s电子数与p电子数相等,Z是地壳中含量最多的金属元素,基态W原子的价电子排布为4s1,基态Q原子的未成对电子是同周期元素中最多的。下列说法错误的是(　　)
A.简单氢化物的热稳定性:Y>X
B.简单离子的半径:Z>X>Y
C.Z的最高价氧化物对应水化物能与强酸和强碱反应生成盐和水
D.三种元素形成的化合物W2Q2Y7,可用于检查司机酒后驾车
9.(不定项)四种短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,其结构信息如表所示。
元素 结构信息
X 基态原子核外s能级的电子数等于p能级的电子数
Y 基态原子的M电子层只有1种自旋电子
Z 在元素周期表中,族序数等于周期数
W 基态原子核外p能级只有1个未成对电子
下列说法中正确的是(　　)
A.电负性:X>Y>W>Z
B.离子半径:W>Y>Z>X
C.1 mol Y2X2中含有离子4 mol
D.Y、Z、W的最高价氧化物对应的水化物之间能相互反应
10.X、Y、Z、W为原子序数依次增大的前四周期元素,X的基态原子核外电子位于四个原子轨道上,Y与X位于同一周期,Y2-与Z+具有相同的电子层结构,W为过渡元素,其基态原子最外层电子数与基态Cu原子最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　)
A.XY2分子是一种弱电解质
B.电负性:Y>X>Z>W
C.Y、W形成的WY5的结构式可表示为
D.工业上用相同的方法制备Z单质和W单质
11.现有属于前四周期的 A、B、C、D、E、F、G七种元素,原子序数依次增大。A 元素原子的价电子排布式为nsnnpn+1;C元素为最活泼的非金属元素;D元素原子核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的;E元素带三个单位正电荷的离子的3d轨道为半充满状态;F元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有一个未成对电子;G元素与A元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒。
(1)A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为　　　　　　(用元素符号表示)。
(2)C元素基态原子的轨道表示式为　　　　　　　　　;E3+为　　　
　　　。
(3)F元素位于元素周期表的　　　　区,其基态原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)D元素的第一电离能　　　(填“<”“>”或“=”)Al元素的第一电离能,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)下列关于G元素的说法正确的是　　　。
A.其单质可作为半导体材料
B.其电负性大于磷
C.其原子半径大于锗
D.其第一电离能小于硒
题型四　微观结构型
12.(经典题)短周期主族元素W、X、Y、Z、Q的原子序数依次增大,形成的化合物是一种重要的食品添加剂,结构如图。Z原子核外最外层电子数与X原子核外电子总数相等。W的原子半径在元素周期表中最小。下列有关叙述不正确的是　(　　)
A.基态Q原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子
B.这五种元素中只有Q位于元素周期表的s区
C.化合物XZ2中所有原子均满足8电子稳定结构
D.Z基态原子的电子的空间运动状态有5种
13.(不定项)一种有机物催化剂由原子序数依次递增的前20号元素X、Y、Z、W、M组成,结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.简单离子半径:M>W>Z
B.简单氢化物稳定性:Z>Y
C.Z元素所在周期中,第一电离能大于Z的元素有2种
D.基态M原子电子占据的最高电子层有9个原子轨道
14.已知W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,W、Y、Z分别处于不同周期,W、X、Y、Z形成的化合物W6XY3Z是核酸采样管中红色液体的主要成分之一,其结构如图所示。下列说法正确的是　(　　)
A.W、X、Y、Z的单质在常温下均为气体
B.W分别与X、Y、Z结合均可以形成含有相同电子数的分子
C.Y的氧化物对应的水化物为强酸
D.元素的第一电离能:X>Y>W
15.我国科学家在寻找“点击反应”的砌块过程中,发现一种新的化合物,结构如图,其中X、Y、Z和W是原子序数依次增大的短周期主族元素,Y与Z是同一主族元素。下列说法正确的是(　　)
A.简单离子半径:W>Z>Y>X
B.X、Y、Z和W中电负性最大的为W
C.X、Z、W的氧化物的水化物均为强酸
D.X、Y、Z、W中第一电离能最大的为X
答案与分层梯度式解析
题型整合练　“位、构、性”在元素推断题中的应用
1.D　同一周期从左到右主族元素的第一电离能呈增大趋势,但Z的第一电离能比W的第一电离能大,则Z为ⅤA族元素N,根据相对位置得:
Y(C) Z(N) W(O)
X(Al) M(S)
电负性:O>N>C,A正确;酸性:H2SO4>H2CO3,B正确;电解熔融的Al2O3可制取Al单质,C正确;将N2O4充入烧瓶后,存在可逆反应:N2O4(g) 2NO2(g),烧瓶内会出现红棕色,D错误。
特别提醒　N2O4(g)与NO2(g)会发生可逆反应相互转化,将N2O4充入烧瓶后会出现红棕色,不能得到纯净的N2O4(g)或NO2(g),而是两者的混合物。
2.C　已知前四周期元素X、Y、Q、R、Z和W在周期表中的位置如题图所示,基态W原子的价电子中,在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等,其价电子排布式为4s24p2,则W为Ge元素;Z位于ds区,根据相对位置,Z是Zn元素,X是N元素,Y是O元素,Q是P元素,R是S元素。一般,同一主族元素的最高正化合价相等,但O没有最高正化合价,A错误;Z是Zn元素,根据构造原理可知基态Zn原子的价电子排布为3d104s2,B错误;一般情况下同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增大,但当元素处于第ⅤA族时,其第一电离能大于同周期相邻元素,故N和P的第一电离能都大于同周期相邻元素,C正确;R是S,其最高价氧化物的水化物是H2SO4,最低价氢化物是H2S,浓H2SO4具有强氧化性,能与具有还原性的H2S发生氧化还原反应,D错误。
3.C　由六种元素在元素周期表中的位置关系和J为0族元素可知:X为N,Y为O,Z为F,R为S,W为Br,J为Xe。S原子的核外电子的轨道表示式为,A错误;O2-与Na+具有相同的电子层结构,原子序数越小,离子半径越大,故O2-的半径大于Na+的半径,B错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,N原子的2p轨道处于半充满状态,较稳定,所以N的第一电离能大于O的第一电离能,C正确;六种元素中电负性最大的元素为Z(F),D错误。
4.A　由题表中数据可知,甲的第一电离能比乙低,所以甲的金属性比乙强,A正确;乙的第三电离能比第二电离能高很多,乙元素是ⅡA族元素,乙的化合价为+2价,B错误;丙和丁的第一电离能均大于甲和乙的第一电离能,且二者的第一电离能、第二电离能、第三电离能相差不大,说明二者不是ⅢA族元素,二者都是非金属元素,C、D错误。
5.C　原子半径:FP>S>Si,C正确;F元素没有正价,D错误。
6.B　根据原子半径和最低化合价关系图可知,X在Y的下一周期,最低化合价为-4价,故X为硅元素,Y为氮元素,X和Z位于同周期,在第3周期,最低负化合价为-2价,则Z为硫元素,W半径比Z小比Y大,W为氯元素。一般,同周期从左到右主族元素电负性依次增大,Si、S、Cl的电负性依次增大,A正确;N的含氧酸,未强调是最高价含氧酸,可能是强酸,也可能是弱酸,例如HNO2是弱酸,B错误;常温下,硫单质呈固态,而氮气呈气态,C正确;硅单质可用作半导体材料,D正确。
7.B　Q的第一电离能很大,可能为0族元素,A正确;R和U的I1 I2,常显+1价,最外层电子数为1,位于同一族,可能在元素周期表的s区,S的I2 I3,常显+2价,最外层电子数为2,不可能与U在同一主族,B错误、C正确;T的I1、I2、I3较小,I4剧增,常显+3价,最外层电子数为3,原子外围电子排布式为ns2np1的可能是T元素,D正确。
8.B　前四周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大,Z是地壳中含量最多的金属元素,则Z为Al,Y原子序数小于Al,基态Y原子的s电子数与p电子数相等,核外电子排布为1s22s22p4或1s22s22p63s2,X与Y是同周期相邻的非金属元素,则Y为O,X为N,基态W原子的价电子排布为4s1,则W为K,结合原子序数可知,Q处于第4周期,基态Q原子的未成对电子是同周期元素中最多的,则Q为Cr。非金属性:O>N,故简单氢化物稳定性:O>N,A正确;电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径:N3->O2->Al3+,B错误;氢氧化铝是两性氢氧化物,既能与强酸反应生成铝盐与水,又能与强碱反应生成盐与水,C正确;由O、K、Cr形成的化合物K2Cr2O7,可用于检查司机是否酒后驾车,D正确。
9.D　基态Y原子的M电子层只有1种自旋电子,电子排布为1s22s22p63s1,故Y为Na元素;基态X原子核外s能级电子数等于p能级电子数,且原子序数小于Na,则电子排布为1s22s22p4,故X为O元素;在周期表中Z元素的族序数等于周期数,且原子序数大于Na,处于第3周期,故Z为Al元素;基态W原子核外p能级只有1个未成对电子,则W为Cl元素。电负性:O>Cl>Al>Na,故A错误;一般,离子的电子层结构相同时,核电荷数越大离子半径越小,电子层数越多离子半径越大,则离子半径:Cl->O2->Na+>Al3+,故B错误;1个Na2O2由2个Na+和1个构成,则1 mol Na2O2中含有离子3 mol,故C错误;Y、Z、W的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3、HClO4,Al(OH)3具有两性,能分别与NaOH、HClO4反应,故D正确。
10.C　X的基态原子核外电子位于四个原子轨道上,核外电子排布为1s22s22p2,是C元素;Y与X位于同一周期,Y2-与Z+具有相同的电子层结构,Y是O元素,Z是Na元素;Cu为29号元素,最外层电子数为1,W为过渡元素,其基态原子最外层电子数与基态Cu原子最外层电子数相同,则核外电子排布式为[Ar]3d54s1,是Cr元素。CO2不属于电解质,A错误;电负性:O>C>Cr>Na,B错误;1个CrO5中存在2个过氧键,O是-1价,1个CrO键,O是-2价,结构式可表示为,C正确;工业上制备Na单质是通过电解熔融的氯化钠,制备Cr单质主要是通过热还原法,D错误。
11.答案　(1)N(2)　Fe3+
(3)ds　1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(4)>　Mg元素原子的价电子排布式为3s2,3s轨道处于全充满的稳定状态,Al原子的价电子排布式为3s23p1,其3p轨道上的1个电子较易失去
(5)A
解析　A元素原子的价电子排布式为nsnnpn+1,n=2,则A为N;C元素为最活泼的非金属元素,则C为F;可推知B为O;由D元素原子核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的可知,其原子核外电子总数为12,则D为Mg;由E元素带三个单位正电荷的离子的3d轨道为半充满状态可知其原子序数为26,E为Fe;F元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有一个未成对电子,则F为Cu;G元素与A元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒,则G为As元素。
(1)同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,则三种元素电负性由小到大的顺序为N(2)C为F,原子序数为9,基态原子的轨道表示式为;E为Fe,则E3+为Fe3+。
(3)F为Cu,位于周期表的ds区,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。
(4)同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,但一般ⅡA族>ⅢA族,所以Mg元素的第一电离能大于Al元素的第一电离能,其原因是Mg原子的价电子排布式为3s2,3s轨道处于全充满的稳定状态,Al原子的价电子排布式为3s23p1,其3p轨道上的1个电子较易失去。
(5)G为As,其单质可作为半导体材料,故A正确;同主族元素从上到下,非金属性依次减弱,电负性依次减小,则As的电负性比P的小,故B错误;As的原子半径小于Ge,故C错误;第一电离能:As>Se,故D错误。
12.B　
Q为Na元素,基态原子最外层有1个电子,最外层轨道中无自旋状态相同的电子,A正确;Q是Na,W是H,都位于元素周期表的s区,B错误;X、Z分别为C、O,形成的化合物XZ2为CO2,结构式为,所有原子均满足8电子稳定结构,C正确;Z为O元素,基态原子核外电子排布式为1s22s22p4,其中1s有1个原子轨道,2s有1个原子轨道,2p有3个原子轨道,故O基态原子的电子的空间运动状态有5种,D正确。
13.BD　由该有机物催化剂的结构可知,X只能形成1个共价键,X为H,Y能形成4个共价键,Y为C,Z能形成2个共价键,Z为O,M能形成6个共价键,M为S,W能形成+1价离子,故W为Na。一般,简单离子的核外电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大半径越小,则离子半径:S2->O2->Na+,即M>Z>W,故A错误;非金属性O>C,元素的非金属性越强,简单氢化物越稳定,则稳定性:H2O>CH4,故B正确;O位于第2周期,同周期元素随核电荷数递增,第一电离能呈增大趋势,但N原子的2p轨道为半充满稳定结构,其第一电离能大于O,则同周期中比O的第一电离能大的元素有N、F、Ne,故C错误;M为S,其核外有3个电子层,最高电子层为第3电子层,存在3s轨道(1个)、3p轨道(3个)、3d轨道(5个),共9个原子轨道,故D正确。
14.B　W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,W、Y、Z分别处于不同周期,则W为H,由W6XY3Z的结构可知,X形成4个共价键,Y形成3个共价键,则X为C,Y为N,Z和W形成WZ,则Z为Cl。C单质在常温下为固体,A错误;H分别与C、N、Cl结合可以形成含有18个电子的C2H6、N2H4、HCl分子,B正确;Y的氧化物对应水化物可能为HNO2,HNO2是弱酸,C错误;第一电离能:N>C>H,D错误。
15.D　X、Y、Z和W是原子序数依次增大的短周期主族元素,Y与Z是同一主族元素,由化合物的结构可知,Z形成6个共价键,则Y为O、Z为S;W形成1个共价键,为Cl;X可形成3个共价键,为N。一般,电子层数越多简单离子半径越大,电子层数相同时核电荷数越大简单离子半径越小,则简单离子半径:r(S2-)>r(Cl-)>r(N3-)>r(O2-),A错误;
ClO2中O显-2价,可知O的电负性大于Cl,四种元素中电负性最大的为O,B错误;HNO2、H2SO3均是弱酸,C错误;第一电离能:N>O>Cl>S,D正确。
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