章末整合 素养提升
一、认识原子结构、元素的性质及元素在周期表中的位置之间的关系
思考1.请根据钾元素在周期表中的位置和原子结构,分析、解释、预测元素的性质。
提示:
二、元素周期表与元素周期律
元素周期表是学习化学的重要工具,是元素周期律的具体表现形式。元素周期律是元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化的规律,主要体现为原子核外电子排布、原子半径、金属性、非金属性等的周期性变化。元素性质周期性变化的实质是元素原子核外电子排布的周期性变化。元素周期表与元素周期律体现了对元素的科学分类方法,以及结构决定性质的化学观念。
元素周期表和元素周期律为新元素的发现及预测它们的性质提供线索。
思考2.元素金属性、非金属性强弱判断的根本依据是什么
提示:元素金属性、非金属性强弱判断的根本依据是元素原子失去或得到电子的难易程度,与得失电子数目无关。
思考3.元素的金属性强弱与金属阳离子氧化性有什么关系 金属阳离子氧化性越强,该金属元素的金属性越弱吗
提示:元素的金属性越强,其金属阳离子氧化性越弱。变价金属阳离子的氧化性与元素的金属性可能不对应,如氧化性Cu2+
思考4.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越强吗
提示:周期表中非金属性最强的元素是F,但F无正价,不存在含氧酸,故最高价氧化物对应的水化物的酸性最强的是HClO4。
三、从粒子间的相互作用来认识物质及其变化
思考5.如何判断某化合物是离子化合物还是共价化合物
提示:①据化学键类型判断,含有离子键的化合物一定是离子化合物,只含有共价键的化合物才是共价化合物;②据化合物类型判断,大多数碱性氧化物、强碱、大部分盐属于离子化合物,非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸、大部分有机化合物属于共价化合物;③据化合物性质判断,熔融状态下能够导电的化合物是离子化合物,如NaCl、KOH等,熔融状态下不导电的化合物是共价化合物,如HCl、CH3COOH等,熔、沸点较低的化合物一般是共价化合物(SiO2、SiC等熔、沸点较高,但属于共价化合物)。
海带提碘与海水提溴
——体验元素性质递变规律的实际应用
碘在元素周期表中位于第五周期第ⅦA族,存在稳定同位素127I,碘是人体必需的微量元素之一,健康成人体内碘的总量约为30 mg(20～50 mg),国家规定在食盐中添加碘的标准为20～30 mg/kg(以碘元素计)。1811年法国药剂师库特瓦首次发现单质碘。单质碘是紫黑色晶体,易升华(蒸气呈紫色),升华后易凝华,有毒性和腐蚀性。单质碘遇淀粉会变为蓝紫色,溶解性与溴相似(单质碘在水中溶解度更小),可从海藻、油井盐水和硝石生产的母液中提取碘,主要用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等,放射性131I广泛用于医疗
检测。
溴在元素周期表中位于第四周期第ⅦA 族,存在稳定同位素79Br、81Br,是唯一一种在室温下呈液态的非金属元素,单质是带恶臭的暗红色液体,蒸气呈红棕色,溴蒸气刺激呼吸道黏膜,会引起流泪、咳嗽、头晕等,浓度过大会导致窒息。单质溴在水中溶解度小,在乙醇、苯、四氯化碳等溶剂中溶解度大,主要来自海水、盐矿、盐水井,用于制取溴化物、氢溴酸、药物、燃料、烟熏剂、漂白剂、消毒剂等。
探究1 海带提碘
海带、紫菜等藻类植物中含丰富的碘元素。碘元素在海带中以碘化物的形式存在。
问题1:很多家庭都把人参、枸杞、灵芝、鹿茸等中药材放在酒中进行泡制,一段时间以后倒出饮用,有舒筋活血之功效。你知道药材放在酒中泡制的原理吗
提示:泡制药酒是将中药材中的有效成分在泡制过程中溶解到酒精中,通过饮用药酒达到一定药效。
问题2:预测海带中碘化物的水溶性。
提示:易溶于水。根据同主族元素形成的结构类似的化合物其性质类似可知,大多数金属氯化物易溶于水,故预测海带中碘化物易溶于水。
问题3:如何从干海带中获得碘化物 用到的仪器有哪些
提示:先将干海带剪碎,放在坩埚中灼烧成灰,将海带灰用水浸泡,过滤,得到含碘化物的水溶液;酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒、铁架台(带铁圈)、普通漏斗、烧杯。
问题4:为了将I-转化为I2,可以选用什么化学试剂 选用的依据是什么
提示:根据元素周期表中元素性质的递变规律可知,同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,则相应单质的氧化性逐渐减弱,所以氯水、溴水均可用作提取碘单质的氧化剂。反应的离子方程式为Cl2+2I-2Cl-+I2、Br2+2I-2Br-+I2。
探究2 海水提溴
空气吹出法是用于从天然海水中提取溴的成熟的工业方法,其流程如图所示。
问题5:为什么选晒盐后的苦卤而不是海水作为提取溴单质的原料
提示:苦卤中Br-的浓度比海水中的大得多。
问题6:向苦卤中通入Cl2继而通入热空气可得粗溴,在此过程中体现了溴的哪些性质
提示:(1)溴的氧化性不如氯气的强,可用置换法制备溴单质。(2)溴易挥发,因此可用热空气法从溶液中分离出来。
问题7:实验室常用MnO2+2NaBr+3H2SO42NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br2↑来制备Br2。请比较实验室提取溴与工业提取溴有何异同。
提示:实验室制备溴和工业制备溴的相同点都是Br-被氧化得Br2;不同点为工业提取溴需经过复杂的富集、分离、提纯等生产工艺流程,而实验室提取溴不需要。
问题8:工业上常利用电解饱和食盐水的方法提取氯气,本项目中利用氧化剂来提取碘单质和溴单质。请结合元素周期律知识解释采用不同方法提取氯、溴、碘单质的原因。
提示:根据元素周期表中元素性质递变规律知氯气的氧化性较强,需要用氧化性更强的氧化剂才能制得,综合考虑获取多种物质、降低生产成本等因素,采用电解的方法制备氯气更合适;而溴、碘单质的氧化性较弱,容易被廉价的氧化剂——氯气氧化置换制得。
[知识整合提升]
1.从海带中提取碘的原理及实验流程
(1)原理:选取氧化剂将I-氧化为碘单质。
①选取氯水,离子方程式:2I-+Cl2I2+2Cl-。
②若选取溴水,离子方程式:2I-+Br2I2+2Br-。
③若选取H2O2溶液,离子方程式:2I-+H2O2+2H+I2+2H2O。
然后溶液中的碘单质用苯或CCl4萃取,分液提取。
(2)实验流程:
用反萃取法从碘的四氯化碳溶液中提取碘
(1)反萃取法:像这种将富集在四氯化碳中的碘单质通过化学转化重新富集在水中的方法。
(2)碘单质与浓氢氧化钠溶液反应的离子方程式为3I2+6OH-5I-+I+3H2O。加H2SO4后的反应为5I-+I+6H+3I2↓+3H2O。
2.物质分离、提纯的常用方法——萃取和分液
(1)操作步骤。
(2)萃取剂的选择。
萃取剂必须具备的三个条件:
①萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应;
②萃取剂和溶质不发生反应;
③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。
(3)分液操作的注意问题。
①分液漏斗使用前要检验是否漏水。
②倒转分液漏斗时,应关闭活塞,盖上玻璃塞,防止液体流出,并且要不时旋开活塞放气,以防止分液漏斗内压强过大引起危险。
③分液时要将分液漏斗颈上的玻璃塞打开,或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔,保证漏斗内
与外界大气相通,同时漏斗下端要紧贴烧杯内壁,从而使液体顺利流下。
④下层液体要从下口放出,上层液体要从上口倒出。
3.卤素单质的提取反应原理比较
海带 提碘 ①流程:海带→灼烧→浸泡→过滤→氧化→提纯→碘单质; ②主要反应:2KI+Cl22KCl+I2
海水 提溴 ①方法:在经酸化的浓缩海水中,用氯气氧化溴离子使之成为溴单质; ②主要反应:2NaBr+Cl22NaCl+Br2
制取 氯气 ①常利用电解饱和食盐水的方法制取氯气; ②2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(1)卤素单质制取反应原理的相同点:都是将卤素离子(Cl-、Br-、I-)氧化为卤素单质。
(2)卤素单质制取反应原理的不同点:工业上制取氯气常用电解法;提取碘单质和溴单质常用氧化剂氧化法。
[成果展示]
物质分离提纯的基本思路
(时间:30分钟 分值:82分)
(选择题1～7题,每小题3分,共21分)
1.如图所示为元素周期表的一部分,四种元素均为短周期元素,若X原子核外的最外层上有5个电子,则下列叙述合理的是( )
[A] Y的氢化物的化学式一定是H2Y
[B] W的氧化物对应的水化物一定为强酸
[C] 四种元素的原子半径由小到大的顺序为X[D] W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
【答案】 D
【解析】 据题图可知X为第二周期元素,且最外层有5个电子,即X为N;则Y、Z、W分别为O、S、Cl。Y的氢化物可能是H2O、H2O2,A错误;Cl的氧化物对应的水化物不一定是强酸,如HClO为弱酸,B错误;一般来说电子层数越大,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:Y(O)S,则最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4,D正确。
2.(2024·江苏南京外国语学校模拟)五种短周期元素a、b、d、e、f的原子序数依次增大,a和d同主族,b和e同主族,d和b的简单离子具有相同的电子层结构。a和b形成的气态化合物的水溶液呈碱性,d和f可形成化合物df。下列说法不正确的是( )
[A] b的简单离子半径大于d的简单离子半径
[B] 将d的单质放入CuSO4溶液中会有蓝色沉淀产生
[C] e、f的最高价氧化物对应水化物的酸性:e[D] 气态氢化物的热稳定性:b>e>f
【答案】 D
【解析】 a和b形成的气态化合物的水溶液呈碱性,即该化合物为NH3,a为H,b为N;由a和d同主族,d和b的简单离子具有相同的电子层结构,可知d为Na;b和e同主族,则e为P;由d和f可形成化合物df,可知f为Cl。由电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,可知离子半径N3->Na+,A正确;Na加入CuSO4溶液中,Na先和水反应生成NaOH和H2,NaOH再和CuSO4反应生成 Cu(OH)2蓝色沉淀,B正确;由非金属性:Cl>P,可知最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H3PO4,C正确;由非金属性:Cl>N>P,可知气态氢化物的热稳定性:HCl>NH3>PH3,D不正确。
3.(2024·广东深圳期末)短周期主族元素X、Y、Z、W在周期表中位置如图所示。下列表述错误的是( )
[A] X的最高正价和最低负价的代数和可能为0
[B] W有可能周期数等于其族序数
[C] X的气态氢化物有可能与其最高价氧化物对应的水化物反应得到盐
[D] 元素的非金属性:Y>W>Z
【答案】 B
【解析】 由题给部分周期表可知,X可能是C、N、O,即X为C时,其最高正价和最低负价的代数和为0,A正确;W是第三周期元素,但W不可能是Al,B错误;当X为N时,其气态氢化物NH3能与其最高价氧化物对应的水化物HNO3反应生成盐(NH4NO3),C正确;根据元素在周期表中的位置和元素周期律可知,元素的非金属性:Y>W>Z,D正确。
4.(2025·辽宁普通高中期末)某食盐中常见的抗结剂Y4[Z(WX)6] 由原子序数依次增大的W、X、Y、Z四种元素组成。
W 最高价氧化物的含量增加会导致“温室效应”
X 单质在空气中含量最多
Y 第四周期原子半径最大的元素
Z 其合金是日常生活中使用最广泛的金属材料
下列叙述正确的是( )
[A] W的氢化物与氟化物均具有可燃性
[B] X元素氧化物对应的水化物在同主族中酸性最强
[C] Y在空气中充分燃烧的产物为Y2O
[D] 抗结剂中Z的化合价为+2价
【答案】 D
【解析】 W最高价氧化物的含量增加会导致“温室效应”,即W为C;X单质在空气中含量最多,即X为N;Y为第四周期原子半径最大的元素,即Y为K;Z合金是日常生活中使用最广泛的金属材料,即Z为Fe。C的氟化物CF4,在空气中不燃烧,A错误;N的氧化物对应的水化物可能是HNO2,其酸性弱于H3PO4,B错误;K在空气中充分燃烧可生成KO2,C错误;抗结剂Y4[Z(WX)6]中K的化合价为+1价、C的化合价为+2价、N的化合价为-3价,由化合价代数和为0可知,Fe的化合价为+2价,D正确。
5.(2025·湖南长郡中学调研)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,Y、Z、W的最外层电子数之和为18,且Y、Z、W形成的化合物的结构如图所示。四种元素形成的化合物能发生反应:ZYW3+X2YX3ZY4+XW。下列说法正确的是( )
[A] 简单离子半径:W>Z>X
[B] 简单氢化物的稳定性:Z>W
[C] 图中所示结构中,Y、Z原子均满足8电子稳定结构
[D] X、Y、W三种元素形成的某种化合物具有漂白性
【答案】 D
【解析】 由该化合物的结构可知,Y能形成2个共价键,即最外层有6个电子,即Y为O;Z形成5个共价键,即Z最外层电子数为5,Z为P;W形成1个共价键,即W为Cl,符合Y、Z、W的最外层电子数之和为18。X的原子序数最小,且能形成X2Y,即X为H。简单离子半径:
P3->Cl->H+,A错误;由非金属性:Cl>P,可知简单氢化物的稳定性:HCl>PH3,B错误;由该结构可知,形成2个共价键的氧原子满足8电子稳定结构,形成5个共价键的磷原子满足10电子稳定结构,C错误;H、O、Cl三种元素形成的HClO具有漂白性,D正确。
6.(2024·江苏淮安期末)短周期主族元素X、Y、Z、M、Q的原子序数依次增大,Y在短周期中原子半径最大,Z是地壳中含量最高的金属元素,X和M同主族,M的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4。下列说法不正确的是( )
[A] 简单气态氢化物的稳定性:M>Q
[B] 原子半径由小到大的顺序:r(X)[C] Y、Z、M三种元素最高价氧化物对应水化物两两之间均可发生反应
[D] X与Y元素形成的两种氧化物中阴、阳离子个数比均为1∶2
【答案】 A
【解析】 Y在短周期中原子半径最大,即Y是Na;Z是地壳中含量最高的金属元素,即Z是Al;X和M同主族,M的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4,即M是S、X是O,则Q是Cl。非金属性:Sr(O)7.(2025·湖北仙桃五校联考)一种具有强配位能力的试剂的结构如图所示,其常用于萃取溶液中的过渡金属离子。X、Y、Z、W、M是原子序数依次递增的五种短周期主族元素,其中Z和W同主族,M的最外层电子数等于X与Z的最外层电子数之和。
下列说法正确的是( )
[A] 氢化物的沸点:Z>Y
[B] 原子半径:W>M>Y>Z>X
[C] 含氧酸的酸性:M>W
[D] 常见单质的稳定性:Z【答案】 B
【解析】 结合成键情况可知,Y形成4个共价键,Z形成3个共价键,且二者原子序数较小,即Y为C、Z为N;与N同主族的W为P;结合C形成4个共价键,可知X为H;结合M的最外层电子数等于X与Z的最外层电子数之和,可知M为S。C有多种氢化物,即N的氢化物的沸点不一定高于C的,A错误;原子半径:P>S>C>N>H,B正确;未说明是否为最高价含氧酸,无法比较酸性,C错误;N的常见单质为N2,P的常见单质为红磷、白磷,N2的稳定性强于红磷、白磷的,D错误。
8.(14分)周期表中前20号元素X、Y、Z、M、Q、R的原子半径与主要化合价关系如图所示。
(1)X2Y2的电子式为 。
(2)Z的简单气态氢化物与其最高价氧化物的水化物反应生成的物质属于 (填“共价”或“离子”)化合物。
(3)已知Q位于第三周期,则R在元素周期表中的位置是 。
(4)简单离子Y2-、Z3-和Q+半径大小顺序为 (填离子符号)。
(5)M的单质通入淀粉-KI溶液,溶液变蓝,写出该反应的离子方程式: ;
比较I-和M的阴离子,还原性更强的是 (填离子符号),从粒子结构角度分析,其原因是 。
【答案】 (1)
(2)离子
(3)第四周期第ⅡA族
(4)N3->O2->Na+ (5)Cl2+2I-2Cl-+I2
I- Cl、I为同主族元素,电子层数:I>Cl,离子半径:I->Cl-,失电子能力:I->Cl-,还原性:I->Cl-
【解析】 根据6种元素的原子半径与主要化合价关系图可知,X是H、Y是O、Z是N、M是Cl、Q是Na、R是Ca。
(2)N的简单气态氢化物NH3与其最高价氧化物的水化物HNO3反应,生成的NH4NO3属于离子化合物。
(3)R为Ca,位于元素周期表中第四周期第ⅡA族。
(4)电子层数相同,核电荷数越大,离子半径越小,即离子半径:N3->O2->Na+。
(5)Cl2通入淀粉-KI溶液中,反应生成KCl和I2,溶液变蓝,反应的离子方程式为Cl2+2I-2Cl-+I2;I-的还原性强于Cl-的,其原因是Cl、I为同主族元素,电子层数:I>Cl,离子半径:I->Cl-,失电子能力:I->Cl-,则还原性:I->Cl-。
9.(16分)(2025·吉林长春期末)Ⅰ.下表为元素周期表的一部分,参照元素①～⑩在表中的位置,回答下列问题。
族 周期 ⅠA 0
1 ① ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
2 ② ③ ④
3 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
(1)写出元素锗(Ge,原子序数32)在元素周期表中的位置: 。
(2)第三周期中非金属性最强的元素的原子形成简单离子的结构示意图为 。
(3)③⑦⑧最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为 (填化学式)。
(4)写出②的单质在足量④的单质中燃烧产物的电子式: 。用电子式表示⑤和⑩组成的简单化合物的形成过程: 。
(5)④和⑨的单质均能与H2反应生成H2R型化合物,请判断这两种H2R型化合物的热稳定性: > (填化学式),从原子结构角度解释原因:
。
【答案】 (1)第四周期第ⅣA族
(2)
(3)HNO3>H3PO4>H2SiO3
(4)
(5)H2O H2S O与S为同主族元素,最外层电子数相同,电子层数O小于S,原子半径O小于S,得电子能力O大于S,非金属性O强于S,故H2O的稳定性大于H2S的
【解析】 (1)Ge的原子序数为32,在元素周期表中位于第四周期第ⅣA族。
(2)第三周期中非金属性最强的元素为Cl,其形成的简单离子为Cl-。
(3)③⑦⑧分别为N、Si和P,其非金属性:N>P>Si,则最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2SiO3。
(4)②④分别为C和O,C在足量O2中燃烧生成CO2,其电子式为;⑤和⑩分别为Na和Cl,NaCl的形成过程可表示为 。
(5)④和⑨分别为O和S,且非金属性:O>S,则简单氢化物的热稳定性:H2O>H2S;原因是O与S为同主族元素,最外层电子数相同,电子层数O小于S,原子半径O小于S,得电子能力O大于S,非金属性O强于S,故H2O的稳定性大于H2S的。
10.(16分)(2025·河北示范性高中期中联考)已知W、X、Y、Z、R是原子序数依次增大的5种前18号元素,W元素的一种核素中没有中子;X元素原子L层电子数是K层电子数的2倍;Y元素的氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;Z和X元素原子的电子总数等于Y元素原子的电子总数的2倍;R元素原子最外层有1个电子。请回答下列问题。
(1)W元素中没有中子的核素名称为 。
(2)Z元素形成的阴离子的结构示意图为 。
(3)R元素的焰色试验的火焰颜色为 。
(4)含W、X、Y、Z四种元素的两种盐类物质分别为 、 (填化学式)。
(5)X的常见氧化物共有 种,其中属于酸性氧化物的是 (填化学式)。
(6)化合物XZ2与足量RZW溶液反应的化学方程式为 。
【答案】 (1)氕
(2)
(3)黄色
(4)NH4HCO3 (NH4)2CO3
(5)2 CO2
(6)CO2+2NaOHNa2CO3+H2O
【解析】 W的一种核素没有中子,即W是H;X原子 L层电子数是K层电子数的2倍,即X为C;Y的氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,即Y为N,氢化物为NH3;Z和X元素原子电子总数等于Y元素原子电子总数的2倍,即Z为O;R原子最外层有1个电子,即R为Na。
(1)氢元素没有中子的核素名称为氕。
(2)氧元素形成的简单阴离子为O2-。
(3)钠元素的火焰呈黄色。
(4)H、C、N、O四种元素形成的盐分别是NH4HCO3、(NH4)2CO3。
(5)碳元素的常见氧化物有CO和CO2两种,其中CO2是酸性氧化物。
(6)CO2与足量NaOH溶液反应的化学方程式为CO2+2NaOHNa2CO3+H2O。
11.(15分)X、Z、Q、R、T、U为原子序数依次增大的短周期元素,元素周期表中X的原子半径最小,X与R的最外层电子数相等;Z的内层电子数是最外层电子数的一半,U的最高化合价和最低化合价的代数和为6;R和Q可形成原子数之比为1∶1 和2∶1的两种化合物;R、T、U三者的最高价氧化物对应的水化物两两之间能发生化学反应。请回答下列问题。
(1)(1分)T元素在元素周期表中的位置是 ;由上述元素中的四种元素形成的既含有离子键又含有共价键的化合物为 (写出其中一种物质的名称)。
(2)X、Z、Q三种元素的原子半径由小到大顺序为 (填元素符号)。
(3)T、U两元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式为
。
(4)下列可以判断R和T金属性强弱的是 (填字母)。
a.单质的熔点R比T低
b.单质与酸反应时,失电子数R比T少
c.单质与水反应R比T剧烈
d.最高价氧化物的水化物的碱性R比T强
(5)某同学用Q、R两元素的单质反应生成固体物质R2Q2,R2Q2属于离子化合物,且能与化合物X2Q反应生成Q的单质。R2Q2的电子式为 ,其中含有的化学键种类为 ,R2Q2与X2Q反应的化学方程式为 。
【答案】 (1)第三周期第ⅢA族 碳酸氢钠(合理即可)
(2)H(3)Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
(4)cd
(5) 离子键和共价键 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
【解析】 元素周期表中X的原子半径最小,即X为H;Z的内层电子数是最外层电子数的一半,即Z为C;U的最高价和最低价的代数和为6,则U为Cl;X与R的最外层电子数相等,即二者同主族,R为Na;R和Q可形成原子数之比为1∶1和2∶1的两种化合物,即Q为O;R、T、U最高价氧化物的水化物两两能发生反应,即T为Al。
(1)Al为13号元素,其在周期表中位于第三周期第ⅢA族;题述元素中的四种元素形成的既含有离子键又含有共价键的化合物为碳酸氢钠(合理即可)。
(2)由三种元素在周期表中的位置可知,原子半径:H(3)T、U的最高价氧化物对应水化物分别为Al(OH)3和HClO4,二者反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。
(4)由熔点高低不能判断元素的金属性强弱,a不符合题意;金属性强弱与失去电子数目多少无关,与失去电子难易程度有关,b不符合题意;金属性越强,单质与水反应越剧烈,c符合题意;金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,d符合题意。
(5)R2Q2为Na2O2,其电子式为,其中含离子键和共价键,Na2O2与H2O反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑。
第四章 检测试题
(限时:75分钟 分值:100分)
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题意。
1.钷(Pm)是一种具有放射性的镧系稀土元素,可用来制造核能电池。已知Pm的最外层电子数是2,下列说法错误的是( )
[A] Pm与Pm互为同素异形体
[B] Pm的质子数为61
[C] Pm的中子数为84
[D] Pm为金属元素
【答案】 A
【解析】 Pm与Pm互为同位素,A错误Pm的质子数为61,B正确Pm的中子数为145-61=84,C正确;镧系元素全是金属元素,钷(Pm)为金属元素,D正确。
2.草酸易被NaClO氧化:H2C2O4+NaClONaCl+2CO2↑+H2O。下列说法不正确的是( )
[A] CO2中有极性共价键
[B] NaClO属于离子化合物
[C] H2O的电子式为H+]2-H+
[D]反应中涉及3种共价化合物
【答案】 C
【解析】 CO2中有CO极性共价键,A正确;NaClO 中Na+和ClO-通过离子键结合,属于离子化合物,B正确;H2O是共价化合物,其电子式为H,C不正确;H2C2O4、CO2和H2O均为共价化合物,D正确。
3.1869年俄国化学家门捷列夫制出了第一张元素周期表,揭示了化学元素间的内在联系,成为化学发展史上重要里程碑之一。下列有关元素周期表的说法错误的是( )
[A] 元素周期表有7个横行、18个纵列,即有7个周期、16个族
[B] 副族完全由长周期元素构成
[C] 35号元素位于元素周期表中第四周期第ⅦA族
[D] 第ⅠA族的元素全部是金属元素
【答案】 D
【解析】 元素周期表有7个横行,即7个周期,有18个纵列,其中8、9、10三个纵列为第Ⅷ族,其他每个纵列是一个族,即共有16个族,A正确;主族由短周期元素和长周期元素共同构成,副族完全由长周期元素构成,B正确;35号元素为溴元素,位于第四周期第ⅦA族,C正确;第ⅠA族的H是非金属元素,D错误。
4.离子R中共有x个核外电子,R原子的质量数为A。则R原子的中子数为( )
[A] A-x-n-32 [B] A-x-n-24
[C] A-x+n+32 [D] A-x+n+24
【答案】 C
【解析】 设R原子的质子数为a,则该阴离子核外电子数x=a+4×8+n,则R原子的质子数a=x-32-n,由于R原子质量数为A,故中子数为A-a=A-x+n+32,C正确。
5.Be3Al2Si6O18、MgF2、Ca5(PO4)3F是天然绿色宝石的主要成分。下列说法错误的是( )
[A] 离子半径大小:r(O2-)>r(Al3+)
[B] 碱性强弱:Mg(OH)2>Be(OH)2
[C] 酸性强弱:H2SiO3>H3PO4
[D] 稳定性:HF>H2O
【答案】 C
【解析】 电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,即离子半径:r(O2-)>r(Al3+),A正确;由金属性:Mg>Be,可知碱性:Mg(OH)2>Be(OH)2,B正确;由非金属性:SiO,可知气态氢化物稳定性:HF>H2O,D正确。
6.已知硒(34Se)的最外层有6个电子,依据元素周期表和周期律的知识分析。下列推断错误的是( )
[A] 非金属性:O>S>Se
[B] 还原性:H2Se>H2S>HCl
[C] 热稳定性:H2Se>H2O>HF
[D] 酸性:HClO4>H2SO4>H2SeO4
【答案】 C
【解析】 由硒(34Se)的最外层有6个电子可推知,硒位于元素周期表第四周期第ⅥA族,与O同主族。同一主族从上往下非金属性依次减弱,故非金属性O>S>Se,A正确;通常情况下,一种非金属元素的非金属性越强,则其单质的氧化性越强,其对应的氢化物的还原性则越弱,其简单气态氢化物的热稳定性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,则还原性H2Se>H2S>HCl,热稳定性 H2SeH2SO4>H2SeO4,B、D正确,C
错误。
7.元素周期律可以帮助人们认识物质性质。下列基于元素周期律的推断不正确的是( )
[A] Mg的金属性强于Al的,则Mg比Al更易与盐酸反应
[B] N的非金属性强于P的,则热稳定性:NH3>PH3
[C] S的非金属性强于Si的,则酸性:H2SO3>H2SiO3
[D] Cl的非金属性强于Br的,则Cl2可以从NaBr溶液中置换出Br2
【答案】 C
【解析】 金属性越强,越容易与酸反应,由金属性:Mg>Al可知,Mg比Al更易与盐酸反应,A正确;非金属性越强,简单氢化物越稳定,由非金属性:N>P可知,热稳定性:NH3>PH3,B正确;非金属性越强,元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,H2SO3不是S的最高价含氧酸,C不正确;元素的非金属性越强,其单质的氧化性越强,非金属性:Cl>Br,即氧化性:
Cl2>Br2,则Cl2能从NaBr溶液中置换出Br2,D正确。
8.下列同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是( )
[A] NH4ClNH3↑+HCl↑
[B] CuO+COCu+CO2↑
[C] 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
[D] 2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O
【答案】 C
【解析】 A项,没有离子键的形成,也没有非极性键的断裂和形成,不符合题意;B项,没有非极性键的断裂和形成,没有离子键的形成,不符合题意;D项,没有非极性键的形成,不符合题意。
9.已知X、Y、Z、W四种元素,其中X元素是地壳中含量最多的金属元素;Y元素的原子其M层电子比L层少1个;Z元素的原子得到2个电子,W元素的原子失去1个电子,所得到的粒子都具有与氖原子相同的电子层结构。下列说法正确的是( )
[A] X的单质能与NaOH溶液反应生成O2
[B] 化合物WY属于电解质
[C] W离子的结构示意图为
[D] 化合物W2Z和W2Z2中阴、阳离子的个数比不同
【答案】 B
【解析】 X是地壳中含量最多的金属元素,即X是Al;Y原子其M层电子比L层少1个,则Y原子核外电子排布是2、8、7,即Y是Cl;由Z原子得到2个电子,W原子失去 1个电子,均得到与氖原子相同的电子层结构,可知Z为O,W为Na。单质Al与NaOH溶液反应产生Na[Al(OH)4]、H2,A错误;NaCl在水中能电离出自由移动的离子,属于电解质,B正确;Na+的结构示意图为,C错误;Na2O和Na2O2中阴、阳离子的个数比都是1∶2,D错误。
10.下列“实验操作及事实”与“实验结论”不相符的一组是( )
选项 实验操作及事实 实验结论
[A] 绿豆大小的Na和K分别放入水中,K与水反应更剧烈 金属性:Na[B] 分别测定相同浓度盐酸和氢硫酸(H2S溶液)的pH,盐酸的酸性强于氢硫酸的 非金属性:Cl>S
[C] 向盛有Al(OH)3沉淀的两支试管中,分别滴加足量盐酸和NaOH溶液,振荡后,均得到无色溶液 Al(OH)3是两性氢氧化物
[D] 向KI溶液中滴加氯水,溶液变为棕黄色 氧化性:Cl2>I2
【答案】 B
【解析】 金属性越强,与水反应越剧烈,由K与水反应更剧烈,可知金属性NaI2,D正确。
11.已知X、Y、Z、M为四种短周期主族元素,其中X、Y位于同一主族,Y与M、X与Z位于同一周期。X原子最外层电子数是其电子层数的3倍,Z原子核外电子数比X原子的少1。M是同周期主族元素中原子半径最大的。下列说法错误的是( )
[A] X、Y、Z的最简单氢化物中,X的最简单氢化物沸点最高
[B] 四种元素简单离子半径大小为Y>Z>X>M
[C] Y的最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为HYO3
[D] X、Y、M可以组成多种化合物
【答案】 C
【解析】 X原子最外层电子数是其电子层数的 3倍,可确定X为O;Z原子核外电子数比X原子的少1,故为N;N、O位于第二周期,则Y、M位于第三周期,X、Y位于同一主族,故Y为S;第三周期中原子半径最大的为Na,即M为Na。O、S、N的最简单氢化物中,H2O沸点最高,故A正确;四种元素简单离子半径大小为S2->N3->O2->Na+,故B正确;S的最高价氧化物对应的水化物为H2SO4,故C错误;O、S、Na可组成Na2SO3、Na2SO4、Na2S2O3等,故D正确。
12.核内中子数为N的R3+,质量数为A,则ng R的氧化物中所含的质子的物质的量为( )
[A] (A-N+8) mol
[B] (A-N+12) mol
[C] (2A-2N+24) mol
[D] (A -N) mol
【答案】 B
【解析】 R的氧化物的化学式为R2O3,1 mol R2O3中含质子的物质的量为[2(A-N)+
3×8)] mol,该物质的摩尔质量为(2A+3×16) g/mol,所以ng R的氧化物的物质的量为
mol,含有质子的物质的量为×[2(A-N)+3×8)] mol=(A-N+12) mol。
13.如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图,元素a、b、c、d、e所对应的原子序数分别为a、b、c、d、e。则下列说法不正确的是( )
[A] a与e的非金属性比较:a>e
[B] 简单气态氢化物的稳定性:a>d>e
[C] a和b能形成两种化合物
[D] b、c、e的最高价氧化物对应的水化物两两之间可以发生反应
【答案】 B
【解析】 短周期元素中a的化合价有-2价、e的化合价有+6价,处于第ⅥA族,可推知a为O、e为S;b的化合价有+1价,原子序数大于氧,则b为Na;由原子序数可知c、d处于第三周期,化合价分别为+3价、+5价,则c为Al、d为P;则a、b、c、d、e分别为O、Na、Al、P、S。同一主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,则非金属性O>S,A正确;a、d、e分别为O、P、S,根据同一周期元素从左往右非金属性依次增强,同一主族元素从上往下非金属性依次减弱,得非金属性a>e>d,故简单气态氢化物的稳定性H2O>H2S>PH3,B错误;O可以与钠形成Na2O和Na2O2两种氧化物,C正确;Na、Al、S的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3 和H2SO4,由于Al(OH)3为两性氢氧化物,则NaOH、Al(OH)3和H2SO4两两之间可以发生反应,D正确。
14.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X的原子半径是所有短周期主族元素中最大的,W的核外电子数与X、Z的最外层电子数之和相等,Y的原子序数是Z的最外层电子数的2倍,由W、X、Y三种元素形成的化合物M的结构如图所示。下列叙述正确的是( )
[A] 化合物M中W原子的最外层都为8电子结构
[B] 元素非金属性强弱的顺序为W>Y>Z
[C] Y的简单氢化物比W的稳定
[D] 可从元素Y所在主族中寻找新的半导体材料
【答案】 A
【解析】 X的原子半径是短周期主族元素中最大的,即X是Na;由M的结构可知,W与Y形成2个共价键,即W为O;结合W的核外电子数与X、Z的最外层电子数之和相等,即Z的最外层电子数为7,Z为Cl;由Y的原子序数是Z的最外层电子数的 2倍,可知Y为Si。化合物M中W都满足8电子稳定结构,A正确;非金属性强弱的顺序:O>Cl>Si,B错误;由非金属性:
O>Si可知,H2O比SiH4稳定,C错误;在金属与非金属的交界位置寻找新的半导体材料,D错误。
二、非选择题:本题共4小题,每空2分,分值不同题空另行标注,共58分。
15.(12分)现有7种短周期元素,其原子半径及主要化合价如下:
元素代号 原子半径/nm 主要化合价
A 0.037 +1
B 0.074 -2
D 0.075 +5、-3
E 0.099 +7、-1
F 0.102 +6、-2
G 0.143 +3
H 0.186 +1
回答下列问题。
(1)B在元素周期表中的位置是 。
(2)上述7种元素形成的简单离子中,离子半径最大的是 (用离子符号表示,1分)。
(3)甲是由E和H两种元素组成的 (填“离子”或“共价”,1分)化合物,用电子式表示其形成过程: 。
(4)元素E与元素F相比,非金属性较强的是 (用元素符号表示),下列表述能证明这一事实的是 (填字母)。
a.常温下E的单质和F的单质状态不同
b.E的简单氢化物比F的简单氢化物稳定
c.E单质比F单质更难与H2化合
(5)元素H的最高价氧化物对应的水化物的水溶液与G的单质反应的离子方程式为
。
【答案】 (1)第二周期第ⅥA族
(2)S2-
(3)离子
(4)Cl b
(5)2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑
【解析】 根据原子半径和主要化合价可知,A为H,B为O,D为N,E为Cl,F为S,G为Al,H为Na。
(1)B为O,在元素周期表中的位置为第二周期第ⅥA族。
(2)通常情况下,电子层数越多,半径越大,Cl-和S2-各有3个电子层,其半径大于其他离子,又因S2-的核电荷数小,则S2-的半径大于Cl-的半径,故离子半径最大的是S2-。
(3)E为Cl,H为Na,形成的化合物为NaCl,是离子化合物;用电子式表示其形成过程为 。
(4)E为Cl,F为S,同周期从左往右,元素非金属性增强,故非金属性强的是Cl。常温下Cl2和S的单质状态不同,与非金属性无关,a错误;HCl比H2S的稳定性强,说明非金属性Cl>S,b正确;非金属性越强,单质与氢气越容易化合,则Cl2更易与H2化合,c错误。
(5)G为Al,H为Na,元素H的最高价氧化物对应的水化物的水溶液为氢氧化钠溶液,与G的单质Al反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑。
16.(16分)短周期元素A、B、D、E、G、J在周期表中的位置如图所示。
回答下列问题。
(1)D在周期表中的位置是 。
(2)A、B、E、G的原子半径由大到小的顺序是 (填元素符号)。
(3)B的最高价氧化物的电子式为 。
(4)用电子式表示A与J形成化合物的过程: 。
(5)上述六种元素中的两种元素组成的物质中,含有极性键和非极性键的共价化合物是
(写结构式);含有非极性键的离子化合物是 (写电子式)。
(6)(每空1分)如图所示模型表示上述六种元素组成的a、b、c、d四种分子:
则a是 、b是 、c是 、d是 (写分子式)。
【答案】 (1)第二周期第ⅥA族 (2)Na>Al>C>H
(3) (4)
(5)H—O—O—H
(6)CO2 HClO CH4 H2O
【解析】 由题干所示部分周期表的信息可知,A、B、D、E、G、J分别为H、C、O、Na、Al、Cl六种元素。
(1)D为O,在周期表中的位置是第二周期第ⅥA族。
(2)根据同周期主族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,可知A、B、E、G的原子半径由大到小的顺序是Na>Al>C>H。
(3)B为C,其最高价氧化物为CO2,电子式为。
(4)由分析可知,A为H,J为Cl,两者化合生成共价化合物HCl,则A与J形成化合物的过程用电子式表示为。
(5)H、C、O、Na、Al、Cl六种元素中,H与O组成的H2O2中含有H—O极性键和O—O非极性键,其结构式为H—O—O—H;Na与O组成的Na2O2中Na+与之间是离子键,中O与O之间是非极性键,其电子式为。
(6)已知C需形成4个共价键,H形成一个共价键,O形成两个共价键,Cl形成一个共价键,则a为CO2,b为HClO,c为CH4,d为H2O。
17.(16分)嫦娥五号月球探测器带回的月壤样品的元素分析结果及前六位元素的有关含量如图所示。回答下列问题。
(1)(2分)铝元素在周期表中的位置:第 周期第 族。
(2)已知二氧化硅属于酸性氧化物,与NaOH溶液反应生成Na2SiO3,反应的离子方程式为
。
(3)钙、镁的最高价氧化物对应的水化物碱性更强的是 (填化学式,1分)。元素M与钙同主族,为长周期元素,下列有关M的单质及化合物性质的推测错误的是 (填字母)。
a.单质熔点:M>Ca
b.单质M暴露在空气中,最终产物为M(OH)2
c.MH2可与水反应,产生氢气
(4)实验小组通过卤素单质间的置换反应,探究同主族元素非金属性的递变规律,设计相关实验如下(已知氯水为浅黄绿色,稀溴水呈黄色,碘水呈棕黄色):
实验Ⅰ
实验Ⅱ 取a中的黄色溶液少许,加入KI溶液,再加入淀粉溶液
①b中反应的离子方程式是 。
②实验Ⅰ中得出单质氧化性强弱的顺序为 (填化学式)。
③(1分)甲同学认为:实验Ⅱ加入淀粉溶液后, (填现象),得出氧化性:Br2>I2。
④乙同学对上述实验进行反思,认为实验Ⅱ不能充分证明氧化性:Br2>I2,他补做了实验Ⅲ,另取a中溶液少许,加入足量NaBr固体,振荡,然后加入KI溶液和淀粉溶液,溶液变蓝。补做实验Ⅲ的目的是 。
⑤(2分)实验结论:在元素周期表中,同主族元素从上到下,原子核外电子层数依次增多,
, ,非金属性逐渐减弱。
【答案】 (1)三 ⅢA
(2)SiO2+2OH-Si+H2O
(3)Ca(OH)2 ab
(4)①Cl2+2I-I2+2Cl- ②Cl2>Br2、Cl2>I2 ③溶液变蓝 ④排除过量的Cl2氧化I-带来的干扰
⑤原子半径逐渐增大 得电子能力逐渐减弱
【解析】 (1)Al的原子序数为13,位于元素周期表第三周期第ⅢA族。
(2)SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O,其离子方程式为SiO2+2OH-Si+H2O。
(3)由金属性:Ca>Mg,可知碱性较强的为Ca(OH)2。第ⅡA族元素从上到下,单质熔点逐渐减小,即单质熔点:M(4)①b中Cl2可将I-氧化为I2,其离子方程式为Cl2+2I-I2+2Cl-。②实验Ⅰ中Cl2可将Br-氧化为Br2,Cl2可将I-氧化为I2,根据氧化性:氧化剂>氧化产物,得出氧化性强弱的顺序:Cl2>Br2、Cl2>I2。③实验Ⅱ若产生碘单质,则淀粉溶液会变蓝,通过观察溶液变蓝可确定氧化性:Br2>I2。④通过以上实验现象无法确定实验Ⅰ中是否有Cl2残留,补做实验Ⅲ可排除过量的Cl2氧化I-带来的干扰。⑤在元素周期表中,同主族元素从上到下,原子核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱。
18.(14分)在研究前18号元素时发现,随原子序数递增可以将它们排成如图所示的蜗牛形状。图中每个点代表一种元素,其中①代表氢元素。
(1)元素①②按原子个数比1∶1组成的化合物中所含的化学键为 (填“离子”或“共价”,1分)键。
(2)写出由元素①②③形成的化合物的电子式: 。
(3)Li和元素③在同一主族,现代航天工业中选择用Li2O2作供氧剂的原因是
。
(4)元素④在元素周期表中的位置是 。
(5)自然界磷元素只存在一种稳定的核素P。约里奥居里夫妇在核反应中用α粒子轰击 Al,得到另一种核素 PP与P的关系是 。
(6)请设计实验验证元素④的非金属性弱于元素⑤的非金属性:
(用离子方程式表示)。
(7)(3分)向由元素②③⑤按原子个数比1∶1∶1组成的化合物水溶液中滴入石蕊溶液,溶液变成蓝色,一段时间后溶液颜色褪去,请解释原因: 。
【答案】 (1)共价
(2)
(3)相同质量的Li2O2和Na2O2作供氧剂时,Li2O2产生的O2较多
(4)第三周期第ⅥA族
(5)互为同位素
(6)Cl2+S2-S↓+2Cl-
(7)NaClO溶液呈碱性,NaClO溶液具有氧化性
【解析】 据题图可知①为H、②为O、③为Na、④为S、⑤为Cl。
(1)元素①②按原子个数比1∶1组成的化合物为H2O2,所含的化学键O—H和O—O均为共价键。
(2)元素①②③形成的化合物为NaOH,其电子式为。
(3)由于Li2O2的相对分子质量小于Na2O2的,所以相同质量的Li2O2和Na2O2作供氧剂时,Li2O2产生的O2较多。
(4)④为S,在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族。
(5P与P质子数相同,而中子数不同,互为同位素。
(6)非金属性强的Cl2可置换非金属性较弱的S,其离子方程式为Cl2+S2-S↓+2Cl-。
(7)元素②③⑤按原子个数比1∶1∶1组成的化合物为NaClO,向其水溶液中滴入石蕊溶液,溶液变成蓝色,说明NaClO溶液呈碱性,一段时间后溶液颜色褪去,说明NaClO溶液具有氧化性。
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章末整合 素养提升
一、认识原子结构、元素的性质及元素在周期表中的位置之间的关系
思考1.请根据钾元素在周期表中的位置和原子结构,分析、解释、预测元素的性质。
提示:
二、元素周期表与元素周期律
元素周期表是学习化学的重要工具,是元素周期律的具体表现形式。元素周期律是元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化的规律,主要体现为原子核外电子排布、原子半径、金属性、非金属性等的周期性变化。元素性质周期性变化的实质是元素原子核外电子排布的周期性变化。元素周期表与元素周期律体现了对元素的科学分类方法,以及结构决定性质的化学观念。
元素周期表和元素周期律为新元素的发现及预测它们的性质提供线索。
思考2.元素金属性、非金属性强弱判断的根本依据是什么
提示:元素金属性、非金属性强弱判断的根本依据是元素原子失去或得到电子的难易程度,与得失电子数目无关。
思考3.元素的金属性强弱与金属阳离子氧化性有什么关系 金属阳离子氧化性越强,该金属元素的金属性越弱吗
提示:元素的金属性越强,其金属阳离子氧化性越弱。变价金属阳离子的氧化性与元素的金属性可能不对应,如氧化性Cu2+思考4.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越强吗
提示:周期表中非金属性最强的元素是F,但F无正价,不存在含氧酸,故最高价氧化物对应的水化物的酸性最强的是HClO4。
三、从粒子间的相互作用来认识物质及其变化
思考5.如何判断某化合物是离子化合物还是共价化合物
提示:①据化学键类型判断,含有离子键的化合物一定是离子化合物,只含有共价键的化合物才是共价化合物;②据化合物类型判断,大多数碱性氧化物、强碱、大部分盐属于离子化合物,非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸、大部分有机化合物属于共价化合物;③据化合物性质判断,熔融状态下能够导电的化合物是离子化合物,如NaCl、KOH等,熔融状态下不导电的化合物是共价化合物,如HCl、CH3COOH等,熔、沸点较低的化合物一般是共价化合物(SiO2、SiC等熔、沸点较高,但属于共价化合物)。
海带提碘与海水提溴
——体验元素性质递变规律的实际应用
碘在元素周期表中位于第五周期第ⅦA族,存在稳定同位素127I,碘是人体必需的微量元素之一,健康成人体内碘的总量约为30 mg(20～50 mg),国家规定在食盐中添加碘的标准为20～30 mg/kg(以碘元素计)。1811年法国药剂师库特瓦首次发现单质碘。单质碘是紫黑色晶体,易升华(蒸气呈紫色),升华后易凝华,有毒性和腐蚀性。单质碘遇淀粉会变为蓝紫色,溶解性与溴相似(单质碘在水中溶解度更小),可从海藻、油井盐水和硝石生产的母液中提取碘,主要用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等,放射性131I广泛用于医疗检测。
溴在元素周期表中位于第四周期第ⅦA 族,存在稳定同位素79Br、81Br,是唯一一种在室温下呈液态的非金属元素,单质是带恶臭的暗红色液体,蒸气呈红棕色,溴蒸气刺激呼吸道黏膜,会引起流泪、咳嗽、头晕等,浓度过大会导致窒息。单质溴在水中溶解度小,在乙醇、苯、四氯化碳等溶剂中溶解度大,主要来自海水、盐矿、盐水井,用于制取溴化物、氢溴酸、药物、燃料、烟熏剂、漂白剂、消毒剂等。
探究1 海带提碘
海带、紫菜等藻类植物中含丰富的碘元素。碘元素在海带中以碘化物的形式存在。
问题1:很多家庭都把人参、枸杞、灵芝、鹿茸等中药材放在酒中进行泡制,一段时间以后倒出饮用,有舒筋活血之功效。你知道药材放在酒中泡制的原理吗
提示:泡制药酒是将中药材中的有效成分在泡制过程中溶解到酒精中,通过饮用药酒达到一定药效。
问题2:预测海带中碘化物的水溶性。
提示:易溶于水。根据同主族元素形成的结构类似的化合物其性质类似可知,大多数金属氯化物易溶于水,故预测海带中碘化物易溶于水。
问题3:如何从干海带中获得碘化物 用到的仪器有哪些
提示:先将干海带剪碎,放在坩埚中灼烧成灰,将海带灰用水浸泡,过滤,得到含碘化物的水溶液;酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒、铁架台(带铁圈)、普通漏斗、烧杯。
问题4:为了将I-转化为I2,可以选用什么化学试剂 选用的依据是什么
探究2 海水提溴
空气吹出法是用于从天然海水中提取溴的成熟的工业方法,其流程如图所示。
问题5:为什么选晒盐后的苦卤而不是海水作为提取溴单质的原料
提示:苦卤中Br-的浓度比海水中的大得多。
问题6:向苦卤中通入Cl2继而通入热空气可得粗溴,在此过程中体现了溴的哪些性质
提示:(1)溴的氧化性不如氯气的强,可用置换法制备溴单质。(2)溴易挥发,因此可用热空气法从溶液中分离出来。
提示:实验室制备溴和工业制备溴的相同点都是Br-被氧化得Br2;不同点为工业提取溴需经过复杂的富集、分离、提纯等生产工艺流程,而实验室提取溴不需要。
问题8:工业上常利用电解饱和食盐水的方法提取氯气,本项目中利用氧化剂来提取碘单质和溴单质。请结合元素周期律知识解释采用不同方法提取氯、溴、碘单质的原因。
提示:根据元素周期表中元素性质递变规律知氯气的氧化性较强,需要用氧化性更强的氧化剂才能制得,综合考虑获取多种物质、降低生产成本等因素,采用电解的方法制备氯气更合适;而溴、碘单质的氧化性较弱,容易被廉价的氧化剂——氯气氧化置换制得。
[知识整合提升]
1.从海带中提取碘的原理及实验流程
(1)原理:选取氧化剂将I-氧化为碘单质。
(2)实验流程:
用反萃取法从碘的四氯化碳溶液中提取碘
拓展延伸
(1)反萃取法:像这种将富集在四氯化碳中的碘单质通过化学转化重新富集在水中的方法。
拓展延伸
2.物质分离、提纯的常用方法——萃取和分液
(1)操作步骤。
(2)萃取剂的选择。
萃取剂必须具备的三个条件:
①萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应;
②萃取剂和溶质不发生反应;
③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。
(3)分液操作的注意问题。
①分液漏斗使用前要检验是否漏水。
②倒转分液漏斗时,应关闭活塞,盖上玻璃塞,防止液体流出,并且要不时旋开活塞放气,以防止分液漏斗内压强过大引起危险。
③分液时要将分液漏斗颈上的玻璃塞打开,或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔,保证漏斗内
与外界大气相通,同时漏斗下端要紧贴烧杯内壁,从而使液体顺利流下。
④下层液体要从下口放出,上层液体要从上口倒出。
3.卤素单质的提取反应原理比较
(1)卤素单质制取反应原理的相同点:都是将卤素离子(Cl-、Br-、I-)氧化为卤素单质。
(2)卤素单质制取反应原理的不同点:工业上制取氯气常用电解法;提取碘单质和溴单质常用氧化剂氧化法。
[成果展示]
物质分离提纯的基本思路
(时间:30分钟 分值:82分)
(选择题1～7题,每小题3分,共21分)
1.如图所示为元素周期表的一部分,四种元素均为短周期元素,若X原子核外的最外层上有5个电子,则下列叙述合理的是( )
[A] Y的氢化物的化学式一定是H2Y
[B] W的氧化物对应的水化物一定为强酸
[C] 四种元素的原子半径由小到大的顺序为X[D] W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
D
【解析】 据题图可知X为第二周期元素,且最外层有5个电子,即X为N;则Y、Z、W分别为O、S、Cl。Y的氢化物可能是H2O、H2O2,A错误;Cl的氧化物对应的水化物不一定是强酸,如HClO为弱酸,B错误;一般来说电子层数越大,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:
Y(O)S,则最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4,D正确。
2.(2024·江苏南京外国语学校模拟)五种短周期元素a、b、d、e、f的原子序数依次增大,a和d同主族,b和e同主族,d和b的简单离子具有相同的电子层结构。a和b形成的气态化合物的水溶液呈碱性,d和f可形成化合物df。下列说法不正确的是( )
[A] b的简单离子半径大于d的简单离子半径
[B] 将d的单质放入CuSO4溶液中会有蓝色沉淀产生
[C] e、f的最高价氧化物对应水化物的酸性:e[D] 气态氢化物的热稳定性:b>e>f
D
【解析】 a和b形成的气态化合物的水溶液呈碱性,即该化合物为NH3,a为H,b为N;由a和d同主族,d和b的简单离子具有相同的电子层结构,可知d为Na;b和e同主族,则e为P;由d和f可形成化合物df,可知f为Cl。由电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,可知离子半径N3->Na+,A正确;Na加入CuSO4溶液中,Na先和水反应生成NaOH和H2,NaOH再和CuSO4反应生成 Cu(OH)2蓝色沉淀,B正确;由非金属性:Cl>P,可知最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H3PO4,C正确;由非金属性:Cl>N>P,可知气态氢化物的热稳定性:HCl>NH3>PH3,D不正确。
3.(2024·广东深圳期末)短周期主族元素X、Y、Z、W在周期表中位置如图所示。下列表述错误的是( )
[A] X的最高正价和最低负价的代数和可能为0
[B] W有可能周期数等于其族序数
[C] X的气态氢化物有可能与其最高价氧化物对应的水化物反应得到盐
[D] 元素的非金属性:Y>W>Z
B
【解析】 由题给部分周期表可知,X可能是C、N、O,即X为C时,其最高正价和最低负价的代数和为0,A正确;W是第三周期元素,但W不可能是Al,B错误;当X为N时,其气态氢化物NH3能与其最高价氧化物对应的水化物HNO3反应生成盐(NH4NO3),C正确;根据元素在周期表中的位置和元素周期律可知,元素的非金属性:Y>W>Z,D正确。
4.(2025·辽宁普通高中期末)某食盐中常见的抗结剂Y4[Z(WX)6] 由原子序数依次增大的W、X、Y、Z四种元素组成。
W 最高价氧化物的含量增加会导致“温室效应”
X 单质在空气中含量最多
Y 第四周期原子半径最大的元素
Z 其合金是日常生活中使用最广泛的金属材料
下列叙述正确的是( )
[A] W的氢化物与氟化物均具有可燃性
[B] X元素氧化物对应的水化物在同主族中酸性最强
[C] Y在空气中充分燃烧的产物为Y2O
[D] 抗结剂中Z的化合价为+2价
D
【解析】 W最高价氧化物的含量增加会导致“温室效应”,即W为C;X单质在空气中含量最多,即X为N;Y为第四周期原子半径最大的元素,即Y为K;Z合金是日常生活中使用最广泛的金属材料,即Z为Fe。C的氟化物CF4,在空气中不燃烧,A错误;N的氧化物对应的水化物可能是HNO2,其酸性弱于H3PO4,B错误;K在空气中充分燃烧可生成KO2,C错误;抗结剂Y4[Z(WX)6]中K的化合价为+1价、C的化合价为+2价、N的化合价为-3价,由化合价代数和为0可知,Fe的化合价为+2价,D正确。
[A] 简单离子半径:W>Z>X
[B] 简单氢化物的稳定性:Z>W
[C] 图中所示结构中,Y、Z原子均满足8电子稳定结构
[D] X、Y、W三种元素形成的某种化合物具有漂白性
D
【解析】 由该化合物的结构可知,Y能形成2个共价键,即最外层有6个电子,即Y为O;Z形成5个共价键,即Z最外层电子数为5,Z为P;W形成1个共价键,即W为Cl,符合Y、Z、W的最外层电子数之和为18。X的原子序数最小,且能形成X2Y,即X为H。简单离子半径:P3->Cl->H+,A错误;由非金属性:Cl>P,可知简单氢化物的稳定性:HCl>PH3,B错误;由该结构可知,形成2个共价键的氧原子满足8电子稳定结构,形成5个共价键的磷原子满足10电子稳定结构,C错误;H、O、Cl三种元素形成的HClO具有漂白性,D正确。
6.(2024·江苏淮安期末)短周期主族元素X、Y、Z、M、Q的原子序数依次增大,Y在短周期中原子半径最大,Z是地壳中含量最高的金属元素,X和M同主族,M的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4。下列说法不正确的是( )
[A] 简单气态氢化物的稳定性:M>Q
[B] 原子半径由小到大的顺序:r(X)[C] Y、Z、M三种元素最高价氧化物对应水化物两两之间均可发生反应
[D] X与Y元素形成的两种氧化物中阴、阳离子个数比均为1∶2
A
【解析】 Y在短周期中原子半径最大,即Y是Na;Z是地壳中含量最高的金属元素,即Z是Al;X和M同主族,M的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4,即M是S、X是O,则Q是Cl。非金属性:SH2S7.(2025·湖北仙桃五校联考)一种具有强配位能力的试剂的结构如图所示,其常用于萃取溶液中的过渡金属离子。X、Y、Z、W、M是原子序数依次递增的五种短周期主族元素,其中Z和W同主族,M的最外层电子数等于X与Z的最外层电子数之和。
下列说法正确的是( )
[A] 氢化物的沸点:Z>Y
[B] 原子半径:W>M>Y>Z>X
[C] 含氧酸的酸性:M>W
[D] 常见单质的稳定性:ZB
【解析】 结合成键情况可知,Y形成4个共价键,Z形成3个共价键,且二者原子序数较小,即Y为C、Z为N;与N同主族的W为P;结合C形成4个共价键,可知X为H;结合M的最外层电子数等于X与Z的最外层电子数之和,可知M为S。C有多种氢化物,即N的氢化物的沸点不一定高于C的,A错误;原子半径:
P>S>C>N>H,B正确;未说明是否为最高价含氧酸,无法比较酸性,C错误;N的常见单质为N2,P的常见单质为红磷、白磷,N2的稳定性强于红磷、白磷的,D错误。
8.(14分)周期表中前20号元素X、Y、Z、M、Q、R的原子半径与主要化合价关系如图所示。
(1)X2Y2的电子式为 。
(2)Z的简单气态氢化物与其最高价氧化物的水化物反应生成的物质属于
(填“共价”或“离子”)化合物。
离子
【解析】 根据6种元素的原子半径与主要化合价关系图可知,X是H、Y是O、Z是N、M是Cl、Q是Na、R是Ca。
(2)N的简单气态氢化物NH3与其最高价氧化物的水化物HNO3反应,生成的NH4NO3属于离子化合物。
(3)已知Q位于第三周期,则R在元素周期表中的位置是 。
【解析】 (3)R为Ca,位于元素周期表中第四周期第ⅡA族。
第四周期第ⅡA族
(4)简单离子Y2-、Z3-和Q+半径大小顺序为 (填离子符号)。
【解析】 (4)电子层数相同,核电荷数越大,离子半径越小,即离子半径:
N3->O2->Na+。
N3->O2->Na+
(5)M的单质通入淀粉-KI溶液,溶液变蓝,写出该反应的离子方程式:
; 比较I-和M的阴离子,还原性更强的是
(填离子符号),从粒子结构角度分析,其原因是
。
I-
Cl、I为同主族元素,
电子层数:I>Cl,离子半径:I->Cl-,失电子能力:I->Cl-,还原性:I->Cl-
9.(16分)(2025·吉林长春期末)Ⅰ.下表为元素周期表的一部分,参照元素①～⑩在表中的位置,回答下列问题。
族
周期 ⅠA 0
1 ① ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
2 ② ③ ④
3 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
(1)写出元素锗(Ge,原子序数32)在元素周期表中的位置: 。
第四周期第ⅣA族
【解析】 (1)Ge的原子序数为32,在元素周期表中位于第四周期第ⅣA族。
(2)第三周期中非金属性最强的元素的原子形成简单离子的结构示意图为
。
【解析】 (2)第三周期中非金属性最强的元素为Cl,其形成的简单离子为Cl-。
(3)③⑦⑧最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为
(填化学式)。
HNO3>H3PO4>H2SiO3
【解析】 (3)③⑦⑧分别为N、Si和P,其非金属性:N>P>Si,则最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2SiO3。
(4)写出②的单质在足量④的单质中燃烧产物的电子式: 。用电子式表示⑤和⑩组成的简单化合物的形成过程:
。
(5)④和⑨的单质均能与H2反应生成H2R型化合物,请判断这两种H2R型化合物的热稳定性: > (填化学式),从原子结构角度解释原因:
。
H2O
H2S
O与S为同主族元素,最外层电子数相同,电子层数O小于S,原子半径O小于S,得电子能力O大于S,非金属性O强于S,故H2O的稳定性大于H2S的
【解析】 (5)④和⑨分别为O和S,且非金属性:O>S,则简单氢化物的热稳定性:
H2O>H2S;原因是O与S为同主族元素,最外层电子数相同,电子层数O小于S,原子半径O小于S,得电子能力O大于S,非金属性O强于S,故H2O的稳定性大于H2S的。
10.(16分)(2025·河北示范性高中期中联考)已知W、X、Y、Z、R是原子序数依次增大的5种前18号元素,W元素的一种核素中没有中子;X元素原子L层电子数是K层电子数的2倍;Y元素的氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;Z和X元素原子的电子总数等于Y元素原子的电子总数的2倍;R元素原子最外层有1个电子。请回答下列问题。
(1)W元素中没有中子的核素名称为 。
氕
【解析】 W的一种核素没有中子,即W是H;X原子 L层电子数是K层电子数的2倍,即X为C;Y的氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,即Y为N,氢化物为NH3;Z和X元素原子电子总数等于Y元素原子电子总数的2倍,即Z为O;R原子最外层有1个电子,即R为Na。
(1)氢元素没有中子的核素名称为氕。
(2)Z元素形成的阴离子的结构示意图为 。
【解析】 (2)氧元素形成的简单阴离子为O2-。
(3)R元素的焰色试验的火焰颜色为 。
【解析】 (3)钠元素的火焰呈黄色。
黄色
(4)含W、X、Y、Z四种元素的两种盐类物质分别为 、
(填化学式)。
NH4HCO3
(NH4)2CO3
【解析】 (4)H、C、N、O四种元素形成的盐分别是NH4HCO3、(NH4)2CO3。
(5)X的常见氧化物共有 种,其中属于酸性氧化物的是 (填化学式)。
2
【解析】 (5)碳元素的常见氧化物有CO和CO2两种,其中CO2是酸性氧化物。
CO2
(6)化合物XZ2与足量RZW溶液反应的化学方程式为
。
11.(15分)X、Z、Q、R、T、U为原子序数依次增大的短周期元素,元素周期表中X的原子半径最小,X与R的最外层电子数相等;Z的内层电子数是最外层电子数的一半,U的最高化合价和最低化合价的代数和为6;R和Q可形成原子数之比为1∶1 和2∶1的两种化合物;R、T、U三者的最高价氧化物对应的水化物两两之间能发生化学反应。请回答下列问题。
(1)(1分)T元素在元素周期表中的位置是 ;由上述元素中的四种元素形成的既含有离子键又含有共价键的化合物为
(写出其中一种物质的名称)。
第三周期第ⅢA族
碳酸氢钠(合理即可)
【解析】 元素周期表中X的原子半径最小,即X为H;Z的内层电子数是最外层电子数的一半,即Z为C;U的最高价和最低价的代数和为6,则U为Cl;X与R的最外层电子数相等,即二者同主族,R为Na;R和Q可形成原子数之比为1∶1和2∶1的两种化合物,即Q为O;R、T、U最高价氧化物的水化物两两能发生反应,即T为Al。
(1)Al为13号元素,其在周期表中位于第三周期第ⅢA族;题述元素中的四种元素形成的既含有离子键又含有共价键的化合物为碳酸氢钠(合理即可)。
(2)X、Z、Q三种元素的原子半径由小到大顺序为 (填元素符号)。
H【解析】 (2)由三种元素在周期表中的位置可知,原子半径:H(3)T、U两元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式为
。
(4)下列可以判断R和T金属性强弱的是 (填字母)。
a.单质的熔点R比T低
b.单质与酸反应时,失电子数R比T少
c.单质与水反应R比T剧烈
d.最高价氧化物的水化物的碱性R比T强
cd
【解析】 (4)由熔点高低不能判断元素的金属性强弱,a不符合题意;金属性强弱与失去电子数目多少无关,与失去电子难易程度有关,b不符合题意;金属性越强,单质与水反应越剧烈,c符合题意;金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,d符合题意。
(5)某同学用Q、R两元素的单质反应生成固体物质R2Q2,R2Q2属于离子化合物,且能与化合物X2Q反应生成Q的单质。R2Q2的电子式为 ,其中含有的化学键种类为 ,R2Q2与X2Q反应的化学方程式为 。
离子键和共价键第四章 检测试题
(限时:75分钟 分值:100分)
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题意。
1.钷(Pm)是一种具有放射性的镧系稀土元素,可用来制造核能电池。已知Pm的最外层电子数是2,下列说法错误的是( )
[A] Pm与Pm互为同素异形体
[B] Pm的质子数为61
[C] Pm的中子数为84
[D] Pm为金属元素
【答案】 A
【解析】 Pm与Pm互为同位素,A错误Pm的质子数为61,B正确Pm的中子数为145-61=84,C正确;镧系元素全是金属元素,钷(Pm)为金属元素,D正确。
2.草酸易被NaClO氧化:H2C2O4+NaClONaCl+2CO2↑+H2O。下列说法不正确的是( )
[A] CO2中有极性共价键
[B] NaClO属于离子化合物
[C] H2O的电子式为H+]2-H+
[D]反应中涉及3种共价化合物
【答案】 C
【解析】 CO2中有CO极性共价键,A正确;NaClO 中Na+和ClO-通过离子键结合,属于离子化合物,B正确;H2O是共价化合物,其电子式为H,C不正确;H2C2O4、CO2和H2O均为共价化合物,D正确。
3.1869年俄国化学家门捷列夫制出了第一张元素周期表,揭示了化学元素间的内在联系,成为化学发展史上重要里程碑之一。下列有关元素周期表的说法错误的是( )
[A] 元素周期表有7个横行、18个纵列,即有7个周期、16个族
[B] 副族完全由长周期元素构成
[C] 35号元素位于元素周期表中第四周期第ⅦA族
[D] 第ⅠA族的元素全部是金属元素
【答案】 D
【解析】 元素周期表有7个横行,即7个周期,有18个纵列,其中8、9、10三个纵列为第Ⅷ族,其他每个纵列是一个族,即共有16个族,A正确;主族由短周期元素和长周期元素共同构成,副族完全由长周期元素构成,B正确;35号元素为溴元素,位于第四周期第ⅦA族,C正确;第ⅠA族的H是非金属元素,D错误。
4.离子R中共有x个核外电子,R原子的质量数为A。则R原子的中子数为( )
[A] A-x-n-32 [B] A-x-n-24
[C] A-x+n+32 [D] A-x+n+24
【答案】 C
【解析】 设R原子的质子数为a,则该阴离子核外电子数x=a+4×8+n,则R原子的质子数a=x-32-n,由于R原子质量数为A,故中子数为A-a=A-x+n+32,C正确。
5.Be3Al2Si6O18、MgF2、Ca5(PO4)3F是天然绿色宝石的主要成分。下列说法错误的是( )
[A] 离子半径大小:r(O2-)>r(Al3+)
[B] 碱性强弱:Mg(OH)2>Be(OH)2
[C] 酸性强弱:H2SiO3>H3PO4
[D] 稳定性:HF>H2O
【答案】 C
【解析】 电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,即离子半径:r(O2-)>r(Al3+),A正确;由金属性:Mg>Be,可知碱性:Mg(OH)2>Be(OH)2,B正确;由非金属性:SiO,可知气态氢化物稳定性:HF>H2O,
D正确。
6.已知硒(34Se)的最外层有6个电子,依据元素周期表和周期律的知识分析。下列推断错误的是( )
[A] 非金属性:O>S>Se
[B] 还原性:H2Se>H2S>HCl
[C] 热稳定性:H2Se>H2O>HF
[D] 酸性:HClO4>H2SO4>H2SeO4
【答案】 C
【解析】 由硒(34Se)的最外层有6个电子可推知,硒位于元素周期表第四周期第ⅥA族,与O同主族。同一主族从上往下非金属性依次减弱,故非金属性O>S>Se,A正确;通常情况下,一种非金属元素的非金属性越强,则其单质的氧化性越强,其对应的氢化物的还原性则越弱,其简单气态氢化物的热稳定性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,则还原性H2Se>H2S>HCl,热稳定性 H2SeH2SO4>H2SeO4,B、D正确,C
错误。
7.元素周期律可以帮助人们认识物质性质。下列基于元素周期律的推断不正确的是( )
[A] Mg的金属性强于Al的,则Mg比Al更易与盐酸反应
[B] N的非金属性强于P的,则热稳定性:NH3>PH3
[C] S的非金属性强于Si的,则酸性:H2SO3>H2SiO3
[D] Cl的非金属性强于Br的,则Cl2可以从NaBr溶液中置换出Br2
【答案】 C
【解析】 金属性越强,越容易与酸反应,由金属性:Mg>Al可知,Mg比Al更易与盐酸反应,A正确;非金属性越强,简单氢化物越稳定,由非金属性:N>P可知,热稳定性:NH3>PH3,B正确;非金属性越强,元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,H2SO3不是S的最高价含氧酸,C不正确;元素的非金属性越强,其单质的氧化性越强,非金属性:Cl>Br,即氧化性:Cl2>Br2,则Cl2能从NaBr溶液中置换出Br2,D正确。
8.下列同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是( )
[A] NH4ClNH3↑+HCl↑
[B] CuO+COCu+CO2↑
[C] 2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
[D] 2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O
【答案】 C
【解析】 A项,没有离子键的形成,也没有非极性键的断裂和形成,不符合题意;B项,没有非极性键的断裂和形成,没有离子键的形成,不符合题意;D项,没有非极性键的形成,不符合题意。
9.已知X、Y、Z、W四种元素,其中X元素是地壳中含量最多的金属元素;Y元素的原子其M层电子比L层少1个;Z元素的原子得到2个电子,W元素的原子失去1个电子,所得到的粒子都具有与氖原子相同的电子层结构。下列说法正确的是( )
[A] X的单质能与NaOH溶液反应生成O2
[B] 化合物WY属于电解质
[C] W离子的结构示意图为
[D] 化合物W2Z和W2Z2中阴、阳离子的个数比不同
【答案】 B
【解析】 X是地壳中含量最多的金属元素,即X是Al;Y原子其M层电子比L层少1个,则Y原子核外电子排布是2、8、7,即Y是Cl;由Z原子得到2个电子,W原子失去 1个电子,均得到与氖原子相同的电子层结构,可知Z为O,W为Na。单质Al与NaOH溶液反应产生Na[Al(OH)4]、H2,A错误;NaCl在水中能电离出自由移动的离子,属于电解质,B正确;Na+的结构示意图为,C错误;Na2O和Na2O2中阴、阳离子的个数比都是1∶2,D错误。
10.下列“实验操作及事实”与“实验结论”不相符的一组是( )
选项 实验操作及事实 实验结论
[A] 绿豆大小的Na和K分别放入水中,K与水反应更剧烈 金属性:Na[B] 分别测定相同浓度盐酸和氢硫酸(H2S溶液)的pH,盐酸的酸性强于氢硫酸的 非金属性:Cl>S
[C] 向盛有Al(OH)3沉淀的两支试管中,分别滴加足量盐酸和NaOH溶液,振荡后,均得到无色溶液 Al(OH)3是两性氢氧化物
[D] 向KI溶液中滴加氯水,溶液变为棕黄色 氧化性:Cl2>I2
【答案】 B
【解析】 金属性越强,与水反应越剧烈,由K与水反应更剧烈,可知金属性NaHCl和H2S均为无氧酸,不能比较Cl和S的非金属性强弱,B错误;Al(OH)3与盐酸和NaOH溶液均反应,则证明氢氧化铝具有两性,C正确;向KI溶液中滴加氯水,溶液变为棕黄色,棕黄色为碘水的颜色,说明反应过程中有碘单质生成,则证明氧化性Cl2>I2,D正确。
11.已知X、Y、Z、M为四种短周期主族元素,其中X、Y位于同一主族,Y与M、X与Z位于同一周期。X原子最外层电子数是其电子层数的3倍,Z原子核外电子数比X原子的少1。M是同周期主族元素中原子半径最大的。下列说法错误的是( )
[A] X、Y、Z的最简单氢化物中,X的最简单氢化物沸点最高
[B] 四种元素简单离子半径大小为Y>Z>X>M
[C] Y的最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为HYO3
[D] X、Y、M可以组成多种化合物
【答案】 C
【解析】 X原子最外层电子数是其电子层数的 3倍,可确定X为O;Z原子核外电子数比X原子的少1,故为N;N、O位于第二周期,则Y、M位于第三周期,X、Y位于同一主族,故Y为S;第三周期中原子半径最大的为Na,即M为Na。O、S、N的最简单氢化物中,H2O沸点最高,故A正确;四种元素简单离子半径大小为S2->N3->O2->Na+,故B正确;S的最高价氧化物对应的水化物为H2SO4,故C错误;O、S、Na可组成Na2SO3、Na2SO4、Na2S2O3等,故D正确。
12.核内中子数为N的R3+,质量数为A,则ng R的氧化物中所含的质子的物质的量为( )
[A] (A-N+8) mol
[B] (A-N+12) mol
[C] (2A-2N+24) mol
[D] (A -N) mol
【答案】 B
【解析】 R的氧化物的化学式为R2O3,1 mol R2O3中含质子的物质的量为[2(A-N)+
3×8)] mol,该物质的摩尔质量为(2A+3×16) g/mol,所以ng R的氧化物的物质的量为
mol,含有质子的物质的量为×[2(A-N)+3×8)] mol=(A-N+12) mol。
13.如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图,元素a、b、c、d、e所对应的原子序数分别为a、b、c、d、e。则下列说法不正确的是( )
[A] a与e的非金属性比较:a>e
[B] 简单气态氢化物的稳定性:a>d>e
[C] a和b能形成两种化合物
[D] b、c、e的最高价氧化物对应的水化物两两之间可以发生反应
【答案】 B
【解析】 短周期元素中a的化合价有-2价、e的化合价有+6价,处于第ⅥA族,可推知a为O、e为S;b的化合价有+1价,原子序数大于氧,则b为Na;由原子序数可知c、d处于第三周期,化合价分别为+3价、+5价,则c为Al、d为P;则a、b、c、d、e分别为O、Na、Al、P、S。同一主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,则非金属性O>S,A正确;a、d、e分别为O、P、S,根据同一周期元素从左往右非金属性依次增强,同一主族元素从上往下非金属性依次减弱,得非金属性a>e>d,故简单气态氢化物的稳定性H2O>H2S>PH3,B错误;O可以与钠形成Na2O和Na2O2两种氧化物,C正确;Na、Al、S的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3 和H2SO4,由于Al(OH)3为两性氢氧化物,则NaOH、Al(OH)3和H2SO4两两之间可以发生反应,D正确。
14.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X的原子半径是所有短周期主族元素中最大的,W的核外电子数与X、Z的最外层电子数之和相等,Y的原子序数是Z的最外层电子数的2倍,由W、X、Y三种元素形成的化合物M的结构如图所示。下列叙述正确的是( )
[A] 化合物M中W原子的最外层都为8电子结构
[B] 元素非金属性强弱的顺序为W>Y>Z
[C] Y的简单氢化物比W的稳定
[D] 可从元素Y所在主族中寻找新的半导体材料
【答案】 A
【解析】 X的原子半径是短周期主族元素中最大的,即X是Na;由M的结构可知,W与Y形成2个共价键,即W为O;结合W的核外电子数与X、Z的最外层电子数之和相等,即Z的最外层电子数为7,Z为Cl;由Y的原子序数是Z的最外层电子数的 2倍,可知Y为Si。化合物M中W都满足8电子稳定结构,A正确;非金属性强弱的顺序:O>Cl>Si,B错误;由非金属性:O>Si可知,H2O比SiH4稳定,C错误;在金属与非金属的交界位置寻找新的半导体材料,D错误。
二、非选择题:本题共4小题,每空2分,分值不同题空另行标注,共58分。
15.(12分)现有7种短周期元素,其原子半径及主要化合价如下:
元素代号 原子半径/nm 主要化合价
A 0.037 +1
B 0.074 -2
D 0.075 +5、-3
E 0.099 +7、-1
F 0.102 +6、-2
G 0.143 +3
H 0.186 +1
回答下列问题。
(1)B在元素周期表中的位置是 。
(2)上述7种元素形成的简单离子中,离子半径最大的是 (用离子符号表示,1分)。
(3)甲是由E和H两种元素组成的 (填“离子”或“共价”,1分)化合物,用电子式表示其形成过程: 。
(4)元素E与元素F相比,非金属性较强的是 (用元素符号表示),下列表述能证明这一事实的是 (填字母)。
a.常温下E的单质和F的单质状态不同
b.E的简单氢化物比F的简单氢化物稳定
c.E单质比F单质更难与H2化合
(5)元素H的最高价氧化物对应的水化物的水溶液与G的单质反应的离子方程式为
。
【答案】 (1)第二周期第ⅥA族
(2)S2-
(3)离子
(4)Cl b
(5)2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑
【解析】 根据原子半径和主要化合价可知,A为H,B为O,D为N,E为Cl,F为S,G为Al,H为Na。
(1)B为O,在元素周期表中的位置为第二周期第ⅥA族。
(2)通常情况下,电子层数越多,半径越大,Cl-和S2-各有3个电子层,其半径大于其他离子,又因S2-的核电荷数小,则S2-的半径大于Cl-的半径,故离子半径最大的是S2-。
(3)E为Cl,H为Na,形成的化合物为NaCl,是离子化合物;用电子式表示其形成过程为 。
(4)E为Cl,F为S,同周期从左往右,元素非金属性增强,故非金属性强的是Cl。常温下Cl2和S的单质状态不同,与非金属性无关,a错误;HCl比H2S的稳定性强,说明非金属性Cl>S,b正确;非金属性越强,单质与氢气越容易化合,则Cl2更易与H2化合,c错误。
(5)G为Al,H为Na,元素H的最高价氧化物对应的水化物的水溶液为氢氧化钠溶液,与G的单质Al反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑。
16.(16分)短周期元素A、B、D、E、G、J在周期表中的位置如图所示。
回答下列问题。
(1)D在周期表中的位置是 。
(2)A、B、E、G的原子半径由大到小的顺序是 (填元素符号)。
(3)B的最高价氧化物的电子式为 。
(4)用电子式表示A与J形成化合物的过程: 。
(5)上述六种元素中的两种元素组成的物质中,含有极性键和非极性键的共价化合物是
(写结构式);含有非极性键的离子化合物是 (写电子式)。
(6)(每空1分)如图所示模型表示上述六种元素组成的a、b、c、d四种分子:
则a是 、b是 、c是 、d是 (写分子式)。
【答案】 (1)第二周期第ⅥA族 (2)Na>Al>C>H
(3) (4)
(5)H—O—O—H
(6)CO2 HClO CH4 H2O
【解析】 由题干所示部分周期表的信息可知,A、B、D、E、G、J分别为H、C、O、Na、Al、Cl六种元素。
(1)D为O,在周期表中的位置是第二周期第ⅥA族。
(2)根据同周期主族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,可知A、B、E、G的原子半径由大到小的顺序是Na>Al>C>H。
(3)B为C,其最高价氧化物为CO2,电子式为。
(4)由分析可知,A为H,J为Cl,两者化合生成共价化合物HCl,则A与J形成化合物的过程用电子式表示为。
(5)H、C、O、Na、Al、Cl六种元素中,H与O组成的H2O2中含有H—O极性键和O—O非极性键,其结构式为H—O—O—H;Na与O组成的Na2O2中Na+与之间是离子键,中O与O之间是非极性键,其电子式为。
(6)已知C需形成4个共价键,H形成一个共价键,O形成两个共价键,Cl形成一个共价键,则a为CO2,b为HClO,c为CH4,d为H2O。
17.(16分)嫦娥五号月球探测器带回的月壤样品的元素分析结果及前六位元素的有关含量如图所示。回答下列问题。
(1)(2分)铝元素在周期表中的位置:第 周期第 族。
(2)已知二氧化硅属于酸性氧化物,与NaOH溶液反应生成Na2SiO3,反应的离子方程式为
。
(3)钙、镁的最高价氧化物对应的水化物碱性更强的是 (填化学式,1分)。元素M与钙同主族,为长周期元素,下列有关M的单质及化合物性质的推测错误的是 (填字母)。
a.单质熔点:M>Ca
b.单质M暴露在空气中,最终产物为M(OH)2
c.MH2可与水反应,产生氢气
(4)实验小组通过卤素单质间的置换反应,探究同主族元素非金属性的递变规律,设计相关实验如下(已知氯水为浅黄绿色,稀溴水呈黄色,碘水呈棕黄色):
实验Ⅰ
实验Ⅱ 取a中的黄色溶液少许,加入KI溶液,再加入淀粉溶液
①b中反应的离子方程式是 。
②实验Ⅰ中得出单质氧化性强弱的顺序为 (填化学式)。
③(1分)甲同学认为:实验Ⅱ加入淀粉溶液后, (填现象),得出氧化性:Br2>I2。
④乙同学对上述实验进行反思,认为实验Ⅱ不能充分证明氧化性:Br2>I2,他补做了实验Ⅲ,另取a中溶液少许,加入足量NaBr固体,振荡,然后加入KI溶液和淀粉溶液,溶液变蓝。补做实验Ⅲ的目的是 。
⑤(2分)实验结论:在元素周期表中,同主族元素从上到下,原子核外电子层数依次增多,
, ,非金属性逐渐减弱。
【答案】 (1)三 ⅢA
(2)SiO2+2OH-Si+H2O
(3)Ca(OH)2 ab
(4)①Cl2+2I-I2+2Cl- ②Cl2>Br2、Cl2>I2 ③溶液变蓝 ④排除过量的Cl2氧化I-带来的干扰
⑤原子半径逐渐增大 得电子能力逐渐减弱
【解析】 (1)Al的原子序数为13,位于元素周期表第三周期第ⅢA族。
(2)SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O,其离子方程式为SiO2+2OH-Si+H2O。
(3)由金属性:Ca>Mg,可知碱性较强的为Ca(OH)2。第ⅡA族元素从上到下,单质熔点逐渐减小,即单质熔点:M(4)①b中Cl2可将I-氧化为I2,其离子方程式为Cl2+2I-I2+2Cl-。②实验Ⅰ中Cl2可将Br-氧化为Br2,Cl2可将I-氧化为I2,根据氧化性:氧化剂>氧化产物,得出氧化性强弱的顺序:Cl2>Br2、Cl2>I2。③实验Ⅱ若产生碘单质,则淀粉溶液会变蓝,通过观察溶液变蓝可确定氧化性:Br2>I2。④通过以上实验现象无法确定实验Ⅰ中是否有Cl2残留,补做实验Ⅲ可排除过量的Cl2氧化I-带来的干扰。⑤在元素周期表中,同主族元素从上到下,原子核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱。
18.(14分)在研究前18号元素时发现,随原子序数递增可以将它们排成如图所示的蜗牛形状。图中每个点代表一种元素,其中①代表氢元素。
(1)元素①②按原子个数比1∶1组成的化合物中所含的化学键为 (填“离子”或“共价”,1分)键。
(2)写出由元素①②③形成的化合物的电子式: 。
(3)Li和元素③在同一主族,现代航天工业中选择用Li2O2作供氧剂的原因是
。
(4)元素④在元素周期表中的位置是 。
(5)自然界磷元素只存在一种稳定的核素P。约里奥居里夫妇在核反应中用α粒子轰击 Al,得到另一种核素 PP与P的关系是 。
(6)请设计实验验证元素④的非金属性弱于元素⑤的非金属性: (用离子方程式表示)。
(7)(3分)向由元素②③⑤按原子个数比1∶1∶1组成的化合物水溶液中滴入石蕊溶液,溶液变成蓝色,一段时间后溶液颜色褪去,请解释原因: 。
【答案】 (1)共价
(2)
(3)相同质量的Li2O2和Na2O2作供氧剂时,Li2O2产生的O2较多
(4)第三周期第ⅥA族
(5)互为同位素
(6)Cl2+S2-S↓+2Cl-
(7)NaClO溶液呈碱性,NaClO溶液具有氧化性
【解析】 据题图可知①为H、②为O、③为Na、④为S、⑤为Cl。
(1)元素①②按原子个数比1∶1组成的化合物为H2O2,所含的化学键O—H和O—O均为共价键。
(2)元素①②③形成的化合物为NaOH,其电子式为。
(3)由于Li2O2的相对分子质量小于Na2O2的,所以相同质量的Li2O2和Na2O2作供氧剂时,Li2O2产生的O2较多。
(4)④为S,在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族。
(5P与P质子数相同,而中子数不同,互为同位素。
(6)非金属性强的Cl2可置换非金属性较弱的S,其离子方程式为Cl2+S2-S↓+2Cl-。
(7)元素②③⑤按原子个数比1∶1∶1组成的化合物为NaClO,向其水溶液中滴入石蕊溶液,溶液变成蓝色,说明NaClO溶液呈碱性,一段时间后溶液颜色褪去,说明NaClO溶液具有氧化性。
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