第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
课时3 原子结构与元素的性质
1. 碱金属和卤素形成的化合物大多数具有的性质是（ ）。
①高沸点 ②能溶于水 ③水溶液能导电 ④低熔点 ⑤熔融状态不导电
A. ①④⑤ B. ①②③ C. ②③⑤ D. ③④⑤
2. 有五种短周期元素X、Y、Z、M、W的原子序数依次增大，其最高正化合价或最低负化合价与原子序数的关系如下图，下列说法不正确的是（ ）。
A. 元素X可能是氢 B. 中各原子均达到8电子稳定结构
C. 离子半径： D. 元素气态氢化物的稳定性：
3. 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，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是（ ）。
A. 31d和33d属于同种核素
B. 气态氢化物的稳定性：a>d>e
C. b和c的最高价氧化物对应的水化物可以反应
D. a和b只能形成一种化合物
4. 已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行探究卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是（ ）。
选项 ① ② ③ ④
A 黄绿色 橙色 蓝色 白色
B 无色 橙色 紫色 白色
C 黄绿色 橙色 蓝色 无色
D 黄绿色 无色 紫色 白色
5. 某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。A、B、C三处分别是浸有NaBr溶液的棉团、湿润的淀粉-KI试纸、浸有NaOH溶液的棉团。下列说法不正确的是（ ）。
A. 打开旋塞开始实验，圆底烧瓶中会产生黄绿色气体
B. A处棉团变成橙黄色，说明的氧化性比强
C. B处试纸变成蓝色，说明的氧化性比强
D. C处棉团中NaOH溶液与反应的离子方程式为
6. 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(夹持仪器和加热装置已略去，气密性已检验)。
实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
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红色时，关闭活塞a。
Ⅳ.……
（1）A中利用浓盐酸和MnO2固体的反应制备氯气，反应的离子方程式是__________________。
（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：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，_____________________________。
（5）过程 Ⅲ 的目的是_____________________________。
（6）从原子结构角度分析氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：_______________________。
7. 人体必需的一些元素在周期表中的分布情况如下：
（1）请在上图中画出金属与非金属的分界线。
（2）锡(Sn)与C为同一主族元素，Sn原子比C原子多三个电子层，则Sn的原子序数为_______。
（3）前四周期同族元素的某种性质X随核电荷数的变化趋势如图所示，则下列说法正确的是_______(填字母)。
A. 若a、b、c表示碱金属元素，则X表示对应单质的密度
B. 若a、b、c表示卤族元素，则X表示对应简单离子的还原性
C. 若a、b、c表示氧族元素，则X表示对应氢化物的稳定性
D. 若a、b、c表示第 Ⅱ A族元素，则X表示最高价氧化物对应水化物的碱性
（4）铬是胰岛素不可缺少的辅助成分，但食用不当也会带来很大的危害。六价铬的化合物有剧毒，所以要对Cr(Ⅵ)(罗马数字表示元素的化合价，下同)废水进行化学处理，可转化为重要产品磁性铁铬氧体()：先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气(氧化部分)并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。
①写出在酸性条件下被还原为的离子方程式：____________________________。
②若处理含1 mol(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗10 mol，则当铁铬氧体中时，铁铬氧体的化学式为_______。
真题链接
8.（2023·浙江）探究卤族元素单质及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是（ ）。
选项 实验方案 现象 结论
A 向碘的溶液中加入等体积浓溶液，振荡 分层，下层由紫红色变为浅粉红色，上层呈棕黄色 碘在浓溶液中的溶解能力大于在中的溶解能力
B 用玻璃棒蘸取次氯酸钠溶液点在试纸上 试纸变白 次氯酸钠溶液呈中性
C 向溶液中先滴加 4滴溶液，再滴加4滴溶液 先产生白色沉淀，再产生黄色沉淀 转化为，溶解度小于溶解度
D 取两份新制氯水，分别滴加溶液和淀粉溶液 前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色 氯气与水的反应存在限度第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
课时3 原子结构与元素的性质
1. 碱金属和卤素形成的化合物大多数具有的性质是（ ）。
①高沸点 ②能溶于水 ③水溶液能导电 ④低熔点 ⑤熔融状态不导电
A. ①④⑤ B. ①②③ C. ②③⑤ D. ③④⑤
【答案】B
【解析】碱金属元素易失电子，卤族元素易得电子，所以碱金属族卤化物都是离子晶体，沸点较高，①正确；②碱金属和卤素形成的化合物均能溶于水，②正确；形成的化合物均为电解质，溶于水可以电离出自由移动离子，水溶液能导电，③正确；形成的化合物均为离子晶体，熔点较高，④错误；形成的化合物均为离子化合物，熔融状态下可以导电，⑤错误。故选B。
2. 有五种短周期元素X、Y、Z、M、W的原子序数依次增大，其最高正化合价或最低负化合价与原子序数的关系如下图，下列说法不正确的是（ ）。
A. 元素X可能是氢 B. 中各原子均达到8电子稳定结构
C. 离子半径： D. 元素气态氢化物的稳定性：
【答案】B
【解析】短周期元素X、Y、Z、M、W的原子序数依次增大，根据最高正化合价或最低负化合价与原子序数的关系图，X最高价为+1，则X可能是氢或锂元素；Y最高正价为+5，Y是N元素；Z最高正价为+3，Z是Al元素；M最高正价为+4，M是Si元素；W最低负价为-2，W是S元素。元素X的最高价为+1，则X可能是氢或锂元素，A正确；可能是H2S，H原子没有达到8电子稳定结构，B错误；电子层数越多半径越大，离子半径：，C正确；元素非金属性越强，气态氢化物越稳定，非金属性N>Si，气态氢化物的稳定性：，D正确；选B。
3. 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，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是（ ）。
A. 31d和33d属于同种核素
B. 气态氢化物的稳定性：a>d>e
C. b和c的最高价氧化物对应的水化物可以反应
D. a和b只能形成一种化合物
【答案】C
【解析】短周期元素中，a为-2价、e为+6价，处于VI族，可推知a为O、e为S，b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、+5，则c为Al、d为P，据此分析解答。A．31d和33d质子数相同，中子数不同，是不同的核素，故A错误；B．非金属性a（O）＞e（S）＞d（P），故氢化物稳定性：a＞e＞d，故B错误；C．b和c的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH和Al(OH)3，故C正确；D．a和b可形成Na2O和Na2O2，故D错误；故选C。
4. 已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行探究卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是（ ）。
选项 ① ② ③ ④
A 黄绿色 橙色 蓝色 白色
B 无色 橙色 紫色 白色
C 黄绿色 橙色 蓝色 无色
D 黄绿色 无色 紫色 白色
【答案】A
【解析】常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出Cl2，Cl2的颜色是黄绿色，①处充满黄绿色的Cl2；Cl2进入玻璃管后与②处的NaBr溶液发生置换反应生成Br2，溴的水溶液颜色为橙色，所以②处的白色棉球变为橙色；Cl2和③处的KI溶液反应置换出I2，淀粉溶液遇I2变蓝，③处棉球变为蓝色；④处Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO，生成物无色，棉球本身是白色的，所以④处的颜色为白色；综上所述，①②③④的颜色分别为黄绿色、橙色、蓝色、白色，故选A。
5. 某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。A、B、C三处分别是浸有NaBr溶液的棉团、湿润的淀粉-KI试纸、浸有NaOH溶液的棉团。下列说法不正确的是（ ）。
A. 打开旋塞开始实验，圆底烧瓶中会产生黄绿色气体
B. A处棉团变成橙黄色，说明的氧化性比强
C. B处试纸变成蓝色，说明的氧化性比强
D. C处棉团中NaOH溶液与反应的离子方程式为
【答案】C
【解析】高锰酸钾固体与浓盐酸反应生成氯气，通过氯气与溴化钠溶液、碘化钾溶液的置换反应来验证氯气、溴、碘的氧化性强弱，但实验中氯气会和碘化钾反应，无法比较溴和碘的氧化性强弱。高锰酸钾固体与浓盐酸反应生成氯气，圆底烧瓶中会产生黄绿色气体，A正确；A处发生的反应为氯气与溴化钠溶液反应生成溴单质和氯化钠，反应的离子方程式为Cl2+2Br-=Br2+2Cl-，说明的氧化性比强，B正确；B处发生的反应为氯气与碘化钾溶液反应生成碘和氯化钾，碘遇淀粉溶液变蓝色，则观察到的实验现象为试纸变为蓝色，但实验中没有溴和碘化钾溶液的反应设计，无法比较和的氧化性强弱，C错误；蘸有氢氧化钠溶液的棉花的作用是吸收未反应的氯气，防止污染空气，氯气和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水，反应的离子方程式为，D正确。
6. 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(夹持仪器和加热装置已略去，气密性已检验)。
实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
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红色时，关闭活塞a。
Ⅳ.……
（1）A中利用浓盐酸和MnO2固体的反应制备氯气，反应的离子方程式是______。
（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：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，_____。
（5）过程 Ⅲ 的目的是_____。
（6）从原子结构角度分析氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：_____。
【答案】（1）2MnO+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O （2）淀粉-KI试纸变蓝 （3）Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 （4）滴入几滴淀粉溶液，溶液变蓝，或者加入少量CCl4，静置后下层溶液变为紫红色 （5）确认C的黄色溶液中无Cl2，排除氯气对溴置换碘实验的干扰 （6）同一主族从上到下，电子层数依次增多，原子半径依次增大，元素的非金属性减弱，得电子能力逐渐减弱
【解析】比较Cl、Br、I的非金属性强弱，采用置换反应进行分析，利用氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，装置A制备氯气，并验证Cl和I非金属性的强弱，装置B验证Cl和Br非金属性的强弱，浸有NaOH溶液的棉花用以吸收氯气、溴蒸气，防止污染环境，装置C中分液漏斗作用是制备溴单质，试管中验证Br、I非金属性的强弱，据此分析。（1）利用高锰酸钾溶液的强氧化性，将Cl-氧化成氯气，高锰酸钾本身被还原成Mn2+，其离子方程式为 2MnO+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；（2）发生反应Cl2+2I-=2Cl-+I2，淀粉遇碘单质变蓝，证明氯气的氧化性强于碘单质；（3）装置B验证Cl、Br非金属性的强弱，反应Cl2+2Br-=2Cl-+Br2说明Cl2的氧化性强于Br2，即Cl的非金属性强于Br；（4）C中发生Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，因为Br的非金属性强于I，则将C溶液滴入试管D中，则发生反应Br2+2I-=2Br-+I2，验证碘单质存在，操作是打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，滴入几滴淀粉溶液，溶液变蓝，说明有碘单质生成，或者加入少量CCl4，静置后下层溶液变为紫红色；（5）验证溴的氧化性强于碘，需要避免氯气的干扰，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；过程 Ⅲ 的目的是确认C的黄色溶液中无Cl2，排除氯气对溴置换碘实验的干扰；（6）同一主族从上到下，电子层数依次增多，原子半径依次增大，元素的非金属性减弱，得电子能力逐渐减弱。
7. 人体必需的一些元素在周期表中的分布情况如下：
（1）请在上图中画出金属与非金属的分界线。
（2）锡(Sn)与C为同一主族元素，Sn原子比C原子多三个电子层，则Sn的原子序数为_______。
（3）前四周期同族元素的某种性质X随核电荷数的变化趋势如图所示，则下列说法正确的是_______(填字母)。
A. 若a、b、c表示碱金属元素，则X表示对应单质的密度
B. 若a、b、c表示卤族元素，则X表示对应简单离子的还原性
C. 若a、b、c表示氧族元素，则X表示对应氢化物的稳定性
D. 若a、b、c表示第 Ⅱ A族元素，则X表示最高价氧化物对应水化物的碱性
（4）铬是胰岛素不可缺少的辅助成分，但食用不当也会带来很大的危害。六价铬的化合物有剧毒，所以要对Cr(Ⅵ)(罗马数字表示元素的化合价，下同)废水进行化学处理，可转化为重要产品磁性铁铬氧体()：先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气(氧化部分)并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。
①写出在酸性条件下被还原为的离子方程式：_______。
②若处理含1 mol(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗10 mol，则当铁铬氧体中时，铁铬氧体的化学式为_______。
【答案】（1） （2）50 （3）BD （4）① ②
【解析】（1）金属和非金属的分界线为
；
（2）锡(Sn)与C为同一主族元素，Sn原子比C原子多三个电子层，第三周期有8个元素、第四周期有18个元素、第五周期有18个元素，则Sn的原子序数为50；（3）若a、b、c表示碱金属元素，则a是Li、b是Na、c是K，Na的密度大于K，A错误；若a、b、c表示卤族元素，则a是F、b是Cl、c是Br，还原性：F-H2S>H2Se，C错误；若a、b、c表示第 Ⅱ A族元素，则a是Be、b是Mg、c是Ca，最高价氧化物对应水化物的碱性：Be(OH)2< Mg(OH)2< Ca(OH)2，D正确；（4）①在酸性条件下被还原为，被氧化为Fe3+，根据得失电子守恒、电荷守恒配平反应的离子方程式为；②若处理含1 mol(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗10 mol，则当铁铬氧体中时，根据元素守恒，Gr3+、Fe2+、Fe3+的物质的量比为1∶6∶4，根据化合价代数和等于0，铁铬氧体的化学式为。
真题链接
1.（2023·浙江）探究卤族元素单质及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是（ ）。
选项 实验方案 现象 结论
A 向碘的溶液中加入等体积浓溶液，振荡 分层，下层由紫红色变为浅粉红色，上层呈棕黄色 碘在浓溶液中的溶解能力大于在中的溶解能力
B 用玻璃棒蘸取次氯酸钠溶液点在试纸上 试纸变白 次氯酸钠溶液呈中性
C 向溶液中先滴加 4滴溶液，再滴加4滴溶液 先产生白色沉淀，再产生黄色沉淀 转化为，溶解度小于溶解度
D 取两份新制氯水，分别滴加溶液和淀粉溶液 前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色 氯气与水的反应存在限度
【答案】A
【解析】向碘的四氯化碳溶液中加入等体积浓碘化钾溶液，振荡，静置，溶液分层，下层由紫红色变为浅粉红色，上层呈棕黄色，说明碘的四氯化碳溶液中的碘与碘化钾溶液中的碘离子反应生成碘三离子使上层溶液呈棕黄色，证明碘在浓碘化钾溶液中的溶解能力大于在四氯化碳中的溶解能力，A正确；次氯酸钠溶液具有强氧化性，能使有机色质褪色，无法用pH试纸测定次氯酸钠溶液的pH，B错误；由题意知，向硝酸银溶液中加入氯化钾溶液时，硝酸银溶液过量，再加入碘化钾溶液时，只存在沉淀的生成，不存在沉淀的转化，无法比较氯化银和碘化银的溶度积大小，C错误；新制氯水中的氯气和次氯酸都能与碘化钾溶液反应生成使淀粉变蓝色的碘，则溶液变蓝色不能说明溶液中存在氯气分子，无法证明氯气与水的反应存在限度，D错误。
