专题5 微观结构与物质多样性
第一单元 元素周期律和元素周期表
课时1 元素周期律
1.元素性质随原子序数的递增呈周期性变化的本质是( )。
A.元素的相对原子质量逐渐增大,量变引起质变
B.原子的电子层数增多
C.原子核外电子排布呈周期性变化
D.原子半径呈周期性变化
2.下列各组元素是按最高正价由高到低、负价绝对值由低到高顺序排列的是( )
A.Na、Mg、Al B.F、O、N C.N、O、F D.S、P、Si
3.下列各组元素按微粒半径递增顺序排列的是( )
A.Li、Na、K B.Ba2＋、Ca2＋、Mg2＋ C.Cl-、K＋、Ca2＋ D.N、O、F
4．已知小于18号元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是( )。
A．离子半径：C3－>D－>B＋>A2＋
B．原子序数：d>c>b>a
C．原子半径：A>B>D>C
D．单质的还原性：A>B>D>C
5.某元素的气态氢化物的化学式为H2R,此元素最高价氧化物对应水化物的化学式可能为( )。
A.H2RO3 B.H2RO4 C.HRO3 D.H3RO4
6.可以说明硫元素的非金属性比氯元素的非金属性弱的是( )。
①HCl的溶解度比H2S的大;
②HClO的氧化性比H2SO4的强;
③HClO4的酸性比H2SO4的强;
④HCl比H2S稳定;
⑤氯原子最外层有7个电子,硫原子最外层有6个电子;
⑥Cl2能与铁反应生成FeCl3,硫与铁反应生成FeS;
⑦Cl2可以从H2S溶液中置换出S;
⑧同浓度的HCl和H2S的水溶液,前者酸性强;
⑨HCl(或Cl-)的还原性比H2S(或S2-)的弱
A.③④⑤⑥⑦⑨ B.③④⑥⑦⑧
C.①②⑤⑥⑦⑨ D.③④⑥⑦⑨
7.X、Y、Z、W为1~18号元素,其原子半径及主要化合价如下表:
元素代号 X Y Z W
原子半径/pm 160 143 70 66
主要化合价 ＋2 ＋3 ＋5、＋3、-3 -2
下列叙述正确的是( )。
A.X、Y元素的金属性: X＜Y
B.Z单质与W的常见单质生成的化合物只有一种
C.Y的最高价氧化物对应的水化物不能与碱反应
D.Z、W和氢元素形成的化合物可能是酸、碱或盐
8.甲、乙两种非金属元素:①甲的单质比乙的单质容易与H2化合;②甲的单质能与乙的盐溶液发生反应置换出乙的单质;③与某金属反应时,甲原子得电子数目比乙的多;④甲的单质的熔、沸点比乙的低;⑤甲的氢化物水溶液的酸性比乙的强;⑥甲的氧化物对应的水化物酸性强于乙的。其中能说明甲的非金属性比乙的强的是( )。
A.①②③ B.①②③④⑤ C.①② D.③④⑤⑥
9.电子层数相同的三种元素X、Y、Z,它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性由强到弱的顺序为HXO4＞H2YO4＞H3ZO4,下列判断错误的是( )。
A.原子半径:X＞Y＞Z
B.气态氢化物的热稳定性:X＞Y＞Z
C.元素原子得电子能力:X＞Y＞Z
D.单质与氢气反应由易到难的顺序:X＞Y＞Z
10．下列递变规律不正确的是( )。
A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱
B．钠、镁、铝的还原性依次减弱
C．HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D．P、S、Cl三种元素的最高正化合价依次升高
11.1911年卢瑟福用α粒子(即氦核He)轰击N,得到O,由此发现了质子H)NHeH 。下列叙述不正确的是( )。
AO的中子数为9
B.原子半径:O＞N
C.非金属性:O＞N
D.稳定性:H2O＞NH3
12．W、X、Y、Z是原子序数1～18中的元素，它们的原子核外电子层数相同且原子序数依次增大，W、X是金属元素，Y、Z是非金属元素。
(1)W、X两元素的最高价氧化物的水化物之间可以发生反应生成盐和水，该反应的离子方程式为 。
(2)Y的低价氧化物与Z单质均为有刺激味的气体，二者在水溶液中发生反应的化学方程式为 。
(3)比较Y、Z气态氢化物的稳定性： > (用化学式表示)；除了可以通过比较Y、Z气态氢化物的稳定性来验证Y、Z的非金属性外，请你再设计一个简单的实验，来验证Y与Z的非金属性强弱： 。
(4)W、X、Y、Z四种元素简单离子的离子半径由大到小的顺序是 > > > 。
13.W、X、Y、Z是原子序数为1~18号的元素,它们的原子核外电子层数相同且原子序数依次增大,W、X是金属元素,Y、Z是非金属元素。
(1)W、X各自的最高价氧化物对应的水化物可以发生反应生成盐和水,该反应的离子方程式为 。
(2)Y的低价氧化物通入Z单质的水溶液中得到两种强酸,发生反应的化学方程式为 。
(3)比较Y、Z气态氢化物的稳定性: ＞ (用化学式表示);除了可以通过比较Y、Z气态氢化物的稳定性来验证Y、Z的非金属性强弱外,请你再设计一个简单的实验,来验证Y与Z的非金属性强弱: 。
14.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中常见的元素,其相关信息如下表:
元素 相关信息
X X原子的L层电子数是K层电子数的2倍
Y Y的-2价阴离子的结构示意图为
Z Z存在质量数为23,中子数为12的核素
W W有多种化合价,其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
(1)W位于元素周期表的第 周期第 族。
(2)X的非金属性比Y的 (填“强”或“弱”),能证明该结论的化学反应方程式为 。
(3)写出Z2Y2与XY2反应的化学方程式,并标出电子得失的方向和数目: 。
(4)写出工业冶炼Z单质的化学反应方程式: 。 1.元素性质随原子序数的递增呈周期性变化的本质是( )。
A.元素的相对原子质量逐渐增大,量变引起质变
B.原子的电子层数增多
C.原子核外电子排布呈周期性变化
D.原子半径呈周期性变化
【答案】C
【解析】元素周期律是元素原子核外电子排布随着元素核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。
2.下列各组元素是按最高正价由高到低、负价绝对值由低到高顺序排列的是( )
A.Na、Mg、Al B.F、O、N C.N、O、F D.S、P、Si
【答案】D
【解析】A项中最高正价由低到高,且无负价;B、C两项中F无正价;A、B、C三项均不符合题意;D项中各元素的最高正价分别为＋6、＋5、＋4,负价绝对值分别为2、3、4,故D项符合题意。
3.下列各组元素按微粒半径递增顺序排列的是( )
A.Li、Na、K B.Ba2＋、Ca2＋、Mg2＋ C.Cl-、K＋、Ca2＋ D.N、O、F
【答案】A
【解析】最外层电子数相同的粒子,电子层数越多,半径越大,A正确,B错误;核外电子排布相同的粒子,核电荷数越大,半径越小,C错误;具有相同的电子层数的粒子,核电荷数越大,半径越小,D错误。
4．已知小于18号元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是( )。
A．离子半径：C3－>D－>B＋>A2＋
B．原子序数：d>c>b>a
C．原子半径：A>B>D>C
D．单质的还原性：A>B>D>C
【答案】A
【解析】小于18号元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构，所以有a－2＝b－1＝c＋3＝d＋1，原子序数：a>b>d>c，A、B为金属元素，C、D为非金属元素。aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，核电荷数：a>b>d>c，所以离子半径：C3－>D－>B＋>A2＋，故A正确，B错误；原子序数：a>b>d>e，一般来说，原子核外电子层数越多，原子半径越大，同周期元素原子序数越大，原子半径越小，则原子半径：B>A>C>D，故C错误；同周期主族元素自左而右，金属性逐渐减弱，单质的还原性逐渐减弱，所以金属性：B>A>C>D，对应单质的还原性：B>A>C>D，故D错误。
5.某元素的气态氢化物的化学式为H2R,此元素最高价氧化物对应水化物的化学式可能为( )。
A.H2RO3 B.H2RO4 C.HRO3 D.H3RO4
【答案】B
【解析】气态氢化物的化学式为H2R,则R的化合价为-2 价,故原子最外层有6个电子,最高正化合价为＋6价,最高价氧化物对应水化物的化学式为H2RO4。
6.可以说明硫元素的非金属性比氯元素的非金属性弱的是( )。
①HCl的溶解度比H2S的大;
②HClO的氧化性比H2SO4的强;
③HClO4的酸性比H2SO4的强;
④HCl比H2S稳定;
⑤氯原子最外层有7个电子,硫原子最外层有6个电子;
⑥Cl2能与铁反应生成FeCl3,硫与铁反应生成FeS;
⑦Cl2可以从H2S溶液中置换出S;
⑧同浓度的HCl和H2S的水溶液,前者酸性强;
⑨HCl(或Cl-)的还原性比H2S(或S2-)的弱
A.③④⑤⑥⑦⑨ B.③④⑥⑦⑧
C.①②⑤⑥⑦⑨ D.③④⑥⑦⑨
【答案】D
【解析】①溶解度与元素的非金属性没有直接关系;②应该用最高价氧化物对应水化物的酸性来比较元素非金属性的强弱;⑤元素原子得电子能力的强弱不仅与原子最外层电子数有关,还与电子层数等有关,原子最外层电子数少的原子不一定得电子能力强,元素的非金属性就不一定强;⑧不能根据无氧酸的酸性强弱比较元素非金属性的强弱。最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱、气态氢化物的稳定性、非金属单质的氧化性及单质间的置换反应能说明元素非金属性的强弱。不同非金属单质与同一种变价金属反应后金属价态越高,非金属元素原子得电子能力越强,元素的非金属性越强。③④⑥⑦能说明氯的非金属性强于硫。非金属元素对应的阴离子或氢化物的还原性越强,说明越易失电子,则对应的非金属元素原子得电子能力越弱。⑨能证明氯原子得电子能力强于硫,则氯的非金属性强于硫。
7.X、Y、Z、W为1~18号元素,其原子半径及主要化合价如下表:
元素代号 X Y Z W
原子半径/pm 160 143 70 66
主要化合价 ＋2 ＋3 ＋5、＋3、-3 -2
下列叙述正确的是( )。
A.X、Y元素的金属性: X＜Y
B.Z单质与W的常见单质生成的化合物只有一种
C.Y的最高价氧化物对应的水化物不能与碱反应
D.Z、W和氢元素形成的化合物可能是酸、碱或盐
【答案】D
【解析】根据题目信息,可以推断X为Mg元素,Y为Al元素,Z为N元素,W为O元素。金属性:Mg＞Al,A项错误。N2和O2反应生成的化合物可以是NO、NO2、N2O、N2O5等,不止一种,B项错误。Al(OH)3能与NaOH等强碱溶液反应,C项错误。H、N、O三种元素可以形成HNO3(酸)、NH3·H2O(碱)、NH4NO3(盐),D项正确。
8.甲、乙两种非金属元素:①甲的单质比乙的单质容易与H2化合;②甲的单质能与乙的盐溶液发生反应置换出乙的单质;③与某金属反应时,甲原子得电子数目比乙的多;④甲的单质的熔、沸点比乙的低;⑤甲的氢化物水溶液的酸性比乙的强;⑥甲的氧化物对应的水化物酸性强于乙的。其中能说明甲的非金属性比乙的强的是( )。
A.①②③ B.①②③④⑤ C.①② D.③④⑤⑥
【答案】C
【解析】非金属性越强,其单质越容易与H2化合,非金属性强的元素对应的单质可将非金属性弱的元素对应的单质从其盐溶液中置换出来,①②正确;非金属性强弱是指得电子能力的强弱,而不是得电子数目的多少,③错误;熔、沸点属于物理性质,与非金属性无关,④错误;氢化物水溶液的酸性强弱与非金属性无关,⑤错误;只有最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱,才能反映元素非金属性的强弱,⑥错误。
9.电子层数相同的三种元素X、Y、Z,它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性由强到弱的顺序为HXO4＞H2YO4＞H3ZO4,下列判断错误的是( )。
A.原子半径:X＞Y＞Z
B.气态氢化物的热稳定性:X＞Y＞Z
C.元素原子得电子能力:X＞Y＞Z
D.单质与氢气反应由易到难的顺序:X＞Y＞Z
【答案】A
【解析】X、Y、Z三元素电子层数相同,处于同一周期,而最高价含氧酸的酸性:HXO4＞H2YO4＞H3ZO4,则非金属性:X＞Y＞Z,原子序数:Z＜Y＜X,原子半径:Z＞Y＞X。
10．下列递变规律不正确的是( )。
A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱
B．钠、镁、铝的还原性依次减弱
C．HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D．P、S、Cl三种元素的最高正化合价依次升高
【答案】C
【解析】非金属性：Cl>S>P，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，则 HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱，A正确；金属性：Na>Mg>Al，元素的金属性越强，对应的单质还原性越强，则钠、镁、铝的还原性依次减弱，B正确；非金属性：Cl>Br>I，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，则 HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，C错误；P、S、Cl三种元素的最外层电子数分别为5、6、7，最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，依次升高，D正确。
11.1911年卢瑟福用α粒子(即氦核He)轰击N,得到O,由此发现了质子H)NHeH 。下列叙述不正确的是( )。
AO的中子数为9
B.原子半径:O＞N
C.非金属性:O＞N
D.稳定性:H2O＞NH3
【答案】B
【解析】O和N为同周期元素,O在N的右边,则原子半径:O＜N,B不正确。
12．W、X、Y、Z是原子序数1～18中的元素，它们的原子核外电子层数相同且原子序数依次增大，W、X是金属元素，Y、Z是非金属元素。
(1)W、X两元素的最高价氧化物的水化物之间可以发生反应生成盐和水，该反应的离子方程式为 。
(2)Y的低价氧化物与Z单质均为有刺激味的气体，二者在水溶液中发生反应的化学方程式为 。
(3)比较Y、Z气态氢化物的稳定性： > (用化学式表示)；除了可以通过比较Y、Z气态氢化物的稳定性来验证Y、Z的非金属性外，请你再设计一个简单的实验，来验证Y与Z的非金属性强弱： 。
(4)W、X、Y、Z四种元素简单离子的离子半径由大到小的顺序是 > > > 。
【答案】(1)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(2)SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl
(3)HCl H2S 在Na2S的溶液中通入Cl2，若溶液变浑浊，证明Cl的非金属性强于S，反应的化学方程式为Na2S＋Cl2===S↓＋2NaCl(其他合理答案均可)。
(4)S2－>Cl－>Na＋>Al3＋。
【解析】(1)W和X两种金属元素的最高价氧化物的水化物可以反应生成盐和水，且原子序数W小于X，所以可推知W是Na元素，X是Al元素，W、X两元素的最高价氧化物的水化物分别为NaOH和 Al(OH)3，二者反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。(2)Y、Z是具有三个电子层的非金属元素，且Y的低价氧化物与Z单质均为有刺激味的气体，说明Y是S元素，Z是Cl元素，Y的低价氧化物为SO2，SO2与Cl2的水溶液反应的化学方程式为SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。(3)由于Cl的非金属性强于S，故稳定性：HCl>H2S。可以通过非金属单质间的置换反应来证明元素非金属性的强弱：在Na2S的水溶液中通入Cl2，若溶液变浑浊，证明Cl的非金属性强于S，反应的化学方程式为Na2S＋Cl2===S↓＋2NaCl。(4)Na＋、Al3＋的电子层结构相同，S2－和Cl－的电子层结构相同，电子层结构相同的离子随着核电荷数的增多，离子半径逐渐减小，故半径：Na＋>Al3＋、S2－>Cl－；由于S2－和Cl－具有三个电子层，而Na＋和Al3＋具有两个电子层，故半径：S2－>Cl－>Na＋>Al3＋。
13.W、X、Y、Z是原子序数为1~18号的元素,它们的原子核外电子层数相同且原子序数依次增大,W、X是金属元素,Y、Z是非金属元素。
(1)W、X各自的最高价氧化物对应的水化物可以发生反应生成盐和水,该反应的离子方程式为 。
(2)Y的低价氧化物通入Z单质的水溶液中得到两种强酸,发生反应的化学方程式为 。
(3)比较Y、Z气态氢化物的稳定性: ＞ (用化学式表示);除了可以通过比较Y、Z气态氢化物的稳定性来验证Y、Z的非金属性强弱外,请你再设计一个简单的实验,来验证Y与Z的非金属性强弱: 。
【答案】(1)Al(OH)3＋OH-Al＋2H2O
(2)SO2＋Cl2＋2H2OH2SO4＋2HCl
(3)HCl H2S 在Na2S溶液中通入Cl2,若溶液变浑浊,则证明Cl的非金属性强于S,反应的化学方程式为Na2S＋Cl2S↓＋2NaCl(其他答案合理亦可)
【解析】(1)W和X两种金属元素的最高价氧化物对应的水化物可以发生反应生成盐和水,且原子序数W小于X,所以可推知W是Na元素,X是Al元素,W、X各自的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH和Al(OH)3,二者反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH-Al＋2H2O。
(2)Y、Z是具有三个电子层的非金属元素,且Y的低价氧化物通入Z单质的水溶液中能发生反应生成两种强酸,说明Y是S元素,Z是Cl元素,Y的低价氧化物为SO2,SO2与Cl2的水溶液反应的化学方程式为SO2＋Cl2＋2H2OH2SO4＋2HCl。
(3)由于Cl的非金属性强于S,故稳定性:HCl＞H2S;可以通过非金属单质间的置换反应来证明元素非金属性的强弱:在Na2S的水溶液中通入Cl2,若溶液变浑浊,则证明Cl的非金属性强于S,反应的化学方程式为Na2S＋Cl2S↓＋2NaCl。
14.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中常见的元素,其相关信息如下表:
元素 相关信息
X X原子的L层电子数是K层电子数的2倍
Y Y的-2价阴离子的结构示意图为
Z Z存在质量数为23,中子数为12的核素
W W有多种化合价,其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
(1)W位于元素周期表的第 周期第 族。
(2)X的非金属性比Y的 (填“强”或“弱”),能证明该结论的化学反应方程式为 。
(3)写出Z2Y2与XY2反应的化学方程式,并标出电子得失的方向和数目: 。
(4)写出工业冶炼Z单质的化学反应方程式: 。
【答案】(1)四 Ⅷ (2)弱 C＋O2CO2
(3)
(4)2NaCl2Na＋Cl2↑
【解析】根据题设条件可推出X为C、Y为O、Z为Na、W为Fe。(1)Fe的原子序数为26,位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族。(2)根据元素周期律可知,O元素的非金属性大于C元素,根据C在O2中燃烧,O2为氧化剂即可证明。(3)Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂:(4)工业上用电解熔融的NaCl冶炼金属Na:2NaCl2Na＋Cl2↑。
