物质结构、元素周期律
突破训练(二)
1.下列化学用语表示正确的是( )
A.S2-的离子结构示意图:
B.次氯酸的结构式:H—O—Cl
C.水分子的比例模型:
D.NCl3的电子式:
【解析】 S的核电核数是16,不是18,A错误;是水分子的球棍模型,C错误;D项的Cl原子的最外层还有6个电子没有标出,错误。
2.下列有关物质结构的说法正确的是( )
A.78 g Na2O2晶体中所含阴、阳离子个数均为4NA
B.HBr的电子式为
C.3.4 g氨气中含有0.6NA个N—H键
D.PCl3和BCl3分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构
【解析】1 mol Na2O2中含有3 mol离子,2 mol Na+和1 mol O;HBr属于共价化合物,它的电子式为;3.4 g氨气的物质的量为0.2 mol,1 mol NH3所含的N—H键为3 mol,故0.2 mol NH3所含的N—H键为0.6NA个;BCl3分子中,Cl原子的最外层达到了8电子稳定结构,而硼只达到了6电子结构。
3.下列化合物中,既有离子键,又有共价键的是( )
A.MgCl2 B.Na2O2
C.Cl2 D.NH3·H2O
【解析】MgCl2中只有离子键,Cl2、NH3·H2O分子中只有共价键,Na2O2
的电子式为Na+[∶∶∶]2-Na+,其中Na+和O间是离子键,氧氧键是共价键。
4.化学键使得一百多种元素构成了世界的万物。关于化学键的下列叙述中,正确的是( )
A.离子化合物中一定含有共价键,共价化合物中不含离子键
B.共价化合物中可能含离子键,离子化合物中只含离子键
C.构成单质分子的粒子一定含有共价键
D.NH4Cl中既含离子键又含共价键
【解析】离子化合物必含离子键,不一定含有共价键,但共价化合物必含共价键,一定不含离子键,A、B项错误;稀有气体分子之间只含范德华力,不含共价键,C项错误。
5.下列对离子化合物的叙述不正确的是( )
①离子化合物一定是含有离子键的化合物
②离子化合物一定是由金属元素和非金属元素构成
③共价化合物可能含有离子键
④离子化合物中可能含有共价键,也可能不含共价键
A.①② B.②③
C.①③ D.②④
【解析】②中离子化合物不一定是由金属元素和非金属元素构成,如NH4Cl;③中共价化合物一定不含离子键。故选项B符合题意。
6.下列说法中正确的是( )
A.Na2S2、NaClO中所含化学键类型完全相同
B.只有活泼金属元素与活泼非金属元素之间才能形成离子键
C.等物质的量的CN-和N2含有的共用电子对数相等
D.氯气与NaOH反应的过程中,同时有离子键、极性键和非极性键的断裂和形成
【解析】 A项,Na2S2
中含有离子键和非极性键,NaClO中含有离子键和极性键;B项,NH4Cl中含有离子键,但它是由非金属元素形成的;C项,CN-电子式为[C⋮⋮N]-,N2电子式为N⋮⋮N,当物质的量相等时,两者含有的共用电子对数相等;D项,根据反应:2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O,反应过程中有离子键、极性键的断裂和形成,但只有非极性键的断裂,没有非极性键的形成。
7.YBa2Cu8Ox(Y为元素钇)是磁悬浮列车中的重要超导材料,下列关于Y的说法不正确的是( )
A.属于金属元素
B.质子数与中子数之差为50
C.原子的核外电子数是39
D.Y和Y是两种不同的核素
【解析】选B Y的质子数为39,中子数为89-39=50,质子数与中子数之差为11。
8.下列有关氧元素及其化合物的表示正确的是( )
A.中子数为10的氧原子:O
B.氧原子的结构示意图:
C.水分子的电子式:
D.乙酸甲酯的结构简式:HCOOC2H5
【解析】选A 质子数为8、中子数为10的氧原子的质量数为18,A正确;氧原子的结构示意图为,B错误;水是共价化合物,不存在离子键,水分子中氢氧原子个数比为2∶1,C错误;乙酸甲酯的结构简式为CH3COOCH3,D错误。
9.下列表达正确的是( )
A.HClO的电子式为
B.H2S的电子式可表示为
C.用电子式表示Na2O的形成过程为
D.BaCl2的电子式为
【解析】选D A项,HClO的电子式应为;B项,H2S为共价化合物,电子式应为;C项,两个钠离子不能合并,正确的形成过程为。
10.我国限制稀有金属对外出口,此举对我国战略安全具有重要意义,稀土元素钕(Nd)是制造导弹合金材料的重要元素。下列说法中正确的是( )
A.Nd和Nd是同一核素
B.一个Nd原子的质量约为 g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C.Nd原子的中子数与质子数之差为80
D.14 g钕元素含有6 mol电子
【解析】选B Nd和Nd是不同核素,A项错误;1 mol Nd原子的质量约为140 g,一个原子的质量约为 g,B项正确;Nd原子的中子数为80、质子数为60,二者之差为20,C项错误;元素的相对原子质量是该元素的各种天然同位素的相对原子质量和所占的物质的量分数算出的平均值,因此14 g钕元素对应的钕原子的物质的量并非0.1 mol,含有的电子也不是6 mol,D项错误。
11.a、b、c、d为短周期元素,a的M电子层有1个电子,b的最外层电子数为内层电子数的2倍,c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,c与d同周期,d的原子半径小于c。下列叙述错误的是( )
A.d元素的非金属性最强
B.它们均存在两种或两种以上的氧化物
C.只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物
D.b、c、d分别与氢形成的化合物中化学键均为极性共价键
【解析】选D 短周期元素中M层电子数是1,则a的核外电子排布是2、8、1,a是Na元素;b的最外层电子数为内层电子数的2倍,则b核外电子排布是2、4,b是C元素;c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,则c是S元素;c、d的原子处于同一周期,d的原子半径小于c,根据元素周期律可知d是Cl元素。A项,在上述元素中非金属性最强的元素是Cl元素,正确;B项,Na可以形成Na2O、Na2O2两种氧化物,C可以形成CO、CO2两种氧化物,S可以形成SO2、SO3两种氧化物,而Cl元素则可以形成Cl2O、ClO2、ClO3等多种价态的氧化物,正确;C项,Na是金属元素,可以与非金属元素C、S、Cl形成离子化合物,正确;D项,C元素可以与H元素形成乙烷,该分子中含有非极性键,错误。
12.W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体;Y的周期数是族序数的3倍;Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是( )
A.X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物
B.Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键
C.四种元素的简单离子具有相同的电子层结构
D.W的氧化物对应的水化物均为强酸
【解析】选A W、X、Y、Z四种元素原子序数依次增大且为短周期元素,由W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体可知,W为N,X为O;由Y的周期数是族序数的3倍可知,Y为Na;由Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同可知,Z最外层有7个电子,Z为Cl。O与N可形成NO、NO2、N2O3等,O与Na可形成Na2O、Na2O2,O与Cl可形成Cl2O、ClO2、Cl2O7等,A项正确;Na2O2中含有共价键,B项错误;Cl-比N3-、O2-、Na+多一个电子层,C项错误;W的氧化物中,N2O3对应的水化物HNO2是弱酸,D项错误。
13.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中W原子的最外层电子数是最内层电子数的3倍。下列判断正确的是( )
A.原子半径:rW>rZ>rY>rX
B.含Y元素的盐溶液呈酸性
C.简单氢化物的热稳定性:Z>W
D.X与氢元素组成的化合物XH5与水反应可产生两种气体
【解析】选D 根据题意可推知W为S、X为N、Z为Si、Y为Al。A项,原子半径:rY>rZ>rW>rX;B项,含Al元素的盐溶液不一定呈酸性,如AlCl3溶液呈酸性,而NaAlO2溶液呈碱性;C项,简单氢化物的热稳定性:H2S>SiH4;D项,NH5可写成NH4H,与水反应的化学方程式为NH4H+H2O===NH3·H2O+H2↑,NH3·H2O===NH3↑+H2O,可产生两种气体。
14.主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10;W与Y同族;W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应,其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是( )
A.常温常压下X的单质为气态
B.Z的氢化物为离子化合物
C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D.W与Y具有相同的最高化合价
【解析】选B 可腐蚀玻璃的物质是HF。以此为切入点,根据题意进行元素推断,可知W是氟、X是钠或镁、Y是氯、Z是钾或钙。常温常压下,钠或镁的单质是固体,A项错误;钾或钙是活泼金属元素,氢是非金属元素,KH和CaH2都是离子化合物,B项正确;KCl和CaCl2水溶液呈中性,C项错误;氯有最高化合价+7,氟没有正价,D项错误。
15.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的简单氢化物可用作制冷剂,Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后,加入稀盐酸,有黄色沉淀析出,同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是( )
A.X的简单氢化物的热稳定性比W的强
B.Y的简单离子与X的具有相同的电子层结构
C.Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红
D.Z与X属于同一主族,与Y属于同一周期
【解析】
选C 由题知,W为氮,X为氧,Y为钠,Z为硫。同周期元素从左至右,简单氢化物的热稳定性逐渐增强,H2O的热稳定性比NH3的强,A项正确;O2-和Na+核外都有10个电子,B项正确;钠和硫形成的化合物为硫化钠,它是强碱弱酸盐,其水溶液呈碱性,能使红色石蕊试纸变蓝色,C项错误;氧、硫位于同主族,钠与硫同属于第三周期,D项正确。
16.X、Y为两种短周期元素,其原子的最外层电子数分别为1和6,则X、Y两种元素形成的常见化合物或离子不可能是 ( )
A.核外电子总数为10的阴离子
B.含有共价键的离子化合物
C.阴、阳离子个数比为1∶1的离子化合物
D.双核离子或四核分子
【解析】选C。X、Y为两种短周期元素,其原子的最外层电子数分别为1和6,则X处于第ⅠA族,是H、Li、Na三种元素中的一种;Y处于第ⅥA族,是O、S两种元素中的一种。H、O元素可以形成10电子微粒OH-,A项不符合题意;Na、O元素可以形成Na2O2,Na2O2中含有离子键和共价键,B项不符合题意;X、Y两种元素不能形成阴、阳离子个数比为1∶1的离子化合物,C项符合题意;H、O元素可以形成OH-、H2O2,D项不符合题意。
17.甲、乙、丙、丁4种物质分别含2种或3种元素,它们的分子中均含18个电子,甲是气态氢化物,在水中分步电离出两种阴离子。下列推断错误的是 ( )
A.若某钠盐溶液含甲电离出的阴离子,则该盐既可能与酸反应又可能与碱反应
B.若乙与氧气的摩尔质量相同,则乙只能由2种元素组成
C.若丙中含有第2周期第ⅣA族的元素,则丙可能是甲烷的同系物
D.若丁中各元素质量比和甲中各元素质量比相同,则丁中一定含有-1价的元素
【解析】选B。甲是18电子的氢化物,且其在水中分步电离出两种阴离子,不难得出甲为H2S,若盐溶液为NaHS溶液,既能与盐酸等反应生成H2S,也能与NaOH
反应生成Na2S,故A正确;氧气的摩尔质量为32 g·mol-1,乙的摩尔质量也为
32 g·mol-1,且含有18个电子,CH3OH符合,由3种元素组成,故B错误;丙中含有第2周期ⅣA族元素,C2H6符合,C2H6是CH4的同系物,故C正确;H2S中H、S元素的质量比为1∶16,H2O2中H、O元素的质量比也为1∶16,则丁为H2O2,H2O2中氧元
素显-1价,故D正确。
18.X、Y、Z、W均为短周期主族元素,其最高价氧化物对应水化物(常温下,浓度均为0.1 mol·L-1)的pH和原子序数的关系如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.简单离子半径:W>Z>Y>X
B.简单氢化物稳定性:X>Z>W
C.制造镁合金时可以用X2作保护气
D.化合物Y2Z2中存在离子键和共价键
【解析】选D。常温下,浓度均为0.1 mol·L-1最高价氧化物对应水化物的X、W的pH等于1,说明X、W最高价氧化物对应水化物是一元强酸,则X、W分别是N和Cl,Z的pH小于1,说明Z最高价氧化物对应水化物是二元强酸,则Z是硫元素;Y的pH等于13,说明Y最高价氧化物对应水化物是一元强碱,则Y是钠元素。简单离子半径:S2->Cl->N3->Na+,故A错误;简单氢化物稳定性:HCl>H2S,故B错误;氮气与镁反应,制造镁合金时不能用氮气作保护气,故C错误;化合物Na2S2中存在离子键和共价键,故D正确。
19.现有部分短周期主族元素的性质或原子结构如下表所示:
元素编号
元素性质或原子结构
X
周期序数=主族序数=原子序数
Y
原子最外层电子数为a,次外层电子数为b
Z
原子L层电子数为a+b,M层电子数为a-b
M
单质在自然界中的硬度最大
N
位于第三周期,最外层电子数是电子层数的2倍
(1)写出X、Y、Z、N四种元素的名称:X________,Y________,Z________,N________。
(2)由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中,许多分子含有的电子数相等,写出符合下列要求的分子式:
①含10e-且呈正四面体结构的分子:________;
②含14e-的双原子分子:________;
③含16e-且能使溴水褪色的分子:________;
④含18e-且常温下呈液态的分子:________。
【解析】X的周期序数=主族序数=原子序数,X为H元素,Z的原子L层电子数为a+b,M层电子数为a-b,则a+b=8,Y的原子最外层电子数为a,次外层电子数为b,则b=2,因此a=6,则Y为O元素,Z为Si元素;M的单质在自然界中的硬度最大,M为C元素;N位于第三周期,最外层电子数是电子层数的2倍,N为S元素。
(1)根据上述分析,X、Y、Z、N四种元素的名称分别为氢、氧、硅、硫。(2)由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中,①含10e-且呈正四面体结构的分子为CH4;②含14e-的双原子分子为CO;③含16e-且能使溴水褪色,说明分子中含有不饱和键或分子具有还原性,该分子为C2H4;④含18e-且常温下呈液态的分子为H2O2。
答案:(1)氢 氧 硅 硫
(2)①CH4 ②CO ③C2H4 ④H2O2
20.A、B、D、E、F、G为短周期元素,且原子序数依次递增。A、F同主族,E、G同主族。A与其他非金属元素化合时易形成共价键,F与其他非金属元素化合时易形成离子键,且F+与E2-核外电子排布相同。由以上元素组成的物质BE和D2具有相同的电子数。请回答以下问题:
(1)F位于第________周期第________族。
(2)G的离子结构示意图为________________。
(3)用电子式表示D2
的形成过程:________________________________________________________________________。
(4)由A、E、F三种元素形成的化合物的化学式为______,含有的化学键有____________________(填写完整化学键类型),属于________化合物。
(5)B的最高价是__________,由A、B组成的化合物中,含A量最高的物质的化学式是__________;与D2相对分子质量相等的物质的化学式是__________,含有的化学键有________________________________(填写完整化学键类型),有________对共用电子对。
【解析】A、F同主族,且A与其他非金属元素化合时易形成共价键,但F与其他非金属元素化合时易形成离子键,则为第ⅠA族元素,且A为氢元素。F+与E2-核外电子排布相同,则F为Na,E为O,B为C,D为N,E、G同主族,且为短周期元素,则G为S。(1)Na位于第三周期第ⅠA族。(2)S2-结构示意图为。(3)N2的形成过程为。(4)NaOH中既有离子键又有极性共价键,属于离子化合物。(5)C的最高化合价为+4;C2H4中既有极性共价键(C—H)又有非极性共价键(C===C)。
答案:(1)三 ⅠA (2)
(4)NaOH 离子键和极性共价键 离子
(5)+4 CH4 C2H4 极性共价键和非极性共价键 6
21.X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素,部分信息如下表所示:
X
Y
Z
M
R
Q
原子半
径/nm
0.186
0.074
0.099
0.143
主要
化合价
-4,+4
-2
-1,+7
+3
其他
阳离子核外无电子
焰色反
应呈黄
无机非金属材料的主角
色
(1)R在元素周期表中的位置是__________;R在自然界中有质量数为35和37的两种核素,它们之间的关系互为________________。
(2)Z的单质与水反应的化学方程式为___________________________________。
(3)Y与R相比,非金属性较强的是________(用元素符号表示),下列事实能证明这一结论的是______(填字母)。
A.常温下Y的单质呈固态,R的单质呈气态
B.稳定性:XR>YX4
C.Y与R形成的化合物中Y呈正价
(4)根据表中数据推测,Y的原子半径(用r表示)的最小范围是____________________。
(5)甲、乙是上述部分元素的最高价氧化物的水化物,且甲+乙―→丙+水。若丙的水溶液呈碱性,则丙的化学式为________________________。
【解析】X、Y、Z、M、R、Q分别为H、Si、Na、O、Cl、Al;(5)反应后溶液呈碱性,所以甲、乙中一定含有NaOH,与氢氧化钠反应的物质有Al(OH)3和H2SiO3。
答案:(1)第三周期第ⅦA族 同位素
(2)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
(3)Cl BC
(4)0.099 nm