物质结构、元素周期律
突破训练(五)
1.如图为元素周期表中前四周期的一部分,若B元素的核电荷数为x,则这五种元素的核电荷数之和为( )
A.5x+10 B.5x
C.5x+14 D.5x+16
【解析】前四周期五种元素在周期表中的相对位置为
故五种元素的核电荷数之和为5x+10。
2.国际理论与应用化学联合会已正式确定了第114号和第116号元素的名称缩写为Fl、Lv。下列有关这两种元素的说法错误的是( )
A.两种元素位于同一周期
B.116号元素位于第ⅥA族
C.两种元素都是活泼的非金属元素
D.114号元素的原子半径比116号元素的大
【解析】第114号元素和第116号元素分别处于第七周期ⅣA族和ⅥA族,均为金属元素,A、B正确,C错误;依据同周期原子半径递变规律判断114号元素的原子半径比116号元素的原子半径大,D正确。
3.下列说法正确的是( )
A.原子序数为7的元素的最高化合价为+4价
B.114号元素位于第七周期第 ⅣA族
C.位于同一主族的甲、乙两种元素,甲的原子序数为m,则乙的原子序数可能为m+4
D.位于同一周期的甲、乙两种元素,甲位于第ⅠA族,原子序数为m,乙位于第ⅢA族,则乙原子序数可能为m+19
【解析】
选B 原子序数为7的元素为氮元素,其最高化合价为+5价,A错误;118号元素位于第七周期0族,114号元素位于第七周期第ⅣA族,B正确;同一主族的元素相差2、8、18、32或上述数字间的和,C错误;同一周期第ⅠA族与第ⅢA族之间的差可能为2、12、26,D错误。
4.下列实验不能达到实验目的的是( )
选项
实验操作
实验目的
A
Cl2、Br2分别与H2反应
比较氯、溴的非金属性强弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨
比较镁、铝的金属性强弱
C
测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH
比较碳、硫的非金属性强弱
D
Fe、Cu分别与稀盐酸反应
比较铁、铜的金属性强弱
【解析】A项,Cl2、Br2分别与H2反应,根据反应条件的难易和反应剧烈程度可判断出氯、溴的非金属性强弱;B项,向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨,MgCl2与AlCl3分别生成Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀,不能比较二者的金属性强弱;C项,测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH,根据pH可判断出Na2CO3与Na2SO4水解程度的大小,即判断出酸性:H2CO3C>B>A
B.原子半径:B>A>C>D
C.离子半径:C3->D->A2+>B+
D.氧化性:A2+>B+,还原性:C3-B,C、D在上一周期,为非金属元素,且原子序数D>C。由电子层数越多的原子序数越大,同周期从左向右原子序数增大,所以原子序数为A>B>D>C,故A错误;电子层越多,半径越大,同周期原子序数越大,半径越小,则原子半径为B>A>C>D,故B正确;具有相同电子层结构的离子,原子序数大的离子半径小,原子序数为A>B>D>C,则离子半径为C3->D->B+>A2+,故C错误;金属性越强,其阳离子的氧化性越弱,金属性为B>A,则氧化性:A2+>B+,非金属性:CD-,故D错误。
7.应用元素周期律分析下列推断,其中正确的是( )
A.铊(Tl)与铝同主族,其单质既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应
B.气态氢化物的稳定性HF低于HCl
C.硒(Se)位于元素周期表第ⅥA族,其最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱
D.第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后,水溶液均为酸性
【解析】在元素周期表中,铊位于铝的下面,其金属性比铝的金属性强,不与碱反应,A项错误;氟的非金属性比氯强,气态氢化物稳定性HF较强,B项错误;NH3的水溶液呈碱性,D项错误。
8.X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的5种短周期主族元素,其中只有Z是金属,W的单质是黄色固体,X、Y、W在周期表中的相对位置关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.5种元素中,原子半径最大的是Z
B.Y与Z形成的化合物都可以和盐酸反应
C.Z与Q形成的化合物水溶液一定呈酸性
D.W的简单阴离子比Q的简单阴离子还原性强
【解析】选C X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的5种短周期主族元素,W的单质是黄色固体,则W为S元素;短周期主族元素中原子序数比S大的只有Cl元素,故Q为Cl元素;由X、Y、W在周期表中的相对位置可知Y为O元素、X为C元素;因为Z是金属元素,故Z为Na、Mg、Al中的一种。A项,同周期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,所以5种元素中原子半径最大的是Z;B项,Y与Z形成的化合物都是金属氧化物,都可以和盐酸反应;C项,Z与Q形成的化合物可能是NaCl、MgCl2或AlCl3,NaCl水溶液呈中性,MgCl2和AlCl3水溶液均呈酸性;D项,同周期元素原子序数越大,元素非金属性越强,非金属单质氧化性越强,其阴离子还原性越弱,故还原性:S2->Cl-。
9.X、Y、Z、M、R为五种短周期元素,其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.R的氧化物含有离子键
B.最高价含氧酸的酸性:Z<Y
C.M的氢化物常温常压下为气体
D.Y形成的化合物种类最多
【解析】选B 主族元素原子的最外层电子数=主族序数,X、Y、Z、M、R原子最外层电子数分别为1、4、5、6、1,说明元素分别位于第ⅠA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅠA族。原子半径:M>Y>Z,则M是第三周期的S,Y、Z分别是第二周期的C、N;原子半径:X<Y,则X是第一周期的H;原子半径:R>M,可知R为Na。Na的氧化物有Na2O和Na2O2,都含有离子键,故A正确;非金属性:Z(N)>Y(C),所以最高价含氧酸的酸性:Z>Y,故B错误;H2S常温常压下为气体,故C正确;有机物比无机物的种类多得多,有机物都是含碳的化合物,所以Y形成的化合物种类最多,故D正确。
10.
W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增加,且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8,它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是( )
A.单质的沸点:W>X
B.阴离子的还原性:W>Z
C.氧化物的水化物的酸性:YH2,A不正确;Cl元素的非金属性强于H元素,元素得电子能力越强,其对应阴离子越不容易失去电子,故对应阴离子的还原性:Cl-弱于H-,B正确;P元素的非金属性弱于Cl元素的非金属性,元素非金属性越弱,其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱,故酸性:H3PO4X
B.简单离子半径:Z>X>Y
C.工业上常用电解熔融Y的氧化物制取Y的单质
D.Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红
【解析】选B X的气态氢化物的水溶液呈碱性,X是氮元素;Y原子半径是短周期主族元素原子中最大的,Y是钠元素;Z2-
的电子层结构与氩原子相同,Z为硫元素;在光照条件下W的简单氢化物与氯气反应生成油状液体,W为碳元素。A项,W、X的简单氢化物分别是CH4、NH3,NH3分子间存在氢键,沸点明显高于甲烷;B项,Z、X、Y的简单离子分别是S2-、N3-、Na+,N3-与Na+电子层结构相同,N3-半径大于Na+半径,S2-比N3-、Na+多一个电子层,半径最大;C项,工业上常用电解熔融NaCl的方法制取Na;D项,Y与Z形成的化合物是Na2S,S2-在溶液中水解使溶液显碱性,Na2S溶液可使红色石蕊试纸变蓝。
12.短周期元素W、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示,其中Z元素原子的最外层电子数是其电子层数的两倍。下列说法正确的是( )
A.原子半径:Y>W>X
B.气态氢化物的稳定性:W>Y>X
C.氧化物对应水化物的酸性:Z>Y>X
D.自然界中X、Z两种元素均以游离态形式存在
【解析】选B 由Z元素原子的最外层电子数是其电子层数的两倍,可得Z为S元素;结合各元素在周期表中的相对位置知,W为N元素,X为Si元素,Y为P元素。A项,同周期元素从左至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,则原子半径:X>Y>W;B项,非金属性:W>Y>X,所以气态氢化物的稳定性:W>Y>X;C项,元素非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,但该选项中没有明确说明是最高价氧化物对应的水化物;D项,在自然界中Si以化合态形式存在。
13.X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的5种短周期主族元素,其中只有Z是金属,W的单质是黄色固体,X、Y、W在周期表中的相对位置关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.5种元素中,原子半径最大的是Z
B.Y与Z形成的化合物都可以和盐酸反应
C.Z与Q形成的化合物水溶液一定呈酸性
D.W的简单阴离子比Q的简单阴离子还原性强
【解析】选C X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的5种短周期主族元素,W的单质是黄色固体,则W为S元素;短周期主族元素中原子序数比S大的只有Cl元素,故Q为Cl元素;由X、Y、W在周期表中的相对位置可知Y为O元素、X为C元素;因为Z是金属元素,故Z为Na、Mg、Al中的一种。A项,同周期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,所以5种元素中原子半径最大的是Z;B项,Y与Z形成的化合物都是金属氧化物,都可以和盐酸反应;C项,Z与Q形成的化合物可能是NaCl、MgCl2或AlCl3,NaCl水溶液呈中性,MgCl2和AlCl3水溶液均呈酸性;D项,同周期元素原子序数越大,元素非金属性越强,非金属单质氧化性越强,其阴离子还原性越弱,故还原性:S2->Cl-。
14.X、Y、Z、M、R为五种短周期元素,其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.R的氧化物含有离子键
B.最高价含氧酸的酸性:Z<Y
C.M的氢化物常温常压下为气体
D.Y形成的化合物种类最多
【解析】选B 主族元素原子的最外层电子数=主族序数,X、Y、Z、M、R原子最外层电子数分别为1、4、5、6、1,说明元素分别位于第ⅠA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅠA族。原子半径:M>Y>Z,则M是第三周期的S,Y、Z分别是第二周期的C、N;原子半径:X<Y,则X是第一周期的H;原子半径:R>M,可知R为Na。Na的氧化物有Na2O和Na2O2,都含有离子键,故A正确;非金属性:Z(N)>Y(C),所以最高价含氧酸的酸性:Z>Y,故B错误;H2S常温常压下为气体,故C正确;有机物比无机物的种类多得多,有机物都是含碳的化合物,所以Y形成的化合物种类最多,故D正确。
15.W、X、Y、Z为四种短周期主族元素,在光照条件下W的简单氢化物与氯气反应生成油状液体,X的气态氢化物的水溶液呈碱性,Y原子半径是短周期主族元素原子中最大的,Z2-的电子层结构与氩原子相同。下列说法正确的是( )
A.简单氢化物沸点:W>X
B.简单离子半径:Z>X>Y
C.工业上常用电解熔融Y的氧化物制取Y的单质
D.Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红
【解析】选B X的气态氢化物的水溶液呈碱性,X是氮元素;Y原子半径是短周期主族元素原子中最大的,Y是钠元素;Z2-的电子层结构与氩原子相同,Z为硫元素;在光照条件下W的简单氢化物与氯气反应生成油状液体,W为碳元素。A项,W、X的简单氢化物分别是CH4、NH3,NH3分子间存在氢键,沸点明显高于甲烷;B项,Z、X、Y的简单离子分别是S2-、N3-、Na+,N3-与Na+电子层结构相同,N3-半径大于Na+半径,S2-比N3-、Na+多一个电子层,半径最大;C项,工业上常用电解熔融NaCl的方法制取Na;D项,Y与Z形成的化合物是Na2S,S2-在溶液中水解使溶液显碱性,Na2S溶液可使红色石蕊试纸变蓝。
16.短周期元素W、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示,其中Z元素原子的最外层电子数是其电子层数的两倍。下列说法正确的是( )
A.原子半径:Y>W>X
B.气态氢化物的稳定性:W>Y>X
C.氧化物对应水化物的酸性:Z>Y>X
D.自然界中X、Z两种元素均以游离态形式存在
【解析】选B 由Z元素原子的最外层电子数是其电子层数的两倍,可得Z为S元素;结合各元素在周期表中的相对位置知,W为N元素,X为Si元素,Y为P元素。A项,同周期元素从左至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,则原子半径:X>Y>W;B项,非金属性:W>Y>X,所以气态氢化物的稳定性:W>Y>X;C项,元素非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,但该选项中没有明确说明是最高价氧化物对应的水化物;D项,在自然界中Si以化合态形式存在。
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.五种短周期的元素X、Y、Z、W、M的原子序数依次增大,元素X与W位于同一主族,Z元素的单质既能与盐酸反应也能与NaOH溶液反应,W原子的最外层电子数是次外层电子数的一半,M的最高正价与最低负价的绝对值之差为4,五种元素原子的最外层电子数之和为19,下列说法正确的是( )
A.简单气态氢化物的稳定性:W>X
B.室温下,0.05 mol·L-1的M的气态氢化物的水溶液的pH>1
C.简单离子半径由大到小的顺序:Y>Z>M
D.Y、Z元素的单质作电极,在NaOH溶液环境下构成原电池,Z电极上产生大量气泡
【解析】选B Z元素的单质既能与盐酸反应也能与NaOH溶液反应,则Z为Al;W的原子的最外层电子数是次外层电子数的一半,五种元素的原子序数依次增大,即W为Si;M的最高正价与最低负价的绝对值之差为4,则M为S;X和W位于同主族,则X为C;五种元素的最外层电子数之和为19,推出Y为Mg。元素非金属性越强,其气态氢化物越稳定,同主族元素从上到下,非金属性减弱,即C的简单氢化物比Si的简单氢化物稳定,故A错误;M的氢化物为H2S,其水溶液显酸性,H2S为弱酸,即0.05 mol·L-1 H2S溶液的pH>1,故B正确;简单离子半径大小顺序是S2->Mg2+>Al3+,故C错误;Mg、Al、NaOH溶液构成原电池,因为Mg不能与NaOH溶液反应,而Al能与NaOH溶液反应,因此Al为负极,Mg为正极,总反应为2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,根据原电池的工作原理,则Mg电极上产生大量气泡,故D错误。
18.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍;Y的气态氢化物可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝;25 ℃时,0.01 mol·
L-1Z的最高价氧化物对应水化物的pH为12;W与X原子最外层电子数之比为3∶2。下列说法正确的是( )
A.化合物Z2O2含有离子键和极性共价键
B.原子半径大小:W>Z>X>Y
C.WO2能使品红溶液褪色,其漂白原理与氯水类似
D.Y的气态氢化物与其最高价氧化物的水化物可反应生成盐
【解析】选D X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,X为C元素;Y的气态氢化物可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝,Y为N元素;0.01 mol·L-1
Z的最高价氧化物对应水化物的pH为12,Z为Na元素;W与X原子最外层电子数之比为3∶2,可知W的最外层电子数为6,结合原子序数大于11,可知W为S元素。化合物Na2O2含有离子键和O—O非极性共价键,A错误;电子层数越多,原子半径越大,同周期元素从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径大小:Z>W>X>Y,B错误;SO2能使品红溶液褪色,其漂白原理与氯水不同,分别与化合反应、氧化反应有关,C错误;Y的气态氢化物(NH3)与其最高价氧化物的水化物(HNO3)可反应生成NH4NO3,D正确。
19.X、Y、M、N是短周期且原子序数依次增大的主族元素。已知X的最外层电子数是电子层数的3倍,X、M同主族,Y的原子在短周期主族元素中原子半径最大。下列有关说法正确的是( )
A.M、N的简单离子半径:r(N-)>r(M2-)
B.气态氢化物的稳定性:M>X
C.X、Y形成的化合物中只有离子键
D.X、Y、N所形成化合物的水溶液可能显中性或碱性
【解析】选D X、Y、M、N是元素周期表中短周期主族元素,且原子序数依次增大,已知X的最外层电子数是电子层数的3倍,X是O元素,X、M同主族,且M的原子序数大于X,M是S元素,N是原子序数大于M的短周期主族元素,所以N是Cl元素;Y在短周期主族元素中原子半径最大,且原子序数大于X的短周期元素,则Y是Na元素。电子层结构相同的离子,离子半径随原子序数增大而减小,所以离子半径:r(N-)R
C.Z的氧化物可以作光导纤维
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>X
【解析】选D 由R元素原子的最外层电子数等于其电子层数的2倍和其在周期表中的位置可知,R为S,故X为C、Y为N、Z为Al、M为P。A项,N、P、C三种元素的非金属性(依据最高价氧化物对应的水化物的酸性判断)大小应为N>P>C,错误;B项,S的非金属性强于P,则简单气态氢化物稳定性为H2S>PH3,错误;C项,制作光导纤维的主要材料为SiO2,而不是氧化铝,错误;D项,N的非金属性强于C,则最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H2CO3,正确。
21.a、b、c、d为短周期元素,原子序数依次增大。a原子最外层电子数等于电子层数的3倍,a和b能组成两种离子化合物,其中一种含两种化学键,d的最高价氧化物对应的水化物和气态氢化物都是强酸。向d的氢化物的水溶液中逐滴加入bca2溶液,开始没有沉淀;随着bca2溶液的不断滴加,逐渐产生白色沉淀。下列推断正确的是( )
A.简单离子半径:b>c>d>a
B.最高价氧化物对应水化物的碱性:bO2->Na+>Al3+,A不正确;最高价氧化物对应水化物的碱性:NaOH>Al(OH)3,B不正确;工业上电解NaCl的饱和溶液可得到Cl2,C正确;向Na2O2中加入足量的AlCl3溶液一定能产生Al(OH)3沉淀,D不正确。
22.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X与Y的最外层电子数相差1,Y与Z同主族。装满XY2
气体的小试管倒扣在水槽中充分反应,液面上升至试管容积的。下列说法正确的是( )
A.Z、W的简单离子半径:ZY
D.Y与Z组成的化合物溶于水形成的稀溶液能使紫色石蕊溶液褪色
【解析】选B 装满XY2气体的小试管倒扣在水槽中充分反应,液面上升至试管容积的,由此可知该气体为NO2,所以X为N,Y为O;Y与Z同主族,所以Z为S;W为短周期主族元素,原子序数又比Z的大,所以W是Cl。A项,Z、W的简单离子S2-、Cl-的核外电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,简单离子半径:Z>W;B项,X与Z可以存在于同一离子化合物中,例如(NH4)2SO4;C项,X、Y对应的简单氢化物为NH3、H2O,在常温下水为液体,氨气为气体,所以水的沸点高于氨气;D项,Y与Z组成的化合物可能是SO2也可能是SO3,但是两者溶于水形成的稀溶液都不能使紫色石蕊溶液褪色。
23.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。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是( )
A.原子半径:X<Y<Z
B.气态氢化物的稳定性:X>Z
C.Z、W均可与Mg形成离子化合物
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>W
【解析】选C 由X、Y、Z、W四种元素的相对位置关系和Y、W的原子序数之和是Z的3倍可推出:X是硅,Y是氮,Z是氧,W是氯。A项,原子半径:X>Y>Z。B项,气态氢化物的稳定性:X<Z。C项,O、Cl分别与Mg形成MgO、MgCl2,它们均属于离子化合物。D项,非金属性:W(Cl)>Y(N),故最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Y。
24.已知A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素,A、C同主族,A与B、A与E形成共价化合物,A与B形成化合物的水溶液呈碱性,E元素的最高正化合价与最低负化合价的代数和为6,D是同周期中离子半径最小的元素。
(1)五种元素中,非金属性最强的元素在周期表中的位置是________,写出C元素的原子结构示意图____________________________________________。
(2)B元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应生成的化合物中存在化学键的类型为____________________________________________。
(3)C元素的最高价氧化物对应的水化物与D元素的最高价氧化物反应的化学方程式为______________________________________________________。
(4)已知X、Y、Z三种物质中均含有上述元素中的某一种元素,它们之间存在如图所示转化关系。
XYZ
①X、Y、Z均含有同一种金属元素,若W固体俗称干冰,则反应Y→Z的离子方程式为____________________________;若W是强碱,且Y为白色难溶固体,则反应Z→Y的离子方程式为______________________________________。
②X、Y、Z是均含有同一种非金属元素的化合物,W是一种常见金属单质,且上述转化均在常温条件下完成,则反应Z→Y的离子方程式为_________________。
【解析】由A的原子序数最小,结合A与B形成的共价化合物的水溶液呈碱性知,A是H,B是N,由此并结合题中其他信息知C是Na,D是Al,E是Cl。
(1)五元素中,Cl是非金属性最强的元素,在周期表中的位置是第3周期,第ⅦA族,钠元素的原子结构示意图为。
(2)B的气态氢化物为NH3,其最高价氧化物对应的水化物为HNO3,反应生成的化合物为NH4NO3,其中存在共价键和离子键。
(3)C的最高价氧化物对应的水化物为NaOH,D的最高价氧化物为Al2O3,反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O。
(4)①X、Y、Z均含有同一种金属元素,若W固体俗称干冰,则W为CO2,X为NaOH,两者反应得到Na2CO3,Na2CO3与CO2反应得到NaHCO3,符合转化关系,则反应Y→
Z的离子方程式为CO2+H2O+C2HC;若W是强碱,且Y为白色难溶固体,则W为NaOH,X为AlCl3,两者反应得到Y为Al(OH)3,Al(OH)3与NaOH反应得到NaAlO2,符合转化关系,则反应Z→Y的离子方程式为Al3++3Al+6H2O4Al(OH)3↓。②X、Y、Z是均含有同一种非金属元素的化合物,W是一种常见金属单质,则W是Fe,且上述转化均在常温条件下完成,可知X是HNO3,Y是Fe(NO3)3,Z是Fe(NO3)2,则反应Z→Y的离子方程式为3Fe2++4H++N3Fe3++NO↑+2H2O。
答案:(1)第3周期第ⅦA族
(2)共价键和离子键
(3)Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O
(4)①CO2+H2O+C2HC Al3++3Al+6H2O4Al(OH)3↓
②3Fe2++4H++N3Fe3++NO↑+2H2O