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第17讲 元素周期表 元素周期律
课时集训
测控导航表
知识点
基础
能力
挑战
元素周期表、周期律的综合应用
1,2,3
6,7,8,9,11
金属性、非金属性的比较
4
“位、构、性”的应用
5
10
12,13
1.(2018·河南八市高三联考)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数和族序数均依次增大,其中只有Y、Z处于同一周期,Z是空气中含量最多的元素。下列说法正确的是( C )
A.Y一定是非金属元素
B.原子半径:r(X)Z>W
B.W的含氧酸的酸性比Z的含氧酸的酸性强
C.W的气态氢化物的稳定性小于Y的气态氢化物的稳定性
D.若W与X原子序数差为5,则形成化合物的化学式为X3W2
解析:由于是短周期,原子序数按W、X、Y、Z依次增大,W与Z是同一主族的元素,而X、Y、Z是同一周期的元素,且只有X是金属元素,则这四种元素在周期表中的相对位置关系如下:
W
X
Y
Z
则W可能是N、O、F,Z可能是P、S、Cl,X可能是Na、Mg、Al,Y可能是Si、P、S,举例验证可得只有A正确。
3.(2018·山东潍坊高三期中)依据元素周期表及元素周期律,下列推断正确的是( B )
A.H2BO3酸性比H2CO3酸性强
B.Mg(OH)2碱性比Be(OH)2碱性强
C.HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强
D.若M+和R2-的核外电子排布相同,则原子序数:R>M
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解析:同周期元素非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,同周期从左向右非金属性增强,则H3BO3的酸性比H2CO3弱,A错误;金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,同主族从上到下,金属性增强,则Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强,B正确;氢化物的热稳定性与其非金属性强弱有关,非金属性越强,其氢化物越稳定,氯、溴、碘从上到下非金属性减弱,则HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,C错误;M+和R2-的核外电子排布相同,则M在R的下一周期,则原子序数:M>R,D错误。
4.(2018·江西师大附中高三模拟)下列叙述能说明X的非金属性比Y强的是( C )
A.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
B.Y在暗处可与H2反应,X在加热条件下才能与H2反应
C.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
D.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
解析:Y的单质能将X从NaX的溶液中氧化出来,说明Y的非金属性比X强;Y在暗处可与H2反应,X在加热条件下才能与H2反应,说明Y的非金属性比X强;X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定,说明X的非金属性比Y强;X原子的电子层数比Y原子的电子层数多,不能说明X的非金属性比Y强。
5.(2018·河北衡水高三期中)有五种短周期主族元素,它们在周期表中的位置如图所示,已知R元素的最高正化合价与最低负化合价的代数和为0。
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完成下列问题:
(1)Z元素在周期表中的位置是 ,同周期原子半径最大的元素是 (填元素符号)。
(2)X的简单氢化物与M的单质,在一定条件下可以发生置换反应,化学方程式为 ,还原产物中含有的化学键类型有 。
(3)我国发射“神舟”系列飞船的长征火箭,常以X、Y的液态氢化物作燃料。已知X、Y的两种氢化物电子数相等,并且反应时生成两种无毒、无污染的物质。
①写出两种氢化物反应的化学方程式: ,反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
②X的液态氢化物的电子式: 。
(4)下列说法能证明R、Y非金属性强弱的是 。
A.R和Y的单质在一定条件下能生成RY2
B.Y单质常温下是气体,R单质是固体
C.Y的氢化物稳定性大于R的氢化物
D.自然界中存在Y单质不存在R单质
答案:(1)第三周期第ⅢA族 Na
(2)8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl 离子键、共价键
(3)①N2H4+2H2O2N2+4H2O 2∶1
②
(4)C
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6.(2019·江淮十校高三联考)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表:
元素代号
X
Y
Z
M
R
Q
原子半径
(×10-10m)
1.86
0.99
1.43
1.60
0.75
0.74
主要
化合价
最高正价
+1
+7
+3
+2
+5
-
最低负价
-
-1
-
-
-3
-2
下列说法错误的是( A )
A.Q2-比R3-更容易失去电子
B.X、Z、R的最高价氧化物的水化物之间可两两相互反应
C.元素X和Q形成的化合物中可能既含离子键,也含共价键
D.元素形成的气态氢化物稳定性:Q>Y
解析:一般地,主族元素的最高正价=主族序数。Y的最高正价为+7,所以Y是氯而不是氟。Q只有最低负价-2、没有一般意义上的最高正价,所以Q是氧。R最高正价是+5,而且R的原子半径小于氯,所以R是氮而不是磷。X、M、Z的最高正价分别是+1、+2、+3,原子半径:X>M>Z>氯,所以X、M、Z分别是钠、镁、铝。非金属性:Q>R,所以还原性:Q2-Y,所以元素形成的气态氢化物的稳定性:Q>Y,故D正确。
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7.(2018·山西实验中学高三月考)X、Y、Z、W、R均为短周期主族元素,原子序数依次增加,X与W、Y与R分别同主族。Z在短周期元素中金属性最强,W元素原子的次外层电子数为最外层电子数的2倍,R的原子序数是Y的2倍。下列叙述错误的是( B )
A.原子半径:W>Y
B.最高价含氧酸酸性:W>R
C.简单离子半径:Y>Z
D.气态氢化物稳定性:Y>R
解析:在短周期中金属性最强的是Na,所以Z是Na,W元素原子的次外层电子数为最外层电子数的2倍,可以是Li或Si,但W的原子序数大于Z,故W是Si,X与W同主族,所以X是C,Y与R同主族,且R的原子序数是Y的2倍,故Y是O,R是S。根据元素周期律,Si的原子半径大于C,C的原子半径大于O,所以Si的原子半径大于O,即W>Y,故A正确;因S的非金属性大于Si,故最高价含氧酸的酸性H2SO4>H2SiO3,即R>W,故B错误;钠离子和氧离子的核外电子排布相同,根据“序大径小”的原则,O2->Na+,即Y>Z,故C正确;因O的非金属性大于S的非金属性,所以气态氢化物的稳定性H2O>H2S,即Y>R,故D正确。
8.(2018·河南商丘九校高三联考)有电子层数相同的短周期元素X、Y、Z、W,其中X的最外层电子数比K层少1个,Y的最外层电子数比K层多1个,Z的单质常用于制造太阳能电池,W的原子半径是同周期主族元素中最小的。下列推断中正确的是( D )
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A.Z的简单氢化物的热稳定性强于W的简单氢化物
B.Z的氧化物与水反应可制得相应的含氧酸
C.X、Y、W的原子半径依次减小,对应的简单离子半径依次增大
D.X、Y、W的最高价氧化物对应的水化物之间互相都能发生反应
解析:电子层数相同的短周期元素X、Y、Z、W,Z的单质常用于制造太阳能电池,Z为Si;X的最外层电子数比K层少1,则X为Na;Y的最外层电子数比K层多1,则Y为Al;W的原子半径是同周期中最小的,则W为Cl。非金属性Cl>Si,则W的简单氢化物的热稳定性强于Z的简单氢化物,故A错误;二氧化硅不与水反应,故B错误;Na、Al、Cl在同周期,原子半径依次减小,氯离子的半径最大,铝离子半径最小,故C错误;X、Y、W的最高价氧化物对应水化物分别为NaOH、Al(OH)3、HClO4,Al(OH)3具有两性,则水化物之间互相都能发生反应,故D正确。
9.(2018·吉林长春高三一模)已知A、B、C均为短周期元素,A、B同周期,A、C的最低价离子分别为A2-和C-,B2+和C-具有相同的电子层结构,下列说法中正确的是( A )
A.离子半径:A2->C->B2+
B.C元素的最高正价为+7价
C.对应气态氢化物的稳定性:H2A>HC
D.还原性:C->A2-
解析:由A、C的最低价离子分别为A2-和C-,则A为ⅥA族元素,C为ⅦA族元素,B2+和C-
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具有相同的电子层结构,则B在C的下一周期,则B为Mg元素,C为F元素,A、B同周期,则A为S元素。离子的电子层数越多,半径越大,具有相同核外电子排布的离子,核电荷数越大,半径越小,所以离子半径A2->C->B2+,A正确;C为F元素,无正价,B错误;C为F元素,A为S元素,F的非金属性大于S元素,所以HF的稳定性大于H2S,即对应气态氢化物的稳定性H2AC-,D错误。
10.(2018·河南商丘九校联考)下表为元素周期表的一部分,请参照元素①～⑨在表中的位置,用化学用语回答下列问题:
族
周期
ⅠA
0
1
①
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
2
②
③
④
3
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
(1)画出元素⑦的原子结构示意图: 。
(2)②、③、⑦的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是
(填化学式)。
(3)①、④、⑤、⑨中的某些元素可形成既含离子键又含共价键的化合物,写出其中一种化合物的化学式: 。
(4)写出元素③的气态氢化物与其最高价含氧酸反应的化学方程式: ;写出元素②的单质与元素⑧最高价含氧酸浓溶液反应的化学方程式: 。
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(5)由表中元素形成的常见物质X、Y、Z、M、N可发生以下反应:
X溶液与Y溶液反应的离子方程式为 。
答案:(1) (2)HNO3>H2CO3>H2SiO3 (3)NaOH(或NaClO或NaClO2或NaClO3或NaClO4等) (4)HNO3+NH3NH4NO3 C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O (5)Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N
11.(2018·山东临沂高三调研)下表为部分短周期元素在元素周期表中的位置,回答下列问题:
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
1
①
2
②
③
④
3
⑤
⑥
⑦
⑧
(1)写出由①、④两种元素形成的既含极性键又含非极性键的一种化合物的化学式: ;由①③⑧三种元素形成的一种离子化合物的电子式: 。
(2)工业上制备元素⑥单质的方程式为 。
(3)①②两种元素形成的离子化合物中,两种简单离子的半径大 小 (用微粒符号表示);用一个化学反应方程式表示元素⑧的非金属性强于元素⑦ 。
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(4)常温下,将元素⑧的单质通入⑤的最高价氧化物的水溶液中,两者恰好反应,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。
答案:(1)H2O2 [ ]- (2)SiO2+2CSi+2CO↑ (3)H->Li+ H2S+Cl22HCl+S↓(其他合理化学方程式也可) (4)c(Na+)>c(Cl-)>c(ClO-)>c(OH-)>c(H+)
12.(2018·河南郑州第一中学高三模拟)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,它们的原子最外层电子数之和为13,X的原子半径比Y的小,其中X与W同主族。一种常见的无色无味液体分解可以得到X和Z元素的单质。下列说法中不正确的是( B )
A.X、Y、Z三种元素可以形成离子化合物
B.元素X和W之间不可能形成二元化合物
C.元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱
D.元素Y、Z、W中,元素W的简单离子的半径最小
解析:短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,一种常见的无色无味液体分解可以得到X和Z元素的单质,X为氢元素,Z为氧元素,X的原子半径比Y的小,则X不可能与Y处于同一周期,Y的原子序数小于氧元素,故Y处于第二周期,X处于第一周期,X与W同主族,故W为Na元素,四原子最外层电子数之和为13,则Y原子的最外层电子数为13-1-1-6=5,故Y为氮元素。X、Y、Z三种元素可以形成离子化合物,如NH4NO3
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,故A正确;元素X和W之间可能形成二元化合物,如NaH,故B不正确;同周期自左而右非金属性增强,故非金属性O>N,非金属性越强气态氢化物越稳定,故氢化物稳定性H2O>NH3,故C正确;元素Y、Z、W中,简单离子的电子层结构相同,核电荷数大的半径小,离子半径N3->O2->Na+,元素W的简单离子的半径最小,故D正确。
13.短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置关系如图所示,已知在同周期元素的常见简单离子中,W的简单离子半径最小,X、Y、Z、W的单质及其化合物在日常生活中用途极其广泛。
(1)X元素在元素周期表中的位置为 。
(2)X、Y、Z元素的氢化物均有两种或两种以上,其中一定条件下,液态YH3与液态H2Z可以发生类似方式电离,则液态YH3中阴离子的电子式为 。
(3)超细WY粉末被应用于大规模集成电路领域。其制作原理为W2Z3、Y2、X在高温下反应生成两种化合物,这两种化合物均由两种元素组成,且原子个数比均为1∶1;其反应的化学方程式为 。
(4)以W为材料制成的容器在空气中具有自我保护作用,这种容 器 (填“能”或“不能”)用来腌制咸菜,原因是
。
(5)某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定XZ的浓度,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇—氧化钠,其中Z2-
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可以在固体介质NASICON中自由移动。则负极的反应式为 。关于该电池的下列说法,正确的是 (填字母)。
A.工作时电极b作正极,Z2-通过固体介质NASICON由电极b流向 电极a
B.工作时电流由电极a通过传感器流向电极b
C.传感器中通过的电流越大,尾气中XZ的含量越高
(6)由元素X与元素Z组成的某种阴离子具有还原性,其对应的酸常存在于自然界中的植物中,能被酸性KMnO4氧化,请填写相应的离子,并给予配平:
+ Mn+ H+ CO2↑+ Mn2++ H2O
解析:短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置关系如图所示,已知在同周期元素的常见简单离子中,W的简单离子半径最小,根据元素的相对位置可知,W应该是第三周期元素,所以W一定是铝元素,则X、Y、Z分别是C、N、O。
(1)碳元素在元素周期表中的位置是第二周期ⅣA族。
(2)一定条件下,液态YH3与液态H2Z可以发生类似方式电离,则根据水的电离方程式H2O+H2OH3O++OH-可知,液态YH3的电离方程式为NH3+NH3N+N,因此阴离子的电子式为[H]-。
(3)制作原理为W2Z3、Y2、X在高温下反应生成两种化合物,这两种化合物均由两种元素组成,且原子个数比均为1∶
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1;则依据原子守恒可知,两种化合物应该是AlN和CO,所以其反应的化学方程式为Al2O3+N2+3C2AlN+3CO。
(4)由于咸菜中含有大量的氯离子,而氯离子会破坏铝表面氧化膜,所以该容器不能用来腌制咸菜。
(5)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应,所以在该原电池中CO在负极通入发生氧化反应生成CO2,空气在正极通入氧气得到电子生成O2-,O2-由正极移向负极,所以负极电极反应式为CO+O2--2e-CO2;工作时电极b作正极,Z2-通过固体介质NASICON由电极b流向电极a,A正确;工作时电流由电极b通过传感器流向电极a,B不正确;传感器中通过的电流越大,消耗的CO越多,这说明尾气中XZ的含量越高,C正确。
(6)元素X与元素Z组成的某种阴离子具有还原性,能被酸性KMnO4氧化,该阴离子是C2。反应中碳元素的化合价从+3价升高到+4价失去1个电子,而Mn元素的化合价从+7价降低到+2价得到5个电子,因此根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比是2∶5,则根据原子守恒可知,配平后的方程式为5C2+2Mn+16H+10CO2↑+ 2Mn2++8H2O。
答案:(1)第二周期ⅣA族 (2)[H]-
(3)Al2O3+N2+3C2AlN+3CO
(4)不能 氯离子会破坏铝表面氧化膜
(5)CO+O2--2e-CO2 AC
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(6)5 C2 2 16 10 2 8
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