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元素周期律和元素周期表
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.短周期元素A、B、C的位置如图所示,已知B、C两元素的原子序数之和是A元素的4倍,则A、B、C依次是( )
A.Be、Na、Al B.C、Al、P
C.O、P、Cl D.B、Mg、Si
答案:C
解析:A、B、C是短周期元素,设A的原子序数为x,则B的原子序数是(x+8-1),C的原子序数是(x+8+1),B、C两元素的原子序数之和是A元素的4倍,即x+8-1+x+8+1=4x,x=8,所以A是氧元素,B是磷元素,C是氯元素。
2.(2015山东理综)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〚导学号95380236〛
答案:C
解析:设Z的原子序数为n,则Y、W的原子序数分别为n-1和n+9,由于Y、W的原子序数之和是Z的3倍,则n-1+n+9=3n,解得n=8,则X、Y、Z、W分别为Si、N、O、Cl。元素原子半径:N>O,故A项错误;非金属性:O>Si,则气态氢化物的稳定性:H2O>SiH4,B项错误;O、Cl分别与Mg形成MgO、MgCl2,二者均是离子化合物,C项正确;最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>HNO3,D项错误。
3.(2015全国Ⅰ)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:Y<Z
D.X与Y不能存在于同一离子化合物中〚导学号95380237〛
答案:B
解析:因为W、X、Y、Z均为短周期主族元素,由原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8可知,W为氢元素,X为氮元素,又因为它们的最外层电子数之和为18可知,Y与Z的最外层电子数之和为12,Z的原子序数大于Y,所以Y是磷元素,Z是氯元素。氢气和氮气均为分子晶体,相对分子质量大的沸点高,故A项错误;氢元素的非金属性弱于氯元素,所以阴离子的还原性W>Z,B项正确;未指明最高价氧化物的水化物,不能判断酸性的强弱,C项错误;氮与磷可以存在于同一离子化合物中,如磷酸铵,D项错误。
4.(2015北京理综)下列有关性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )
A.酸性:H2SO4>H3PO4
B.非金属性:Cl>Br
C.碱性:NaOH>Mg(OH)2
D.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
答案:D
解析:A项,同周期元素,自左向右非金属性逐渐增强,最高价氧化物的水化物的酸性逐渐增强,硫元素的非金属性强于磷元素的,则硫酸的酸性强于磷酸的;B项,同主族元素,自上而下非金属性逐渐减弱,则氯元素的非金属性强于溴元素的;C项,同周期元素,自左向右金属性逐渐减弱,最高价氧化物的水化物的碱性逐渐减弱,钠的金属性强于镁的,则氢氧化钠的碱性强于氢氧化镁,C错误;D项,碳酸钠的稳定性强于碳酸氢钠的,与元素周期律没有关系,D符合,答案选D。
5.(2015广东理综改编)甲~庚等元素在周期表中的相对位置如下表,己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性,甲和丁在同一周期,甲原子最外层与最内层具有相同电子数。下列判断正确的是( )
A.丙与戊的原子序数相差28
B.气态氢化物的稳定性:庚<己<戊
C.常温下,甲和乙的单质均能与水剧烈反应
D.单质丁可用于制造光导纤维
答案:A
解析:由题给信息,己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性,可知己是硫,庚是氟,戊是砷,丁是硅,丙是硼;由于甲和丁在同一周期,甲原子最外层与最内层具有相同电子数,甲是镁,则乙是钙。砷的原子序数是33,硼是5号元素,二者原子序数相差28,A项正确;非金属性越强,气态氢化物越稳定,气态氢化物的稳定性:庚>己>戊,B项错误;常温下,镁与冷水几乎不反应,与热水反应,C项错误;纯净的SiO2可用于制造光导纤维而不是单质硅,D项错误。
6.X、Y均为元素周期表中前20号元素,其简单离子的电子层结构相同,下列说法正确的是( )
A.X2-的还原性一定大于Y-
B.由mXa+与nYb-得m+a=n-b
C.X、Y一定不是同周期元素
D.若X的原子半径大于Y,则气态氢化物的稳定性HmX一定大于HnY
答案:A
解析:A选项,依据化合价可知X、Y在同一周期,X排在Y的前面,正确,C选项错误;B选项,mXa+与nYb-所含电子数分别为m-a、n+b,依据简单离子的电子层结构相同可知m-a=n+b,错误;由原子半径可知X的非金属性弱于Y,D选项错误。
7.(2015福建龙岩期末)下列各组物质的性质比较中不正确的是( )
A.热稳定性:SiH4>PH3>H2S
B.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4
C.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
D.氧化性:F2>Cl2>Br2
答案:A
解析:由于非金属性越强,气态氢化物越稳定,最高价含氧酸的酸性越强,热稳定性:SiH4<PH3<H2S,A项错误;酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4,B项正确;金属性越强,碱性越强:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,C项正确;非金属性越强,单质氧化性也越强,D项正确。
8.元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相对位置如右表所示,其中R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸,则下列判断正确的是( )
A.非金属性:Z<T<X
B.R与Q的电子数相差26
C.气态氢化物稳定性:R<T<Q
D.最高价氧化物的水化物的酸性:T<Q
答案:B
解析:根据R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸,则R为F,T为Cl,Q为Br,X为S,Z为Ar。A项,非金属性:Cl(T)>S(X)>Ar(Z),错误;B项,9F(R)与35Br(Q)的电子数相差26,正确;C项,气态氢化物稳定性HF(R)>HCl(T)>HBr(Q),错误;D项,非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,HClO4(T)>HBrO4(Q),错误。
9.中学化学中很多“规律”都有其使用范围,下列根据有关“规律”推出的结论合理的是( )
A.根据较强酸可以制取较弱酸的规律,推出CO2通入NaClO溶液中能生成HClO
B.根据主族元素最高正化合价与族序数的关系,推出卤族元素最高正价都是+7价
C.根据F、Cl、Br、I非金属性依次减弱,推出HF、HCl、HBr、HI的酸性依次减弱
D.若M+和R2-的核外电子层结构相同,则可推出原子序数:R>M
答案:A
解析:碳酸的酸性比HClO的强,A项正确;卤族元素中F没有正化合价,B项错误;HF、HCl、HBr、HI水溶液酸性逐渐增强,用非金属性判断溶液酸性强弱的依据是最高价氧化物对应水化物的酸性,而不是氢化物的酸性,C项错误;M+和R2-的核外电子层结构相同,则M位于R的下一周期,故原子序数:M>R,D项错误。
10.(2014山东理综)根据原子结构及元素周期律的知识,下列推断正确的是( )
A.同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱
B.核外电子排布相同的微粒化学性质也相同
C.Cl-、S2-、Ca2+、K+半径逐渐减小
DCl与 Cl得电子能力相同〚导学号95380238〛
答案:D
解析:同主族元素最高价氧化物对应水化物的酸性随核电荷数的增加而减弱,A错误;核外电子排布相同的微粒可以是原子或离子,如O2-、Ne、Na+、Mg2+的核外电子排布相同,但它们的化学性质却不相同,故B错误;Cl-、S2-、Ca2+、K+的电子层结构相同,原子序数越大,半径越小,故C错误ClCl核外电子排布相同,得电子能力也相同,D正确。
二、非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(2015山东聊城模拟)(12分)A、B、C、D是原子序数依次增大的短周期主族元素,A、C在元素周期表中的相对位置如图,A元素最外层与次外层上的电子数之差为3,B为地壳中含量最多的金属元素。
(1)D离子结构示意图为 。
(2)将C的低价态氧化物甲通入到D单质的水溶液会使之退色,写出该反应的离子方程式:
。
(3)A的最高价氧化物对应的水化物是乙,现将过量Cu加入到100 mL 8.0 mol·L-1乙的浓溶液中,充分反应,共收集到6.72 L(标准状况)气体,则该气体的成分是 ,还原剂失电子数为 。
(4)将两份足量的B单质分别加入到等体积等浓度的盐酸和NaOH溶液中,充分反应生成气体的体积比为 ,若将反应后所得的溶液混合,会生成白色沉淀,发生反应的离子方程式为
;
B单质表面的氧化膜可用NaOH溶液除去,写出该反应的化学方程式:
。
答案:(1) +17
(2)SO2+Cl2+2H2OS+2Cl-+4H+
(3)NO和NO2 3.01×1023
(4)1∶3 Al3++3[Al(OH)4]-4Al(OH)3↓ Al2O3+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4]
解析:根据题意可知:A是N,B是Al,C是S,D是Cl。
(1)D离子结构示意图为 +17;(3)A的最高价氧化物对应的水化物是HNO3,若将过量Cu加入到100 mL 8.0 mol·L-1浓硝酸中,首先发生反应:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,当反应进行到一定程度后变为稀硝酸,会发生反应:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,反应后收集到的6.72 L(标准状况)气体的成分是NO和NO2;硝酸铜中结合的N的物质的量为0.1 L×8.0 mol·L-1-(6.72 L÷22.4 L·mol-1)=0.5 mol,所以n(e-)=0.5 mol×6.02×1023 mol-1=3.01×1023;(4)足量的Al单质分别加入到等体积等浓度的盐酸和NaOH溶液中,由化学方程式:2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑;2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑可知充分反应生成气体的体积比为1∶3,若将反应后所得的溶液混合,会生成白色沉淀Al(OH)3,Al2O3是两性氧化物,既可以与酸反应,也可与碱发生反应,可用NaOH溶液除去,该反应的化学方程式是Al2O3+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4]。
12.(2015湖南长沙模拟)(8分)现有A、B、C、D四种短周期元素,A分别与B、C、D结合生成甲、乙、丙三种化合物,且甲、乙、丙三分子中含相同数目的质子数,C、D结合生成化合物丁。有关元素的单质和甲、乙、丙、丁四种化合物的转化关系如下图所示:
(1)写出B+乙甲+C的化学反应方程式:
。
(2)根据以上条件可以确定A、B、C、D四种元素中的三种,不能被确定的第四种元素是 。(填写序号)
①A ②B ③C ④D
(3)依据下列条件可以进一步确定上述第四种元素:
①甲与丙以及乙与丙均能够发生反应,②甲、丙都是无色、有刺激性气味的物质。
据此,请回答下列问题:
写出上述第四种元素在周期表中的位置 。
写出C+丙乙+丁的化学反应方程式: 。〚导学号95380239〛
答案:(1)2F2+2H2O4HF+O2 (2)④
(3)第2周期第ⅤA族 4NH3+5O24NO+6H2O
解析:甲、乙、丙三分子中的质子数相同,通常从10e-、18e-微粒入手,分析知A为H、B为F、C为O、D为N或C,其中甲为HF、乙为H2O、丙为NH3或CH4。利用CH4不与H2O、HF反应且不为刺激性气体可完成问答。
13.(14分)元素单质及其化合物有广泛用途,请根据周期表中第3周期元素相关知识回答下列问题:
(1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外),以下说法正确的是 。
a.原子半径和离子半径均减小
b.金属性减弱,非金属性增强
c.氧化物对应的水化物碱性减弱,酸性增强
d.单质的熔点降低
(2)原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为 ,氧化性最弱的简单阳离子是 。
(3)晶体硅(熔点1 410 ℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:
Si(粗)SiCl4SiCl4(纯)Si(纯)
写出SiCl4的电子式: ;在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的热化学方程式:
。
(4)P2O5是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是 。
a.NH3 b.HI c.SO2 d.CO2
(5)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400 ℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式:
。
答案:(1)b (2)氩 Na+(或钠离子)
(3) SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.025a kJ·mol-1
(4)b (5)4KClO3KCl+3KClO4
解析:(1)第3周期元素从左到右原子半径依次减小,阳离子半径小于阴离子半径,a错误;b正确;应该是最高价氧化物对应的水化物,c错误;其中Si晶体熔点最高,d错误。
(2)第3周期中单质的还原性最强的为钠,其阳离子氧化性最弱。
(3)1.12 kg纯硅物质的量为n(Si)==40 mol,则生成1 mol Si吸收的热量为 kJ,热化学方程式为SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) ΔH=+ kJ·mol-1。
(4)碱性气体NH3不能用浓硫酸、P2O5干燥,非还原性酸性气体CO2可用两种干燥剂干燥,还原性气体SO2可用浓硫酸干燥,还原性气体HI与浓硫酸反应。
(5)无氧酸盐为KCl,则另一种盐中氯元素化合价升高,只能为KClO4,根据得失电子守恒,4KClO3KCl+3KClO4。
14.(16分)某学生做探究同主族元素性质递变规律的实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象。请你帮助该学生整理并完成实验报告。
(1)实验目的:
。
(2)实验用品。
仪器:① ;② 。(请填写两种主要玻璃仪器)
药品:氯水、溴水、溴化钠溶液、碘化钾溶液、四氯化碳。
(3)实验内容(在下列空格内填写相关内容)
序号
实验方案
实验现象
①
②
(4)实验结论:
。
(5)问题和讨论:
①请用物质结构理论简单说明得出上述结论的原因:
。
②由于F2过于活泼,很难设计一个简单的实验验证其氧化性的强弱。试列举一个事实说明F的非金属性比Cl的强:
。
答案:(1)探究同一主族元素性质的递变规律 (2)试管 胶头滴管
(3)
序号
实验方案
实验现象
①
将少量氯水滴入盛有少量NaBr溶液的试管中,振荡;再滴入少量四氯化碳,振荡
加入氯水后,溶液由无色变为橙色,滴入四氯化碳后,水层颜色变浅,四氯化碳层(下层)变为橙红色
②
将少量溴水滴入盛有少量KI溶液的试管中,振荡;再滴入少量四氯化碳,振荡
加入溴水后,溶液由无色变为褐色,滴入四氯化碳后,水层颜色变浅,四氯化碳层(下层)变为紫红色
(4)同一主族元素,自上而下,元素的非金属性依次减弱
(5)①同一主族元素,自上而下,元素原子的电子层数增多,原子半径增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱 ②F2在冷暗处就可以与H2剧烈反应而爆炸,而Cl2与H2只有在光照或点燃的条件下才能反应;HF比HCl稳定或F2能与H2O发生置换反应生成O2,而Cl2不能(任意写一种)
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