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原子结构与元素周期律
(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.(2015北京朝阳区统考)据报道,2012年俄罗斯科学家再次合成117号元素。本次实验中生成了6个新原子,包括5个X和1个X。下列关于X和X的说法中不正确的是( )
A.是两种核素 B.互为同位素
C.中子数分别为176和177 D.电子数相差1
答案:D
解析X和X是X的两种同位素原子,属于两种不同的核素,质子数均为117,中子数分别为293-117=176和294-117=177,两原子的核外电子数都等于核内质子数,即117。
2.(2015山东潍坊期中)下列关于元素周期表和元素周期律的说法正确的是( )
A.ⅥA族元素的原子半径越大,越容易得到电子
B.ⅠA族与ⅦA族元素间能形成离子化合物也能形成共价化合物
C.ⅠA族元素的金属性比ⅡA族元素的金属性强
D.原子最外层电子数为2的元素一定位于元素周期表中的ⅡA族
答案:B
解析:同主族元素随原子序数递增、半径增大,元素的非金属性减弱,得电子能力减弱,A项错;ⅠA族元素中H可与ⅦA族元素形成共价化合物,碱金属元素Na、K等可与ⅦA族元素形成离子化合物,B项正确;同周期ⅠA族元素比ⅡA族元素金属性强,不同周期不能确定,C项错;最外层电子数为2的元素可能是He,位于0族,D项错。
3.X、Y、Z和R为原子序数依次递增的四种元素,其中X、Y、Z属于短周期元素,X是自然界中构成化合物种类最多的元素且具有多种同素异形体,Y的最高正价是最低负价绝对值的3倍,Y、Z同周期,Z、R同主族。下列说法中不正确的是( )
A.80R的核内含有40个中子
B.X、Y、Z的氢化物的稳定性逐渐增强
C.X、Y、Z单质的氧化性依次增强
D.X单质与Y的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液共热可生成两种气体
答案:A
解析:X为碳元素;Y的最高化合价为+6价,Y为硫元素,Z只能为氯元素,R为溴元素或碘元素;R的质子数一定不等于40,A选项错误;C与浓硫酸反应生成CO2和SO2,D选项正确。
4.(2015浙江理综)下表为元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W为短周期元素,W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是( )
X
Y
Z
W
T
A.X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增
B.Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在,它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增
C.YX2晶体熔化、液态WX3汽化均需克服分子间作用力
D.根据元素周期律,可以推测T元素的单质具有半导体特性,T2X3具有氧化性和还原性〚导学号95380317〛
答案:D
解析:W元素原子的核电荷数为X元素的2倍,结合题意和各元素在周期表中的位置,可推知,X为O,W为S,Z为P,Y为Si,T为As。O、S、P的非金属性逐渐减弱,故其气态氢化物的热稳定性依次减弱,A选项错误;S在自然界中能以游离态存在,B选项错误;YX2为SiO2,SiO2晶体是原子晶体,其熔化需克服共价键,C选项错误;周期表中As位于金属和非金属的分界处,故As既具有一定的非金属性,又具有一定的金属性,具有半导体的性质,As2O3中As的化合价为+3价,处于中间价态,具有氧化性和还原性,D选项正确。
5.X、Y、Z、W、R 5种短周期元素,其原子序数依次增大。X是元素周期表中原子半径最小的元素,Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,Z、W、R处于同一周期,R与Y处于同一族,Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是( )
A.Z与Y两种元素组成的化合物中,阴、阳离子个数比为1∶1或1∶2
B.Y、Z、W元素形成的简单离子具有相同电子层结构,其离子半径依次增大
C.Z、R元素的氧化物的水化物之间相互反应生成的盐溶液呈中性、碱性或酸性
D.Y、R元素分别与X元素形成的化合物的沸点:XmY<XmR
答案:C
解析:X为H,Y为O,R为S,Z、W原子的核外电子数之和为24,所以Z、W原子的原子序数只能为11、13,分别为Na、Al;Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2,A项错误;Y、Z、W的原子序数依次增大,所以离子半径依次减小,B项错误;由Na2SO3、Na2SO4、NaHSO3、NaHSO4可知C项正确;常温常压下H2O是液体、H2S是气体,D项错误。
6.(2015福建理综)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如右图所示,其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。下列说法不正确的是( )
A.原子半径:W>Z>Y>X
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>Z
C.最简单气态氢化物的热稳定性:Y>X>W>Z
D.元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等〚导学号95380318〛
答案:A
解析:从元素周期表的局部图可知为第2、3周期元素,W为第3周期元素,其原子的质子数是其最外层电子数的三倍,故W是磷元素,据此推出X、Y、Z分别是氮、氧、硅元素。根据四种元素在周期表中的位置关系,原子半径:Z>W>X>Y,A选项错误;非金属性O>N>P>Si(Y>X>W>Z),最高价氧化物的水化物酸性HNO3>H3PO4>H2SiO3,氢化物的稳定性H2O>NH3>PH3>SiH4,B、C选项正确;主族元素除O、F外,最高化合价数等于主族序数,D选项正确。
7.X、Y、Z是原子序数依次增大且属于不同周期的三种常见短周期元素,三种元素相互之间可以形成1∶1型的化合物M、N、R,常温下M、N为固体,R为液体。M、N遇到水都能产生气体,而且产生的气体相互可以化合,下列说法正确的是( )
A.三种元素都是非金属元素
B.Z是地壳中含量最多的元素
C.M、N、R都是共价化合物
D.M、N投入水中所得溶液的溶质相同
答案:D
解析:X属于第1周期的元素H,与水反应生成气体的化合物为Na2O2,则M、N、R分别为NaH(或Na2O2)、Na2O2(或NaH)、H2O2;NaH与水反应生成H2,Na2O2与水反应生成O2;X、Y、Z分别为H、O、Na。
8.有一未完成的离子方程式: +X+6H+3X2+3H2O,据此判断,下面对短周期元素X的判断中正确的是( )
A.X中X为+5价,故X元素位于第ⅤA族
B.X位于第2周期第ⅦA族
C.X一定是氯元素
D.X可能是氮元素
答案:C
解析:由质量守恒、电荷守恒知离子方程式中所缺的项为5X-,故X的最高正价为+7,X只能是第3周期ⅦA族的氯。
9.甲、乙、丙、丁为四种主族元素,甲元素与乙、丙、丁三种元素相邻,甲、乙的原子序数之和等于丙的原子序数;这四种元素原子的最外层电子数之和为20。下列判断正确的是( )
A.原子半径:丙>乙>甲>丁
B.气态氢化物的稳定性:甲>丙
C.最高价氧化物对应的水化物的酸性:丁>甲
D.乙和甲或乙和丁所能形成的化合物都是剧毒物质
答案:B
解析:根据题意可知,甲为N、乙为O、丙为P、丁为C。A项,原子半径:P>C>N>O;B项,气态氢化物的稳定性:NH3>PH3;C项,最高价氧化物对应的水化物的酸性:HNO3>H2CO3;D项,CO2不是剧毒物质。
10.X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X、Y、Z是原子序数依次增大的同周期元素,且最外层电子数之和为15,X与Z可形成XZ2分子;Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度是0.76 g·L-1;W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的。下列说法正确的是( )
A.原子半径:W>Z>Y>X>M
B.XZ2、X2M2、W2Z2均为共价化合物
C.M2Z2有强氧化性,分子中只有共价键
D.由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物一定既有离子键,又有共价键
答案:C
解析:由已知条件可推知X为C,Y为N,Z为O,再由Y与M形成的气态化合物的密度可推知该化合物为NH3,M为H;则W的核电荷数为11,W为Na。A项,原子半径:W>X>Y>Z>M,错误;B项,Na2O2为离子化合物,错误;C项,双氧水有强氧化性,分子中只有共价键,正确;D项,如CO(NH2)2不是离子化合物,没有离子键,错误。
二、非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(10分)下表是元素周期表中的一部分,表中所列字母分别代表一种化学元素,请回答下列问题:
(1)写出j在周期表中的位置 。
(2)o、i、p三种元素之间能以原子个数之比1∶1两两形成互化物,这些互化物的性质类似于这些元素单质的性质。请写出i、p的互化物与f、l形成的化合物等物质的量反应时的化学方程式: 。
(3)假设N是“元素NH4”的阳离子,则“元素NH4”在周期表中的位置应该是 ;NH4的碳酸盐应 (填“易”或“不易”)溶于水。
答案:(1)第4周期第Ⅷ族
(2)2BrCl+2NaIBr2+I2+2NaCl
(3)第3周期第ⅠA族 易
解析:(1)由元素周期表的结构知,j处于第4周期,周期表的第4个横行的结构包括,第ⅠA~ⅡA族、第ⅢB~ⅦB族、第Ⅷ族、第ⅠB~ⅡB族、第ⅢA~ⅦA族、0族部分元素,j是第Ⅷ族。
(2)由题意知i、p的互化物为BrCl,f、l形成的化合物为NaI,BrCl中Cl得电子能力强,Cl为-1价,Br为+1价,类似于卤素单质的性质,NaI与BrCl等物质的量反应生成I2,+1价的Br被还原为Br2。
(3)NH4的核电荷数为11,周期表中应在第3周期第ⅠA族,类似于钠,NH4的碳酸盐易溶于水。
12.(15分)A、B、C、D、E、F六种元素,其中A、B、C、D、E为短周期主族元素。它们之间的关系如下:
Ⅰ.原子半径:A<C<B<E<D
Ⅱ.原子的最外层电子数:A=D;C=E;A+B=C
Ⅲ.原子的核外电子层数:B=C=2A
Ⅳ.B元素的主要化合价:最高正价+最低负价=2
请回答:
(1)甲为由A、B两种元素组成的常见气体,写出其电子式 ;乙为由B元素组成的单质,写出该单质的一种用途:
。
(2)写出某黑色含F的磁性氧化物在E的最高价氧化物对应水化物的稀溶液中反应的离子方程式: 。
(3)由A、B、C三种元素组成某两种电解质,其中一种电解质溶液显酸性,另一种电解质溶液显碱性,请用离子方程式解释上述两种溶液显酸、碱性的原因: ; 。常温下呈酸性的溶液中离子浓度的大小顺序为
。
(4)写出C和D形成的化合物与EC2发生氧化还原反应的化学方程式,并用单线桥法标出电子转移的方向和数目: 。〚导学号95380319〛
答案:(1)H 作保护气(其他合理答案也可)
(2)Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O
(3)N+H2ONH3·H2O+H+ NH3·H2ON+OH- c(N)>c(N)>c(H+)>c(OH-)
(4)
解析:原子序数最小,且原子半径也最小的元素A为氢;与氢同主族的短周期元素D为钠;最高正价+最低负价=2的第2周期元素B为氮;与氮同周期且最外层电子数比氮大1的元素为氧;与氧同族的短周期元素E为硫;F的黑色氧化物有磁性,F为铁。H、N、O可形成NH4NO3和NH3·H2O两种电解质,且前者水解显酸性,后者电离显碱性。NH4NO3溶液中N水解,故溶液中离子浓度的大小顺序为:c(N)>c(N)>c(H+)>c(OH-)。Na与O形成的化合物有Na2O和Na2O2,其中可与SO2发生氧化还原反应的是Na2O2,其化学方程式为:Na2O2+SO2Na2SO4。
13.(2015山东潍坊模拟)(16分)A、B、C、D、E、F六种短周期元素,其原子序数依次增大,其中:C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍;A与D、C与F同主族;D是所在周期原子半径最大的主族元素,又知六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体,三种是固体。请回答下列问题:
(1)元素D在周期表中的位置 。
(2)C、D、F三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是 (用离子符号表示)。
(3)由A、B、C三种元素以原子个数比4∶2∶3形成化合物X,X中所含化学键类型有 。
(4)若E是金属元素,其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨,请写出反应的化学方程式: ;若E是非金属元素,其单质在电子工业中有重要应用,请写出其氧化物溶于强碱溶液的离子方程式: 。
(5)FC2气体有毒,排放到大气中易形成酸雨,写出FC2与氧气和水蒸气反应的化学方程式 。
答案:(1)第3周期第ⅠA族
(2)S2->O2->Na+
(3)离子键、共价键
(4)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe SiO2+2OH-Si+H2O
(5)2SO2+O2+2H2O2H2SO4
解析:C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍,即只有2个电子层,两个电子层上的电子数分别为2、6,C是氧元素。C与F同主族,且是短周期元素,所以F是硫元素;D是所在周期原子半径最大的主族元素,所以D是钠元素;A与D同主族,且原子序数最小,为氢元素。E处于钠和硫之间,是固体,则只能是A、B和C是气体元素。
14.(9分)A、B、D、E、F为短周期元素,非金属元素A最外层电子数与其周期数相同,B的最外层电子数是其所在周期数的2倍。B在D中充分燃烧能生成其最高价化合物BD2。E+与D2-具有相同的电子数。A在F中燃烧,产物溶于水得到一种强酸。回答下列问题:
(1)A在周期表中的位置是 ,写出一种工业制备单质F的离子方程式 。
(2)B、D、E组成的一种盐中,E的质量分数为43%,其俗名为 ,其水溶液与F单质反应的化学方程式为 ;在产物中加入少量KI,反应后加入CCl4并振荡,有机层显 色。
答案:(1)第1周期ⅠA族 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑[或2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑]
(2)纯碱(或苏打) 2Na2CO3+Cl2+H2ONaClO+NaCl+2NaHCO3 紫
解析:五种元素均为短周期元素,最外层电子数与其周期数相同的非金属只有H元素,故A为H元素;B元素原子的最外层电子数是其所在周期数的2倍,且可以与D发生反应,则B为C或S元素;B在D中充分燃烧生成最高价化合物BD2,而S在O2中充分燃烧不能生成最高价化合物,故B为C元素,同时得出D为O元素;E+与D2-具有相同的电子数,E为Na元素;A在F中燃烧,产物溶于水得到一种强酸,只有H2在Cl2中燃烧得到HCl,溶于水得到的盐酸是强酸,故F是Cl元素。(1)H元素位于元素周期表中第1周期ⅠA族,工业上制备Cl2是电解饱和食盐水,电解熔融的氯化钠也可得到Cl2;(2)C、O、Na组成的盐通常有Na2CO3和Na2C2O4,只有在Na2CO3中Na的质量分数为43%,Na2CO3的俗名叫纯碱(或苏打),Na2CO3溶液显碱性,少量氯气与Na2CO3溶液反应的化学方程式为2Na2CO3+Cl2+H2ONaCl+NaClO+2NaHCO3,过量Cl2通入Na2CO3溶液,则发生反应Na2CO3+2Cl2+H2O2NaCl+2HClO+CO2,NaClO有强氧化性,能将I-氧化为I2,故加入KI和CCl4后有机层显紫色。
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