4-2-1-元素性质的周期性变化规律(人教版2019必修第一册)(解析版).docx

第四章 物质结构 元素周期律
第二节 元素周期律
第1课时 元素性质的周期性变化规律
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·北京西域期末）下列元素的原子半径最小的是
A．Na B．Mg C．Al D．Cl
【答案】D
【解析】同一周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，Cl原子半径最小；选D项。
2．（2022·北京丰台期中）下列物质中，酸性最强的是
A．H3PO4 B．H2SO4 C．HClO4 D．H2SiO3
【答案】C
【解析】非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，同周期主族元素自左至右非金属性依次增强，所以非金属性Cl＞S＞P＞Si，则相应的酸性HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3，所以酸性最强的是高氯酸，选C项。
3．（2022·北京西域期末）下列关于物质性质的比较，正确的是
A．金属性：Al＞Na B．稳定性：HF＞HCl
C．酸性：H2SiO3＞H2SO4 D．碱性：Al(OH)3＞Mg(OH)2
【答案】B
【解析】A项，同一周期，从左到右元素的金属逐渐减弱，则金属性：Na＞Al，错误；B项，元素的非金属性越强，其对应简单气态氢化物的稳定性越强，由于非金属性F＞Cl，则稳定性HF＞HCl，正确；C项，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的酸的酸性越强，由于非金属性S＞Si，则酸性H2SO4＞H2SiO3，错误；D项，元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的碱的碱性越强，由于金属性Mg＞Al，则碱性Mg(OH)2＞Al(OH)3，错误。
4．（2022·北京汇文中学期末）下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是
A．碱性：NaOH＞LiOH B．酸性：H2SO4＞H3PO4
C．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3 D．非金属性：Cl＞S
【答案】C
【解析】A项，同一主族从上到下，元素的最高价氧化物对应水化物碱性逐渐增强，则碱性：NaOH＞LiOH，能用元素周期律解释，不符合题意；B项，同一周期从左到右，元素的最高价氧化物对应水化物酸性逐渐增强，则酸性：H2SO4＞H3PO4能用元素周期律解释，不符合题意；C项，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3，不能用元素周期律解释，符合题意；D项，同周期从左到右元素的非金属性依次增强，非金属性：Cl＞S，能用元素周期律解释，不符合题意。
5．（2022·安徽宣城期末）下列关于物质性质的比较，不正确的是
A．元素最高化合价：F＞N B．原子半径：Al＞Si
C．元素金属性强弱：K＞Na D．酸性强弱：H2SO4＞H3PO4
【答案】A
【解析】A项，F元素没有正价，最高化合价为0价，氮元素最高化合价为＋5价，错误；B项，同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，正确；C项，同一主族元素从上向下，金属性逐渐增强，正确；D项，同一周期从左到右，元素非金属性逐渐增强，非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，正确。
6．（2022·湖北省期末）几种短周期元素的原子半径及主要化合价见下表：
元素符号
X
Y
Z
R
T
原子半径(nm)
0.160
0.089
0.102
0.143
0.074
主要化合价
＋2
＋2
－2、＋4、＋6
＋3
－2
根据表中信息，判断以下说法正确的是
A．单质与稀硫酸反应的剧烈程度：R＞Y＞X
B．离子半径：X2＋＞R3＋＞T2－
C．最高价氧化物水化物的碱性：R＞X
D．相同条件下，简单气态氢化物的稳定性：T＞Z
【答案】D
【解析】短周期元素Z主要化合价是－2、＋4、＋6，则Z是S元素，X、Y主要化合价是＋2价，说明它们是第IIA的元素，由于原子半径：X＞Z＞Y，则X是Mg，Y是Be；R主要化合价是＋3价，原子半径：X＞R，则R是Al元素；T主要化合价是－2价，Z原子半径小于Y，则T是O元素；根据上述分析可知：X是Mg，Y是Be，Z是S，R是Al，T是O元素。
【解析】A项，金属活动性越强，其单质与酸发生置换反应就越剧烈。同一周期中元素的金属性从左到右逐渐减弱，则金属性Mg＞Al；同一主族元素的金属性从上到逐渐增大Mg＞Be，在Mg、Al、Be三种元素中Mg最活泼，因此MgX)与稀硫酸反应最剧烈，错误；B项，X是Mg，R是Al，T是O，它们形成的离子Mg2＋、Al3＋、O2－核外电子排布都是2、8，电子层结构相同。对于电子层结构相同的离子，离子的核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径由大到小的顺序是：T2－＞X2＋＞R3＋，错误；C项，同一周期从左到右，元素的最高价氧化物水化物的碱性逐渐减弱，则碱性：X[Mg(OH)2]＞R[Al(OH)3]，错误；D项，元素的非金属性越强，其形成的简单氢化物的稳定性就越强。Z是S，T是O，它们是同一主族的元素，元素的非金属性：O＞S，所以氢化物的稳定性：H2O(T)＞H2S(Z)，正确。
7．（2022·贵州贵阳期末）已知短周期主族元素W、X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示。若X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，下列说法中正确的是
A．原子半径：Z＞Y＞X＞W
B．简单气态氢化物的稳定性：W＞X
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞Z
D．Z的单质能与水反应，生成一种具有漂白性的物质
【答案】D
【解析】由题干信息可知，X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，则X为O；由W、X、Y、Z在元素周期表中的位置可知，W为N，Y为S，Z为Cl。
A项，同一周期从左往右原子半径依次减小，同一主族从上往下原子半径依次增大，故原子半径：Y＞Z＞W＞X，错误；B项，简单气态氢化物的稳定性与元素的非金属性一致，同一周期从左到右非金属依次增强，故简单气态氢化物的稳定性为：X＞W，错误；C项，最高价氧化物对应水化物的酸性与元素的非金属性一致，同一周期从左到右非金属依次增强，故酸性：Z＞Y，错误；D项，由分析可知，Z为Cl，故Z的单质即Cl2能与水反应，生成一种具有漂白性的物质即HClO，正确。
8．（2022·江西南昌期末）已知短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，Y在周期表中的周期数等于其族的序数，其在周期表的相对位置如下图所示。

X

Y

Z
W
下列说法正确的是
A．W元素的原子半径，在同周期主族元素中是最小的
B．X元素原子的最高价为＋6价
C．Z的原子序数是X的3倍
D．Y的氢氧化物化学式为Y(OH)2
【答案】A
【解析】由Y在周期表中的周期数等于其族的序数，可知Y为Al元素，进一步推知：X为O，Z为S，W为Cl。
A项，同一周期主族元素，从左到右原子半径逐渐减小，氯元素的原子半径在同周期主族元素中是最小的，正确；B项，氧元素原子的最高价为＋2价，错误；C项，硫的原子序数是16，氧的原子序数是8，16是8的2倍，错误；D项，铝的氢氧化物的化学式为Al(OH)3，错误。
9．(双选)（2022·江西新余期末）如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法不正确的是

A．气态氢化物的稳定性：W＞R

B．由五种元素形成的简单离子中半径最小的是X2－
C．Y和Z的最高价氧化物对应的水化物能相互反应
D．氧化物RO2可做消毒剂
【答案】AB
【解析】在短周期元素中，既有＋7价又有－1价，则R为Cl元素；X的化合价为－2价，没有正化合价，则X为O；Y的化合价为＋1价，处于第三周期，则Y为Na；Z位于第三周期且化合价为＋3价，则Z为Al；W的化合价有＋6价和－2价，则W应为S。
A项，因非金属性W(Cl)＞R(S)，故HCl的热稳定性比H2S强，错误；B项，电子层结构相同的离子，核电荷数越大其离子半径越小，所以有S2－＞Cl－、O2－＞Na＋＞Al3＋；离子电子层越多，离子半径越大，故离子半径S2－＞Cl－＞O2－＞Na＋＞Al3＋，所以五种元素形成的简单离子中半径最小的是Al3＋，错误；C项，氢氧化钠和氢氧化铝可以发生反应NaOH＋Al(OH)3＝NaAlO2＋2H2O，正确；D项，ClO2具有强氧化性，可用于杀菌消毒，正确。
10．（2022·河南濮阳期末）联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”，彰显了元素周期表的重要性。下表是元素周期表的一部分，①～⑨代表9种短周期主族元素。
①

②

③
④
⑤
⑥
⑦

⑧
⑨
回答下列问题：
（1）这9种元素中原子半径最小的是_______(填元素符号)。
（2）因在元素①的电池材料领域做出了杰出贡献，古迪纳夫等三人荣获2019年诺贝尔化学奖，①的单质与氧气共热时的化学方程式为__________________________。
（3）⑦的单质与⑤的最高价氧化物的水化物的水溶液反应的离子方程式为_______________________________________________。
（4）设计实验比较②与⑧的非金属性强弱，写出简要的操作、现象与结论：_______________________________________________________________________。
【答案】（1）F （2）4Li＋O22Li2O （3）2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑ （4）向碳酸钠(或碳酸氢钠)粉末上(或溶液中)滴加(稀)硫酸，有气体产生，即可证明S的非金属性强于C
【解析】根据周期表结构和表格，①为Li、②为C、③为O、④为F、⑤Na、⑥为Mg、⑦为Al、⑧为S、⑨为Cl。
（1）同周期从左到右元素原子半径递减，同主族时，核电荷数越大，原子半径越大，则这9种元素中原子半径最小的是F；（2）①的单质Li与氧气共热时得到Li2O，则化学方程式为4Li＋O22Li2O；（3）⑦的单质与⑤的最高价氧化物的水化物的水溶液反应，即铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑；（4）②与⑧的非金属性强弱为：S＞C，同主族从上到下元素非金属性递减，同周期从左到右元素非金属性递增，非金属性越强，对应最高价含氧酸的酸性越强。要设计实验比较②与⑧的非金属性强弱，可比较最高价氧化物的水化物的酸性强弱，即酸性：H2SO4＞H2CO3，其简要的操作、现象与结论：向碳酸钠(或碳酸氢钠)粉末上(或溶液中)滴加(稀)硫酸，有气体产生，即可证明S的非金属性强于C。

培优第二阶——拓展培优练
11．（2022·江苏省南京市期末）海水中的X、Y、Z、W四种短周期元素在元素周期表中的位置如下表所示，元素X最高正化合价与最低负化合价的代数和为0。
X

Y

Z
W
下列有关说法正确的是
A．原子半径：r(X)＜r(Y)
B．元素X的非金属性比Y的强
C．元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
D．元素Z最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的强
【答案】D
【解析】元素X最高正化合价与最低负化合价的代数和为0，则X为C元素；进一步推知Y为F元素，Z为S元素，W为Cl元素。
A项，同一周期从左到右原子半径逐渐减小，则C(X)的原子半径大于F(Y)的原子半径，即r(X)＞r(Y)，错误；B项，同一周期从左到右元素的非金属逐渐减弱，则元素X的非金属性比Y的弱，错误；C项，同一主族元素的氢化物稳定性由上到下有逐渐减弱则元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的强，错误；D项，元素Z最高价氧化物对应的水化物为强酸H2SO4，X最高价氧化物对应的水化物为弱酸H2CO3，故酸性Z比X的强，正确。
12．（2021·天津卷改编）元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列判断正确的是

A．X的非金属性比Q的大
B．Q的简单离子半径比R的大
C．Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的强
D．Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R的强
【答案】B
【解析】X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20，由图像中最外层电子数和原子半径的关系可知，X为CY为Na、Z为S、Q为Cl、R为K。
A项，X(C)的非金属性比Q(Cl)的小，错误；B项，核外电子数相同的离子，质子数越大半径越小，故Q(Cl－)的简单离子半径比R(K＋)的大，正确；C项，同周期元素，原子序数越大非金属性越强，则简单氢化物更稳定，则Z(S)的简单气态氢化物的热稳定性比Q(Cl)的弱，错误；D项，同主族元素，原子序数越大金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则Y(Na)的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R(K)的弱，错误。
13．（2022·北京丰台期中）X、Y、Z、M、Q、R皆为前20号元素，其原子半径与主要化合价的关系如图所示。说法错误的是

A．Q位于第三周期IA族
B．X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是盐或碱
C．简单离子半径：M－＞Q＋＞R2＋
D．Z与M的最高价氧化物对应水化物均为强酸
【答案】C
【解析】X、Y、Z、M、Q、R都为前20号元素，且原子半径依次增大，结合各元素的主要化合价，可以推出X为H，Y为O，Z为N，M为Cl，Q为Na，R为Ca。
A项，Q为Na，其位于周期表中第三周期IA族，正确；B项，X为H，Y为O，Z为N，这三种元素组成的物质有NH4NO3、NH3•H2O等，其中NH4NO3属于盐，NH3•H2O属于碱，正确；C项，M为Cl，Q为Na，R为Ca，则简单离子半径大小为：M(Cl－)＞R(Ca2＋)＞Q(Na＋)，错误；D项，Z为N，M为Cl，它们最高价氧化物对应的水化物分别为HNO3、HClO4，都是强酸，正确。
14．（2022·江西赣州期末）几种短周期元素的原子半径及某些化合价见下表，下列说法正确的是
元素代号
A
B
C
D
E
F
化合价
－2
＋4、－4
－1
＋5、－3
＋3
＋1
原子半径/nm
0.074
0.077
0.099
0.110
0.143
0.186
A．A和B只能形成一种常见化合物
B．D元素的单质不存在同素异形体
C．C的氧化物对应水化物的酸性一定比B的强
D．A、E的简单离子半径由大到小的顺序是A＞E
【答案】D
【解析】几种短周期元素的原子半径及某些化合价如表，A有－2价，B有－4、＋4价，B处于ⅣA族，且A的原子半径与B相差不大，则A为O，B为C；C为－1价，根据原子半径可知C是Cl；D有－3、＋5价，原子半径大于Cl，则D是P；E有＋3价，F有＋1价，原子半径均大于P，所以E是Al，F是Na。
A项，A(O)和B(C)能形成两种常见化合物，即一氧化碳和二氧化碳，错误；B项，D为P元素，磷的单质有红磷和白磷，存在同素异形体，错误；C项，C(Cl)的氧化物对应水化物的酸性不一定比B(C)的强，如HClO的酸性小于H2CO3，错误；D项，A、E的简单离子分别是O2－、Al3＋，离子核外电子层数相等，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径大小顺序为：A(O2－)＞E(Al3＋)，正确。
15．（2022·湖南衡阳期末）随原子序数的递增，八种短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图所示，根据判断出的元素回答问题：

（1）g在元素周期表中的位置是_______________________。
（2）元素y的一种核素可测定文物年代，该核素的符号为________。
（3）在上述元素中，原子半径最大的是_______(填元素名称)，该元素的单质在氧气中点燃生成的淡黄色固体为___________(填化学式)。
（4）元素g与元素h相比，非金属性较强的是________(填元素符号)，下列表述中能证明这一事实的是___________(填序号)。
a．常温下g的单质和h的单质状态不同
b．h的气态氢化物比g的气态氢化物稳定
c．h的最高价氧化物的水化物酸性比g的最高价氧化物的水化物酸性强
（5）f、h两种元素组成的化合物的电离方程式为：__________________________。
【答案】（1）第三周期第ⅥA族 （2）C （3）钠 Na2O2 （4）Cl bc （5）MgCl2＝Mg2＋＋2Cl－
【解析】根据原子序数和原子半径及化合价分析得到x为H、y为C、z为N、d为O、e为Na、f为Mg、g为S、h为Cl。
（1）G是S，16号元素，在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族；（2）元素y的一种核素可测定文物年代，该核素是质量数为14的碳原子，该核素的符号为C；（3）根据同周期从左到右原子半径逐渐减小，同主族从上到下原子半径逐渐增大，因此在H、C、N、O、Na、Mg、S、Cl元素中，原子半径最大的是钠，钠在氧气中点燃生成的淡黄色固体为Na2O2；（4）同周期从左到右非金属性逐渐增强，因此元素g与元素h相比，非金属性较强的是Cl；a项，常温下g的单质和h的单质状态不同，单质状态与非金属性强弱无关，不符合题意；b项，根据非金属性越强，其气态氢化物越稳定，由h的气态氢化物比g的气态氢化物稳定，可得出h非金属性比g强，符合题意；c项，根据非金属性越强，其最高价氧化物的水化物酸性越强，由h的最高价氧化物的水化物酸性比g的最高价氧化物的水化物酸性强，可得出h非金属性比g强，符合题意；（5）f、h两种元素组成的化合物为MgCl2，其电离方程式为MgCl2＝Mg2＋＋2Cl－。
16．（2022·河南新乡期末）某同学为了验证元素周期律相关的结论，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象。
实验方案
实验现象
①将氯气通入Na2S溶液中
有淡黄色固体(S)生成
②将一小块金属镁，用砂纸磨去表面的氧化膜后，放入试管中，加入2 mL水，观察现象，记录为现象I，过一会儿，加热试管至液体沸腾，观察现象，记录为现象II
现象 I ：无明显变化
现象II：金属镁逐渐溶解，有气体生成
③将溴水滴入NaI溶液中，充分反应后加入淀粉溶液
溶液变蓝
④将一小块金属钠放入冷水中
钠浮在水面上，熔成小球，四处游动，逐渐消失
回答下列问题：
（1）实验①相关反应的离子方程式为___________________________。由实验①可知，C1、S的非金属性由强到弱的顺序为____________(用元素符号表示，下同)。由实验③可知，Br、I的非金属性由强到弱的顺序为_____________。
（2）由实验②和实验④知，碱性：NaOH________(填“＞”或“＜)Mg(OH)2。
（3）实验结论：同主族元素自上而下，元素的非金属性逐渐___________(填“增强”或“减弱”，下同)；同周期元素，原子序数逐渐增大，金属性逐渐___________，非金属性逐渐___________。由此可知：H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性由强到弱的顺序为_____________________________________(填化学式，下同)；常见氢化物NH3、H2O、HF、H2S中稳定性最强的是________。
【答案】（1）S2－＋Cl2＝2C1－＋S↓ Cl＞S Br＞I （2）＞ （3）减弱 减弱 增强 ④HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3 ⑤HF
【解析】（1）将氯气通入Na2S溶液中，氯气将S2－氧化成S单质，离子方程式为S2－＋Cl2＝2C1－＋S↓，单质氧化性越强，元素非金属性越强，故非金属性Cl＞S；③将溴水滴入NaI溶液中，充分反应后加入淀粉溶液，溶液变蓝，说明溴将I－氧化成I2，非金属性Br＞I；（2）实验②现象可以表明Mg与冷水不反应，与热水反应，实验④Na与冷水剧烈反应，由方案②和方案④中反应的剧烈程度可知，Na与水反应比Mg与水反应更剧烈，则金属性Mg＜Na，由此可知，碱性：NaOH＞Mg(OH)2；（3）由实验分析可知，非金属性Br＞I，由此得出同主族元素自上而下，元素的非金属性逐渐减弱；同周期元素金属性Mg＜Na，原子序数逐渐增大，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；同周期元素原子序数逐渐增大，非金属性逐渐增强，非金属性Si＜P＜S＜Cl，非金属性越强酸性越强，故酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3；非金属性F＞O＞N＞S，元素非金属性越强简单氢化物越稳定，故稳定性最强的是HF。