2019-2020学年新教材高中化学课后作业21元素周期律新人教版必修第一册
课后作业(二十一)
[基础巩固]
一、元素原子结构的周期性变化
1．下列化合物中，阴离子和阳离子的半径之比最大的是( )
A．CsI B．NaF
C．KCl D．LiI
[解析] 阳离子都为碱金属元素的阳离子，元素的核电荷核数越大，离子半径越大，阴离子都为卤素阴离子，元素的核电核数越大，离子半径越大，则金属离子半径最小的是Li＋，阴离子半径最大的是I－，所以阴离子半径和阳离子半径之比最大的是LiI。
[答案] D
2．下列各组元素中按微粒半径递增顺序排列的是( )
A．K Na Li B．N O F
C．Ca2＋ K＋ Cl－ D．Ba2＋ Ca2＋ Mg2＋
[解析] 同主族自上而下原子半径逐渐增大，则原子半径大小为Li
O>F，B错误；离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径大小为Ca2＋Ca2＋>Mg2＋，D错误。
[答案] C
二、元素性质的周期性变化
3．对于随原子序数依次增大的11～17号元素，下列说法中不正确的是( )
A．原子半径逐渐减小 B．电子层数逐渐增多
C．最高正化合价逐渐增大 D．元素的非金属性逐渐增强
[解析] 在元素周期表中同一周期的元素从左到右原子半径依次减小，故A不符合题意；在元素周期表中同一周期的元素电子层数相同，故B符合题意；在元素周期表第三周期，元素的最高正价等于其最外层电子数，最外层电子数依次增多，故最高正化合价逐渐增大，故C不符合题意。在元素周期表中，同一周期的元素从左到右，元素的非金属性逐渐增强，故D不符合题意。
[答案] B
4．A、B两元素原子电子层数相同，如果A原子半径比B的大，则下列判断正确的是( )
A．两元素形成的最高价氧化物对应的水化物的酸性应是A强于B
B．A的气态氢化物比B的气态氢化物稳定
C．A的金属性比B的金属性强
D．A的阴离子比B的阴离子还原性弱
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[解析] A、B两元素位于同周期，A的原子半径比B的大，则A位于B的左边，A元素的金属性比B的强。
[答案] C
5．下列递变规律不正确的是 ( )
A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增强
B．钠、镁、铝的还原性依次减弱
C．HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱
D．P、S、Cl三种元素的最高正化合价依次升高
[解析] 非金属性：Cl>S>P，元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，则HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱，故A项错误；金属性：Na>Mg>Al，元素的金属性越强，对应的单质的还原性越强，则钠、镁、铝的还原性依次减弱，故B项正确；非金属性：Cl>S>P，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故C项正确；P、S、Cl三种元素原子的最外层电子数分别为5、6、7，最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，故D项正确。
[答案] A
6．下列关于物质性质变化的比较，不正确的是( )
A．离子半径大小：S2－>O2－>Na＋
B．气态氢化物稳定性：HBrNaOH>LiOH
D．还原性强弱：F－>Cl－>Br－>I－
[解析] 核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，所以O2－>Na＋，电子层数多的离子，半径越大，因此离子半径大小为S2－>O2－>Na＋，A正确；非金属性：F>Cl>Br，气态氢化物的稳定性为HBrNa>Li，对应最高价氧化物的水化物的碱性为KOH>NaOH>LiOH，C正确；非金属性：F>Cl>Br>I，对应离子的还原性为F－Q＋>R2－
D．Z与M的最高价氧化物对应水化物均为强酸
[解析] 由图推断Y为氧元素；X的原子半径小且只有＋1价，X为氢元素；M的最高正价是＋7价，最低负价是－1价，为氯元素；Z的原子半径比氯元素小，最低负价是－3价，最高正价是＋5价，则为氮元素；Q只有＋1价，原子半径大于氯原子，但小于只有＋2价的R，故Q代表钠元素、R代表钙元素。X、Y、Z三种元素分别代表H、O、N，可以形成硝酸、硝酸铵及NH3·H2O，B项正确；离子半径：Cl－>Ca2＋>Na＋，C项错误；HClO4、HNO3都是强酸，D项正确。
[答案] C
8．目前，人类已经发现的非金属元素除稀有气体元素外共有16种，下列对这16种非金属元素的判断不正确的是( )
①都是主族元素，原子的最外层电子数都大于3
②单质在反应中都只能作氧化剂
③对应的含氧酸都是强酸
④氢化物常温下都是气态，所以又叫气态氢化物
⑤氧化物与水反应都不会再生成气体
A．全部 B．只有①
C．只有①②③ D．只有①②④⑤
[解析] ①H元素原子最外层电子数为1，错误；②H2、I2
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、S等都可作还原剂，②错误；③HClO为弱酸，错误；④H2O常温下为液态，错误；⑤3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，错误，故选A项。
[答案] A
[能力提升]
9．短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X的原子半径比Y的小，且X与Y的最外层电子数之和等于Z的最外层电子数。X与W同主族，Z是地壳中含量最高的元素。下列说法不正确的是( )
A．原子半径的大小顺序：r(W)>r(Y)>r(Z)>r(X)
B．元素Z、W的简单离子的电子层结构相同
C．元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强
D．X、Y两种元素可形成分别含有10e－和18e－的化合物
[解析] 根据题意可以推断，Z为O，所以X为H，Y为N，W为Na。A项，根据电子层数和核电荷数可知：r(Na)>r(N)>r(O)>r(H)，正确；B项，O2－、Na＋的核外电子数相等，均为10，即电子层结构相同，正确；C项，稳定性：H2O>NH3，错误；D项，NH3为10e－微粒，而N2H4为18e－微粒，正确。
[答案] C
10．根据下表信息，判断以下叙述正确的是 ( )
部分短周期元素的原子半径及主要化合价
元素代号
L
M
Q
R
T
原子半径/nm
0.160
0.143
0.089
0.102
0.074
主要化合价
＋2
＋3
＋2
＋6、－2
－2
A.氢化物的沸点为H2TBe，错误；Al3＋、O2－相同的电子层数，核电荷数越大，半径越小，即r(Al3＋)X>Y>Z，A项正确；非金属性XBr，故氢化物稳定性：HCl>HBr，即较稳定的是HCl。
(3)同周期元素随原子序数增大原子半径减小，原子失去电子的能力逐渐减弱，元素的金属性逐渐减弱，所以金属性：Na>Mg；元素的金属性越强，其单质与水或酸反应置换出氢气就越容易，所以可以通过Na与冷水剧烈反应，而Mg与冷水反应较慢证明元素的金属性强弱。
(4)Y的最高价氧化物对应的水化物NaOH是强碱，Z的最高价氧化物对应的水化物HClO4是一元强酸，二者发生酸碱中和反应，生成NaClO4和H2O，发生反应的化学方程式是NaOH＋HClO4===NaClO4＋H2O。
[答案] (1)三 ⅣA (2)HCl
(3)Na Na与冷水剧烈反应，而Mg与冷水反应较慢(其他合理答案也可)
(4)NaOH＋HClO4===NaClO4＋H2O
13．现有下列短周期元素的数据(已知Be的原子半径为0.089 nm)：
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
原子半径/nm
0.074
0.160
0.152
0.110
0.099
0.186
0.075
0.082
最高化合价
＋2
＋1
＋5
＋7
＋1
＋5
＋3
最低化合价
－2
－3
－1
－3
(1)⑧号元素在周期表中的位置是________________；上述元素处于同一主族的有________________(用元素符号表示)。
(2)元素①和⑥能形成两种化合物，写出其中较稳定的化合物与水反应的离子方程式：______________________________________。
(3)含锂材料在社会中广泛应用，如各种储氢材料(Li2NH等)、便携式电源材料(LiCoO2等)。根据下列要求回答问题：
①Li和Li作核反应堆最佳热载体，LiH和LiD用作高温堆减速剂。下列说法正确的是________(填序号)。
A.Li和Li互为同位素
B.Li和Li属于同种核素
C.LiH和LiD的化学性质不同
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D.LiH和LiD是同种物质
②下列说法不正确的是________(填序号)。
A．碱性：Be(OH)2Na>Li>Li＋
C．氧化性：Li＋Rb>K>Na>Li>Be
[解析] 由题中及表中数据可知，①②③④⑤⑥⑦⑧分别位于第ⅥA族、第ⅡA族、第ⅠA族、第ⅤA族、第ⅦA族、第ⅠA族、第ⅤA族和第ⅢA族。Be的原子半径为0.089 nm，Be的最高化合价为＋2，②的最高化合价也是＋2、半径比Be大，则②为Mg；③的最高化合价为＋1、半径比Mg小，则③是Li；⑥的最高化合价为＋1、半径比Mg大，则⑥为Na；④和⑦的最高化合价都是＋5、最低化合价都是－3，则它们为第ⅤA族元素，因为④的半径较大，故④为P、⑦为N；根据同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，可知⑧为B、①为O、⑤为Cl。综上所述，①②③④⑤⑥⑦⑧分别为O、Mg、Li、P、Cl、Na、N、B。
(1)⑧号元素为B元素，在周期表中的位置是第二周期第ⅢA族；上述元素处于同一主族的有两组，分别是Li和Na，N和P。
(2)元素①和⑥能形成两种化合物，分别为氧化钠和过氧化钠，其中较稳定的是过氧化钠，过氧化钠与水反应的离子方程式为2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑。
(3)①Li和Li互为同位素，A正确；Li和Li属于不同的核素，B错误；LiH和LiD是同种物质(都是氢化锂)，化学性质几乎完全相同，C错误，D正确。②Be、Li、Na、K的金属性依次增强，故其最高价氧化物对应水化物的碱性从弱到强的顺序为Be(OH)2Na>Li>Li＋，B正确；Li、Na、K、Rb、Cs的金属性依次增强，故其阳离子的氧化性依次减弱，故氧化性从强到弱的顺序为Li＋>Na＋>K＋>Rb＋>Cs＋，C错误；同主族元素从上到下金属性依次增强，同周期元素从左到右金属性依次减弱，金属性由强到弱的顺序为Cs>Rb>K>Na>Li>Be，D正确。
[答案] (1)第二周期第ⅢA族 Li和Na，N和P
(2)2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑
(3)①AD ②C
14．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，回答下列问题。
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(1)第三周期元素中非金属性最强的元素的原子结构示意图是________。
(2)②③⑦最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是________(填化学式)。
(3)下列可以判断⑤和⑥金属性强弱的是________(填序号)。
a．单质的熔点：⑤<⑥
b．化合价：⑤<⑥
c．单质与水反应的剧烈程度：⑤>⑥
d．最高价氧化物对应水化物的碱性：⑤>⑥
(4)为验证第ⅦA族部分元素非金属性的递变规律，设计如图装置进行实验，请回答：
①仪器A的名称是________，A中发生反应的离子方程式是________________________________________________________。
②棉花中浸有NaOH溶液的作用是_______________________
________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
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③验证溴与碘的非金属性强弱：通入少量⑨的单质，充分反应后，将A中液体滴入试管内，取下试管，充分振荡、静置，可观察到______________________。该实验必须控制⑨单质的加入量，否则得不出溴的非金属性比碘强的结论。理由是_____________________。
④第ⅦA族元素非金属性随元素核电荷数的增加而逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下原子半径逐渐______(填“增大”或“减小”)，得电子能力逐渐减弱。
[解析] 根据①～⑨在元素周期表中的位置可知，①为H，②为C，③为N，④为O，⑤为Na，⑥为Al，⑦为Si，⑧为S，⑨为Cl。
(1)第三周期元素中非金属性最强的元素是Cl，其原子结构示意图是。
(2)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，则②③⑦最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是HNO3>H2CO3>H2SiO3。
(3)根据单质的熔点不能判断金属性强弱，a错误；化合价高低不能作为比较金属性的依据，b错误；Na与水反应比Al剧烈，说明金属性：Na>Al，可以比较，c正确；元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，可以比较，d正确。
(4)①A为分液漏斗，A中发生氯气与NaBr的氧化还原反应，离子方程式为2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。②NaOH溶液用于吸收氯气，离子方程式为Cl2＋2OH－===H2O＋Cl－＋ClO－。③溴与KI反应生成碘单质，碘单质易溶于四氯化碳，将A中液体滴入试管内，充分振荡、静置，可观察到溶液分层，下层呈紫红色；若通入过量氯气，剩余的氯气能够进入试管先于Br2氧化碘离子，干扰溴与碘离子的反应，所以氯气必须少量，否则干扰检验结果。④同主族元素从上到下，原子核外电子层数增加，原子半径增大，故得到电子能力减弱。
[答案] (1)
(2)HNO3>H2CO3>H2SiO3 (3)cd
(4)①分液漏斗 2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
②Cl2＋2OH－===H2O＋Cl－＋ClO－
③溶液分层，下层液体为紫红色 氯气能够氧化溴离子和碘离子，氯气必须少量，否则干扰检验结果 ④增大
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