2020届高考化学二轮复习物质结构 元素周期律学案
主题4 物质结构 元素周期律
全国卷考情分析
高考
年份
2019年全国
2018年全国
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
命题
角度
根据题给化合物的结构式,利用成键特点和题给信息进行推断,考查水溶液酸碱性强弱的比较、非金属性强弱的比较、8电子稳定结构的判断
根据元素在周期表中的位置进行推断,考查原子半径大小的比较、物质的状态、氢化物的稳定性、水溶液的酸碱性
根据原子核外电子排布的关系和元素性质进行推断,考查氧化物熔点的高低、氢化物的稳定性、元素间形成化合物的类别和相关性质
根据原子核外电子排布的关系以及物质的用途、化学性质(相关反应)进行推断,考查物质的状态、化合物的种类、水溶液的酸碱性、元素的化合价等
根据原子核外电子排布的关系以及物质的化学性质进行推断,考查元素间形成化合物的种类、离子的电子层结构、化合物水溶液的酸性强弱等
根据元素在周期表中的位置关系以及物质间的化学反应进行推断,考查原子半径大小的比较、氢化物水溶液的酸性强弱比较、物质中所含化学键的种类、物质的状态等
命题
规律
元素推断是全国卷的必考内容,通常结合原子核外电子排布特点、元素及其化合物性质、物质转化关系、元素在周期表中的位置等进行推断,考查的知识点通常有微粒半径大小的比较,氢化物热稳定性大小的比较,酸碱性强弱的比较,熔沸点高低的比较,相关元素形成化合物的酸碱性及氧化性、还原性的分析等
⦾命题角度一 结合原子结构及电子排布规律进行推断
例1 (2019年全国Ⅲ卷,9)X、Y、Z均为短周期主族元素,它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同族,Y最外层电子数等于X次外层电子数,且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是( )。
A.熔点:X的氧化物比Y的氧化物高
B.热稳定性:X的氢化物大于Z的氢化物
C.X与Z可形成离子化合物ZX
D.Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸
解析 Y的最外层电子数等于X次外层电子数,由于均是主族元素,所以Y的最外层电子数不可能是8,则X只能是第二周期元素,因此Y的最外层电子数是2,又因为Y的原子半径大于Z,则Y只能是第三周期的Mg元素;X与Z的最外层电子数是
=4,则X是C元素,Z是Si元素。碳的氧化物为一氧化碳和二氧化碳,常温下均为气体,Y的氧化物常温下为固态的离子化合物氧化镁,氧化镁的熔点高于碳的氧化物的熔点,A项错误;碳元素的非金属性强于硅元素,非金属性越强,氢化物越稳定,则碳的氢化物稳定性强于硅的氢化物,B项正确;C与Si形成的是共价化合物SiC,C项错误;单质镁能溶于浓硝酸,单质硅不溶于浓硝酸,D项错误。
答案 B
1.原子结构
X)
2.构成原子或离子的微粒间的数量关系
(1)质子数(Z)+中子数(N)=质量数(A)=原子的近似相对原子质量
(2)原子的核外电子数=核内质子数=核电荷数=原子序数
(3)阳离子核外电子数=核内质子数-阳离子所带电荷数
(4)阴离子核外电子数=核内质子数+阴离子所带电荷数
3.短周期元素中:
原子核内无中子的原子:1H;
原子最外层只有1个电子的元素:H、Li、Na;
原子最外层有2个电子的元素:Be、Mg、He;
原子电子层数与最外层电子数相等的元素:H、Be、Al;
原子核外电子总数为最外层电子数2倍的元素:Be;
原子次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si;
原子内层电子总数是最外层电子数2倍的元素:Li、P;
原子电子层数是最外层电子数2倍的元素:Li;
原子最外层电子数是电子层数2倍的元素:He、C、S;
原子最外层电子数是电子层数3倍的元素:O;
原子最外层电子数等于次外层电子数的元素:Be、Ar;
原子最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:C;
原子最外层电子数是次外层电子数3倍的元素:O;
原子最外层电子数是次外层电子数4倍的元素:Ne。
4.微粒半径大小的比较是考查的重要内容之一,其方法如下:
也可用“三看”法快速判断简单微粒的半径大小。
一看电子层数:最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大。
二看核电荷数:当电子层结构相同时,核电荷数越大,半径越小。
三看核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
1.(2019年吉林松原模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y在短周期主族元素中原子半径最大,X、Y、Z的简单离子电子层结构相同,Z与W的原子最外层电子数之和等于10。下列说法正确的是( )。
A.最高正价由低到高的顺序为Y
Z>W>X,A项错误;HF溶液的酸性弱于盐酸,B项错误; ClO2的中心原子是Cl,分子中只存在Cl和O之间的极性共价键, C项错误;标准状况下,W的单质O2和O3均为气体,X的单质F2也是气体,D项正确。
答案 D
1.特殊元素
(1)形成化合物种类最多的元素,单质是自然界中硬度最大的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素:C。
(2)空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素:N。
(3)地壳中含量最多的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素:O。
(4)单质最轻的非金属元素:H;单质最轻的金属元素:Li。
(5)单质在常温下呈液态的非金属元素:Br;单质在常温下呈液态的金属元素:Hg。
(6)最高价氧化物对应的水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素:Al。
(7)气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应的元素:N。
(8)气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物的浓溶液能发生氧化还原反应的元素:S。
(9)单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素:Li、Na、F。
2.元素的金属性和非金属性强弱比较(考查的热点)
项目
同周期(左→右)
(第一周期除外)
同主族(上→下)
原子
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
结构
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
性质
元素的金属性和非金属性
金属性逐渐减弱
非金属性逐渐增强
金属性逐渐增强
非金属性逐渐减弱
简单离子的氧化性、还原性
阳离子的氧化性逐渐增强
阴离子的还原性逐渐减弱
阳离子的氧化性逐渐减弱
阴离子的还原性逐渐增强
最简单气态氢化物的稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
最高价氧化物对应水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
1.(2019年河北示范性高中联考)四种位于不同主族的短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的内层电子数与最外层电子数之比为2∶5。Z和W位于同一周期,Z与W组成的化合物是常用的调味品,也是重要的医用药剂,工业上电解该化合物的熔融物可制得Z单质。Y和Z可形成两种离子化合物,这两种离子化合物的阴、阳离子个数之比均为1∶2。下列说法正确的是( )。
A.四种元素中至少有两种金属元素
B.四种元素的常见氢化物中,熔点最高的是Z的氢化物
C.四种元素形成的简单离子中,离子半径最小的是Y元素形成的离子
D.常温下,X、Y、Z三种元素形成的化合物的水溶液的pH小于7
解析 根据题意可知,X为N元素,Y为O元素,Z为Na元素,W为Cl元素。四种元素中只有钠为金属元素,A项错误;NaH为离子化合物,四种元素的常见氢化物中,熔点最高的是NaH,B项正确;四种元素形成的常见简单离子中,离子半径最小的是钠离子,C项错误;X、Y、Z三种元素形成的化合物为NaNO3或NaNO2,若为NaNO3,则其溶液呈中性,pH等于7,若为NaNO2,则其溶液因发生水解使溶液呈碱性,故pH大于7,D项错误。
答案 B
2.(2019年东北三省三校一模)五种短周期元素的某些信息如下表所示,下列有关说法正确的是( )。
元素
元素的相关信息
R
最高正价与最低负价的绝对值之和等于2
W
原子的M电子层上有3个电子
X
在短周期主族元素中,其原子半径最大
Y
原子的最外层电子数是电子层数的2倍,且低价氧化物能与其气态氢化物反应生成淡黄色单质
Z
最高价氧化物对应的水化物为一种强酸,可与其简单气态氢化物反应生成盐
A.Z、X、W的简单离子半径依次增大
B.W与Y、X与R形成的化合物都能与水反应,且都有气体生成
C.R与Y、Z分别形成的化合物均只含有极性键
D.常温下X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液都能与W的单质持续反应
解析 根据题意可知,R为H元素,W为Al元素,X为Na元素,Y为S元素,Z为N元素。Na+、N3-和Al3+的电子层数相同,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子半径Z>X>W,A项错误;W与Y形成的化合物为硫化铝,X与R形成的化合物为NaH,硫化铝能与水反应生成硫化氢气体,NaH能与水反应生成氢氧化钠和氢气,B项正确;H分别与S、N形成的化合物可能含有非极性键,如N2H4分子中含有N—N非极性键,C项错误;X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液分别为浓NaOH溶液、浓硫酸、浓硝酸,常温下Al与浓硫酸、浓硝酸发生钝化,不会持续反应,D项错误。
答案 B
⦾命题角度三 结合元素在周期表中的位置关系进行推断
例3 (2019年全国Ⅱ卷,9)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素,W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是( )。
A.原子半径:WZ,所以最简单气态氢化物的稳定性W>Z,B项错误;二硫化碳分子中存在两个碳硫双键,硫原子和碳原子最外层都达到8电子稳定结构,其电子式为,C项正确;W的氧化物对应的水化物可能为H2SO3、H2SO4,H2SO3为弱酸,D项错误。
答案 C
⦾命题角度四 结合物质的转化关系进行推断
例4 (2016年全国Ⅰ卷,13)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,q的水溶液具有漂白性,0.01 mol·L-1 r溶液的pH为2,s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )。
A.原子半径的大小:WX>Y
C.Y的氢化物常温常压下为液态
D.X的最高价氧化物的水化物为强酸
解析 n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,则n为Cl2,Z为Cl元素。n(Cl2)与二元化合物p在光照条件下反应生成r和s,0.01 mol·L-1 r溶液的pH为2,s通常是难溶于水的混合物,则p为CH4,r为HCl,s为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的混合物。m与n反应生成q和r,q的水溶液具有漂白性,其中n为Cl2,r为HCl,从而推知m为H2O,q为HClO。结合四种短周期元素的原子序数关系及形成的二元化合物之间的转化推知,W、X、Y、Z分别为H、C、O、Cl。A项,同周期主族元素的原子半径随原子序数的增大而逐渐减小,则原子半径的大小关系为HCl>C,错误;C项,Y(O)的氢化物有H2O、H2O2,常温常压下均为液态,正确;D项,X(C)的最高价氧化物对应的水化物为二元弱酸(H2CO3),错误。
答案 C
1.特殊结构
(1)原子个数之比为1∶1的化合物有H2O2、C2H2、C6H6、Na2O2等。
(2)“A≡A”分子必然是N2,三角锥形的分子是NH3、PH3等。
(3)具有正四面体形结构的有CH4、CCl4、P4等。
(4)不含金属元素的离子化合物为铵盐。
2.特殊的实验现象
(1)H2在Cl2中燃烧产生苍白色火焰。
(2)使酚酞溶液变红的气体是氨气。
(3)在空气中迅速由无色变为红棕色的气体是NO。
(4)Cl2通入含Br-的溶液中,会出现橙色,加入有机溶剂后,在有机溶剂层出现橙红色;Cl2通入含有I-的溶液中,会出现深黄色,加入有机溶剂后,在有机溶剂层出现紫红色。
(5)遇SCN-显红色或遇OH-生成红褐色沉淀的离子是Fe3+。
(6)遇BaCl2溶液生成不溶于稀HNO3的白色沉淀,则溶液中可能含有Ag+、S或S。
(7)遇HCl生成白色沉淀,则溶液中可能含有Ag+或Si。
(8)使品红溶液褪色的气体可能是Cl2或SO2,但将褪色后的液体加热又恢复原色的是SO2。
(9)碘单质遇淀粉显蓝色。
(10)实验现象为白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀的转化一定是Fe(OH)2→Fe(OH)3。
(11)既能与酸反应又能与碱反应且都有气体生成(可加热)的物质是Al、NH4HCO3、CO3、NH4HSO3、SO3、(NH4)2S、NH4HS等。
(12)与水反应产生气体的物质是Na、Na2O2、CaC2、Mg3N2等。
3.物质的特有颜色
淡黄色固体
S、Na2O2、AgBr
浅绿色溶液
Fe2+
红色固体
Cu、Cu2O
蓝色溶液
Cu2+
紫黑色固体
I2、KMnO4
棕黄色溶液
Fe3+
红棕色粉末
Fe2O3
红色溶液
Fe(SCN)3
黑色粉末
(或晶体)
MnO2、Fe3O4、
CuS、C、CuO
橙色、
橙红色溶液
溴水
红褐色沉淀
Fe(OH)3
蓝色晶体
CuSO4·5H2O
白色沉淀
AgCl、BaSO4、
Mg(OH)2、
Al(OH)3等
红棕色气体
NO2、Br2(g)
蓝色沉淀
Cu(OH)2
黄绿色气体
Cl2
4.特殊反应条件
(1)高温:铝热反应、制玻璃、煅烧石灰石、炼铁、制水煤气、制粗硅、水蒸气与铁反应等。
(2)高温、高压、催化剂:N2+3H22NH3
(3)加热、催化剂:2KClO32KCl+3O2↑
2SO2+O22SO3
4NH3+5O24NO+6H2O
(4)放电
3O22O3
N2+O22NO
5.特殊转化关系
(1)直线型转化
①金属单质碱性氧化物碱盐,满足此关系的有Na、Ca、Ba等。
②非金属单质酸性氧化物酸盐,满足此关系的有C、S等。
③ABC酸或碱,满足此关系的有NH3、S、N2、H2S、C、Na等。
(2)交叉型转化
(3)三角型转化
(4)同主族单质的置换反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑;2C+SiO2Si+2CO↑;Cl2+2NaBr2NaCl+Br2等。
(5)能“三合一”的反应有NH3+H2O+CO2NH4HCO3、4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3等。
(6)能“一分三”的物质有NaHCO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3或KMnO4等。
1.(2019年甘肃天水一中质量检测)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,K、L、M均是由这些元素组成的二元化合物,甲、乙分别是元素X、Y的单质,甲是常见的固体,乙是常见的气体。K是无色气体,是主要的大气污染物之一,0.05 mol·L-1的丙溶液的pH为1,上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )。
A.原子半径:WY>X
C.化合物XYZ中只含共价键
D.K、L、M中沸点最高的是M
解析 0.05 mol·L-1丙溶液的pH为1,可知丙为二元强酸,应为H2SO4;K是无色气体,是主要的大气污染物之一,且可生成H2SO4,则应为SO2,可知乙为O2,L为H2O;K为SO2,且由浓硫酸和单质固体甲反应生成,可知甲为C单质,M为CO2,则W为H元素,X为C元素,Y为O元素,Z为S元素。同周期元素,原子半径从左到右逐渐减小,故原子半径C>O,A项错误;同主族元素,从上到下非金属性减弱,故非金属性O>S,B项错误;化合物COS由非金属元素组成,只含共价键,C项正确;K、M常温下为气体,L为水,常温下为液体,沸点最高,D项错误。
答案 C
2.(2019年辽宁沈阳模拟)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的
。甲、乙、丙、丁是由这些元素组成的二元化合物,M是Y对应的单质,乙和丁的组成元素相同,且乙是一种“绿色氧化剂”,化合物N是具有漂白性的气体(常温下)。上述物质间的转化关系如图所示(部分反应物和生成物省略)。下列说法正确的是( )。
A.原子半径:r(Y)>r(Z)>r(W)
B.化合物N与乙烯均能使溴水褪色,且原理相同
C.含W元素的盐溶液可能呈酸性、中性或碱性
D.Z与X、Y、W形成的化合物中,各原子均满足8电子稳定结构
解析 乙是一种“绿色氧化剂”,即乙为H2O2,乙和丁组成的元素相同,则丁为H2O;化合物N是具有漂白性的气体(常温下),则N为SO2;根据转化关系,M是单质,H2O2分解成O2和H2O,即M为O2;甲在酸中生成丙,丙为二元化合物,且含有S元素,即丙为H2S;四种元素的原子序数依次增大,且都为短周期元素,则X为H元素,Y为O元素。若W为S元素,X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的,则Z为Na元素;若Z为S元素,则W不符合要求。同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,则原子半径大小顺序是r(Na)>r(S)>r(O),A项错误;SO2能使溴水褪色,发生反应SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4,利用的是SO2的还原性,乙烯和溴水反应,发生的是加成反应,B项错误;若含S元素的盐溶液是Na2SO4溶液,则溶液呈中性,若是NaHSO4溶液,则溶液呈酸性,若是Na2SO3溶液,则溶液呈碱性,C项正确;形成的化合物分别是NaH、Na2O或Na2O2、Na2S,NaH中H的最外层有2个电子,不满足8电子稳定结构,D项错误。
答案 C
1.(2019年全国Ⅰ卷,13改编)科学家合成出了一种新化合物(如图所示),其中W、X、Y、Z为同一短周期元素,Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述不正确的是( )。
A.元素非金属性的强弱顺序为XP>Si,A项正确;根据该新化合物的结构,结合阴离子中共价键的成键特点,三种原子均满足8电子稳定结构,B项正确;根据主族元素原子的最外层电子数一般等于该元素的最高正化合价(O、F除外),也等于主族序数,故四种元素的最高正化合价分别与其主族序数相等,C项正确;PCl3与Cl2的反应为可逆反应,故1 mol PCl3与1 mol Cl2充分反应增加的P—Cl键数目小于2NA,D项错误。
答案 D
2.(2019年北京理综,8改编)2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。下列说法不正确的是( )。
A.In是第五周期ⅢA族元素
B.碱性强弱为In(OH)3Y>W>X
C.X、Z形成的化合物中只含离子键
D.Z的最高价氧化物对应的水化物属于强碱
解析 Y的一种单质容易自燃,则Y为P元素,W、Y处于同主族,则W为N元素,W、X、Z原子的最外层电子数之和为13,则X为O元素,Z为Ca元素,或X为F元素,Z为K元素。Y的最高价氧化物为五氧化二磷,可用作干燥剂,A项正确;电子层数相同时,原子序数越大,原子半径越小,电子层数不同时,电子层数越多,原子半径越大,所以原子半径Z>Y>W>X,B项正确;若X是O元素,形成的过氧化物中含有共价键,C项错误;Z为K元素或Ca元素,其最高价氧化物对应的水化物为氢氧化钾或氢氧化钙,都是强碱,D项正确。
答案 C
4.(2018年全国Ⅱ卷,10改编)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W的单质与X的单质反应可生成一种无色气体,该气体遇空气后变成一种红棕色有刺激性气味的气体;Y的周期数是族序数的3倍;Z原子最外层电子数比X原子的电子总数少1。下列叙述正确的是( )。
A.四种元素的简单离子具有相同的电子层结构
B.氧化物对应的水化物酸性:Z>W
C.Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键
D.X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物
解析
由题意可推知,W、X、Y、Z分别为N、O、Na、Cl元素。N、O、Na三种元素的简单离子具有相同的电子层结构,均是10电子结构,氯离子是18电子结构,A项错误;N和Cl的氧化物对应的水化物有多种,如硝酸、亚硝酸,氯酸、次氯酸、高氯酸,由于没有指明是最高价氧化物对应的水化物,所以酸性强弱无法比较,B项错误;Na与O形成的过氧化钠中含有离子键和共价键,C项错误。
答案 D
5.(2018年江苏,8改编)短周期主族元素 X、Y、Z、W 原子序数依次增大,X 是地壳中含量最多的元素,Y 原子的最外层只有一个电子,W 的原子序数为X的2倍,Y、Z、W的最高价氧化物对应的水化物两两之间皆能反应。下列说法不正确的是( )。
A.简单离子半径:W>Y>Z
B.由X、Y 组成的化合物中可能含共价键
C.X 的简单氢化物的沸点比W的低
D.Y 的最高价氧化物对应水化物的碱性比Z的强
解析 由题意可知,X、Y、Z、W分别为O、Na、Al、S元素。Na、Al、S都是第三周期元素,Na和Al的简单离子均有2个电子层,S的简单离子有3个电子层,电子层结构相同时,原子序数越大离子半径越小,所以简单离子半径的大小关系为r(S2-)>r(Na+)>r(Al3+),A项正确;由X、Y组成的化合物有Na2O、Na2O2,Na2O中只有离子键,Na2O2中既含离子键又含共价键,B项正确;X和W的简单氢化物分别为H2O和H2S,由于水分子间存在氢键,使熔沸点反常得高,所以X 的简单氢化物的沸点比W的高,C项错误;金属性Na(Y)>Al(Z),Y的最高价氧化物对应水化物的碱性比Z的强,D项正确。
答案 C
6.(2017年全国Ⅲ卷,12改编)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示,这四种元素的原子序数之和为45。下列关系正确的是( )。
W
X
Y
Z
A.最简单氢化物的沸点:W>X>Z
B.简单离子的半径:Y>Z
C.工业上常用电解熔融状态的Y2X3的方法制备Y单质
D.氧化物对应水化物的酸性:Z>W
解析 根据四种短周期元素在周期表中的相对位置,设W的原子序数为a,则X、Y、Z的原子序数分别为a+1、a+6、a+10,则a+a+1+a+6+a+10=45,求出a=7,则W为N元素,X为O元素,Y为Al元素,Z为Cl元素。H2O和NH3分子间存在氢键,沸点均比HCl高,但根据常温常压下H2O为液态、NH3为气态可推出最简单氢化物沸点X>W>Z,A项错误;简单离子半径Cl->Al3+, B项错误;工业上常用电解熔融状态的Al2O3的方法制备Al单质,C项正确;N元素的氧化物对应的水化物有HNO3、HNO2,Cl元素的氧化物对应的水化物有HClO、HClO4等,由于没有指明哪种氧化物对应的水化物,故无法比较酸性强弱,D项错误。
答案 C
7.(2017年全国Ⅰ卷,12改编)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的四种短周期主族元素,W的简单氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应可生成一种离子化合物,Y的原子半径是所有短周期主族元素原子中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后,加入稀盐酸,有黄色沉淀析出,同时有刺激性气味的气体产生。下列说法不正确的是( )。
A.X的单质可以与W的氢化物发生置换反应生成W的单质
B.X与W、Y、Z都能形成两种或两种以上的化合物
C.Y与Z形成化合物的水溶液可使红色石蕊试纸变蓝
D.W的简单氢化物的热稳定性比X的强
解析 四种元素都是短周期主族元素, W的简单氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应可生成一种离子化合物,则W为N元素。Y的原子半径是所有短周期主族元素原子中最大的,则Y为Na元素。一种盐与稀盐酸反应既有黄色沉淀生成又有刺激性气味的气体产生,则该盐为硫代硫酸钠,故X为O元素,Z为S元素。NH3在O2中燃烧发生置换反应生成N2和H2O,反应的化学方程式为4NH3+3O22N2+6H2O,A项正确;O与N、Na、S均可以形成两种或两种以上的化合物, B项正确;硫化钠溶液呈碱性,可使红色石蕊试纸变蓝,C项正确;O元素的非金属性强于N元素,所以水的热稳定性强于氨气,D项错误。
答案 D
8.(2017年全国Ⅱ卷,9改编)短周期主族元素a、b、c、d的原子序数依次增大,a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同;c是自然界中含量最高的金属元素;d与a同族。下列叙述正确的是( )。
A.简单离子半径大小:d>a>b>c
B.da2可使蓝色石蕊试液先变红后褪色
C.c的氧化物对应的水化物是强碱
D.d单质的氧化性比a单质的氧化性强
解析 a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同,b原子次外层的电子数为2或8,若b原子次外层的电子数为2,则a为He元素,不是主族元素,不符合题意;因此b原子次外层的电子数为8,b为第三周期元素,a为O元素;d与a同族,则d为S元素;c是自然界中含量最高的金属元素,则c为Al元素,b为Na元素或Mg元素。简单离子半径S2->O2->Na+(或Mg2+)>Al3+,A项正确;da2为SO2,是酸性氧化物,蓝色石蕊试液变红但不褪色,B项错误;c的氧化物对应的水化物是Al(OH)3,不是强碱,C项错误;a、d同主族,同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,对应单质的氧化性逐渐减弱,D项错误。
答案 A
9.(2017年江苏,5改编)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,其中只有Y、Z处于同一周期且相邻,Z是地壳中含量最多的元素,W是短周期中金属性最强的元素。下列说法不正确的是( )。
A.简单离子半径:Y>Z>W>X
B.实验后试管中残留的硫单质,可用W的最高价氧化物对应的水化物除去
C.与X形成简单化合物的沸点:Y>Z
D.X、Y、Z三种元素可以组成共价化合物和离子化合物
解析 由X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,只有Y、Z位于同一周期,可判断X是H元素,Y、Z位于第二周期,W位于第三周期。由Z是地壳中含量最多的元素,Y、Z相邻,可判断Z是O元素,Y是N元素。由W是短周期中金属性最强的元素,可判断W是Na元素。A项,N3-、O2-和Na+电子层结构相同,核外电子层结构相同时,核电荷数越大的离子半径越小,离子半径大小顺序为N3->O2->Na+>H+,正确;B项, 硫能够与热的NaOH溶液反应生成硫化钠、亚硫酸钠等可溶性物质而被除去,正确;C项, NH3常温下为气体,H2O在常温下为液体,H2O的沸点较高,错误;D项,H、N、O三种元素组成的物质中,HNO3是共价化合物,NH4NO3是离子化合物,正确。
答案 C
10.(2016年全国Ⅱ卷,9改编)a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期元素, a原子中只有1个电子,b原子最外层电子数是其电子层数的3倍,c的金属单质在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应,d与b同族。下列说法正确的是( )。
A.a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1
B.d的原子半径是这四种元素原子中最大的
C.化合物c2b和c2db3中都只存在离子键
D.a与c形成的化合物的水溶液呈强碱性
解析 由题中所给的信息可知,a为H元素,b为O元素,c为Na元素,d为S元素。A项,H元素与Na元素可以形成化合物NaH,其中H元素的化合价为-1,错误;B项,四种元素原子的半径大小为Na>S>O>H,错误;C项,化合物Na2O中只含离子键,Na2SO3中既有离子键又有共价键,错误;D项,a与c形成的化合物为NaH,NaH+H2ONaOH+H2↑,所以NaH的水溶液呈强碱性,正确。
答案 D
⦾类题一 结合原子结构及电子排布规律进行推断
1.(2019年黑龙江哈尔滨冲刺押题)现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T。R原子的最外层电子数是其电子层数的2倍;Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物,Z与T形成的Z2T 化合物能促进水的电离,五种元素的原子半径与原子序数的关系如图所示。下列推断正确的是( )。
A.原子半径和简单离子半径均满足:YZ,A项错误;Y的单质为O2,与C元素的氢化物能够发生燃烧反应,与S元素的氢化物能够反应生成S单质和水,B项正确;非金属性S>C,则最高价氧化物对应水化物的酸性T>R,C项错误;由H、C、O、Na四种元素组成的化合物可能为NaHCO3,也可能为有机盐且含有羧基,溶液不一定呈碱性,可能呈酸性,如草酸氢钠溶液呈酸性,D项错误。
答案 B
2.(2019年湖北荆门四校联考)六种短周期元素X、Y、Z、M、R、W原子半径的相对大小、最高正价或最低负价、原子序数的变化如图所示。下列说法正确的是( )。
A.R元素的氧化物对应的水化物均具有强氧化性
B.Y与X、M均能够形成两种二元化合物
C.根据非金属性Z>W,能够推知酸性:HZ>HW
D.简单离子半径:M>Y
解析 由图可知,X为H元素,Y为O元素,Z为F元素,M为Na元素,R为S元素,W为Cl元素。稀H2SO4和H2SO3均不具有强氧化性,A项错误;O元素与H元素可以形成H2O和H2O2,O元素与Na元素可以形成Na2O和Na2O2,B项正确;元素非金属性越强,对应氢化物的稳定性越强,与氢化物的酸性无关,C项错误;电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,钠离子和氧离子具有相同的电子层结构,则钠离子半径小于氧离子,D项错误。
答案 B
3.(2019年广东佛山七校冲刺模拟)R、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W与Y同主族,R原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍。W形成的一种单质可用于自来水的杀菌消毒。R与W原子的最外层电子数之和等于X与Z原子的最外层电子数之和。下列说法正确的是( )。
A.简单离子的半径:WR
D.最高价氧化物的沸点:Y>R
解析 R、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,R原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍,R为C元素;W元素形成的一种单质可用于自来水的杀菌消毒,该单质为臭氧,则W为O元素,W与Y同主族,则Y为S元素;Z为短周期主族元素,原子序数大于S,则Z为Cl元素;R与W原子的最外层电子数之和等于X与Z原子的最外层电子数之和,则X最外层电子数为4+6-7=3,位于第ⅢA族,原子序数大于O,则X为Al元素。电子层数越多离子半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大离子半径越小,则简单离子半径WR,D项正确。
答案 D
4.(2019年福建福州质量检测题)一种新兴宝玉石主要成分的化学式为X2Y10Z12W30,X、Y、Z、W均为短周期主族元素且Y、W、X、Z的原子序数依次增大,X与Y位于同一主族,Y与W位于同一周期。X、Y、Z原子的最外层电子数之和与W原子的最外层电子数相等,W是地壳中含量最多的元素。下列说法错误的是( )。
A.原子半径:X>Y>W
B.最高价氧化物对应水化物的碱性:X>Y
C.Z、W组成的化合物能与强碱反应
D.X的单质在氧气中燃烧所得的产物中阴离子和阳离子个数之比为1∶1
解析 X、Y、Z、W均为短周期主族元素且Y、W、X、Z的原子序数依次增大,W是地壳中含量最多的元素,则W为O元素;X与Y位于同一主族,Y与W位于同一周期,则X、Z均为第三周期元素;X、Y、Z原子的最外层电子数之和与W原子的最外层电子数相等,设X、Y原子的最外层电子数为a,Z原子的最外层电子数为b,则2a+b=6,当a=1,b=4时满足题意,即Y为Li元素,X为Na元素,Z为Si元素。Li元素、O元素同周期,同周期元素核电荷数越大,原子半径越小,Li的原子半径大于O,Li、Na同主族,同主族元素核电荷数越大,原子半径越大,Na的原子半径大于Li,则原子半径X>Y>W,A项正确;Na的金属性比Li强,NaOH的碱性比LiOH强,则最高价氧化物对应水化物的碱性X>Y,B项正确;Z、W组成的化合物SiO2是酸性氧化物,能与强碱反应,C项正确;X的单质是Na,在氧气中燃烧生成Na2O2,Na2O2中存在Na+和,则阴离子和阳离子个数之比为1∶2,D项错误。
答案 D
5.(2019年贵州遵义模拟)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。X和Z形成的化合物的水溶液在常温下pH=7,W和X原子的最外层电子数之和等于Z原子的最外层电子数,Y的原子序数是W的2倍。下列说法正确的是( )。
A.气态氢化物的稳定性:Y>Z
B.W与X形成的化合物可能含有共价键
C.原子半径大小:Wb>c>a
B.c、d对应的简单氢化物的热稳定性和还原性强弱顺序一致
C.M既能与强酸溶液反应,又能与强碱溶液反应
D.b2c3、dc3均为酸性氧化物
解析 液态X常用作制冷剂,X是氨气,Y的组成元素位于同一主族,Y是二氧化硫,常温常压下Z为液体,Z是水,则M是NH4HSO3或(NH4)2SO3,a、b、c、d分别是H、N、O、S。原子半径S>N>O>H,故A项正确;c、d对应简单氢化物的热稳定性H2O>H2S,还原性H2S>H2O,故B项错误;NH4HSO3或(NH4)2SO3与强碱反应放出氨气,与强酸反应放出二氧化硫气体,故C项正确;N2O3、SO3均为酸性氧化物,故D项正确。
答案 B
2.(2019年山西太原高三5月模拟考试)主族元素X、Y、Z、W、R、T的原子序数依次增大,且均不大于20。其中X-的电子层结构与氦原子相同,R和Y同族,Y元素的某种单质是一种自来水消毒剂;Z3+和Y2-具有相同的电子层结构;T、W、Y三种元素组成盐T2WY3的溶液通入过量CO2后产生白色沉淀。下列说法不正确的是( )。
A.原子半径:T>R>W>Z
B.T和R形成化合物的水溶液呈碱性
C.化合物TX具有很强的还原性,可与水反应
D.T、R、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间能发生反应
解析 主族元素X、Y、Z、W、R、T的原子序数依次增大,且均不大于20。其中X-的电子层结构与氦原子相同,则X为H元素;R和Y同族,Y元素的某种单质是一种自来水消毒剂,则Y为O元素;R为S元素;Z3+和Y2-具有相同的电子层结构,Z在Y的下一周期,Z为Al元素;T、W、Y三种元素组成盐T2WY3的溶液通入过量CO2后产生白色沉淀,且W的原子序数大于Al而小于S,故T2WY3为K2SiO3,生成的白色沉淀为硅酸。同周期元素原子半径从左到右依次减小,故原子半径T(K)>Z(Al)>W(Si)>R(S),A项不正确;T和R形成的化合物K2S为强碱弱酸盐,溶液呈碱性,B项正确;化合物TX为KH,具有很强的还原性,可与水反应生成氢氧化钾和氢气,C项正确;T、R、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化钾、硫酸、氢氧化铝,两两之间能发生反应,D项正确。
答案 A
3.(2019年山东临沂高考模拟)短周期主族元素W、X、Y、Z、R的原子序数依次增大。其中X、Z位于同一主族;W的气态氢化物常用作制冷剂;Y是同周期主族元素中离子半径最小的;ZXR2能与水剧烈反应,观察到液面上有白雾生成,并有无色刺激性气味的气体逸出,该气体能使品红溶液褪色。下列说法正确的是( )。
A.最简单气态氢化物的稳定性:W>X
B.含氧酸的酸性:Zr(Y)>r(X)>r(W)
B.酸性:H2XO3r(X)>r(Y)>r(W),A项错误;硅酸为弱酸,亚硫酸为弱酸,但亚硫酸的酸性比碳酸强,碳酸的酸性比硅酸强,故酸性H2SiO3B>C
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:B>A
解析 依题意可知,A、B、C均为短周期元素,B的气态氢化物是工业上合成硝酸的重要原料,则B为N元素,从A、B、C的相对位置看,A为Si元素,C为S元素。N元素和S元素均为非金属元素,两原子间不可能形成离子键,故A项错误。A的氧化物是二氧化硅,二氧化硅在常温下为固体,故B项错误。电子层数越多,原子半径越大,则N原子的原子半径最小;同周期元素从左到右,原子半径依次减小,原子半径的大小顺序为Si>S>N,故C项错误。同周期元素,从左到右非金属性依次增强,同主族元素,从上到下非金属性依次减弱,则非金属性的强弱顺序为N>P>Si,最高价氧化物对应水化物的酸性HNO3>H2SiO3,故D项正确。
答案 D
3.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置关系如图所示。下列判断正确的是( )。
A.原子半径:W>Z>Y>X
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:Z>X
C.X、Z、W形成的简单氢化物中X的沸点最高
D.W的最高价氧化物是一种气体污染物
解析 根据短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置可知X是N元素,Y是Al元素,Z是Si元素,W是S元素。电子层数越多,原子半径越大,同周期元素从左到右原子半径依次减小,则原子半径Y>Z>W>X,故A项错误;元素非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强,则最高价氧化物对应水化物的酸性X>Z,故B项错误;氨气分子间含氢键,则X、Z、W形成的简单氢化物中X的氢化物沸点最高,故C项正确;W的最高价氧化物为三氧化硫,二氧化硫是气体污染物,但三氧化硫不是,D项错误。
答案 C
4.(2019年浙江十二校高三上学期联考)X、Y、Z、W、M均为短周期元素,M的一种核素不含中子,X、Y、Z、W在周期表中的相对位置如图所示,Y原子最外层电子数为内层电子数的3倍。下列说法不正确的是( )。
A.原子半径:Z>X>Y>M
B.X、Y、Z、W与M均能形成18电子分子
C.X、Y、M形成的化合物的水溶液一定呈酸性
D.简单阴离子还原性:YX>Y>M,A项正确;X、Y、Z、W分别是N元素、O元素、Si元素、Cl元素,M是H元素,这些元素与H形成的18电子的分子分别是N2H4、H2O2、SiH4、HCl,B项正确;X、Y、M形成的化合物如HNO3、HNO2、NH4NO3的水溶液呈酸性,而NH3·H2O呈碱性,C项错误;元素的非金属性越强,其简单阴离子的还原性就越弱,由于非金属性Y>X,所以简单阴离子还原性YZ>M
B.离子半径:M->Z2->Y-
C.ZM2分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
D.三种元素都存在最高价含氧酸
解析 根据元素在周期表中的相对位置可知,X为He元素,Y为F元素,M为Cl元素,Z为S元素。Y、M同主族,原子序数YM;Z、M同周期,原子序数ZM>Z,A项错误。Z、M位于第三周期,其阴离子比Y-多1个电子层,且原子序数ZM->Y-,B项错误;ZM2为SCl2,SCl2分子中S和Cl都达到8电子稳定结构,C项正确;Y为F元素,F没有正化合价,F元素不存在最高价含氧酸,D项错误。
答案 C
⦾类题四 结合物质的转化关系进行推断
1.(2019年江西名校临川一中、南昌二中高三5月联考)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素,其中Z为金属元素,X、W为同一主族元素。X、Z、W形成的最高价氧化物分别为甲、乙、丙。x、y2、z、w分别为X、Y、Z、W的单质,丁是化合物。其转化关系如图所示,下列判断错误的是( )。
A.反应①、②、③都属于氧化还原反应
B.X、Y、Z、W四种元素中,Y的原子半径最小
C.Na着火时,可用甲扑灭
D.一定条件下,x与甲反应生成丁
解析 根据题中信息可判断x为碳,丙为二氧化硅,在高温条件下碳与二氧化硅反应生成的w为硅,丁为一氧化碳;y2为氧气,碳与氧气在点燃的条件下反应生成的甲为二氧化碳,z为镁,二氧化碳在镁中点燃的条件下反应生成碳和乙(氧化镁)。反应①二氧化碳与镁反应、②碳与氧气反应、③碳与二氧化硅反应都属于氧化还原反应,A项正确;同周期元素原子半径从左到右依次减小,同主族元素从上到下原子半径依次增大,故C、O、Mg、Si四种元素中,O元素的原子半径最小,B项正确;Na着火时,不可用二氧化碳扑灭,C项错误;一定条件下,碳与二氧化碳反应生成一氧化碳,D项正确。
答案 C
2.(2019年高考押题卷二)短周期元素X、Y、Z的原子序数依次增大,其中Y元素的原子半径最大。已知A、B、C分别是X、Y、Z三种元素的单质,A和C常温下为气体。在一定条件下,A、B、C可以发生如图所示的反应。下列说法不正确的是( )。
A.Y、X两元素形成的化合物属于离子化合物
B.Z的含氧酸均为强酸
C.非金属性:XZ>X
解析 根据图示,A是H2,B是Na,Mg或Al等活泼金属,C是Cl2,X、Y、Z分别是H元素、Na(Mg或Al)元素、Cl元素。化合物NaH(MgH2、AlH3)属于离子化合物,A项正确;HClO是弱酸,B项错误;非金属性Cl>H,C项正确;原子半径r(Na)[r(Mg)或r(Al)]>r(Cl)>r(H),D项正确。
答案 B
3.(2019年甘肃定西陇西县第一中学高三下学期适应性训练)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。m、n、r为这些元素组成的化合物,常温下,0.1 mol·L-1 m溶液的pH=13,组成n的两种离子的电子层数相差1。p、q为其中两种元素形成的单质。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是 ( )。
A.原子半径:XW,故C项错误;Y、Z、W形成的NaClO具有漂白性,故D项正确。
答案 D
4.(2019年广东广州外国语学校高三模拟)现有W、X、Y、Z四种短周期主族元素,其常见单质存在如图所示的转化关系(未注明反应条件),甲(常温下呈液态)、乙是两种常见的化合物。X的原子半径是同周期主族元素原子中最小的,W与X同主族,W的最高价氧化物对应的水化物是一种强酸。下列说法不正确的是( )。
A.简单离子的半径:W>Y>X
B.化合物乙是强电解质
C.化合物WY2可作漂白剂
D.常温下,乙溶于甲中所得的溶液能蚀刻玻璃
解析 由图示可知,X单质和Y单质均能与Z单质发生化合反应生成乙和甲,X单质能和甲发生置换反应生成乙和Y单质,由甲常温下呈液态,X的原子半径是同周期主族元素原子中最小的可知,X为F元素,Y为O元素,Z为H元素,甲为H2O,乙为HF;由W与X同主族,W的最高价氧化物对应的水化物是一种强酸可知,W是Cl元素。电子层数越多,离子半径越大,电子层数相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子的半径Cl->O2->F-,故A项正确;化合物乙是HF,其为弱电解质,故B项错误;化合物WY2是ClO2,具有强氧化性,可作漂白剂,故C项正确;HF溶于水得到氢氟酸,氢氟酸能蚀刻玻璃,故D项正确。
答案 B
5.(2019年安徽蚌埠高三第二次教学质量检测)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中Y元素在同周期元素中离子半径最小;甲、乙分别是元素Y、Z的单质;丙、丁、戊是由W、X、Y、Z元素中的两种组成的最简单二元化合物,常温下丁为液态;戊为酸性气体,常温下0.01 mol·L-1戊溶液的pH大于2。上述物质转化关系如图所示。下列说法正确的是( )。
A.原子半径:Z>Y>X>W
B.W、X、Y、Z不可能同存于一种离子化合物中
C.W和X形成的化合物既可能含有极性键也可能含有非极性键
D.比较X、Z非金属性强弱时,可比较其最高价氧化物对应水化物的酸性
解析 Y元素在同周期元素中离子半径最小,金属离子核外的电子层数比相应的原子少一层,而且同周期金属元素离子半径随着原子序数的递增而减小,而非金属元素的离子的电子层没有减少,故Y为Al元素。丁为两种元素组成的最简单的二元化合物,而且为液态,故丁为水。丙与水反应得到两种物质,而且其中一种为酸。0.01 mol·L-1戊溶液的pH大于2,为弱酸。短周期中二元化合物为弱酸的有HF和H2S。结合乙是Z的单质,Z的原子序数比Al元素大,Z为S元素。涉及的反应为2Al+3SAl2S3,Al2S3+6H2O2Al(OH)3+3H2S↑。W、X、Y、Z分别为H、O、Al、S元素。H原子半径最小。同周期元素原子序数越大,原子半径越小,Al的原子半径大于S,同主族元素原子序数越大,原子半径越大,S的原子半径大于O,即原子半径大小为Y(Al)>Z(S)>X(O)>W(H),A项错误;KAl(SO4)2·12H2O中存在离子键,为离子化合物,B项错误;W(H)和X(O)的化合物可能为H2O和H2O2,H2O2中含有极性键和非极性键,C项正确;比较X(O)和Z(S)的非金属性,不能比较其最高价氧化物对应水化物的酸性,因为O没有含氧酸,D项错误。
答案 C
