2020秋化学新教材人教版必修第一册层级练：元素性质的周期性变化规律
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第1课时 元素性质的周期性变化规律
必备知识基础练
知识点一
原子结构和元素化合价的周期性变化
1.下图表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化。该图中纵坐标表示( )
A．电子层数 B．最外层电子数
C．原子半径 D．最高化合价
2．下列原子半径大小顺序正确的是( )
A．Li＞Na＞K B．Na＞Mg＞Al
C．Na＞F＞Cl D．Cl＞Na＞Mg
3．下列说法正确的是( )
A．随着元素原子序数的递增，P、S、Cl、Ar的最高正价依次升高
B．随着元素原子序数的递增，Na、Mg、Al、Si的最低负价依次降低
C．随着元素原子序数的递增，元素的最高化合价从＋1到＋7，最低化合价从－7到－1重复出现
D．随着原子序数的递增，第三周期主族元素的最高正价依次升高
4．已知N、O、Si、S四种元素原子的半径数据如下表：
原子
N
S
O
Si
半径/pm
70
104
66
117
根据以上数据，试估计磷原子的半径可能是( )
A．80 pm B．110 pm
C．120 pm D．70 pm
5．下列有关结构和性质的说法中正确的是( )
A．主族金属元素的化合价均不会超过＋4
B．同周期元素随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小
C．元素原子的最外层电子数越多，越容易得电子，非金属性越强
D．核外电子排布相同的简单离子，核电荷数越大，离子半径越小
6．(多选)已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、dD－
都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是( )
A．原子半径：B>A>C>D
B．原子的最外层电子数目：A>B>D>C
C．原子序数：d>c>b>a
D．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋
7．如图是部分短周期元素原子(用字母表示)最外层电子数与原子序数的关系。下列说法正确的是( )
A．X和R在同一周期
B．原子半径：W>R>X
C．气态氢化物的稳定性：Y
Mg
C．单质的还原性：NaMg B．非金属性：N>C
C．稳定性：HF>HCl D．酸性：HClO4>H2SO4
12．下列关于元素周期律的叙述中不正确的是( )
A．Na、Mg、Al最外层电子数依次增多，其单核离子的氧化性依次增强
B．Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱
C．同周期元素的原子半径以第ⅦA族的为最大
D．P、S、Cl最高正化合价依次升高，对应简单气态氢化物的稳定性依次增强
13．(多选)电子层数相同的三种元素X、Y、Z，它们最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HXO4>H2YO4>H3ZO4，下列判断不正确的是( )
A．原子半径：Z>X>Y
B．气态氢化物稳定性：X>Y>Z
C．元素原子得电子能力：Z>X>Y
D．单质与氢气反应由易到难：X>Y>Z
14．下列叙述及推理正确的是( )
①金属性：Sn>Ge，故碱性：Sn(OH)4>Ge(OH)4
②非金属性：O>N，故O2比N2更容易与H2化合
③非金属性：S>As，故后者的气态氢化物稳定性更强
④非金属性：F>Cl，故将F2通入NaCl溶液中发生的反应为F2＋2Cl－===Cl2＋2F－
A．①② B．②③
C．①④ D．③④
15．下列能说明Cl的非金属性比S强的事实是( )
①HCl比H2S稳定 ②HClO4的酸性比H2SO4强 ③Cl2能与H2S反应生成S ④Cl原子最外层有7个电子，S原子最外层有6个电子 ⑤Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS ⑥HCl是强酸，而H2S是弱酸
A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑥
C．①②③⑤ D．②④⑥
关键能力综合练
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．下列粒子半径大小比较正确的是( )
A．NaCl－>Na＋>Al3＋
2．下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是( )
选项
事实
推论
A
与冷水反应，Na比Mg剧烈
金属性：Na>Mg
B
Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2
金属性：Ca>Mg
C
SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2
非金属性：S>C
D
H2＋Cl22HCl
H2＋I22HI
非金属性：Cl>I
3.X、Y、Z三种非金属元素具有相同的电子层数，它们的气态氢化物的稳定性的强弱顺序为XH3Y>Z
B．非金属性：X己>戊
C．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物可以相互反应
D．庚的最高价氧化物对应的水化物酸性最强
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．短周期元素甲、乙、丙、丁的原子半径依次增大，其氢化物中甲、乙、丙、丁的化合价如表所示。下列说法中正确的是( )
元素
甲
乙
丙
丁
化合价
－2
－3
－4
－2
A.元素非金属性：甲>乙
B．氢化物的稳定性：甲>丁
C．含氧酸的酸性：乙<丁
D．丙所形成的单质可能互为同位素
7．短周期主族元素X、Y、A、B、C在元素周期表的位置如图所示，A是非金属性最强的元素，则下列说法不正确的是( )
X
A
Y
C
B
A.原子半径由小到大的顺序为AC－，B2＋与C－具有相同的电子层结构，下列比较不正确的是( )
A．原子序数：A>B>C
B．原子半径：C>B>A
C．离子半径：A2－>C－>B2＋
D．原子核外最外层电子数：C>A>B
9．R、M、T、G、J为原子序数依次递增的同一周期主族元素，m、n均为正整数。下列说法一定正确的是( )
A．若M(OH)n＋1为强碱，则R(OH)n也为强碱
B．若HnJOm为强酸，则G是位于ⅤA族以后的活泼非金属元素
C．若T的最低化合价为－3，则J的最高正化合价为＋6
D．若M的最高正化合价为＋4，则五种元素都是非金属元素
三、非选择题
10．下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数，Y为元素的有关性质)。
(1)把与下面元素有关性质相符的曲线标号填入相应的空格中：
①第ⅡA族元素的最外层电子数________。
②第三周期元素的最高化合价________。
③F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径________。
(2)元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大。已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3:4；M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4:3；N－、Z＋、X＋的半径逐渐减小；化合物XN常温下为气体。据此回答：
①X为________(名称)，Y为________(元素符号)，Z原子结构示意图为________。
②N的最高价氧化物的水化物的化学式为________。
③M的最高价氧化物的化学式为________。
学科素养升级练
1．下列说法不能用元素周期律解释的是( )
A．H2CO3酸性比H2SiO3强
B．HCl是强酸而H2S是弱酸
C．Na可以与冷水反应而Mg不行
D．Cl2可使湿润的淀粉－KI试纸变蓝
2．已知铍(Be)的原子序数为4。下列对铍及其化合物的叙述中正确的是( )
A．铍的原子半径大于硼的原子半径
B．氢氧化铍碱性比氢氧化钙的强
C．单质铍跟冷水反应产生氢气
D．相同条件下，单质铍与酸反应比单质锂与酸反应剧烈
3．(素养题—证据推理与模型认知)图中曲线表示短周期元素的原子序数(按递增顺序连续排列)与常见最高化合价之间的关系，下列叙述不正确的是( )
A．①、②形成的化合物的摩尔质量可能是44 g/mol
B．①、③可以按原子个数比1:1形成化合物
C．②、③形成的化合物是两性物质
D．简单离子半径大小为②<③
4．某化学兴趣小组的同学学习了同周期元素性质递变规律后，设计了一套实验方案进行实验探究，并记录了有关实验现象如下表。
实验操作
实验现象
1.用砂纸打磨后的镁带与沸水反应，再向反应后的溶液中滴加酚酞
A.浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色
B.产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色
C.反应不十分强烈，产生的气体可以在空气中燃烧
D.剧烈反应，产生可燃性气体
E.生成淡黄色沉淀
2.向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水
3.钠与滴有酚酞试液的冷水反应
4.镁带与2 mol·L－1的盐酸反应
5.铝条与2 mol·L－1的盐酸反应
请你帮助该同学整理并完成实验报告
(1)实验目的：________________。
(2)实验用品：
仪器：①________、②________、③________、④试管夹、⑤镊子、⑥小刀、⑦玻璃片、⑧砂纸、⑨胶头滴管等。
药品：钠、镁带、铝条、2 mol·L－1的盐酸、新制的氯水、饱和H2S溶液、酚酞等。
(3)请你写出上述的实验操作与对应的现象：1________，2________，3________，4________，5________(用A～E表示)。
(4)实验结论：________________。
第二节 元素周期律
第1课时 元素性质的周期性变化规律
必备知识基础练
1．解析：由图可知，随核电荷数递增，纵坐标数值由1－2、1－8、1－8的变化，符合原子最外层电子数的变化。
答案：B
2．解析：Li、Na、K为同种族元素，电子层依次增多，则半径依次增大，即Li＜Na＜K，A错误；Na、Mg、Al三种原子的电子层数相同，核电荷数越大，半径越小，即Na＞Mg＞Al，B正确；Na、Cl有三个电子层，核电荷数Na小于Cl，F有两个电子层，即Na＞Cl＞F，C错误；Cl、Na、Mg三种原子均含有三个电子层，核电荷数越大，半径越小，即Na＞Mg＞Cl，D错误。
答案：B
3．解析：P、S、Cl的最高正价依次升高，但是Ar为稀有气体，主要化合价为0，没有正化合价，A错误；Na、Mg、Al属于金属元素，只有正价没有负价，B错误；O无最高正价，F没有正价，最低负价也不是从－7出现，C错误；第三周期主族元素从Na到Cl的最高正价从＋1到＋7价，依次升高，D正确。
答案：D
4．解析：同周期元素随原子序数增大，原子半径减小，同主族元素自上而下原子半径增大，故原子半径：SAt，C错误；核外电子排布相同的简单离子，离子半径随原子序数的增大而减小，即核电荷数越大，离子半径越小，D正确。
答案：D
6．解析：A、B、C、D在元素周期表中的相对位置为，所以原子序数：a>b>d>c；原子半径：B>A>C>D；离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋；原子的最外层电子数目：D>C>A>B。
答案：AD
7．解析：由图可知X为O，Y为F，Z为Na，R为S，W为Cl。O和S不在同一周期，A错误；同一周期元素从左到右原子半径依次减小，一般情况下电子层数多的元素原子半径大，S>Cl>O，B错误；非金属性越强，对应气态氢化物越稳定，HF>H2O，C错误；F的非金属性比S强，还原性：F－Mg。
答案：B
11．解析：由元素周期律可知金属性Mg>Al，A错误；同周期主族元素，随着原子序数的递增，非金属性逐渐增强，B正确；由于非金属性F>Cl，故氢化物的稳定性HF>HCl，C正确；由于非金属性Cl>S，故最高价氧化物对应水化物的酸性HClO4>H2SO4，D正确。
答案：A
12．解析：Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次为1、2、3，其原子的还原性依次减弱，但离子的氧化性依次增强，A正确；因Na、Mg、Al的金属性依次减弱，故它们的氢氧化物的碱性依次减弱，B正确；除稀有气体元素外，同周期元素从左到右其原子半径逐渐减小，C错误；P、S、Cl的最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，由于P、S、Cl的非金属性依次增强，其对应的简单气态氢化物的稳定性也依次增强，D正确。
答案：C
13．解析：三种元素电子层数相同，则其位于同一周期，由酸性HXO4>H2YO4>H3ZO4，知非金属性X>Y>Z，则元素原子得电子能力为X>Y>Z，单质与氢气反应由易到难顺序为X>Y>Z，气态氢化物稳定性为X>Y>Z，B、D正确，C错误；同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，则原子序数为X>Y>Z，原子半径为XGe，碱性：Sn(OH)4>Ge(OH)4，①正确；元素的非金属性越强，单质与氢气越容易化合，因为非金属性：O>N，故O2比N2更容易与H2化合，②正确；元素的非金属性越强，则简单气态氢化物越稳定，因为非金属性：S>As，所以气态氢化物的稳定性：H2S>AsH3，③错误；非金属性：F>Cl，对应单质的氧化性：F2>Cl2，但将F2通入NaCl溶液中发生的反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2↑，不能置换出Cl2，④错误；综上所述，A正确。
答案：A
15．解析：元素的非金属性越强，对应的简单气态氢化物越稳定，HCl比H2S稳定，可说明非金属性：Cl>S，①正确；元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，HClO4的酸性比H2SO4强，可说明非金属性：Cl>S，②正确；Cl2能与H2S反应生成S，可说明氧化性：Cl2>S，单质的氧化性越强，对应元素的非金属性越强，③正确；不能以最外层电子数的多少判断元素非金属性的强弱，例如O的最外层电子数为6，I的最外层电子数为7，但O的非金属性强于I，④错误；Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS，可说明氧化性：Cl2>S，一般单质的氧化性越强，对应元素的非金属性越强，⑤正确；非金属性的强弱，应根据元素最高价氧化物对应水化物的酸性比较，不能根据氢化物的酸性进行比较，例如HF的酸性比HCl弱，但F的非金属性强于Cl，⑥错误。
答案：C
关键能力综合练
1．解析：Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小，A错误；Na、K、Rb、Cs同属于第ⅠA族，其原子半径：r(Cs)>r(Rb)>r(K)>r(Na)，B错误；4种离子电子层结构相同，随着核电荷数增多，离子半径依次减小，“序小径大”，即Al3＋S，故离子半径r(S2－)>r(Cl－)；Na＋和Al3＋核外电子数相同，且核电荷数Al>Na，则离子半径r(Na＋)>r(Al3＋)，D正确。
答案：D
2．解析：用与水反应的剧烈程度判断元素金属性的强弱，与冷水反应，Na比Mg剧烈，说明Na的金属性比Mg强，A正确；用最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱判断元素金属性的强弱，Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2，则金属性：Ca>Mg，B正确；SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2，说明亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强，不能说明S与C的非金属性的强弱，C错误；根据反应条件可判断，氯气和氢气化合比碘和氢气化合的容易，说明氯的非金属性比碘的非金属性强，D正确。
答案：C
3．解析：X、Y、Z具有相同的电子层数，则为同一周期元素，根据气态氢化物稳定性顺序可知，原子序数由小到大的顺序为X、Y、Z。A项，Z的原子序数最大，所以错误；B项，同周期元素非金属性自左到右依次增强，所以正确；C项，同周期元素原子半径自左到右依次减小，所以错误；D项，同周期元素非金属性自左到右依次增强，阴离子还原性依次减弱，所以错误。
答案：B
4．解析：同一周期的主族元素，原子序数越大，原子半径越小，金属性越弱，非金属性越强。元素的金属性越弱，其最高价氧化物对应水化物的碱性越弱；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性就越强。A、B、C、D、E是同周期元素，A、B的最高价氧化物对应水化物的水溶液呈碱性，且B比A的碱性强，所以原子序数B丁，B正确；N的含氧酸有HNO2、HNO3，S的含氧酸有H2SO3、H2SO4，酸性强弱无法判断，C错误；C的单质可能为同素异形体，同位素是同种元素不同原子的互称，D错误。
答案：AB
7．解析：A是非金属性最强的元素即为F，则X、Y、B、C分别为C、Si、Cl、S。B、C、Y在同一周期，随原子序数的递增，原子半径逐渐减小，故BHCl，B错误；B、C位于同一周期，简单离子的电子层排布相同，但是核内质子数越多，离子半径越小，还原性越弱，故还原性由弱到强的顺序为B－A>C，B错误。
答案：B
9．解析：R的金属性强于M，R(OH)n的碱性强于M(OH)n＋1，A正确；若HnJOm为强酸，当J为N元素时，G为C元素，B错误；若T的最低化合价为－3，当T为N元素时，则J为F元素，无正价，C错误；若M的最高正化合价为＋4，M可以为Ge元素，即M为金属元素，D错误。
答案：A
10．解析：(1)①第ⅡA族元素的最外层电子数都是2，b符合。②第三周期元素的最高化合价从＋1价逐渐增大到＋7价，c符合。③F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径为F－>Na＋>Mg2＋>Al3＋，a符合。(2)已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3:4，则Y为O。M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4:3，则M为Si；由X、Y、Z、M、N的原子序数关系和N、Z、X的简单离子形式可知，N为Cl、Z为Na、X为H。
答案：(1)①b ②c ③a (2)①氢 O ②HClO4 ③SiO2
学科素养升级练
1．解析：非金属性C大于Si，可知H2CO3酸性比H2SiO3强，能用元素周期律解释，A不符合题意；不能由非金属性，比较氢化物的酸性，则HCl是强酸而H2S是弱酸，不能用元素周期律解释，B符合题意；金属性Na大于Mg，则Na可以与冷水反应而Mg不行，能用元素周期律解释，C不符合题意；氯气可氧化KI生成碘，非金属性Cl大于I，能用元素周期律解释，D不符合题意。
答案：B
2．解析：Be、B同周期，根据“序大径小”可知原子半径：Be>B，A正确；金属性：Ca>Be，故碱性：Ca(OH)2>Be(OH)2，B错误；活泼性：Mg>Be，Mg与冷水反应缓慢，故Be与冷水不反应，C错误；金属性：Li>Be，故单质锂与酸反应比单质铍与酸反应剧烈，D错误。
答案：A
3．解析：①的常见最高化合价为＋5价，②的常见最高化合价为0价，③的常见最高化合价为＋3价，三种元素均为短周期元素，则结合原子序数大小关系判断①为N元素，②为O元素，③为Al元素。①、②形成的化合物N2O的摩尔质量是44 g/mol，A正确；①、③可以形成化合物AlN，原子个数比为1:1，B正确；②、③形成的化合物Al2O3与强酸、强碱均能反应，是两性物质，C正确；电子排布相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，则简单离子半径大小为O2－>Al3＋，D错误。
答案：D
4．解析：(1)根据实验方案知，实验1、3、4、5是想证明金属的金属性强弱，且这几种金属都是同一周期的金属元素，实验2是想证明非金属性强弱，即实验目的为探究同周期元素性质的递变规律。(2)①用于盛放药品进行实验的仪器为试管；②用于盛放钠和水反应的实验仪器为烧杯；③
用于进行加热的仪器为酒精灯。(3)实验1中镁和滴有酚酞的沸水反应生成氢氧化镁和氢气，氢气是可燃性气体，且氢氧化镁在水中能电离出氢氧根离子使溶液呈碱性，但氢氧化镁的溶解度很小，因此溶液呈浅红色，所以选B。实验2中氯气和硫化氢反应生成硫单质和水，硫单质不易溶于水，且硫单质呈淡黄色，因此会看到有淡黄色沉淀生成，所以选E。实验3中钠与滴有酚酞试液的冷水反应，钠的密度小于水的密度，因此会浮在水面上；钠的熔点较低，钠和水反应放出大量热，钠和水反应很剧烈，生成氢氧化钠和氢气，氢气是可燃性气体，氢氧化钠是易溶于水的碱，因此其水溶液呈红色，所以选A。实验4中镁带与2 mol·L－1的盐酸反应，盐酸中氢离子浓度较大，因此反应剧烈，产生可燃性气体，所以选D。实验5中铝条与2 mol·L－1的盐酸反应，盐酸和铝反应不如和镁反应剧烈，且反应时都生成可燃性气体，所以选C。(4)由实验可知金属性Na>Mg>Al，非金属性Cl>S，则实验结论为同周期元素随原子序数增大，元素金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
答案：(1)探究同周期元素性质的递变规律 (2)试管 烧杯 酒精灯 (3)B E A D C (4)金属性：Na>Mg>Al、非金属性：Cl>S
