新教材高中化学第四章物质结构元素周期律2_1元素性质的周期性变化规律课时作业含解析新人教版必修第一册
元素性质的周期性变化规律
时间：45分钟
1．应用元素周期律分析下列推断，其中正确的组合是( B )
①碱金属单质的熔点随原子序数的增大而降低
②Cs是第ⅠA族元素，Cs失电子能力比Na的强
③砹(At)是第ⅦA族元素，其氢化物的稳定性大于HCl
④第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性
⑤第三周期金属元素的最高价氧化物对应水化物，其碱性随原子序数的增大而减弱
A．①③⑤ B．①②⑤
C．②③⑤ D．①②④
解析：同一主族从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，③错；NH3溶于水后，显碱性，④错。
2．X、Y、R、M均为短周期元素，X、Y同周期，X、Y两种元素最高价氧化物对应水化物化学式分别为H2XO4和HYO4。R、M同主族，R与冷水即可反应，M与热水反应缓慢。下列关系正确的是( A )
A．原子半径X>Y
B．氢化物稳定性H2X>HY
C．原子核内质子数R
Y，非金属性：Y>X，氢化物稳定性HY>H2X，A正确，B错误；R与冷水即可反应，M与热水反应缓慢，说明R、M的金属性为：MM
解析：元素B与元素C同周期，元素B在元素C左边，故硼酸酸性弱于碳酸，A项错误；Mg、Be同主族，Mg在下方，Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强，B项正确；同主族元素从上到下，其氢化物的热稳定性依次减弱，C项错误；阴、阳离子电子层结构相同时，阴离子对应的元素在阳离子对应元素的上一周期，故原子序数：RB>D>C
B．原子序数：d>c>b>a
C．离子半径：C2－>D－>B＋>A3＋
D．单质的还原性：A>B>D>C
解析：根据题意，该题中四种元素在元素周期表中的相对位置应为，则原子序数关系应为a>b>d>c；根据同一周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，同一主族元素的原子半径从上到下逐渐增大的规律，则原子半径：B>A>C>D；因为相同电子层结构的离子，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径：C2－>D－>B＋>A3＋；同一周期元素的金属性从左到右逐渐减弱，非金属性逐渐增强，同一主族元素的金属性从上到下逐渐增强，非金属性逐渐减弱，所以单质的还原性：B>A>C>D。
6．元素X、Y、Z原子序数之和为36，X、Y在同一周期，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。下列推测不正确的是( B )
A．同周期元素中X的金属性最强
B．原子半径X>Y，离子半径X＋>Z2－
C．同族元素中Z的氢化物稳定性最高
D．同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强
解析：分析题给条件可推知：X是钠(Na)、Y是氯(Cl)、Z是氧(O)。X(Na)与Y(Cl)同周期，原子半径X>Y，但X＋(Na＋)与Z2－(O2－)电子层结构相同，根据电子层结构相同，核电荷数越小，其半径越大，故离子半径X＋r(T2－)
解析：根据L、M、X、R、T都是短周期元素以及同周期主族元素原子半径、主要化合价递变的规律、题目表格中的数据分析，L、M、X、R、T的名称及在周期表中的位置如下表所示。
第ⅡA族
第ⅢA族
第ⅥA族
第二周期
R/铍
T/氧
第三周期
L/镁
M/铝
X/硫
A.12Mg形成的简单离子12Mg2＋和8O形成的简单离子8O2－核外电子数都是10。B.同主族金属元素最高价氧化物对应水化物的碱性从下而上逐渐减弱，Mg(OH)2是中强碱，则Be的氧化物对应的水化物不可能呈强碱性。C.S在氧气中燃烧生成SO2。D.电子层结构相同的简单离子，核电荷数较大的半径较小，Al3＋与O2－电子层结构相同，Al3＋比O2－核电荷数大，则离子半径：r(Al3＋)r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(H＋)。对比它们的氧化性，根据学过的金属活动性顺序表，它们原子的还原性由钾到氢逐渐减弱，反过来它们离子的氧化性逐渐增强。前半部分是正确的，但题中后半部分I－、Br－、Cl－、F－还原性应由强到弱。故C项不正确。D项某元素最高价氧化物化学式为R2O5，则R为＋5价，负价应为－3价，其气态氢化物为RH3。根据已知，×100%＝8.8%，Mr(R)＝31。答案为B。
9．下图中，a、b、c、d、e为元素周期表中前四周期的一部分元素，下列有关叙述正确的是( D )
A．元素b位于ⅥA族，有＋6、－2两种常见的化合价
B．五种元素中，元素e的性质最稳定
C．原子半径：d>c>b
D．元素e参与形成的化合物可以作为一种半导体材料
解析：a、b、c、d、e为元素周期表中前四周期的一部分元素，根据元素所在位置，可推知a为He、b为O、c为P、d为Cl、e为As。A项中元素b为氧，位于ⅥA族，但氧元素没有＋6价，故A错误；B项五种元素中He为稀有气体元素，性质最稳定，故B错误；C项中同周期自左而右原子半径逐渐减小，电子层越多原子半径越大，故原子半径：c>d>b，故C错误；D项中As位于金属与非金属交界处，形成的化合物可以作为一种半导体材料，故D正确。
10．对四种元素G、L、M、R进行如下实验：
金属
实验
G
L
M
R
和冷水反应
不反应
慢慢反应
未做实验
未做实验
和2 mol·L－1
溶解并放
溶解并
不反应
不反应
8
盐酸反应
出气体
放出气体
和Rn＋的
水溶液反应
溶解并形
成沉淀
未做实验
溶解并
形成沉淀
未做实验
根据表中所给实验结果，判断这四种金属活泼性由强到弱的顺序正确的是( C )
A．L、G、R、M B．G、L、M、R
C．L、G、M、R D．L、R、G、M
解析：G和冷水不反应，L与冷水慢慢反应，可知L的活泼性比G强；G、L与盐酸反应并放出气体，M、R不反应，可知G、L的活泼性比M、R强；G、M与Rn＋的水溶液反应，可知G、M的活泼性比R强。由上可知，四种金属活泼性由强到弱的顺序为L、G、M、R。
11．如图是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系图，下列说法不正确的是( C )
A．N、Z两种元素的离子半径相比，前者较大
B．M、N两种元素的气态氧化物的稳定性相比，后者较强
C．X与M两种元素形成的化合物能与碱反应，但不能与任何酸反应
D．工业上常用电解熔融态的Y和N形成的化合物的方法制取Y的单质
解析：关系图列的是第二周期和第三周期的14种主族元素。其中X为O，Y为Na，Z为Al，M为Si，N为Cl。A项Al3＋仅有2个电子层，Cl－有3个电子层，故r(Al3＋)Y>X
解析：
8
由题干信息并结合元素原子核外电子排布规律可判断出X为氧元素，Y为硫元素，Z为磷元素。非金属性O>S>P，即X>Y>Z，A项不正确；Y最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SO4，B项不正确；在O、S、P三种元素对应的氢化物中H2O最稳定，C项不正确；三种元素原子半径大小顺序为Z>Y>X，D项正确。
13．现有部分短周期元素的性质或原子结构如表：
元素编号
元素性质或原子结构
T
M层上有6个电子
X
最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y
常温下单质分子为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性
Z
元素最高正价是＋7价
(1)元素X的一种同位素可测定文物年代，这种同位素的符号是C。
(2)元素Y与氢元素形成一种离子YH，写出某溶液中含该微粒的检验方法：取适量溶液放入试管中，向试管中加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则可证明溶液中含NH。
(3)元素Z与元素T相比，非金属性较强的是Cl(用元素符号表示)。下列表述中能证明这一事实的是b。
a．常温下Z的单质和T的单质状态不同
b．Z的氢化物比T的氢化物稳定
c．一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应
(4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。
T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是H2CO3，理由是H2CO3是弱酸，其余均为强酸。
解析：(1)由题意知T为硫元素，X为碳元素，Y为氮元素，Z为氯元素。碳元素的一种核素14C可用于测定文物年代。(2)常利用铵盐与碱共热产生碱性气体NH3的方法检验NH的存在。(3)元素Cl与S相比，非金属性较强的应为Cl，可用氢化物的稳定性、非金属元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱及非金属间的相互置换反应等来判断。(4)T、X、Y、Z四种元素最高价氧化物的水化物分别为H2SO4、H2CO3、HNO3、HClO4，其中只有H2CO3是弱酸，其余均为强酸。解决此类问题的思路是：首先根据核外电子数或其性质，确定各种元素，再根据元素周期律解决相应问题。
14．A、B、C、D 4种元素的核电荷数依次增大，其离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。请回答下列问题：
(1)4种元素的符号依次是AS，BCl，CK，DCa。它们的原子半径由大到小的顺序是r(K)>r(Ca)>r(S)>r(Cl)。
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(2)试写出4种元素的离子结构示意图：A，B，C，D。它们的离子半径由大到小的顺序是r(S2－)>r(Cl－)>r(K＋)>r(Ca2＋)。
(3)4种元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式依次是H2SO4、HClO4、KOH、Ca(OH)2，分别比较它们的酸性和碱性的强弱：酸性：HClO4>H2SO4，碱性：KOH>Ca(OH)2。
(4)写出能够生成的气态氢化物的化学式：HCl、H2S，比较其稳定性：HCl>H2S，理由是非金属性：氯元素强于硫元素。
解析：A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，所以A的核电荷数为2＋8＋6＝16，A为硫元素。D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半，所以D原子的核电荷数是(2＋8)×2＝20，D为钙元素。根据A、B、C、D 4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8可以判断出B为氯元素，C为钾元素。
15．A、B、C三种元素的原子具有相同的电子层数；B的核电荷数比A大1，C原子的电子总数比B原子的电子总数多5；1 mol A的单质跟盐酸反应可置换出11.2 L(标准状况下)氢气，这时A转变成与氖原子具有相同电子层结构的离子。试回答：
(1)A是钠元素，B是镁元素，C的离子结构示意图。
(2)分别写出A、B最高价氧化物对应水化物分别与C的气态氢化物水溶液反应的离子方程式：OH－＋H＋===H2O、Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。
(3)已知金属元素D和元素A、B在同一周期。分别向B、D最高价氧化物对应水化物中滴入A的最高价氧化物对应水化物的溶液，观察到的现象为将NaOH溶液滴入Mg(OH)2中无现象，将NaOH溶液滴入到Al(OH)3中，固体溶解得无色溶液发生反应的化学方程式为Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。
(4)A、B、C三种离子的半径由大到小的顺序为Cl－>Na＋>Mg2＋(离子符号表示)。
解析：1 mol A与盐酸反应可生成0.5 mol H2，说明A为一价金属，A＋与氖原子电子层结构相同，故A为Na，B为Mg，C为Cl，金属元素D和Na、Mg在同一周期，只能为Al，比较离子半径时注意首先看电子层数，Cl－最多，故Cl－半径最大，Na＋、Mg2＋电子排布相同，质子数越大，半径越小。
16．某同学设计实验以探究元素性质的递变规律，实验装置如图所示。
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实验Ⅰ：根据元素最高价含氧酸的酸性强弱探究元素非金属性递变规律。
已知A装置的烧瓶里装有大理石，分液漏斗里装有稀HNO3，B装置中装有饱和碳酸氢钠溶液，装置C中装有Na2SiO3溶液，试回答：
(1)A中反应的离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，C中可观察到的现象是溶液变浑浊。
(2)B装置的作用是除去二氧化碳中混有的硝酸蒸气。
(3)根据实验现象推知，碳酸、硝酸、硅酸的酸性强弱顺序是HNO3>H2CO3>H2SiO3，由此得出碳、硅、氮三种元素非金属性的强弱顺序是N>C>Si。
实验Ⅱ：已知常温下高锰酸钾与浓盐酸混合可产生氯气，利用该装置探究氯和溴元素的非金属性强弱。
(4)写出B装置中发生反应的离子方程式：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。
(5)C装置的作用是吸收尾气，防止氯气污染环境。
(6)实验结论：氧化性：Cl2>Br2，非金属性：Cl>Br。
解析：(1)A中硝酸与碳酸钙反应产生二氧化碳：CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O，证明碳酸的酸性比硅酸强，C中发生反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3＋H2SiO3↓，因此C中产生白色沉淀或溶液变浑浊。
(2)由于硝酸具有挥发性，为避免硝酸与硅酸钠反应而干扰二氧化碳与硅酸钠溶液反应，必须净化二氧化碳，利用饱和碳酸氢钠溶液吸收硝酸蒸气。
(3)由实验现象可知三种酸中，硝酸酸性最强，硅酸酸性最弱；由此推知，氮的非金属性最强，硅的非金属性最弱。在元素周期表中，氮和碳位于同一周期，碳与硅位于同一主族，由此可以推出同主族、同周期非金属元素性质的递变规律。
(4)题目已限制探究氯与溴的非金属性强弱，所以B中应装溴化钾或溴化钠溶液。
(5)由于尾气中含有氯气，故要用碱溶液吸收，以避免污染环境。
(6)根据置换反应可得出单质的氧化性强弱。
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