2020版新教材高中化学第1章原子结构元素周期律第3节第2课时研究同主族元素性质的递变规律课后练习含解析鲁科版必修第二册
第2课时 研究同主族元素性质的递变规律
1.下列关于卤族元素在周期表中由上到下性质发生递变的叙述中,正确的是( )
①单质的氧化性增强 ②单质的颜色加深 ③气态氢化物的稳定性增强 ④单质的沸点升高 ⑤阴离子的还原性增强
A.①②③ B.②③④
C.②④⑤ D.①③⑤
答案C
解析①卤族元素从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,对应单质的氧化性逐渐减弱,故①错误;②卤素单质从上到下,单质的颜色分别为浅黄绿色、黄绿色、红棕色、紫色,颜色逐渐加深,故②正确;③卤族元素从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,气态氢化物的稳定性减弱,故③错误;④卤素单质都属于分子晶体,从上到下单质的相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增强,单质的沸点逐渐升高,故④正确;⑤卤族元素从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,单质的氧化性逐渐减弱,对应阴离子的还原性逐渐增强,故⑤正确。
2.近年来,我国在超导研究方面居世界领先地位,铊(Tl)是超导体的组成成分之一,铊位于第6周期ⅢA族,下列对铊的性质推导可能正确的是( )
①铊是易导电的银白色金属 ②Tl(OH)3是两性氢氧化物 ③Tl3+的氧化能力比Al3+的强 ④单质能跟稀硝酸反应生成硝酸盐
A.①④ B.②③ C.只有① D.只有④
答案A
解析铊位于第6周期ⅢA族,是典型的金属元素,同主族元素,随着原子序数增大,元素原子失电子能力逐渐增强,金属离子的氧化性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。故①④正确。
3.由下列实验事实得出的结论正确的是( )
A.由SiO2不能与水反应生成H2SiO3可知,SiO2不是H2SiO3的酸酐
B.由反应SiO2+2CSi+2CO↑可知,碳的非金属性强于硅
C.将CO2通入Na2SiO3溶液中产生白色沉淀,说明酸性H2CO3>H2SiO3
D.SiO2可与NaOH溶液反应,也可与氢氟酸反应,因此SiO2为两性氧化物
答案C
解析酸酐是指含氧酸失去水生成的物质,所以SiO2是H2SiO3的酸酐,A项错误;反应SiO2+2CSi+2CO↑能发生是因为有气体生成,气体从反应体系中逸出,促进了反应的进行,不能说明碳的非金属性大于硅,B项错误;将CO2通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3沉淀,符合强酸制弱酸原理,证明酸性H2CO3>H2SiO3,C项正确;SiO2为酸性氧化物,D项错误。
4.下图是部分短周期元素的主要化合价与原子序数的关系图,下列说法正确的是( )
- 7 -
A.原子半径:Z>Y>X
B.气态氢化物的稳定性:R
Al>O,A项错误。Cl的非金属性强于S,所以HCl的稳定性强于H2S,B项错误。SO3和水反应生成的硫酸是难挥发性酸,C项错误。NaOH与Al(OH)3在溶液中能发生反应生成Na[Al(OH)4],D项正确。
5.砷为第4周期ⅤA族元素,根据砷元素在周期表中的位置推测,砷不可能具有的性质是( )
A.AsH3比NH3稳定性强
B.可以存在-3、+3、+5等多种化合价
C.As2O5对应水化物的酸性比H3PO4弱
D.砷的非金属性比磷弱
答案A
解析N、P、As均为ⅤA族元素,分别位于第2、3、4周期。根据元素周期律判断,非金属性N>P>As,则NH3比AsH3稳定性强,H3AsO4(As2O5对应的水化物)的酸性比H3PO4弱。As与N、P同在ⅤA族,N和P都有-3、+3、+5的化合价,则As也有-3、+3、+5的化合价。
6.卤族元素的单质与H2反应的情况如下表所示:
F2
在暗处能剧烈化合并发生爆炸,生成的氟化氢很稳定
Cl2
光照或点燃发生反应,生成的氯化氢较稳定
Br2
加热至一定温度时才能反应,生成的溴化氢不如氯化氢稳定
I2
不断加热才能缓慢反应,同一条件下,生成的HI会分解
(1)卤族元素位于周期表中的 族。
(2)依据上表可以推测出,随着核电荷数的增加, (填字母)。
a.单质的熔沸点逐渐升高
b.元素的非金属性逐渐减弱
c.卤化氢的还原性依次减弱
d.卤化氢的稳定性依次减弱
(3)I2与H2反应的化学方程式为 。
(4)不同卤素原子之间可形成卤素互化物,其性质与卤素单质相近。BrCl和FeCl2水溶液发生反应的化学方程式为 。
答案(1)ⅦA (2)bd (3)H2+I22HI
(4)3BrCl+6FeCl25FeCl3+FeBr3
解析(1)卤族元素的最外层电子数=元素的主族序数=7,所以卤族元素位于周期表中的ⅦA族。
(2)a、卤族元素,随着原子序数的递增,单质的熔、沸点逐渐升高,但是根据表中信息无法判断,故错误;b、根据表中的信息可知,单质与氢气化合越来越难,因此卤族元素随着原子序数的递增,元素的非金属性逐渐减弱,故正确;c、元素的非金属性逐渐减弱,卤化氢的还原性依次增强,故错误;d、元素的非金属性逐渐减弱,所以卤化氢的稳定性依次减弱,故正确。
(3)I2与H2反应生成碘化氢是可逆反应,反应的化学方程式为H2+I22HI。
- 7 -
(4)卤素原子之间可形成卤素互化物,其性质与卤素单质相近,根据氯气和FeCl2之间反应生成FeCl3的原理可知,BrCl和FeCl2在水溶液中发生反应的化学方程式为3BrCl+6FeCl25FeCl3+FeBr3。
提升能力·跨越等级
1.运用元素周期律分析下面推断,其中错误的是( )
①Be的金属性比Li弱 ②Tl元素既能与盐酸反应又能跟烧碱反应 ③At2为有色固体,HAt不稳定,AgAt感光性很强,但不溶于水也不溶于酸 ④Li在氧气中剧烈燃烧,产物是Li2O2,LiOH是一种强碱 ⑤Rb与水反应很剧烈 ⑥硒化氢(H2Se)是无色、有毒、比H2S稳定的气体
A.①②③④ B.②④⑥ C.①③⑤ D.②④⑤
答案B
解析①元素周期表中Be和Li处于同一周期,Be的原子序数比Li大,因此Be的金属性比Li弱,正确;②Tl与NaOH溶液不反应,铊(Tl)能与盐酸作用产生氢气,错误;③同主族元素性质具有相似性,从上到下有递变性,则At2为有色固体;HAt不稳定,AgAt感光性很强,且不溶于水也不溶于稀酸,正确;④锂(Li)在氧气中燃烧产物是Li2O,错误;⑤同主族从上到下元素金属性逐渐增强,Rb与水反应很剧烈,正确;⑥同主族元素的原子,从上到下氢化物的稳定性逐渐减弱,则硒化氢(H2Se)是无色、有毒、不如H2S稳定的气体,错误。
2.(双选)根据元素周期律和元素周期表的知识分析下面的推断,其中错误的是( )
A.O的非金属性比N强
B.Sr(OH)2的碱性强于Ba(OH)2
C.砹(At)的单质是有色固体,HAt很稳定
D.AsH3是无色、有毒的气体
答案BC
解析O和N同在第2周期,N在O的左边,则O的非金属性比N强,A正确;同主族元素从上到下金属性增强,则金属性SrI
答案A
解析F2极易与水反应生成氟化氢和氧气,所以F2不能从NaCl溶液中置换出氯气,A项正确;Cl2能与水反应生成HClO和HCl,所以不能用水吸收Cl2
- 7 -
中的HCl,B项错误;苯的密度比水小,应在上层,所以装置E上层呈现紫红色,C项错误;溴单质能和碘化钾反应生成碘单质,但过量Cl2也会氧化碘离子生成碘单质,会对实验造成干扰,所以不能证明非金属性Br>I,D项错误。
4.短周期元素A、B、C、D的原子序数依次增大,X、Y、Z、W是由这四种元素中的两种元素组成的常见化合物,X为有刺激性气味的气体,Y为淡黄色固体,甲是由C元素形成的气体单质,乙为红棕色气体,上述物质之间的转化关系如下图所示(部分反应物或生成物省略)。下列说法正确的是( )
A.原子半径大小顺序:D>C>B>A
B.最简单气态氢化物的稳定性:B>C
C.图示转化关系涉及的反应均为氧化还原反应
D.元素C、D形成的化合物中一定只含离子键
答案C
解析根据题意,Y是Na2O2,乙是NO2,X是NH3,Z是NO,W是H2O,甲是O2。由上述分析可知,A为H,B为N,C为O,D为Na。电子层越多,原子半径越大,同周期元素从左向右原子半径减小,则原子半径:D>B>C>A,故A项错误;B的氢化物为NH3,C的氢化物为H2O,稳定性为:H2O>NH3,故B项错误;X→Z是氨气的催化氧化反应,Y→甲是过氧化钠与水反应,Z+甲乙的反应是一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮,涉及的反应均为氧化还原反应,故C项正确;元素C、D形成的化合物为氧化钠或过氧化钠,过氧化钠中含有离子键和共价键,故D项错误。
5.根据元素周期律,由下列事实进行归纳推测,推测不合理的是( )
选项
事实
推测
A
CaCO3和BaCO3都难溶于水
SrCO3也难溶于水
续 表
选项
事实
推测
B
Si是半导体材料,同族的Ge也是半导体材料
第ⅣA族的元素的单质都可作半导体材料
C
HCl在1 500 ℃时分解,HI在230 ℃时分解
HBr的分解温度介于二者之间
D
P与H2在高温时反应,S与H2加热时能反应
Si与H2在高温时能反应
答案B
解析同一主族元素的性质相似,CaCO3和BaCO3都难溶于水,因此SrCO3也难溶于水,A项正确;在元素周期表中,位于金属和非金属分界线处的元素单质能作半导体,Pb不位于金属元素和非金属元素分界线处,所以Pb不能作半导体材料,B项错误;元素的非金属性越强,其氢化物的稳定性越强,非金属性Cl>Br>I,所以氢化物的稳定性HCl>HBr>HI,则HBr的分解温度介于二者之间,C项正确;元素的非金属性越强,其单质与氢气反应越容易,非金属性S>P>Si,所以Si与H2在高温时能反应,D项正确。
6.X、Y、Z、W是四种短周期元素,它们在元素周期表中的相对位置如图所示,并且这四种元素的最外层电子数之和为20,下列叙述错误的是( )
- 7 -
A.上述元素中X的最高价氧化物对应的水化物的酸性最强
B.Z和Y均可与氢元素形成18电子的分子
C.Mg可以在W与Y所形成的某种化合物中燃烧
D.四种元素对应的简单氢化物中,稳定性最好的是Z
答案D
解析X、Y、Z、W四种元素属于短周期元素,根据元素在周期表中的位置知,W、X、Y属于第2周期元素,Z属于第3周期元素,设X原子的最外层电子数是a,则W的最外层电子数是a-1,Y的最外层电子数是a+1,Z最外层电子数是a,这四种元素原子的最外层电子数之和为20,则a-1+a+a+1+a=20,a=5,所以X是氮元素、W是碳元素、Y是氧元素、Z是磷元素。上述元素中氮元素的最高价氧化物对应的水化物为HNO3,酸性最强,A正确;Z是磷元素,Y是氧元素,与氢元素形成18电子的分子分别为PH3、H2O2,B正确;Mg可以在W与Y所形成的化合物CO2中燃烧,C正确;四种元素中非金属性最强的是O,则对应的简单氢化物中稳定性最好的是H2O,D错误。
7.下表为元素周期表的一部分,请回答有关问题:
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2
①
②
3
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
4
⑨
⑩
(1)⑤和⑧的元素符号分别是 和 。
(2)表中最活泼的金属是 (填写元素符号,下同),非金属性最强的元素是 。
(3)表中能形成两性氢氧化物的元素是 ,分别写出该元素的氢氧化物与⑥和⑨的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式: , 。
(4)请设计一个实验,比较⑦与⑩的单质氧化性的强弱: 。
答案(1)Si Ar (2)K F
(3)Al 2Al(OH)3+3H2SO4Al2(SO4)3+6H2O
Al(OH)3+KOHK[Al(OH)4]
(4)取无色溴化钠的水溶液少许,向其中加入新制氯水,溶液变橙红色
解析根据周期表中元素的位置可以确定各种元素,如下表所示:
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2
①N
②F
3
③Mg
④Al
⑤Si
⑥S
⑦Cl
⑧Ar
4
⑨K
⑩Br
8.现有部分元素的原子结构特点如表:
X
L层电子数是K层电子数的3倍
Y
核外电子层数等于原子序数
- 7 -
Z
L层电子数是K层和M层电子数之和
W
最外层电子数是次外层电子数的2.5倍
(1)画出W原子结构示意图 。
(2)元素X与元素Z相比,非金属性较强的是 (填元素名称),写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式: 。
(3)X、Y、Z、W四种元素形成的一种离子化合物,其水溶液显强酸性,该化合物的化学式为 。
(4)元素X和元素Y以原子个数比1∶1化合形成的化合物Q,元素W和元素Y化合形成的化合物M,Q和M的电子总数相等。以M为燃料、Q为氧化剂,可作火箭推进剂,最终生成无毒的、且在自然界中稳定存在的物质,写出该反应的化学方程式: 。
答案(1)
(2)氧 2H2S+O22H2O+2S↓
(3)NH4HSO4 (4)N2H4+2H2O2N2+4H2O
解析X元素的L层电子数是K层电子数的3倍,根据核外电子排布的规律可推出X为O,Y元素核外电子层数等于原子序数,推出Y为H,Z元素L层电子数是K层和M层电子数之和,推出Z为S,W元素最外层电子数是次外层电子数的2.5倍,推出W为N。
(1)W为N,其原子结构示意图为。
(2)X为O,Z为S,比较两者的非金属性时一般通过置换反应进行比较,如2H2S+O22H2O+2S,氧气的氧化性强于S,即O的非金属性强于S。
(3)题给四种元素组成化合物是离子化合物,该化合物为铵盐,水溶液显强酸性,应是酸式盐,即化学式为NH4HSO4。
(4)X和Y以原子个数比为1∶1化合形成的化合物是H2O2,其结构式为H—O—O—H,电子式为H··H;H2O2的电子总数为18,化合物M是由N和H组成的18电子微粒,即M为N2H4,M和Q反应生成无毒物质,即N转化成N2,H转化成H2O,则化学反应的方程式为N2H4+2H2O2N2+4H2O。
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★x、y、z、w、n为五种短周期元素,其中y元素原子核外最外层电子数是其电子层数的3倍,它们在周期表中的相对位置如图所示:
请回答下列问题:
(1)w位于周期表中第 周期 族。
- 7 -
(2)n、z、w三种元素最高价氧化物对应水化物的酸性由弱到强的顺序为: (用化学式表示)。
(3)下列事实能说明y元素的非金属性比z元素的非金属性强的是 。
A.y单质与z的气态氢化物水溶液反应,溶液变浑浊
B.在氧化还原反应中,1 mol y单质比1 mol z得电子多
C.y和z两元素的简单氢化物受热分解,前者的分解温度高
D.y元素最高价氧化物对应水化物的酸性比z元素最高价氧化物对应水化物的酸性强
(4)y和氢元素形成的10电子微粒中常见+1价阳离子为 (填化学式)。
(5)m元素的原子序数为 ,它是一种 (填“金属”或“非金属”)元素。
答案(1)3 ⅦA (2)H2CO3S>C,则这三种元素最高价氧化物对应水化物的酸性由弱到强的顺序为H2CO3
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