2020版高考化学大二轮优选习题 专题二 化学基本理论 专题突破练5 物质结构 元素周期律
专题突破练5 物质结构 元素周期律
一、选择题(本题包括10个小题,每小题6分,共60分)
1.(2018福建三明一中高三月考)2016年IUPAC命名117号元素为Ts,Ts原子最外层电子数是7。下列说法不正确的是( )
A.Ts是第七周期第ⅦA族元素
B.Ts在同主族元素中非金属性最弱
C.Ts的同位素原子具有完全相同的性质
D.中子数为176的Ts核素的符号是Ts
答案C
解析根据各周期稀有气体元素的原子序数判断Ts位于第七周期,Ts原子最外层电子数为7,Ts位于第ⅦA族,A项正确;同主族从上到下元素的非金属性减弱,Ts在同主族元素中非金属性最弱,B项正确;同位素原子的化学性质相似,物理性质不同,C项错误;中子数为176的Ts核素的质量数为117+176=293,D项正确。
2.(2018黑龙江大庆中学期中)运用元素周期表和元素周期律的知识推断,下列说法不合理的是( )
A.PH3、H2S、HCl的热稳定性和还原性从左到右依次增强
B.若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则原子序数:X>Y
C.硅、锗都位于元素周期表中金属与非金属的分界处,都可以做半导体材料
D.Cs和Ba分别位于第六周期ⅠA和ⅡA族,则碱性:CsOH>Ba(OH)2
答案A
解析根据元素周期律,同周期元素从左到右氢化物的热稳定性逐渐增强,离子的还原性逐渐减弱,所以PH3、H2
9
S、HCl的热稳定性从左到右依次增强,还原性从左到右依次减弱,A项不合理;具有相同的电子层结构的离子,核电荷数越大,半径越小,若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则原子序数:X>Y,B项合理;硅、锗均处于金属与非金属的分界处,因此这两种元素既表现一定的金属性又表现一定的非金属性,都可以做半导体材料,C项合理;Cs、Ba同周期,自左到右元素金属性减弱,最高价氧化物对应水化物的碱性减弱,故碱性CsOH>Ba(OH)2,D项合理。
3.(2018陕西西安“八校”高三联考)短周期元素A、B、C在元素周期表中所处的位置如图所示,A、B、C三种元素原子的质子数之和为32,D元素原子的最外层电子数为其次外层电子数的2倍。则下列说法正确的是( )
A.B的气态氢化物比C的气态氢化物稳定
B.元素D形成的气态氢化物一定是正四面体形分子
C.A、B两种元素的气态氢化物均能与它们的最高价氧化物对应的水化物发生反应,且反应类型相同
D.四种元素的原子半径:B>D>A>C
答案D
解析根据A、B、C三种元素在元素周期表中的相对位置,设A的原子序数是x,则B的原子序数是x+9,C的原子序数是x+2,则x+x+9+x+2=32,解得x=7,即A是N,B是S,C是F。D元素原子的最外层电子数为次外层电子数的2倍,因此D是碳元素。非金属性越强,氢化物的稳定性越强,F是最活泼的非金属,HF的稳定性最强,A项错误;碳元素的氢化物乙烯是平面形结构,B项错误;氨气和硝酸反应是化合反应,且不是氧化还原反应。H2S和浓硫酸反应是氧化还原反应,反应类型不同,C项错误;同周期元素从左到右原子半径依次减小,同主族元素原子半径从上而下依次增大,故四种元素的原子半径:B>D>A>C,D项正确。
4.(2018北京丰台高三一模)已知34Se、35Br位于同一周期,根据元素在周期表中的位置,下列说法正确的是( )
A.还原性:Cl->Br-
B.酸性:H2SeO4>HBrO4>HClO4
C.原子半径:Cl>Br>Se
D.气态氢化物的稳定性:H2S>H2Se
答案D
解析溴单质的氧化性弱于氯气,则对应离子的还原性Cl-
Br>Se,则酸性强弱为HClO4>HBrO4>H2SeO4,故B项错误;Br、Se原子比Cl原子多1个电子层,所以Cl的原子半径最小,Br、Se的电子层数相同,Br的原子序数大于Se,所以原子半径:BrBr>S,故C项错误;非金属性:S>Se,则气态氢化物的稳定性:H2S>H2Se。故D项正确。
5.(2018河南豫南豫北名校精英联赛)部分短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价随原子序数的变化关系如图所示,下列说法正确的是( )
9
A.离子半径的大小顺序:dz>d
C.除去实验后试管中残留的g单质,可用热的氢氧化钠溶液
D.g、h的氧化物对应的水化物的酸性:h>g
答案C
解析根据题意可推出x、y、z、d、e、f、g、h分别为H、C、N、O、Na、Al、S、Cl。O2-、Na+和Al3+只有两个电子层,核外电子结构相同,核电荷数越大的离子半径越小,则离子半径大小顺序为O2->Na+>Al3+,A项错误;CH4、NH3、H2O中,CH4、NH3常温下为气体,H2O在常温下呈液态,故水的沸点最高,B项错误;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除去,C项正确;g、h的氧化物对应的水化物含氧酸有多种,没有说明是最高价含氧酸,无法比较酸性强弱,D项错误。
6.(2018陕西宝鸡高三质量检测)A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期元素,m、n、p、q、s是由这些元素中的两种或三种元素组成的化合物,r是由元素C形成的单质,上述物质的转化关系如图所示。常温下0.01 mol·L-1s溶液的pH为12。下列说法正确的是( )
A.原子半径的大小BY>X
B.Y分别与X、Z形成二元化合物中不可能存在共价键
C.W、Y、Z的单质分别与X2反应时,条件不同产物均不同
D.如图所示实验可证明非金属性:Cl>Z
9
答案D
解析由题意可知W、X、Y、Z分别为C、O、Na、S。X、Y的简单离子核外均为10个电子,原子序数越大,其简单离子半径越小,所以离子半径:X>Y,A项错误;过氧化钠中两个氧原子间形成共价键,再与钠形成离子键,B项错误;S与O2反应只能生成SO2,与反应条件无关,C项错误;浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气,硫化氢可被氯气氧化成硫单质,从而使硫化氢溶液浑浊,此实验可证明非金属性:Cl>S,D项正确。
8.(2018湖北八校高三联考)位于不同主族的四种短周期元素甲、乙、丙、丁,其原子序数依次增大,原子半径r(丁)>r(乙)>r(丙)>r(甲)。四种元素中,只有一种为金属元素,乙和丙原子的最外层电子数之和为丁原子的最外层电子数的3倍。据此推断,下列叙述正确的是( )
A.丙的简单氢化物分子内存在氢键
B.由甲、乙两元素组成的化合物中,只含有极性键
C.由甲和丙两元素组成的分子不止一种
D.乙和丁两元素的最高价氧化物的水化物之间能发生反应
答案C
解析甲、乙、丙、丁四种短周期元素原子序数依次增大,原子半径r(丁)>r(乙)>r(丙)>r(甲),则甲为氢元素,丁处于第三周期,乙、丙处于第二周期;四种元素中只有一种为金属元素,四种元素处于不同的主族,乙和丙原子的最外层电子数之和为丁原子的最外层电子数的3倍,乙为碳元素,丙为氮元素,丁为铝元素。丙为氮元素,丙的简单氢化物为NH3,NH3分子间存在氢键,NH3分子内没有氢键,A项错误;甲为氢元素,乙为碳元素,甲、乙组成的化合物有CH4、C2H4等烃类物质,CH4中只有极性键,其余烃中既有极性键又有非极性键,B项错误;H与N可形成NH3、N2H4,C项正确;乙的最高价氧化物对应的水化物为H2CO3,丁的最高价氧化物对应水化物为Al(OH)3,Al(OH)3与H2CO3不能反应,D项错误。
9.(2018湖南H11教育联盟高三联考)X、Y、Z、W、M为短周期主族元素,25 ℃时,其最高价氧化物对应的水化物(浓度均为0.01 mol·L-1)溶液的pH和原子半径的关系如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A.Y的最高价氧化物的电子式为
B.最简单气态氢化物的热稳定性:Z>W
9
C.X、M两种元素形成的简单离子半径大小顺序:X2,则Y为C;W对应pH<2,则W为S;Z对应pH=2,且原子序数最大,则Z是Cl。Y为碳元素,Y的最高价氧化物为CO2,其电子式为,故A项正确;氯元素的非金属性比硫强,简单气态氢化物的热稳定性:Z>W,故B项正确;X、M两种元素形成的简单离子分别是N3-和Na+,N3-和Na+核外电子排布相同,电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,故C项错误;X的氢化物NH3与Z的氢化物HCl反应后生成的化合物是NH4Cl,其中铵根离子与氯离子形成离子键,氮原子与氢原子以共用电子对形成共价键,故D项正确。
10.(2018江淮十校高三联考)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表:
元素代号
X
Y
Z
M
R
Q
原子半径
(×10-10 m)
1.86
0.99
1.43
1.60
0.75
0.74
主要
化合价
最高正价
+1
+7
+3
+2
+5
—
最低负价
—
-1
—
—
-3
-2
下列说法错误的是( )
A.Q2-比R3-更容易失去电子
B.X、Z、R的最高价氧化物的水化物之间可两两相互反应
C.元素X和Q形成的化合物中可能既含离子键,也含共价键
D.元素形成的气态氢化物的稳定性:Q>Y
答案A
解析一般地,主族元素的最高正价=主族序数。Y的最高正价为+7价,所以Y是氯而不是氟。Q只有最低负价-2价、没有一般意义上的最高正价,所以Q是氧。R最高正价是+5价,而且R的原子半径小于氯,所以R是氮而不是磷。X、M、Z的最高正价分别是+1、+2、+3,原子半径:X>M>Z,所以X、M、Z分别是钠、镁、铝。非金属性:Q>R,所以还原性:Q2-Y,所以元素形成的气态氢化物的稳定性:Q>Y,D项正确。
二、非选择题(本题包括4个小题,共40分)
11.(2018山东菏泽七县一中期中)(10分)A、B、C、D、E五种短周期元素的原子序数逐渐增大。A是原子半径最小的元素,B可形成多种同素异形体,其中一种的硬度是自然界中最大的。D元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍。E元素的M层电子数等于A和B的质子数之和。
(1)元素D在元素周期表中的位置是 。
(2)B、C、D三种元素的最简单氢化物的稳定性由强到弱的顺序是 (填化学式)。
(3)A、B、C、D几种元素之间可以形成多种10电子微粒,写出上述10电子微粒中离子之间发生反应的一个离子方程式: 。
(4)ED2是一种具有强氧化性的新型消毒剂,一定条件下4 mol ED2与5 mol C2A4恰好完全反应,请写出该反应的化学方程式: ;若反应消耗1 mol C2A4,则转移电子的物质的量为 。
答案(1)第二周期ⅥA族 (2)H2O>NH3>CH4
(3)N+OH-NH3·H2O(或OH-+H3O+2H2O) (4)4ClO2+5N2H45N2+4HCl+8H2O 4 mol
解析A是原子半径最小的元素,则A为氢元素;B可形成多种同素异形体,其中一种的硬度在自然界中最大,该物质为金刚石,则B为碳元素;D元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则D含有2个电子层,最外层含有6个电子,为氧元素;E元素的M层电子数等于A和B的质子数之和,则E为氯元素;C的原子序数介于碳元素和氧元素之间,则C为氮元素,根据分析可知:A、B、C、D、E分别为氢、碳、氮、氧、氯元素。(1)D为氧元素,原子序数为8,位于周期表中第二周期ⅥA族。(2)非金属性越强,气态氢化物越稳定;同周期主族元素,从左到右元素非金属性逐渐增强,则非金属性:O>N>C,则对应的气态氢化物的稳定性为H2O>NH3>CH4。(3)H、C、N、O形成的10电子粒子有:CH4、NH3(N、N)、H2O(H3O+、OH-)、HF等,以上10电子微粒之间反应的其中一个化学方程式为N+OH-NH3·H2O(或OH-+H3O+2H2O)。(4)E为氯元素,ED2为ClO2,C2A4为N2H4,一定条件下4 mol ClO2与5 mol N2H4恰好完全反应,反应的化学方程式为4ClO2+5N2H45N2+4HCl+8H2O。根据化学方程式可知,每消耗5 mol N2H4,转移电子的物质的量为20 mol,所以若反应消耗1 mol N2H4,则转移电子的物质的量为4 mol。
12.(2018河南豫南豫北名校精英联赛)(10分)A、B、C、D是原子序数依次增大的前四周期元素,A是元素周期表中原子半径最小的元素,它们组成的单质或化合物有如图转化关系,其中甲、丙和戊是单质,乙、丁和己是氧化物,其中丁是两性氧化物,戊是紫红色金属。请回答下列问题:
(1)D元素的元素符号为 ,C元素在周期表中的位置为 。
9
(2)用电子式表示己的形成过程: 。
(3)反应①在工业生产中通常称作 反应。
(4)甲、戊与浓硝酸可形成原电池,其中 (填化学式)作负极,正极电极反应式为 。
答案(1)Cu 第三周期ⅢA族
(2)H·+··+·HH
(3)铝热 (4)Cu N+e-+2H+NO2↑+H2O
解析A、B、C、D是原子序数依次增大的前四周期元素,A是周期表中原子半径最小的元素,A为氢元素;它们组成的单质或化合物有题图转化关系,其中甲、丙和戊是单质,乙、丁和己是氧化物,其中丁是两性氧化物,则丁为氧化铝;戊是紫红色金属,则戊为铜,根据框图,甲为铝,乙为氧化铜;丙为氢气,己为水。因此B、C、D分别为O、Al、Cu。
(1)D为Cu,C为Al,Al在周期表中位于第三周期ⅢA族;(2)水为共价化合物,用电子式表示水的形成过程为H·+
··+·HH;(3)反应①是铝与氧化铜发生的铝热反应;(4)铝、铜与浓硝酸可形成原电池,铝与浓硝酸发生钝化,铜容易被浓硝酸氧化而溶解,因此铜作负极,电极反应式为Cu-2e-Cu2+,铝作正极,总反应为Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O,因此正极的电极反应式为N+e-+2H+NO2↑+H2O。
13.(2018陕西西安中学高三期中)(10分)某含氯化合物A由两种短周期元素组成,常温下该物质为气态,测得该气体对空气的相对密度为3.0,A溶于水可得只含单一溶质B的弱酸性溶液,B溶液在放置过程中其酸性会增强。常温下,气体A与NH3反应生成离子晶体C、气体单质D和常见液体E,D为空气中含量最多的物质。气体A可用某一气体单质与潮湿的Na2CO3反应制得,同时生成两种钠盐。请回答下列问题:
(1)气体A的化学式为 ,气体单质D对应元素在元素周期表中的位置为 。
(2)用化学方程式表示B溶液酸性增强的原因: 。
(3)气体A与NH3反应的化学方程式为 ,该反应体现气体A具有 性。
(4)试写出制取气体A的化学方程式为 。
(5)设计实验探究离子晶体C的成分。
答案(1)Cl2O 第二周期第ⅤA族 (2)2HClO2HCl+O2↑ (3)3Cl2O+10NH36NH4Cl+2N2+3H2O 氧化
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(4)2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl
(5)取少量晶体溶于水,分成两份置于试管中;一份加入浓NaOH溶液、加热,若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,证明含有N;另一份加入用硝酸酸化的硝酸银溶液,若产生白色沉淀,证明含Cl-,由此证明该晶体为NH4Cl
解析气体A对空气的相对密度为3.0,则A的相对分子质量为29×3=87;A由两种短周期元素组成,其中一种是Cl,溶于水可得只含单一溶质B的弱酸性溶液,B溶液在放置过程中其酸性会增强,则A为Cl2O、B为HClO;气体A与NH3反应生成离子晶体C、气体单质D和常见液体E,D为空气中含量最多的物质,则C为NH4Cl、D为N2、E为H2O;气体A可用某一气体单质与潮湿的Na2CO3反应制得,根据氯原子守恒,则气体单质是Cl2。
(1)根据上述分析,A的分子式为Cl2O;D为N2,氮元素在周期表中的位置为第二周期第ⅤA族。(2)B为HClO,HClO易分解生成HCl和O2,所以B溶液在放置过程中其酸性会增强,反应的化学方程式为2HClO2HCl+O2↑。(3)由上述分析,气体A(Cl2O)与NH3反应生成NH4Cl、N2和H2O,反应的化学方程式为3Cl2O+10NH36NH4Cl+2N2+3H2O;反应后氯元素化合价由+1价→-1价,所以该反应体现A具有氧化性。(4)由前面的分析及已知,气体A(Cl2O)可用Cl2与潮湿的Na2CO3反应制得,同时生成两种钠盐,则Cl2发生自身氧化还原反应,生成的两种钠盐为NaCl和NaHCO3,故反应的化学方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl。(5)C为NH4Cl,要探究其成分,主要应检验N和Cl-的存在,可以取少量晶体溶于水,分成两份置于试管中;一份加入浓NaOH溶液、加热,若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则证明含有N;另一份加入用硝酸酸化的硝酸银溶液,产生白色沉淀,则证明含Cl-,由此证明该晶体为NH4Cl。
14.(2018四川成都郫都区高三阶段测试)(10分)A、B、C、D、E、F是中学化学中常见的六种短周期元素,有关位置及信息如下:
…
E
A
B
C
…
D
A的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成离子化合物;C单质一般保存在煤油中;F的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,G单质是日常生活中用量最大的金属,易被腐蚀或损坏。请回答下列问题:
(1)A元素的氢化物水溶液能使酚酞变红的原因为 (用电离方程式解释)。
(2)同温同压下,将a L A的氢化物气体和b L D的氢化物气体先后通入一盛水的烧杯中,若所得溶液的pH=7,则a b(填“>”“<”或“=”)。
(3)常温下,相同浓度的F、G简单离子的溶液中滴加NaOH溶液,F、G两元素先后沉淀,F(OH)n完全沉淀的pH是4.7,G(OH)n完全沉淀的pH是2.8,则在相同条件下,溶解度较大的是 (填化学式)。
(4)A与B可组成质量比为7∶16的三原子分子,该分子释放到空气中其化学作用可能引发的后果有 。
9
①酸雨 ②温室效应 ③光化学烟雾 ④臭氧层破坏
(5)A和C组成的一种离子化合物能与水反应生成两种碱,该反应的化学方程式是 。
(6)用电子式表示B、C两种元素形成化合物C2B2的过程: 。
(7)已知一定量的E单质能在B2(g)中燃烧,其可能的产物及能量关系如下图所示,请写出一定条件下EB2(g)与E(s)反应生成EB(g)的热化学方程式: 。
答案(1)NH3·H2ON+OH-
(2)> (3)Al(OH)3 (4)①③
(5)Na3N+4H2O3NaOH+NH3·H2O
(6)
(7)CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH=+172.5 kJ·mol-1
解析A的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成离子化合物,则A是氮元素;C单质一般保存在煤油中,则C是钠元素;F的最高价氧化物对应的水化物既能与酸反应又能与碱反应,则F是铝元素;G单质是日常生活中用量最大的金属,易被腐蚀或损坏,则G是铁元素;结合元素在元素周期表中的相对位置可知B是氧元素,E是碳元素,D是氯元素。(1)A元素的氢化物是NH3,溶于水得到的溶液氨水呈弱碱性,能电离出氢氧根离子使酚酞变红:NH3·H2ON+OH-;(2)同温同压下,将a L NH3和b L HCl气体通入水中可生成氯化铵,氯化铵是强酸弱碱盐,溶液呈酸性,若所得溶液的pH=7,则氨气要过量,因此a>b;(3)常温下,向相同浓度(设浓度均为c)Al、Fe简单离子的溶液中滴加NaOH溶液,Al(OH)3完全沉淀的pH是4.7,其Ksp=c×c3(OH-)=(10-9.3)3×c=10-27.9×c;Fe(OH)3完全沉淀的pH是2.8,其Ksp=c×c3(OH-)=(10-11.2)3×c=10-33.6×c,则Ksp较大的是Al(OH)3;(4)A与B组成质量比为7∶16的三原子分子是NO2,NO2易溶于水,释放到空气中可能引发酸雨和光化学烟雾,而温室效应是因为二氧化碳等的排放,臭氧层破坏是氟利昂等造成的,故选①③;(5)N和Na组成的离子化合物是Na3N,能与水反应生成两种碱,该反应的化学方程式是Na3N+4H2O3NaOH+NH3·H2O;(6)用电子式表示O、Na形成化合物Na2O2的过程为;(6)根据能量图可得,①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1;②CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1;根据盖斯定律由①-2×②得:CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH=+172.5 kJ·mol-1。
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