1、第 3 节 元素周期表的应用第 2 课时 预测同主族元素的性质一、选择题(本题包括 10 小题,每小题 5 分,共 50 分)1.下列各项叙述正确的是 ( )A.从 HF、HCl、HBr、HI 酸性递增的事实,推出 F、Cl、Br、I 的非金属性递增的规律B.Li 在氧气中燃烧主要生成 Li2O2C.第 3 周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强D.元素周期律是元素原子核外电子排布周期性变化的结果2.镭是元素周期表中第 7 周期第A 族元素,下列关于镭的性质的描述中不正确的是 ( )A.在化合物中呈+2 价B.单质与水反应,放出氢气C.氢氧化物呈两性D.碳酸盐难溶于水3.超重元素“稳定岛”
2、的假设预言:自然界中可能存在着原子序数为 114 的元素的稳定同位素 208X。1999 年人们发现了 114 号元素,有力地支持了“稳定岛”学说。请你根据已知的元素周期律预测 208X 在元素周期表中的位置 ( )A.第 8 周期族 B.第 7 周期A 族C.第 7 周期A 族 D.第 6 周期B 族4.某海带含砷超标,经水浸泡 24 小时后,其含砷量才能达到食用安全标准。砷为第 4 周期A族元素,根据它在元素周期表中的位置推测,砷不可能具有的性质是 ( )A.砷在通常状况下是固体B.可以有-3、+3、+5 等多种化合价C.As2O5对应水化物的酸性比 H3PO4弱D.砷的还原性比磷弱5.短
3、周期元素甲戊在元素周期表中的相对位置如表所示:甲 乙丙 丁 戊下列判断正确的是 ( )A.原子半径:丙丙C.氢氧化物碱性:丙丁戊D.最外层电子数:甲乙6.元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法中正确的是 ( )A.元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价B.多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高C.P、S、Cl 得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强D.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素7.(双选)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图,下列说法正确的是 ( )A.原子半径:ZYXB.气态氢化物的稳定性:RWC.WX3和水反应
4、形成的化合物是离子化合物D.Y 和 Z 两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应8.X+、Y +、M 2+、N 2-均为含有一定数目电子的短周期元素的简单离子,离子半径大小关系是 N2-Y+、Y +X+、Y +M2+,下列比较正确的是 ( )A.原子半径:N 可能比 Y 大,也可能比 Y 小B.M2+、N 2-核外电子数:可能相等,也可能不等C.原子序数:NMXYD.碱性:M(OH) 2YOH9.下图为元素周期表的一部分。X YZ WX、Y、Z、W 均为短周期元素,若 W 原子的最外层电子数是其次外层电子数的 7/8。则下列说法中正确的是 ( )A.Y 单质可与 Z 的氢化物的水溶液反应,使溶液
5、 pH 升高B.含氧酸的酸性:WZC.原子半径由大到小的排列顺序是 ZYXD.X 的单质中有一种为白色蜡状固体10.短周期元素 R、T、Q、W 在元素周期表中的相对位置如图所示,其中 T 所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是 ( )A.最简单气态氢化物的热稳定性:RQB.最高价氧化物对应水化物的酸性:QQRD.含 T 的盐溶液一定显酸性二、非选择题(本题包括 4 小题,共 50 分)11.(12 分)四种短周期元素在周期表中的相对位置如下表所示,其中 Z 元素原子次外层电子总数是其最外层电子数的 2 倍。X YZ W请回答下列问题:(1)元素 Z 位于周期表中第 周期 族;(2)这些
6、元素的氢化物中,稳定性最差的是 (写化学式);(3)XW2的名称为 ;(4)写出 X 的单质与 W 的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液反应的化学方程式 ;(5)X 的最高价氧化物对应的水化物比 Y 的最高价氧化物对应的水化物的酸性 ,能证明这一事实的有关反应的离子方程式为 。12.(12 分)已知 X、Y、Z 都是短周期元素,它们的原子序数依次递增,X 原子的电子层数与它的核外电子总数相同,而 Z 原子的最外层电子数是次外层电子数的三倍,Y 和 Z 可以形成两种气态化合物,则(1)X 是 ,Y 是 ,Z 是 。(2)由 Y 和 Z 组成,且 Y 和 Z 质量比为 720 的化合物的化学式(分子
7、式)是。(3)由 X、Y、Z 中的两种元素组成,且与 X2Z 分子具有相同电子数的两种离子是和 。(4)X、Y、Z 可以形成一种盐,此盐中 X、Y、Z 元素的原子的个数比为 423,该盐的化学式(分子式)是 。13.(12 分) X、Y、Z、Q、R 是五种短周期元素,原子序数依次增大。X、Y 两元素最高正价与最低负价之和均为 0;Q 与 X 同主族;Z、R 分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素。请回答下列问题:(1)五种元素原子半径由大到小的顺序是(写元素符号) 。(2)X 与 Y 能形成多种化合物,相对分子质量最小的物质是(写分子式) 。(3)由以上某些元素组成的化合物 A、B、C、D
8、 有如下转化关系:A B(在水溶液中进行)其中 C 是溶于水显酸性的气体;D 是淡黄色固体。写出 C 的化学式: ;D 的化学式: 。如果 A、B 均由三种元素组成,B 为两性不溶物,则 A 的化学式为 ,由 A 转化为B 的离子方程式为 。14.(14 分)(能力挑战题)X、Y、Z、M、R、Q 是短周期主族元素,部分信息如下表所示:X Y Z M R Q原子半径/nm0.154 0.074 0.099 0.118主要化合价-4,+4-2 -1,+7 +3其他阳离子核外无电子无机非金属材料的主角焰色反应呈黄色(1)R 在自然界中有质量数为 35 和 37 的两种核素,它们之间的关系是互为 ;R
9、在元素周期表中的位置是 。(2)Z 的单质与水反应的化学方程式是 。(3)Y 与 R 相比,非金属性较强的是 (用元素符号表示),下列事实能证明这一结论的是 (填字母序号)。a.常温下 Y 的单质呈固态,R 的单质呈气态b.稳定性 XRYX4c.Y 与 R 形成的化合物中 Y 呈正价(4)根据表中数据推测,Y 的原子半径的最小范围是 ;写出工业制取 Y 的单质的化学方程式 。答案解析1.【解析】选 D。A 项应由其最高价含氧酸的酸性来推导非金属性的相对强弱,A 项错误;Li在空气中燃烧应主要生成 Li2O,B 项错误;C 项应为最高价含氧酸的酸性从左到右依次增强,C项错误。2.【解析】选 C。
10、解答此题的关键是熟练掌握和灵活运用有关金属钙及其化合物性质、元素周期律方面的知识。在周期表中同主族金属元素,从上到下其金属性依次增强,因此,可以确定其单质能与水反应,放出氢气;其氢氧化物呈现出比氢氧化钙更强的碱性,而不呈两性。又由于镭是第A 族元素,因此具有第A 族元素的某些共性,如在化合物中呈+2 价,其碳酸盐难溶于水等。3.【解析】选 C。根据已有的元素周期律,第 7 周期如果排满,应排到 118 号,即 118 号元素应位于第 7 周期 0 族(第 18 列),由此可知 114 号元素应位于第 7 周期,第A 族(第 14 列)。4.【解析】选 D。由砷在周期表中的位置可知砷与磷同主族,
11、且在磷的下一周期。磷为固体,砷应为固体;磷有-3、+3、+5 等多种化合价,砷为非金属,与磷的主要化合价相同;同一主族元素,由上到下非金属性逐渐减弱,故最高价含氧酸的酸性逐渐减弱,单质的还原性逐渐增强。5.【解析】选 C。同周期元素原子半径从左至右是依次减小的,故 A 项错误;同主族元素金属性自上而下是增强的,故 B 项错误;同周期元素的金属性从左至右越来越弱,故对应氢氧化物的碱性是逐渐减弱的,故 C 项正确;同周期元素的原子最外层电子数从左到右越来越多,故 D项错误。6.【解析】选 C。A 项,对于主族元素而言,元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价,对于过渡元素而言,如铁,最外层只有
12、2 个电子,而最高价态却为+3 价,A 错误;B 项,根据能量最低原理,在多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较低,B 错误;D 项,元素周期表中位于金属和非金属的分界线附近的元素具有一定的金属性和非金属性,过渡元素是指元素周期表中所有副族和族元素,D 错误。7.【解析】选 B、D。非金属性越强,对应气态氢化物就越稳定,所以 HCl 比 H2S 稳定,即 B 项正确;Y 和 Z 的最高价氧化物对应的水化物分别是 NaOH 和 Al(OH)3,因 Al(OH)3为两性氢氧化物,既能与酸反应又能与强碱溶液反应,所以 D 项正确;A 项中应该是 YZX,所以不正确;C 项中硫酸为共价化合物
13、,所以不正确。8.【解析】选 B。N 原子只可能是第 2、3 周期的非金属元素,Y 只能是第 3 周期的金属元素,所以 N 原子半径只能小于 Y 的原子半径,A 项错;若 M、N 是相邻周期的元素,则 M2+、N 2-核外电子数可能相等,反之不等,B 项对;与以上分析类似,C、D 项都错。9.【解析】选 A。由 W 的原子结构特点可推知 W 为氯元素,则依它们在元素周期表中的位置关系可知 X、Y、Z 依次为氮元素、氧元素和硫元素。A 中的反应是 2H2S+O2 2S+2H 2O,A 正确;B 中最高价含氧酸的酸性正确,其他价态的化合物则不一定,B 错误;X、Y、Z 的原子半径应是 ZXY,C
14、错误;氮元素的单质 N2为无色气体,D 错误。10.【解析】选 D。短周期元素中周期序数与族序数相等的元素是 H、Be 和 Al,根据 T 在周期表中的相对位置,它只能是第 3 周期的 Al,据此可知:R 为氮元素,Q 为硅元素,W 为硫元素。非金属性越强,最高价含氧酸的酸性和气态氢化物的热稳定性就越强。氮元素的非金属性比硅的强,所以 NH3比 SiH4稳定,A 选项正确;硫元素的非金属性比硅的强,所以 H2SO4的酸性比H2SiO3的酸性强,B 选项正确;同一周期随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,所以原子半径:AlSiP,同一主族随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,所以原子半径:PN,
15、即AlSiPN,C 选项正确;NaAl(OH) 4溶液显碱性,D 选项错误。【技法小结】元素推断题的着手点(1)从物质结构着手:因为它能从微观的角度探求元素的根源。物质结构包括原子或离子半径、核外电子的排布、核电荷数等。(2)从周期表中的位置着手:尤其注意周期表中前三周期元素的位置排布特点。(3)比较元素的性质:元素性质必然紧密联系元素周期律和元素周期表,因为它能从宏观的角度揭示元素及化合物间的相互关系和性质递变规律。元素的性质主要指元素的金属性、非金属性、单质及其简单离子的氧化性、还原性,最高价氧化物对应水化物的酸碱性,气态氢化物的稳定性以及元素及其化合物的一些特性。(4)通过计算:通过有关
16、化学反应或微粒之间物质的量的关系的计算,得出元素的相对原子质量、质子数等数据,就能将元素定位。11.【解析】由于第 1 周期只有两种元素,根据短周期元素在周期表中的位置,确定 Z 只能是第 3 周期的元素,根据电子排布信息可知,Z 原子的原子结构示意图为 ,即 Z 为硅元素,据此可以判断出其他元素如下表:X(C) Y(N)Z(Si) W(S)(1)硅位于元素周期表的第 3 周期第A 族。(2)根据元素周期律可知,四种元素中 Si 的非金属性最弱,所以 SiH4的稳定性最差。(3)XW2是 CS2,名称是二硫化碳。(4)木炭与浓硫酸在加热条件下反应生成 CO2、SO 2和 H2O。(5)可用稀硝
17、酸与碳酸钠溶液反应生成二氧化碳证明硝酸酸性比碳酸酸性强。答案:(1)3 A (2)SiH 4 (3)二硫化碳(4)C+2H2SO4(浓) CO2+2SO 2+2H 2O(5)弱 2H +C =CO2+H 2O12.【解析】短周期元素中,电子层数与其核外电子总数相同的只有氢元素,所以 X 为 H;Z 原子的最外层电子数是次外层电子数的三倍,最外层最多为 8,则次外层一定小于 8/3,所以 Z 只有两个电子层,即最外层电子数为 6,Z 的原子序数为 8,Z 为氧元素;Y 和 Z 可以形成两种气态化合物,推出 Y 可能为 C 或 N;通过(2)排除了 C,所以 Y 为 N。答案:(1)氢 氮 氧 (
18、2)N 2O5 (3)N OH - (4)NH 4NO313.【解析】(1)根据短周期元素中 X、Y 两元素最高正价与最低负价之和均为 0,推知 X、Y 元素分别为 H 和 C,Q 与 X 同主族推知 Q 为钠元素,Z、R 分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素,推知 Z 为氧元素,R 为铝元素。原子半径大小顺序为 NaAlCOH。(2)C 和 H 形成的物质是有机化合物,分子质量最小的只能是 CH4。(3)溶于水显酸性的气体只能是 CO2,D 是淡黄色固体,只能是过氧化钠,B 为两性不溶物,A、B均由三种元素组成,根据转化关系可知 A 为 NaAlO2,B 为 Al(OH)3,由 A 转
19、化为 B 的离子方程式为:Al +CO2+2H2O=Al(OH)3+HC 或 2Al +CO2+3H2O=2Al(OH)3+C 。答案:(1)NaAlCOH (2)CH 4(3)CO2 Na 2O2 NaAlO 2Al +CO2+2H2O=Al(OH)3+HC或 2Al +CO2+3H2O=2Al(OH)3+C14.【解析】X 的阳离子核外无电子,X 为氢;Y 是无机非金属材料的主角,Y 是硅;Z 的焰色反应呈黄色,Z 是钠;M 的化合价只有-2 价,M 为氧;R 有-1 价和+7 价,R 为氯;Q 的化合价为+3 价,且原子半径比 R 大,Q 为铝。(1)35Cl 和 37Cl 互为同位素,
20、在元素周期表中位于第 3 周期第A 族;(2)钠与水反应的化学方程式为 2Na+2H2O 2NaOH+H2。(3)Cl 的非金属性比 Si 强,稳定性 HClSiH4,SiCl4中 Si 显+4 价都可以证明这一结论。元素的非金属性与元素对应单质的状态无必然联系。(4)根据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,原子半径逐渐增大的规律,结合表中数据推测,Si 的原子半径应该大于 0.099 nm 小于 0.143 nm。工业上制取硅单质的化学方程式为 2C+SiO2 Si+2CO。答案:(1)同位素 第 3 周期第A 族(2)2Na+2H2O=2NaOH+H2(3)Cl b、c(4)大于 0.099 nm 小于 0.143 nm2C+SiO2 Si+2CO【互动探究】(1)能证明 Y 与 R 的非金属性强弱的事实还有哪些?提示:氯气与氢气化合比硅与氢气化合容易。高氯酸的水溶液能与硅酸钠的水溶液反应生成硅酸沉淀等。(2)R 的单质通入 Z 的最高价氧化物对应的水化物的溶液中,可以得到漂白液,该反应的离子方程式是什么?提示:R 的单质为 Cl2,Z 的最高价氧化物对应的水化物为 NaOH,则反应的离子方程式是Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
