1、- 1 -考点 5 物质结构和元素周期律一、选择题1.(2016浙江高考9)短周期主族元素 X、Y、Z、W 的原子序数依次增大,X 原子核外最外层电子数是其电子层数的 2倍,X、Y 的核电荷数之比为 34。W -的最外层为 8电子结构。金属单质 Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应。下列说法正确的是 ( )A.X与 Y能形成多种化合物,一般条件下都能与 Z的最高价氧化物的水化物发生反应B.原子半径大小:XWC.化合物 Z2Y和 ZWY3都只存在离子键D.Y、W 的某些单质或两元素之间形成的某些化合物可作水的消毒剂【解题指南】解答本题时应注意以下几点:(1)了解常见元素的原子结构。(
2、2)明确原子半径的比较方法。(3)了解常见的消毒剂。【解析】选 D。短周期主族元素 X、Y、Z、W 的原子序数依次增大,X 原子核外最外层电子数是其电子层数的 2倍,则 X为 C或 S,若 X为 S,不能满足短周期主族元素 Y、Z、W 的原子序数依次增大这一条件,因此 X只能为 C。X、Y 的核电荷数之比为 34,则 Y为 O;金属单质 Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应,则 Z为 Na;W-的最外层为 8电子结构,则为第A 族元素,根据X、Y、Z、W 的原子序数依次增大,因此 W只能为 Cl。X 与 Y能形成多种化合物,如 CO2和 CO,Z的最高价氧化物的水化物为 NaOH,
3、其中 CO与 NaOH不反应,故 A项错误;X 和 Y、Z 和 W为同一周期元素,原子序数:XY,ZW,故 B项错误;化合物 Z2Y和 ZWY3的化学式分别为 Na2O和 NaClO3,二者均为离子化合物,都含有离子键,其中- 2 -NaClO3中还含有共价键,故 C项错误;Y、W 的单质 O3、Cl 2及二者形成的化合物ClO2均可用作消毒剂,故 D项正确。2.(2016江苏高考2)下列有关化学用语表示正确的是 ( )A.中子数为 10的氧原子： O108B.Mg2+的结构示意图:C.硫化钠的电子式:D.甲酸甲酯的结构简式:C 2H4O2【解析】选 B。中子数为 10的氧原子,质量数为 18
4、,表示为 ,A项错误;Mg 2+的O18核电荷数为 12,最外层电子数为 8,B项正确;Na 2S为离子化合物,电子式为,C项错误;甲酸甲酯的结构简式为 HCOOCH3,D项错误。3.(2016江苏高考4)短周期主族元素 X、Y、Z、W 原子序数依次增大,X 原子的最外层有 6个电子,Y 是迄今发现的非金属性最强的元素,在周期表中 Z位于A 族,W 与 X属于同一主族。下列说法正确的是 ( )A.元素 X、W 的简单阴离子具有相同的电子层结构B.由 Y、Z 两种元素组成的化合物是离子化合物C.W的简单气态氢化物的热稳定性比 Y的强D.原子半径:r(X)H 2S,C项错误;原子半径:FXYC.Y
5、的氢化物常温常压下为液态D.X的最高价氧化物的水化物为强酸【解题指南】解答本题时应从以下几点着手分析:(1)n通常为黄绿色气体;(2)q的水溶液具有漂白性;(3)0.01 molL-1r溶液的 pH为 2。【解析】选 C。短周期元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增加。m、p、r 是由这些元素组成的二元化合物,n 是元素 Z的单质,通常为黄绿色气体,则 n是氯气,Z是氯元素;0.01 molL-1r溶液的 pH为 2,说明 r是强酸,因此 W是 H;q的水溶液具有漂白性,s 通常是难溶于水的混合物,根据转化关系图可知 m是水,r 是氯化氢,q 是次氯酸,p 是烷烃(如甲烷),因此 X是碳元素,
6、Y 是氧元素。同周期自左向右原子半径逐渐减小,同主族自上而下原子半径逐渐增大,则原子半径的大小:WX,B 错误;Y 的氢化物是水或双氧水,常温常压下为液态,C 正确;X 的最高价氧化物的水化物碳酸为弱酸,D 错误。5.(2016全国卷9)a、b、c、d 为短周期元素,a 的原子中只有 1个电子,b2-和 c+离子的电子层结构相同,d 与 b同族。下列叙述错误的是 ( )A.a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1- 4 -B.b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物C.c的原子半径是这些元素中最大的D.d和 a形成的化合物的溶液呈弱酸性【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)掌握氢
7、元素的常见化合价。(2)元素周期表中短周期元素形成化合物的多样性的判断。【解析】选 A。a 的原子中只有 1个电子,则 a为氢元素,a、b、c、d 为短周期元素,b 2-和 c+离子的电子层结构相同,则 b为氧元素,c 为钠元素,d 与 b同族,则 d为硫元素,据此解答。氢与氧、硫元素分别形成的化合物为 H2O和 H2S,氢元素的化合价均为+1,而 NaH中氢元素的化合价为-1 价,A 项错误;氧元素与其他元素能形成的化合物有 H2O、H 2O2、SO 2、SO 3、Na 2O、Na 2O2,B项正确;同周期元素,从左到右原子半径逐渐减小,电子层数越多,原子半径越大,故原子半径:NaSOH,C
8、项正确;d 和 a形成的化合物为 H2S,硫化氢的溶液呈弱酸性,D 项正确。6.(2016全国卷12)四种短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大,W、X 的简单离子具有相同电子层结构,X 的原子半径是短周期主族元素原子中最大的,W 与 Y同族,Z 与 X形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法正确的是( )A.简单离子半径:WZ【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)明确同周期元素或同主族元素性质递变的规律。(2)离子半径比较的方法。- 5 -【解析】选 B。短周期主族元素原子半径最大的是 Na,则 X是 Na,钠与 X形成的离子化合物中只有 NaCl的水溶液呈中性,则 Z为
9、Cl。W 的原子序数比 X的小,则 W一定是第 2周期的元素,与钠离子具有相同电子层结构的第 2周期的阴离子有 F-、O 2-、N 3-。因为 W与 Y同族,Y 的原子序数比 Cl的小,则 W是 N或 O,Y是 P或 S。Na +、O 2-(或 N3-)具有相同电子层结构,原子序数越大,离子半径越小,则 O2-(或 N3-)Na+,Cl-比 Na+、O 2-(或 N3-)多一个电子层,即 Cl-O2-(或 N3-)Na+(XY,C选项错误;P 或 S的非金属性都比 Cl的弱,则最高价氧化物的水化物的酸性 Cl的最强,即 YYZWB.W的含氧酸的酸性比 Z的含氧酸的酸性强C.W的气态氢化物的稳定
10、性小于 Y的气态氢化物的稳定性- 6 -D.若 W与 X原子序数差为 5,则形成化合物的化学式为 X3W2【解析】选 A。由于原子序数按 W、X、Y、Z 依次增大,W 与 Z是同一主族的元素,而 X、Y、Z 是同一周期的元素,且只有 X是金属元素,则这四种元素W、X、Y、Z 有多种可能,如可能是 N、Na(或 Mg、Al)、Si、P,或者是 O、Na(或Mg、Al)、Si(或 P)、S 等。同一周期的元素原子序数越大,原子半径越小,同一主族的元素,原子核外电子层数越多,原子半径越大。所以原子半径:XYZW,A项一定正确;W 的含氧酸可能是 HNO2,Z的含氧酸可能是 H3PO4,酸性 HNO2
11、Y,所以气态氢化物的稳定性 WY,C项错误;若 W、X原子序数相差 5,则二者形成的化合物的化学式可能是 Mg3N2,也可能是 Al2O3,D项错误。二、非选择题9.(2016海南高考13)短周期元素 X、Y、Z、M 的原子序数依次增大,元素 X的一种高硬度单质是宝石,Y 2+电子层结构与氖相同,Z 的质子数为偶数,室温下 M单质为淡黄色固体,回答下列问题:(1)M元素位于周期表中的第 周期、 族。(2)Z元素是 ,其在自然界中常见的二元化合物是 。(3)X与 M的单质在高温下反应的化学方程式为 ,产物分子为直线形,其化学键属 共价键(填“极性”或“非极性”)。(4)四种元素中的 可用于航空航
12、天合金材料的制备,其单质与稀盐酸反应的化学方程式为 。【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)本题的突破口是“Y 2+电子层结构与氖相同”“室温下 M单质为淡黄色固体”。(2)二元化合物是指包含两种不同元素的化合物。- 7 -【解析】短周期元素 X、Y、Z、M 的原子序数依次增大,元素 X的一种高硬度单质是宝石,则 X是碳元素;Y 2+电子层结构与氖相同,则 Y是镁元素;Z 的质子数为偶数,室温下 M单质为淡黄色固体,则 Z是硅元素,M 是硫元素。(1)M是硫元素位于元素周期表中的第 3周期、A 族。(2)Z元素是硅元素,其在自然界中常见的二元化合物是 SiO2。(3)碳与硫在高温下反应生成二
13、硫化碳,化学方程式为 C+2S CS2,CS2分子为直线形,化学键属极性共价键。(4)四种元素中,镁是密度小的金属,可用于航空航天合金材料的制备,其单质与稀盐酸反应的化学方程式为 Mg+2HCl MgCl2+H2。答案:(1)3 A (2)Si SiO 2(3)C+2S CS2 极性(4)Mg Mg+2HCl MgCl2+H210.(2016天津高考7)下表为元素周期表的一部分。碳 氮 YX 硫 Z回答下列问题(1)Z元素在周期表中的位置为 。(2)表中元素原子半径最大的是(写元素符号) 。(3)下列事实能说明 Y元素的非金属性比 S元素的非金属性强的是 。a.Y单质与 H2S溶液反应,溶液变
14、浑浊b.在氧化还原反应中,1 mol Y 单质比 1 mol S得电子多c.Y和 S两元素的简单氢化物受热分解,前者的分解温度高(4)X与 Z两元素的单质反应生成 1 mol X的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,已知该化合物的熔、沸点分别为-69和 58,写出该反应的热化学方程式: 。- 8 -(5)碳与镁形成的 1 mol化合物 Q与水反应,生成 2 mol Mg(OH)2和 1 mol烃,该烃分子中碳氢质量比为 91,烃的电子式为 ,Q 与水反应的化学方程式为 。(6)铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应,生成的盐只有硫酸铜,同时生成的两种气体均由表中两种元素组成,气体的相对分
15、子质量都小于 50。为防止污染,将产生的气体完全转化为最高价含氧酸盐,消耗 1 L 2.2 molL-1NaOH溶液和 1 mol O2,则两种气体的分子式及物质的量分别为 ,生成硫酸铜物质的量为 。【解题指南】解答本题时应注意以下三点:(1)除稀有气体外,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。(2)热化学方程式书写的注意事项。(3)氧化还原反应中电子守恒。【解析】从图中的 C、N、S 的位置,可以推出 X是硅元素,Y 是氧元素,Z 是氯元素。(1)Z是氯元素,在元素周期表的位置是第 3周期,A 族。(2)根据元素周期律判断,表中元素原子半径最大的是
16、Si。(3)a.氧气能与 H2S反应置换出硫单质,说明氧气的氧化性大于硫,从而说明氧的非金属性大于硫。b.在氧化还原反应中得电子多少与氧化性、非金属性强弱无关。c.元素非金属性越强,其氢化物越稳定。(4)硅单质与氯气反应生成 1 mol Si的最高价化合物 SiCl4,放出 687 kJ的热量,反应的热化学方程式为 Si(s)+2Cl2(g) SiCl4(l) H=-687 kJmol -1。(5)根据烃分子中碳氢质量比为 91,得 n(C)n(H)= =34,烃为丙炔129C3H4,电子式是 ;化合物 Q是由碳、镁形成的,且 1 mol化合物 Q与水反- 9 -应生成 2 mol Mg(OH
17、)2和 1 mol丙炔,则 Q是 Mg2C3,Q与水反应方程式为Mg2C3+4H2O 2Mg(OH)2+C 3H4。(6)铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应可能生成 NO和 NO2,相对分子质量都小于 50,根据生成的气体完全转化为最高价含氧酸盐 NaNO3,得:n(Na)=n(N)=2.2 mol,即 n(NO)+n(NO2)=2.2 mol;根据电子得失守恒得 3n(NO)+n(NO2)=4n(O2)=4 mol,求得 n(NO)=0.9 mol,n(NO2)=1.3 mol;铜与硝酸、硫酸的混合酸反应中,铜共失去 4 mol电子,所以参与反应的铜的物质的量为2 mol,因此生成硫酸铜物质的量为 2 mol。答案:(1)第 3周期A 族 (2)Si (3)a、c(4)Si(s)+2Cl2(g) SiCl4(l) H=-687 kJmol -1(5) Mg2C3+4H2O 2Mg(OH)2+C 3H4(6)NO:0.9 mol;NO2:1.3 mol 2 mol【误区提醒】本题热化学方程式的书写易出现的错误主要有以下两点:(1)室温下 SiCl4是液态,方程式中的状态未标。(2)H 的单位及符号书写出现错误。
