第二講 元素周期律和元素周期表 一、選擇題 1．下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和元素周期律的表述正確的是 (　　) ①原子序數(shù)為15的元素的最高化合價(jià)為＋3?、冖鰽族元素是同周期中非金屬性最強(qiáng)的 元素?、鄣?周期ⅣA族元素的原子核電荷數(shù)和中子數(shù)一定為6?、茉有驍?shù)為12的元 素位于元素周期表的第3周期ⅡA族 A．①② B．①③ C．②④ D．③④ 解析　原子序數(shù)為15的元素是P，最高化合價(jià)為＋5價(jià)，①錯(cuò)誤；在元素周期表中同一 周期隨原子序數(shù)遞增非金屬性逐漸增強(qiáng)，②正確；C的質(zhì)子數(shù)為6，但中子數(shù)不一定為6， 因C存在14C和13C等同位素，③錯(cuò)誤；原子序數(shù)為12的元素為Mg，④正確。 答案　C 2．如圖所示表示一些元素原子半徑規(guī)律性的變化示意圖。由此圖不能得出下列結(jié)論的是(不考慮稀有氣體元素) (　　) A．當(dāng)電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越小，原子半徑越大 B．當(dāng)最外層電子數(shù)相同時(shí)，質(zhì)子數(shù)越多，原子半徑越大 C．r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)＜r(I－)，r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋) D．原子電子層數(shù)越多，對(duì)應(yīng)的原子半徑越大 解析　當(dāng)電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大，核對(duì)外層電子的吸引力越大，原子半徑越??； 當(dāng)最外層電子數(shù)相同，處于同一主族，質(zhì)子數(shù)越大，電子層數(shù)越多，原子半徑就越大； 對(duì)于F－、Cl－、Br－、I－，電子層數(shù)依次增加，離子半徑依次增大。對(duì)于K＋與Na＋、 Mg2＋、Al3＋來(lái)說(shuō)，K＋比它們多1個(gè)電子層，故半徑大于Na＋、Mg2＋、Al3＋，而對(duì)于 Na＋、Mg2＋、Al3＋來(lái)說(shuō)，最外層電子數(shù)相同，而核電荷數(shù)依次增加，故半徑大小為r(K＋) ＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。 答案　D 3．短周期金屬元素甲～戊在元素周期表的相對(duì)位置如表所示。下列判斷正確的是 (　　) 甲 乙 丙 丁 戊 A．原子半徑：丙＜?。嘉? B．金屬性：甲＞丙 C．氫氧化物堿性：丙＞?。疚? D．最外層電子數(shù)：甲＞乙 解析　本題考查元素周期表和元素周期律。同周期元素的原子半徑從左向右依次減小， 有丙＞?。疚?，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；同主族元素的金屬性至上而下依次增強(qiáng)，即丙＞甲，B選 項(xiàng)錯(cuò)誤；同周期元素從左到右金屬性減弱，元素對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物的堿性減 弱，即有丙＞?。疚?，C選項(xiàng)正確；乙位于甲的右端，故乙的族序數(shù)大，最外層電子數(shù) 多，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　C 4．W、X、Y、Z均為短周期元素，W的最外層電子數(shù)與核外電子總數(shù)之比為7∶17；X與W同主族；Y的原子序數(shù)是W和X的原子序數(shù)之和的一半；含Z元素的物質(zhì)焰色反應(yīng)為黃色。下列判斷正確的是 (　　) A．金屬性：Y>Z B．氫化物的沸點(diǎn)：X>W C．離子的還原性：X>W D．原子及離子半徑：Z>Y>X 解析　根據(jù)題設(shè)條件推知W為Cl、X為F、Y為Al、Z為Na。選項(xiàng)A，Al、Na同周期， 根據(jù)同周期元素遞變規(guī)律，Na的金屬性大于Al；選項(xiàng)B，HF分子間存在氫鍵，其沸點(diǎn) 高于HCl；選項(xiàng)C，Cl－的還原性大于F－；選項(xiàng)D，F(xiàn)－的半徑大于Na＋、Al3＋。 答案　B 5．幾種短周期元素的原子半徑及某些化合價(jià)見(jiàn)下表 元素代號(hào) A B D E G H I J 化合價(jià) －1 －2 ＋4、－4 －1 ＋5、－3 ＋3 ＋2 ＋1 原子半徑/nm 0.071 0.074 0.077 0.099 0.110 0.143 0.160 0.186 分析判斷下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．A的單質(zhì)能將E從HE的溶液中置換出來(lái) B．A、H、J的離子半徑由大到小的順序是A＞J＞H C．G元素的單質(zhì)不存在同素異形體 D．I在DB2中燃燒生成兩種化合物 解析　解答該類題目首先根據(jù)化合價(jià)確定主族序數(shù)，然后根據(jù)原子半徑的變化規(guī)律確定 具體元素，再結(jié)合選項(xiàng)作出判斷。 答案　B 6．已知A、B、C、D、E是短周期中原子序數(shù)依次增大的5種主族元素，其中元素A、E的單質(zhì)在常溫下呈氣態(tài)，元素B的原子最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍，元素C在同周期的主族元素中原子半徑最大，元素D的合金是日常生活中常用的金屬材料。下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．元素A、B組成的化合物常溫下一定呈氣態(tài) B．一定條件下，元素C、D的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物之間不能發(fā)生反應(yīng) C．工業(yè)上常用電解法制備元素C、D、E的單質(zhì) D．化合物AE與CE含有相同類型的化學(xué)鍵 解析　D為Al元素，符合B原子條件的為C、S，由于B的原子序數(shù)比D小，則B為 碳元素，C只能為鈉元素，由此確定A為H、E為Cl。A、B組成的化合物為烴，若烴 中含C原子數(shù)多則常溫下烴為液態(tài)或固態(tài)；NaOH＋Al(OH)3===Na[Al(OH)4]，B不正確； Na、Al的還原性強(qiáng)，其單質(zhì)制備只能用電解法，Cl2的氧化性強(qiáng)，工業(yè)制備一般也用電 解法；HCl含共價(jià)鍵，NaCl含離子鍵，D錯(cuò)誤。 答案　C 7．下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和元素周期律的表述正確的是 (　　) A．氮的非金屬性比磷強(qiáng)，所以氮?dú)獾男再|(zhì)比白磷活潑 B．ⅦA族元素一定是同周期中非金屬性最強(qiáng)的元素 C．第二周期元素的最高正價(jià)和負(fù)價(jià)的絕對(duì)值之和等于8 D．Na＋半徑大于Cl－半徑 解析　氮元素的非金屬性比磷元素的非金屬性強(qiáng)，但N2很穩(wěn)定；同周期中ⅦA族元素的 非金屬性最強(qiáng)，第二周期中氧元素?zé)o＋6價(jià)，氟元素?zé)o正價(jià)等；r(Na＋)<r(Cl－)。 答案　B 8．短周期元素W、X、Y和Z的原子序數(shù)依次增大。元素W是制備一種高效電池的重要材料，X原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍，元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素，Z原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　) A．元素W、X的氯化物中，各原子均滿足8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu) B．元素X與氫形成的原子比為1∶1的化合物有很多種 C．元素Y的單質(zhì)與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應(yīng)均有氫氣生成 D．元素Z可與元素X形成共價(jià)化合物XZ2 解析　X原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍，可推知X為C；元素Y是地殼中含 量最豐富的金屬元素，則Y為Al；Z原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍，且Z的 原子序數(shù)大于Al，故Z為S；元素W是制備一種高效電池的重要材料，且原子序數(shù)小 于C，可推知W為L(zhǎng)i。A項(xiàng)，LiCl中，鋰原子是2電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，錯(cuò)；B項(xiàng)，C與H 可形成C2H2、C6H6等多種化合物，正確；C項(xiàng)，Al與NaOH溶液或鹽酸反應(yīng)均有H2生 成，正確；D項(xiàng)，S與C可形成共價(jià)化合物CS2，正確。 答案　A 二、非選擇題 9．五種短周期元素的部分性質(zhì)數(shù)據(jù)如下： 元素 T X Y Z W 原子半徑(nm) 0.037 0.075 0.099 0.102 0.143 最高或最低化合價(jià) ＋1 ＋5，－3 ＋7，－1 ＋6，－2 ＋3 (1)Z離子的結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_______________。 (2)關(guān)于Y、Z兩種元素，下列敘述正確的是________(填序號(hào)) a．簡(jiǎn)單離子的半徑Y(jié)＞Z b．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性Y比Z強(qiáng) c．最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性Z比Y強(qiáng) (3)甲是由T、X兩種元素形成的10e－分子，乙是由Y、W兩種元素形成的化合物。 某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示裝置(夾持儀器省略)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將甲的濃溶液逐滴加入到NaOH 固體中，燒瓶中即有甲放出，原因是________________________。一段時(shí)間后，觀察到 試管中的現(xiàn)象是______________________________，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________ __________________。 (4)XO2是導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的“罪魁禍?zhǔn)住敝?。它被氫氧化鈉溶液吸收的化學(xué)方程式是： 2XO2＋2NaOH===M＋NaXO3＋H2O(已配平)，產(chǎn)物M中元素X的化合價(jià)為_(kāi)__________。 解析　(1)先根據(jù)化合價(jià)的數(shù)值判斷出各元素的主族序數(shù)，再結(jié)合原子半徑的變化規(guī)律得 出：T為H，X為N，Y為Cl，Z為S，W為Al。 (2)因?yàn)镃l比S元素的非金屬性強(qiáng)，故HCl比H2S穩(wěn)定性強(qiáng)。 (3)AlCl3與NH3·H2O反應(yīng)只能生成Al(OH)3沉淀。 (4)由元素守恒可得2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，故NaNO2中N元素化合 價(jià)為＋3。 答案　(1)　(2)b (3)把濃氨水滴到NaOH固體上，NaOH固體可吸收水，并且溶液中OH－濃度增大，可使 平衡NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－向左移動(dòng)，且過(guò)程中放熱，故有利于NH3 放出　生成白色沉淀　Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH　(4)＋3 10．J、L、M、R、T是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，J、R在周期表中的相對(duì)位置如右表；J元素最低負(fù)化合價(jià)的絕對(duì)值與其原子最外層電子數(shù)相等；M是地殼中含量最多的金屬元素。 J R (1)M的離子結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_______________；元素T 在周期表中位于第________族。 (2)J和氫組成的化合物分子有6個(gè)原子，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______________。 (3)M和T形成的化合物在潮濕的空氣中冒白色煙霧，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________。 (4)L的最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物甲的水溶液顯堿性。 在微電子工業(yè)中，甲的水溶液可作刻蝕劑H2O2的清除劑，所發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物不污染環(huán)境， 其化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。 解析　依據(jù)題意可知J為碳元素，M為鋁元素。結(jié)合其他信息可知L為氮元素，R為硫 元素，T為氯元素。 (4)NH3·H2O能夠清除H2O2，其原理應(yīng)是發(fā)生氧化還原反應(yīng)，H2O2作氧化劑，轉(zhuǎn)化為H2O， NH3·H2O作還原劑轉(zhuǎn)化為N2和H2O。 答案　(1)?、鰽　(2)CH2＝CH2 (3)AlCl3＋3H2O===Al(OH)3＋3HCl↑(或其他合理答案) (4)2NH3·H2O＋3H2O2===N2↑＋8H2O或2NH3＋3H2O2===N2↑＋6H2O 11．下列曲線分別表示元素的某種性質(zhì)與核電荷數(shù)的關(guān)系(Z為核電荷數(shù)，Y為元素的有關(guān)性質(zhì))。 (1)把與下面元素有關(guān)的性質(zhì)相符的曲線標(biāo)號(hào)填入相應(yīng)的空格中： ①ⅡA族元素的價(jià)電子數(shù)____________。 ②第三周期元素的最高化合價(jià)__________。 ③F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋的離子半徑________。 (2)元素X、Y、Z、M、N均為短周期主族元素，且原子序數(shù)依次增大。已知Y元素原 子最外層電子數(shù)與核外電子總數(shù)之比為3∶4；M元素原子的最外層電子數(shù)與電子層數(shù)之 比為4∶3；N－、Z＋、X＋的半徑逐漸減??；化合物XN常溫下為氣體。據(jù)此回答： ①N的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的化學(xué)式為_(kāi)_______。 ②化合物A、B均為由上述五種元素中的任意三種元素組成的強(qiáng)電解質(zhì)，且兩種物質(zhì)水 溶液的酸堿性相同，組成元素的原子數(shù)目之比為1∶1∶1，A溶液中水的電離程度比B 溶液中水的電離程度小。則化合物A中的化學(xué)鍵類型為_(kāi)_____________，B的化學(xué)式為 ________。 ③工業(yè)上制取單質(zhì)M的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________。 解析　本題通過(guò)圖表的形式考查元素周期律及結(jié)構(gòu)、性質(zhì)。熟練掌握元素周期表中的遞 變規(guī)律可迎刃而解。推斷題中?？嫉木褪嵌讨芷谠?，應(yīng)熟練掌握其外層電子結(jié)構(gòu)。 (2)由題意可知Y為O，M為Si，由離子所帶電荷可知X為H，Z為Na，N為Cl。由題 意可知A為NaOH，B為NaClO，A發(fā)生電離，B發(fā)生水解。 答案　(1)①b?、赾?、踑 (2)①HClO4?、陔x子鍵、共價(jià)鍵　NaClO?、跾iO2＋2CSi＋2CO↑ 12．下表中阿拉伯?dāng)?shù)字(1、2…)是元素周期表中行或列的序號(hào)。請(qǐng)參照元素A～I(xiàn)在周期表中的位置，回答下列問(wèn)題。 縱行 橫行　　 1 2 13 14 15 16 17 18 1 A 2 B C D E 3 F G H I (1)B、C兩元素中非金屬性較強(qiáng)的是________(寫(xiě)出元素名稱)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證 明這一結(jié)論________________________。 (2)表中某元素能形成兩性氧化物，寫(xiě)出該氧化物溶于氫氧化鈉溶液的離子反應(yīng)方程式 ________________________________________________________________________。 (3)表中某元素的單質(zhì)在常溫下為氣態(tài)，該元素能與A～I(xiàn)中的一種元素構(gòu)成原子個(gè)數(shù)比 為1∶1和1∶2的兩種共價(jià)化合物X和Y，該元素還能與A～I(xiàn)中的另一種元素構(gòu)成離 子個(gè)數(shù)比為1∶1和1∶2的兩種離子化合物Z和M。寫(xiě)出Z與Y反應(yīng)的化學(xué)方程式：_ _______________________________________________________________________。 (4)I元素在周期表中的位置是第________周期、第________族。 實(shí)驗(yàn)室中采用右圖所示裝置模擬工業(yè)上同時(shí)制取元素A和I的 單質(zhì)的過(guò)程。 ①寫(xiě)出電極C1上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式________。 ②當(dāng)電極上產(chǎn)生112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)元素Ⅰ的單質(zhì)氣體時(shí)(假設(shè) 氣體完全逸出，溶液體積不變)，燒杯中溶液的pH＝________。(KW＝1.00×10－14) 解析　根據(jù)各元素在周期表中的位置，推出A是H，B是C，C是N，D是O，E是F， F是Na，G是Al，H是Si，I是Cl。(1)N元素的非金屬性強(qiáng)于C，可通過(guò)HNO3的酸性 比H2CO3的酸性強(qiáng)證明。(2)Al2O3是典型的兩性氧化物。(3)X、Y分別是H2O2、H2O，Z、 M分別是Na2O2、Na2O。(4)電解飽和食鹽水可同時(shí)制取H2和Cl2，當(dāng)電解生成0.005 mol Cl2時(shí)，反應(yīng)生成0.01 mol NaOH，c(NaOH)＝0.1 mol·L－1，溶液的pH＝13。 答案　(1)氮　取碳酸鈉或碳酸氫鈉溶液置于試管中，向其中滴加稀硝酸，觀察是否有無(wú) 色無(wú)味的氣體產(chǎn)生，HNO3＋NaHCO3===NaNO3＋H2O＋CO2↑或2HNO3＋ Na2CO3===2NaNO3＋H2O＋CO2↑(可不寫(xiě)化學(xué)方程式，其他合理答案也可) (2)Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ (3)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ (4)3?、鰽?、?Cl－===Cl2↑＋2e－?、?3