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高中化学物质结构

物质结构元素周期律

无锡智学堂教育备课组

一、选择题(本题包括16个小题,每小题3分,共48分)

1.(2010·茂名模拟)金属钛对人体体液无毒且有惰性,能与肌肉和骨骼生长在一起,有“生物金属”之称.下列有关

Ti和

Ti的说法中正确的是(  )

A.

Ti和

Ti的质量数相同,互称为同位素

B.

Ti和

Ti的质子数相同,互称同位素

C.

Ti和

Ti的质子数相同,是同一种核素

D.

Ti和

Ti核外电子数相同,中子数不同,不能互称为同位素

解析:

同位素的质子数和电子数相等,核外电子排布相同,中子数和质量数不相等.

Ti和

Ti的质子数均为22,中子数分别为26和28.

答案:

B

2.(2010·海南模拟)正确掌握好化学用语是学好化学的基础,下列有关表述正确的是(  )

A.H、D、T互为同素异形体

B.氨气分子中的化学键为非极性共价键

C.NH4Cl的电子式为:

Cl-

D.S2-的结构示意图为

解析:

H、D、T互为同位素,故A错误;氨气分子中的化学键为极性共价键,故B错误;氯离子的电子式错,故C错误.

答案:

D

3.(2009·嘉兴模拟)下列有关物质性质的比较中,正确的是(  )

①热稳定性:

CH4>NH3>H2O ②还原性:

I->Br->Cl- ③酸性:

H3PO4>H2SO4>HClO4 ④原子半径:

Na>Mg>O

A.①③    B.②④C.①④D.②③

解析:

热稳定性顺序为:

CH4<NH3<H2O,酸性:

H3PO4<H2SO4<HClO4.

答案:

B

4.(2010·福建质检)短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的

位置如图所示,下列说法正确的是(  )

A.X、Y、Z三种元素中,X的非金属性最强

B.Y的氢化物的稳定性比Z的弱

C.Y的最高正化合价为+7价

D.X的单质的熔点比Z的低

解析:

因为X、Y、Z都是短周期元素,可推出X为He,Y为F,Z为S,其中非金属性最强的是F,且F无正价,F的氢化物的稳定性比S的强,A、B、C选项错误;常温下He为气态,S为固态,D选项正确.

答案:

D

5.(2009·广东高考)元素X、Y、Z原子序数之和为36,X、Y在同一周期,X+与Z2-具有相同的核外电子层结构.下列推测不正确的是(  )

A.同周期元素中X的金属性最强

B.原子半径X>Y,离子半径X+>Z2-

C.同族元素中Z的氢化物稳定性最高

D.同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强

解析:

分析题给条件可推知:

X是钠(Na)、Y是氯(Cl)、Z是氧(O).X(Na)与Y(Cl)同周期,原子半径X>Y,但X+(Na+)与Z2-(O2-)电子层结构相同,离子半径

X+

答案:

B

6.X、Y是元素周期表ⅦA族中的两种元素.下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是(  )

A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多

B.X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低

C.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定

D.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来

解析:

同主族元素从上到下,电子层数增多,非金属性减弱,A错误.因HF分子间存在氢键,在同族元素的氢化物中沸点最高,所以根据氢化物的沸点不能比较元素的非金属性强弱,B错误.非金属性越强,其气态氢化物越稳定,C正确.D项说明,Y比X的非金属性强,D错误.

答案:

C

7.(2010·广州调研)X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增大.X的最外层电子数是Y原子最外层电子数的2倍,质子数比Y少5,X和Z在同一主族.下列叙述不正确的是(  )

A.原子半径:

Y>Z

B.X元素的一种单质可用于消毒杀菌

C.Y的氧化物是工业制取Y单质的主要原料

D.Z的单质在氧气中点燃可生成两种酸性氧化物

解析:

由题意可依次推出X、Y、Z分别为O、Al、S三种元素,原子半径的大小关系为:

Al>S>O(即Y>Z>X);O3可用于消毒杀菌;工业上制取金属铝主要是电解熔融的Al2O3;硫单质在氧气中点燃只生成SO2一种酸性氧化物.

答案:

D

8.(2010·天津河西区模拟)面对日益恶化的地球生态环境,联合国环境规划署建议“低碳生活方式”降低二氧化碳等温室气体的排放,人人行动来保护我们生存的家园.下列说法正确的是(  )

A.CO2的比例模型为

B.用过氧化钠吸收CO2是目前比较经济的减碳方案

C.16O=C=18O与16O=C=16O互为同位素且化学性质相似

D.从我做起节电、节气等低碳生活方式可减少温室气体排放量

解析:

碳的原子半径大于氧原子半径,故选项A错误;通过植树造林可吸收大气中的CO2,选项B错误;16O=C=18O和16O=C=16O均为二氧化碳的分子,故二者不属于同位素的关系,选项C错误.

答案:

D

9.短周期元素X、Y、Z的原子序数依次递增,其原子的最外层电子数之和为13.X与Y、Z位于相邻周期,Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍或者是Y原子最外层电子数的3倍.下列说法正确的是(  )

A.X的氢化物溶于水显酸性

B.Y的氧化物是离子化合物

C.Z的氢化物的水溶液在空气中存放不易变质

D.X和Z的最高价氧化物对应的水化物都是弱酸

解析:

由题意知X为N,Y为Mg,Z为S.氨溶于水呈碱性,NH3+

H2ONH3·H2ONH

+OH-;MgO是离子化合物;2H2S+O2===2S↓+2H2O,故H2S的水溶液在空气中存放易变质;X的最高价氧化物为N2O5,其对应的水化物为HNO3(强酸),Z的最高价氧化物为SO3,其对应的水化物为H2SO4(强酸).

答案:

B

10.下列关于元素周期表和元素周期律的说法不正确的是(  )

A.从氟到碘,生成的氢化物熔、沸点逐渐升高,稳定性逐渐减弱

B.因为钠原子比铝原子容易失去电子,所以钠比铝的还原性强

C.从钠到氯,最高价氧化物的水化物碱性逐渐减弱,酸性逐渐增强

D.氧与硫为同主族元素,氧比硫的原子半径小,氧比硫的氧化性强

解析:

HF分子间存在氢键,HF熔、沸点比HCl高,A项错误;钠容易失电子,还原性强,B项正确;C项正确;O、S同主族,故O比S原子半径小、单质非金属性强,D项正确.

答案:

A

11.X、Y均为元素周期表中前20号元素,其简单离子的电子层结构相同,下列说法正确的是(  )

A.由mXa+与nYb-,得m+a=n-b

B.X2-的还原性一定大于Y-

C.X、Y一定不是同周期元素

D.若X的原子半径大于Y,则气态氢化物的稳定性HmX一定大于HnY

解析:

二者简单离子的电子层结构相同,说明两离子的核外电子数相等,若离子符号分别为mXa+与nYb-,则有m-a=n+b,A错误;若二者分别为X2-、Y-,说明X、Y为同周期的非金属元素,且X在ⅥA族、Y在ⅦA族,Y比X的非金属性强,则还原性X2->Y-,B正确,由B项分析可知,X、Y可能为同一周期的活泼金属或同一周期的活泼非金属,C错误;若X的原子半径大于Y,且二者能形成气态氢化物,说明X与Y是同一周期的非金属元素,且X的原子序数小于Y,则Y的非金属性比X强,氢化物稳定性为HnY大于HmX,D错误.

答案:

B

12.(2009·启东模拟)由短周期元素构成的某离子化合物X中,一个阳离子和一个阴离子核外电子数之和为20.则有关X的下列说法中正确的是(  )

A.X中阳离子和阴离子个数不一定相等

B.X中一定有离子键,一定不含共价键

C.若X只含两种元素,则这两种元素可在同一周期也可在同一主族

D.X中阳离子半径一定大于阴离子半径

解析:

选项A,如Na2O中的阳离子和阴离子个数不等,而NaF中的阳离子和阴离子个数相等.选项B,如NH4F中含有离子键,但也含有共价键.选项C,若X只含有两种元素,则这两种元素一定在不同周期、不同主族.选项D,在Na2O中,

r(Na+)<r(O2-).

答案:

A

13.(2009·山东省实验中学模拟)核电荷数小于18的某元素X,其原子核外电子层数为a,最外层电子数为(2a+1).下列有关元素X的说法中,不正确的是(  )

A.元素X的原子核内质子数为(2a2-1)

B.元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂

C.元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)

D.由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌消毒的作用

解析:

若a=1,则最外层电子数为3,此元素不存在;若a=2,则X为氮元素;若a=3,则X为氯元素.逐项分析,X为Cl时,Cl-的最外层电子数不满足2n2.

答案:

C

14.(2010·湖南模拟)已知A、B、C、D的原子序数都不超过18,它们的离子aA(n+1)+、bBn+、cC(n+1)-、dDn-均具有相同的电子层结构,则下列叙述正确的是(  )

A.原子序数:

a>b>c>d

B.离子半径:

A(n+1)+>Bn+>C(n+1)->Dn-

C.离子还原性:

A(n+1)+>Bn+,离子氧化性:

C(n+1)->Dn-D.单质还原性:

B>A,单质氧化性:

D>C

D单质还原性:

B>A,单质氧化性:

D>C

解析:

A、B、C、D的简单离子具有相同的电子层结构,故有如下关系:

a-

(n+1)=b-n=c+(n+1)=d+n,即a>b>d>c,A项错误;原子序数越大,离子半径越小,故离子半径A(n+1)+<Bn+<Dn-<C(n+1)-,B项错误;阳离子具有氧化性,阴离子具有还原性,C项错误.

答案:

D

15.短周期元素A、B、C,它们的原子序数依次增大,其中C的原子半径在短周期的主族元素中最大,B与C的最外层电子数之和等于A的最外层电子数的2倍,且A是构成有机物的重要元素,下列说法正确的是(  )

A.A元素位于元素周期表中第二周期ⅥA族

B.B离子与C离子具有相同的电子层结构

C.C离子具有很强的还原性,B离子具有很强的氧化性

D.B、C可以形成BC2型化合物

解析:

C的原子半径在短周期的主族元素中最大,则C为钠元素;A是构成有机物的重要元素,且B、C的最外层电子数之和等于A的最外层电子数的2倍,再根据三者的原子序数大小,可推出A是碳元素,B是氟元素.A项,碳元素位于元素周期表中的第二周期ⅣA族;B项正确;C项,C离子有较弱的氧化性,B离子有较弱的还原性;D项,B、C可形成NaF.

答案:

B

16.下列说法不正确的是(  )

A.元素周期表中,除第一和第七周期外,第n周期所含非金属元素(包括稀有气体元素)的种数均为(8-n)

B.SiCl4、PCl3分子中各原子最外层均达到8电子稳定结构

C.M层电子数为奇数的主族元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数不一定相等

D.由ⅠA族和ⅥA族短周期元素形成的原子个数比为1∶1,电子总数为38的化合物,是含有共价键的离子型化合物

解析:

M层电子数为奇数的主族元素原子M层一定是最外层,故该层电子数即为族序数,故C错误;满足D条件的物质为Na2O2,故D正确.

答案:

C

二、非选择题(本题包括6个小题,共52分)

17.(7分)(2009·南京质检)下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表某一

元素.

 

(1)1molA与足量D的氢化物完全反应产生的气体在标准状况下的体积为________.

(2)写出B的最高价氧化物的电子式________.

(3)表中的另一种金属元素(未标出)的单质G,可以发生如下图所示转化:

 

其中化合物M是一种白色胶状沉淀,则M为(填化学式)________;K的溶液与B

的某种氧化物反应的化学方程式为______________________________;一种新型无

机非金属材料由G元素和C元素组成,其化学式为____________________.

解析:

(1)由表可知,A为Na,B为C(碳),C为N,D为O,E为S,F为Cl.2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,则1molNa完全反应产生0.5molH2,标准状况下的体积为11.2L.

(2)B的最高价氧化物为CO2,其电子式为

(3)G既可与NaOH溶液反应,又能与Cl2反应,且M为白色胶状沉淀,则G为Al,K为NaAlO2,L为AlCl3,M为Al(OH)3.

答案:

(1)11.2L 

(2)

(3)Al(OH)3 NaAlO2+CO2+2H2O===NaHCO3+

Al(OH)3↓ AlN

18.(8分)(2010·潍坊质检)根据下表信息回答以下问题:

部分短周期元素的原子半径及主要化合价

元素

A

B

C

D

原子半径(nm)

0.130

0.118

0.090

0.102

主要化合价

+2

+3

+2

+6,-2

元素

E

F

G

H

原子半径(nm)

0.073

0.154

0.037

0.099

主要化合价

-2

+1

+1

+7,-1

(1)E、F、G三元素形成的化合物中化学键类型是____________________.

(2)B、H两元素的最高价氧化物所对应的水化物相互反应的离子方程式是___________________________________________________________________.

(3)实验室中制取H单质反应的化学方程式是_____________________________.

(4)将A、B两种元素的单质用导线连接浸入NaOH溶液中,发现导线中有电流产生,其负极反应式为________________________________.

解析:

根据各元素的化合价可推知:

A、C是ⅡA族元素,D、E是ⅥA族元素,F、G是ⅠA族元素,H是ⅦA族元素,B是ⅢA族元素,再根据同一主族和同一周期原子半径的递变性规律可确定A、B、C、D、E、F、G、H分别是Mg、Al、Be、S、O、Na、H、Cl,从而可正确解答,注意高氯酸是强酸;当Mg、Al与氢氧化钠溶液形成原电池时,因Al与NaOH溶液反应,而Mg不反应,故Al作负极.

答案:

(1)离子键和共价键

(2)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O

(3)MnO2+4HCl

MnCl2+Cl2↑+2H2O

(4)Al-3e-+4OH-===AlO

+2H2O

19.(7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原子最外层电子数是次外层的三倍,Y和Z可以形成两种以上气态化合物.则:

(1)X是________,Y是________,Z是________.

(2)由Y和Z组成,且Y和Z的质量比为7∶20的化合物的化学式是______________.

(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4∶2∶3,该盐的化学式是____________.

解析:

由题意可知,X为氢元素、Z为氧元素.Y与氧可以形成两种以上气态化合物,且Y的原子序数小于氧,故Y为氮元素.由Y和Z的质量比为7∶20,可知N与O原子个数比为

=2∶5,所以此化合物的化学式是N2O5.与H2O电子数相同的离子,可以是NH

、OH-、H3O+或NH

等.由H、N、O形成的一种盐且盐中的原子个数比为4∶2∶3,该盐为NH4NO3.

答案:

(1)氢 氮 氧 

(2)N2O5

(3)NH

(或NH

) OH-(或H3O+) (4)NH4NO3

20.(8分)现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表:

元素编号

元素性质或原子结构

T

M层上的电子数是原子核外电子层数的2倍

X

最外层电子数是次外层电子数的2倍

Y

常温下单质为双原子分子,其氢化物的水溶液呈碱性

Z

元素最高正价是+7价

完成下列问题:

(1)元素T在周期表中位于第______周期第______族.

(2)元素X的一种同位素可测定文物年代,这种同位素的符号是________.

(3)元素Y与氢元素形成一种分子YH3,写出该粒子的电子式____________.

(4)元素Z与元素T相比,非金属性较强的是________(用元素符号表示),下列表述中能证明这________________________________________.

a.常温下Z的单质和T的单质状态不同

b.Z的氢化物比T的氢化物稳定

c.一定条件下Z和T的单质都能与NaOH溶液反应

(5)T、X、Z三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是________________(用化学式表示).

解析:

根据题目中T、X的电子层上的电子数或电子数与电子层数的关系可确定T为硫,X为碳;常温下单质Y为双原子分子,其氢化物水溶液呈碱性,则Y为氮,Z元素最高正价为+7价(短周期中),故Z为氯.

(4)常温下Cl2和S的单质状态不同,属于物理性质,不能用于比较其非金属性的强弱;HCl比H2S稳定,说明Cl的非金属性比S的强;Cl2和S都能与NaOH溶液反应,说明Cl2和S均既有氧化性又有还原性,不能说明Cl的非金属性比S强.

(5)元素的非金属性:

Cl>S>C,因此最高价氧化物对应的水化物的酸性:

HClO4>H2SO4>H2CO3.

答案:

(1)三 ⅥA 

(2)14C (3)

(4)Cl b (5)HClO4>H2SO4>H2CO3

21.(11分)元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素的性质,下图是元素周期表的一部分:

 

(1)阴影部分元素N在元素周期表中的位置为第______周期第________族.根据元素周期律,请你预测,H3AsO4、H3PO4的酸性强弱:

H3AsO4________H3PO4(填“>”、“<”或“=”).

(2)根据NaH的存在,有人提议可把氢元素放在第ⅦA族,那么根据其最高正价与最低负价的绝对值相等,又可把氢元素放在周期表中的第________族.

(3)元素甲是第三周期金属元素中原子半径最小的元素,该元素的离子与过量氨水反应的离子方程式为:

_______________________________________________________________________

(4)周期表中有10多种人体所需的微量元素,其中有一种被誉为“生命元素”的主族元素R,对延长人类寿命起着重要作用.已知R元素的原子有4个电子层,其最高价氧化物的分子式为RO3,则R元素的名称为(  )

A.硫B.砷C.硒D.硅

(5)羰基硫(COS)分子结构与二氧化碳分子结构相似,所有原子的最外层都满足8电子结构.用电子式表示羰基硫分子的形成过程:

______________________________.

解析:

(2)由NaH知,氢元素最低负价为-1价,而氢元素的最高正价为+1价,因此与第ⅣA族元素的化合价特点相似,可将氢元素放在第ⅣA族.

(3)第三周期原子半径最小的金属元素是铝,Al3+可与NH3·H2O反应产生Al(OH)3沉淀,且沉淀不溶于氨水.

(4)根据R元素的原子结构(电子层数)和RO3,依据题给元素周期表可推知R元素

为硒.

(5)COS分子结构与CO2分子结构相似,据此可知COS的结构式为O===C===S.

答案:

(1)二 ⅤA < 

(2)ⅣA

(3)Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH

(4)C

(5)

22.(11分)A、B、C、D、E为元素周期表中前三周期元素形成的五种离子,A、B、C、D四种离子的电子数均比E的电子数少8.

(1)A与B结合成的化合物甲中既有离子键又有共价键,A与C结合成的化合物乙难溶于水,乙溶于甲的水溶液得无色透明溶液,C元素在周期表中的位置为________________________________________________________________________,

乙与甲的水溶液反应的离子方程式为_______________________________________.

(2)B与E结合成化合物丙,其中离子数之比为2∶1,A与D结合成化合物丁,丁与丙反应产生无色无味的气体,该反应的化学方程式为_______________________.

(3)“神舟七号”飞船上的能量主要来自于太阳能和燃料电池,H2、O2和甲的水溶液可形成氢氧燃料电池,负极的电极反应为______________________________,电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水,当得到1.8L饮用水时,电池内转移的电子数约为________NA.

(4)有一种液态氮氢化合物戊,分子中氮与氢两种元素的质量比为7∶1,与E的电子数相同,是“神舟七号”飞船发射时使用的高能燃料之一,结构分析发现该分子结构中只有单键,与氨相似,则戊的结构式为______________________________________,

1mol戊与过量盐酸反应的离子方程式是________________________,戊在氧化还原反应中与H2O2相似,既可作氧化剂,又可作还原剂,根据价态分析产生这种情况的原因是________________________________________________________________;8g液态戊与液态双氧水恰好完全反应,产生两种无毒又不污染环境的气态物质,放出375kJ的热量,写出该反应的热化学方程式____________________________________

________________________________________________________________________.

解析:

A、B、C、D、E都是短周期元素形成的离子,电子总数不超过18,而A、B、C、D四种离子的电子数均比E的电子数少8,则A、B、C、D是10电子粒子,而E为18电子粒子.

(1)A与B结合成的化合物甲中既有离子键又有共价键,甲可能为NaOH,A与C结合成的化合物乙难溶于水,乙溶于甲的水溶液得无色透明溶液,则乙为Al(OH)3,A为OH-,B为Na+,C为Al3+,C元素在周期表中的位置为第三周期第ⅢA族,Al(OH)3溶于NaOH溶液的离子反应方程式为Al(OH)3+OH-===AlO

+2H2O.

(2)B与E结合成化合物丙,其中离子数之比为2∶1,则丙为Na2O2,A与D结合成H2O,H2O与Na2O2反应产生无色无味的气体O2,该反应的化学方程式为:

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑.

(3)H2、O2和NaOH的水溶液可形成氢氧燃料电池,负极的电极反应为:

2H2+4OH--4e-===4H2O,当生成1.8L饮用水时,电池内转移的电子数约为:

×2×NA=200NA.

(4)n(N)∶n(H)=1∶2,且是18电子粒子,故戊为N2H4;因为其分子结构中只有单

键,与氨相似,则戊的结构式为,它与盐酸的反应类似于NH3

与盐酸的反应,故1mol戊与过量盐酸反应的离子方程式为:

N2H4+2H+===N2H

.戊在氧化还原反应中与H2O2相似,既可作氧化剂,又可作还原剂,这是因为戊中氮元素的化合价为-2价,处于氮的中间价态,既可以升高,又可以降低.1molN2H4完全反应放出的热量为

×32g=1500kJ,故该反应的热化学方程式为:

N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4

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