4．[海南卷]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，Y2＋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__________（填“极性”或“非极性”）共价键。
（4）四种元素中的________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______________________________________________。
■预测
5．短周期元素甲、乙、丙、丁、戊、己、庚在元素周期表中的相对位置如图5 3（甲不一定在丁、庚的连线上），戊、己分别是空气、地壳中含量最多的元素。
下列判断正确的是（ ）
图5 3
A．甲一定是金属元素
B．气态氢化物的稳定性：
庚>己>戊
C．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物可以相互反应
D．庚的最高价氧化物对应的水化物酸性最强
6．下表为几种短周期元素的性质：
元素编号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
原子半径
（10－1nm）
0.74
1.60
1.52
1.10
0.99
1.86
0.75
0.82
最高或最
低化合价
－2
＋2
＋1
＋5
－3
＋7
－1
＋1
＋5
－3
＋3
对上述元素有关说法正确的是（ ）
A．元素④的原子序数小于元素⑦的原子序数
B．②、③处于同一周期
C．上述八种元素中，最高价氧化物对应水化物酸性最强的元素是⑤
D．⑧号元素原子结构示意图为
物质结构与元素周期律·答案
■高频考点探究
考点一
[典例探究]
例1 B [解析]依据题意推知，X、Y、Z、W分别为O、F、Na和S。
O2－和S2－的电子层结构不同，A项错误；Y、Z两元素组成的化合物NaF为离子化合物，B项正确；F的非金属性比S强，所以氢化物的热稳定性HF>H2S，C项错误；原子半径：
r（Na）>r（S）>r（O）>r（F），D项错误。
例2 B [解析]根据a－与氦具有相同电子层结构可确定a为H，结合b、c次外层均为8个电子，且最外层电子数分别为6和7，可确定b、c分别为S和Cl，因c－和d＋的电子层结构相同，可确定d为K。
根据元素在周期表中位置确定元素的非金属性c>b>a，A项正确；H与K形成的KH是离子化合物，B项错误；K与S、Cl、H均形成离子化合物，C项正确；H的最高价和最低价分别为＋1和－1、S的最高价和最低价分别为＋6和－2、Cl的最高价和最低价分别为＋7和－1，它们的代数和分别为0、4、6，D项正确。
例2变式1 A [解析]在硅晶体中，平均每个硅原子形成2个Si—Si键，所以Si原子与Si—Si键数目比为1∶2，A项正确；稀有气体为单原子分子，不含化学键，B项错误；HF分子间存在氢键，沸点最高，HCl、HBr、HI分子间都不存在氢键，范德华力随着相对分子质量的增大而增大，使其熔沸点逐渐升高，即沸点HF>HI＞HBr＞HCl，C项错误；干冰是由分子构成的物质，而氯化铵是离子化合物，受热变为气体所克服的粒子间相互作用分别为范德华力和离子键，D项错误。
例2变式2 A [解析]X是周期表中原子半径最小的元素，应为H元素，X和W同主族，则W是Na或Li元素，Y元素原子核外电子总数是其次外层电子数的3倍，所以Y是C元素；W的原子序数大于Y，所以W是Na元素；Q元素是地壳中含量最高的元素，为O元素，Z的原子序数大于Y而小于Q，所以Z是N元素，C元素和O元素属于同一周期，碳原子半径大于氧原子半径，碳原子半径小于钠原子半径，所以原子半径Q＜Y＜W，A项错误；氨气溶于水得到氨水，其中的NH3·H2O电离出OH－而使溶液呈碱性，所以氨气可使紫色石蕊试液变蓝，B项正确；铵盐属于离子化合物，硝酸是共价化合物，C项正确；H2O2、C2H6两种分子中含有的电子数都是18，化学键种类都是极性和非极性共价键，D项正确。
考点二
[典例探究]
例3 B [解析]根据提供的信息，可以推断W为N或O，X为Na，Y为P或S，Z为Cl。
O2－（或N3－）、Na＋具有相同电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，故简单离子半径：
Na＋＜O2－（或N3－）＜Cl－，A项错误；O与Na形成的化合物Na2O、Na2O2溶于水分别发生反应Na2O＋H2O===2NaOH、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，所得溶液均呈碱性，N与Na形成的化合物Na3N溶于水发生反应Na3N＋3H2O===NH3↑＋3NaOH，所得溶液也呈碱性，B项正确；非金属性N＞P或O＞S，则气态氢化物的热稳定性NH3＞PH3或H2O＞H2S，C项错误；非金属性P（或S）＜Cl，则最高价氧化物的水化物的酸性H3PO4（或H2SO4）＜HClO4，D项错误。
例3变式 A [解析]若W元素为H，则Z元素必为金属元素，与题意矛盾，故W为第二周期的非金属元素，而X、Y、Z为原子序数依次增大的第三周期元素。
原子半径X＞Y＞Z＞W，A项正确；若W为O或F，则不存在含氧酸，且通过非金属性比较酸的酸性，必须是最高价含氧酸，B项不正确；非金属性W＞Z＞Y，故W的气态氢化物的稳定性大于Y的气态氢化物的稳定性，C项错误；若X为Al，则与其原子序数差5的W为O，形成化合物的化学式为X2W3，D项错误。
考点三
[典例探究]
例4 A [解析]原子中只有1个电子，则a是氢元素；短周期元素形成的b2－和c＋的电子层结构相同，则b是氧元素、c是钠元素；d与b同族，则d是硫元素。
a与其他三种元素形成的二元化合物主要有H2O、H2O2、NaH、H2S，NaH中钠元素为＋1价，氢为－1价，A项错误；b与其他三种元素可形成的二元化合物有H2O、H2O2、Na2O2、Na2O、SO2、SO3，B项正确；由元素原子半径的周期性变化规律可知，原子半径Na>S>O>H，C项正确；d与a形成的化合物是H2S，属于二元弱酸，在水溶液中能微弱地电离出H＋，D项正确。
[变式拓展]
1．B [解析]X、Y、Z、W均为短周期元素，由位置关系可知，W处于第二周期，X、Y、Z处于第三周期，设X原子最外层电子数为a，则Y、Z、W最外层电子数依次为a＋2、a＋3、a＋4，四种元素的原子最外层电子数之和为21，则：
a＋a＋2＋a＋3＋a＋4＝21，解得a＝3，故X为Al、Y为P、Z为S、W为F。
同周期主族元素自左而右原子半径依次减小，同主族元素自上而下原子半径依次增大，故原子半径X＞Y＞Z＞W，A项正确；F元素没有正化合价，B项错误；同周期主族元素自左而右非金属性增强，同主族元素自上而下非金属性减弱，故非金属性Y＜Z＜W，非金属性越强，对应氢化物越稳定，C项正确；同周期主族元素自左而右非金属性增强，故非金属性X＜Y＜Z，非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，D项正确。
2．C [解析]A、B、C、D都是短周期元素，原子半径D＞C＞A＞B，A、B同周期，A、C处于同一主族，可推知A、B、C、D在周期表中的大致相对位置为
，C的原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和，C质子数等于A＋8，故B为氧元素。
因A、C为主族元素，且C最外层电子数为D的3倍，则D最外层电子数只能为1，故D为Na，C为Al，A为B。
由上述分析可知，A为硼元素，A项错误；O、Na形成的过氧化钠既含有离子键又含有共价键，B项错误；C和D两元素的最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝、氢氧化钠，二者反应生成偏铝酸钠和水，C项正确；Na2O和Na2O2中阴、阳离子个数比都是1∶2，D项错误。
3．C [解析]根据题中n为黄绿色气体可确定n、Z分别为Cl2和Cl，结合0.01mol/Lr溶液的pH＝2可知r为一元强酸，结合图示转化关系可确定r为HCl，联想到CH4与Cl2的反应可知p为CH4，s为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物，再结合与Cl2反应生成的产物q具有漂白性，可联想到m、q分别为H2O和HClO。
综上分析可知W、X、Y、Z分别为H、C、O、Cl。
原子半径X＞Y＞W，A项错误；元素的非金属性Y＞Z＞X，B项错误；O的氢化物为H2O，在常温常压下呈液态，C项正确；C的最高价氧化物对应的水化物为H2CO3，是典型的弱酸，D项错误。
■命题考向追踪
1．D [解析]X为碳元素，Y为氧元素，Z为钠元素，W－的最外层为8电子结构，根据原子序数的关系，W为氯元素。
CO与NaOH溶液不反应，A项错误；碳原子半径大于氧原子，B项错误；Na2O只存在离子键，NaClO3既有离子键，又有共价键，C项错误；O3、Cl2、ClO2均能作水的消毒剂，D项正确。
2．D [解析]M层有1个电子的元素是Na；最外层电子数是内层电子数2倍，则核外电子排布有两个电子层，分别为2、4，b是碳元素；c元素的最高化合价和最低化合价的绝对值之和为8，最高化合价是最低化合价绝对值的3倍，则该元素的最高化合价和最低化合价分别是＋6、－2价，故为S；第三周期原子半径比硫小的元素是氯，即为d。
上述非金属元素中氯的非金属性最强，A项正确；Na可以形成氧化物Na2O、Na2O2，C可以形成氧化物CO、CO2，S的氧化物有SO2、SO3，Cl的氧化物有Cl2O、ClO2、ClO3等多种氧化物，B项正确；Na为金属元素，与其他元素形成的化合物都是离子化合物，C项正确；碳形成的有机物如CH3CH3，既有极性键，又有非极性键，D项错误。
3．B [解析]W的L层无电子，则W是H元素，X的L层有5个电子，X的L层为最外层，则X为N元素，Y与Z的L层都有8个电子，则Y和Z为第三周期元素，四种元素的最外层电子数之和为18，Y与Z的最外层电子数之和为12，Z的原子序数大于Y，则Y为P，Z为Cl。
H2、N2都是分子晶体，且相对分子质量N2＞H2，因此H2的沸点低于N2，A项错误；H的非金属性比Cl弱，则其阴离子的还原性H－＞Cl－，B项正确；只能根据元素非金属性的强弱比较其最高价氧化物的水化物酸性强弱，其他氧化物的水化物的酸性无法比较，C项错误；N、P可以同时存在于同一离子化合物中，如磷酸的各种铵盐等，D项错误。
4．
（1）三 ⅥA
（2）Si SiO2
（3）C＋2S
CS2 极性
（4）Mg Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
[解析]
（1）元素X的一种高硬度单质是宝石，由此可知元素X为C，Y2＋电子层结构与氖相同，则元素Y为Mg，M单质为淡黄色固体，则元素M为S，位于第三周期、ⅥA族；
（2）X、Y、Z、M是原子序数依次增大的短周期元素，Z的质子数为偶数，则元素Z为Si，其在自然界中常见的二元化合物是SiO2；（3）C与S高温下反应的化学方程式为C＋2S
CS2，CS2中的化学键是极性共价键；（4）金属镁的合金具有密度小、硬度和强度都较大的优点，常用于航空航天材料，其与稀盐酸反应的化学方程式为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑。
5．B [解析]戊、己分别是空气、地壳中含量最多的元素，则分别是N、O，根据题图知丁是C、庚是F，乙是Mg，丙是Al，甲可能是H或Li，A项错误；同周期元素由左向右非金属性逐渐增强，则氢化物的稳定性越来越强，B项正确；乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物分别是氢氧化镁、氢氧化铝、碳酸，它们之间不能相互反应，C项错误；F没有最高价含氧酸，D项错误。
6．C [解析]①～⑧都为短周期元素，①有最低价－2，处于ⅥA族，没有最高正价，则①为O；④、⑦都有最低价－3、最高价＋5，处于ⅤA族，且④的原子半径较大，则④为P、⑦为N；⑤有＋7价、－1价，处于ⅦA族，且半径比①大，则⑤为Cl；③、⑥都有＋1价，处于ⅠA族，⑥的原子半径较大，且③不是所有元素中原子半径最小的元素，则③为Li、⑥为Na；②有＋2价，处于ⅡA族，原子半径大于Li，则②为Mg。
⑧有＋3价且半径比O大，比P小，则⑧为B。
④为P、⑦为N，P的原子序数大于N，故A项错误；②为Mg，③为Li，二者为不同周期的元素，B项错误；⑤为Cl，八种元素中，其非金属性最强，其最高价氧化物对应水化物的酸性最强，C项正确；⑧为B，其原子序数为5，D项错误。
教师备用习题（教师栏目）
1．下列各组物质的性质比较不正确的是（ ）
A．热稳定性：
SiH4>PH3>H2S
B．酸性：
HClO4>H2SO4>H3PO4
C．碱性：
NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3
D．氧化性：
F2>Cl2>Br2
[解析]A 非金属性Si非金属性P金属性Na>Mg>Al，元素的金属性越强，最高价氧化物对应的水化物碱性越强，C项正确。
非金属性F>Br>I，元素的非金属性越强，对应的单质氧化性越强，D项正确。
2．五种短周期元素在周期表中的位置如下所示，其中Z元素原子的最外层电子数等于电子层数。
下列判断正确的是（ ）
X
Y
Z
M
R
A.Z的氧化物可以作光导纤维
B．气态氢化物稳定性：
M>R
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：
Y>X
D．Z、M、R的原子半径依次增大，最高化合价依次升高
[解析]C 五种元素均为短周期元素，根据其在周期表中的相对位置可知，它们处于第二周期和第三周期，Z元素原子的最外层电子数等于电子层数，可知Z的核外各层电子数分别为2、8、3，Z为Al，则X、Y、M、R分别为C、N、P、S。
铝的氧化物不能作光导纤维，SiO2可作光导纤维，A项错误；稳定性H2S>PH3，B项错误；酸性HNO3>H2CO3，C项正确；Al、P、S处于同一周期，原子半径依次减小，D项错误。
3．下表是元素周期表的一部分
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