学年新教材高中化学 课后作业21 元素周期律 新人教版必修第一册.docx

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学年新教材高中化学课后作业21元素周期律新人教版必修第一册

课后作业（二十一）

[基础巩固]

一、元素原子结构的周期性变化

1．下列化合物中，阴离子和阳离子的半径之比最大的是（　　）

A．CsIB．NaF

C．KClD．LiI

[解析]　阳离子都为碱金属元素的阳离子，元素的核电荷核数越大，离子半径越大，阴离子都为卤素阴离子，元素的核电核数越大，离子半径越大，则金属离子半径最小的是Li＋，阴离子半径最大的是I－，所以阴离子半径和阳离子半径之比最大的是LiI。

[答案]　D

2．下列各组元素中按微粒半径递增顺序排列的是（　　）

A．K　Na　LiB．N　O　F

C．Ca2＋　K＋　Cl－D．Ba2＋　Ca2＋　Mg2＋

[解析]　同主族自上而下原子半径逐渐增大，则原子半径大小为LiO>F，B错误；离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径大小为Ca2＋Ca2＋>Mg2＋，D错误。

[答案]　C

二、元素性质的周期性变化

3．对于随原子序数依次增大的11～17号元素，下列说法中不正确的是（　　）

A．原子半径逐渐减小B．电子层数逐渐增多

C．最高正化合价逐渐增大D．元素的非金属性逐渐增强

[解析]　在元素周期表中同一周期的元素从左到右原子半径依次减小，故A不符合题意；在元素周期表中同一周期的元素电子层数相同，故B符合题意；在元素周期表第三周期，元素的最高正价等于其最外层电子数，最外层电子数依次增多，故最高正化合价逐渐增大，故C不符合题意。

在元素周期表中，同一周期的元素从左到右，元素的非金属性逐渐增强，故D不符合题意。

[答案]　B

4．A、B两元素原子电子层数相同，如果A原子半径比B的大，则下列判断正确的是（　　）

A．两元素形成的最高价氧化物对应的水化物的酸性应是A强于B

B．A的气态氢化物比B的气态氢化物稳定

C．A的金属性比B的金属性强

D．A的阴离子比B的阴离子还原性弱

[解析]　A、B两元素位于同周期，A的原子半径比B的大，则A位于B的左边，A元素的金属性比B的强。

[答案]　C

5．下列递变规律不正确的是（　　）

A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增强

B．钠、镁、铝的还原性依次减弱

C．HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱

D．P、S、Cl三种元素的最高正化合价依次升高

[解析]　非金属性：

Cl>S>P，元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，则HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱，故A项错误；金属性：

Na>Mg>Al，元素的金属性越强，对应的单质的还原性越强，则钠、镁、铝的还原性依次减弱，故B项正确；非金属性：

Cl>S>P，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故C项正确；P、S、Cl三种元素原子的最外层电子数分别为5、6、7，最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，故D项正确。

[答案]　A

6．下列关于物质性质变化的比较，不正确的是（　　）

A．离子半径大小：

S2－>O2－>Na＋

B．气态氢化物稳定性：

HBr

C．碱性强弱：

KOH>NaOH>LiOH

D．还原性强弱：

F－>Cl－>Br－>I－

[解析]　核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，所以O2－>Na＋，电子层数多的离子，半径越大，因此离子半径大小为S2－>O2－>Na＋，A正确；非金属性：

F>Cl>Br，气态氢化物的稳定性为HBr

K>Na>Li，对应最高价氧化物的水化物的碱性为KOH>NaOH>LiOH，C正确；非金属性：

F>Cl>Br>I，对应离子的还原性为F－

[答案]　D

7．X、Y、Z、M、Q、R皆为前20号元素，其原子半径与化合价的关系如图所示。

下列说法错误的是（　　）

A．Q的原子结构示意图为

B．X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是盐或碱

C．简单离子半径：

M－>Q＋>R2－

D．Z与M的最高价氧化物对应水化物均为强酸

[解析]　由图推断Y为氧元素；X的原子半径小且只有＋1价，X为氢元素；M的最高正价是＋7价，最低负价是－1价，为氯元素；Z的原子半径比氯元素小，最低负价是－3价，最高正价是＋5价，则为氮元素；Q只有＋1价，原子半径大于氯原子，但小于只有＋2价的R，故Q代表钠元素、R代表钙元素。

X、Y、Z三种元素分别代表H、O、N，可以形成硝酸、硝酸铵及NH3·H2O，B项正确；离子半径：

Cl－>Ca2＋>Na＋，C项错误；HClO4、HNO3都是强酸，D项正确。

[答案]　C

8．目前，人类已经发现的非金属元素除稀有气体元素外共有16种，下列对这16种非金属元素的判断不正确的是（　　）

①都是主族元素，原子的最外层电子数都大于3

②单质在反应中都只能作氧化剂

③对应的含氧酸都是强酸

④氢化物常温下都是气态，所以又叫气态氢化物

⑤氧化物与水反应都不会再生成气体

A．全部B．只有①

C．只有①②③D．只有①②④⑤

[解析]　①H元素原子最外层电子数为1，错误；②H2、I2、S等都可作还原剂，②错误；③HClO为弱酸，错误；④H2O常温下为液态，错误；⑤3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，错误，故选A项。

[答案]　A

[能力提升]

9．短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。

X的原子半径比Y的小，且X与Y的最外层电子数之和等于Z的最外层电子数。

X与W同主族，Z是地壳中含量最高的元素。

下列说法不正确的是（　　）

A．原子半径的大小顺序：

r（W）>r（Y）>r（Z）>r（X）

B．元素Z、W的简单离子的电子层结构相同

C．元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强

D．X、Y两种元素可形成分别含有10e－和18e－的化合物

[解析]　根据题意可以推断，Z为O，所以X为H，Y为N，W为Na。

A项，根据电子层数和核电荷数可知：

r（Na）>r（N）>r（O）>r（H），正确；B项，O2－、Na＋的核外电子数相等，均为10，即电子层结构相同，正确；C项，稳定性：

H2O>NH3，错误；D项，NH3为10e－微粒，而N2H4为18e－微粒，正确。

[答案]　C

10．根据下表信息，判断以下叙述正确的是（　　）

部分短周期元素的原子半径及主要化合价

元素代号

L

M

Q

R

T

原子半径/nm

0.160

0.143

0.089

0.102

0.074

主要化合价

＋2

＋3

＋2

＋6、－2

－2

A.氢化物的沸点为H2T

B．单质与稀盐酸反应的速率为L

C．M与T形成的简单离子的半径：

M

D．L2＋与R2－的核外电子数相等

[解析]　由信息表中的原子半径和主要化合价可以判断出T为O，R为S，Q为Be，M为Al，L为Mg。

H2O的沸点高于H2S，A错误；Mg的金属性强于Be，与HCl反应的速率Mg>Be，错误；Al3＋、O2－相同的电子层数，核电荷数越大，半径越小，即r（Al3＋）

[答案]　C

11．四种短周期元素在周期表中的位置如图所示，其中只有M为金属元素。

下列说法不正确的是（　　）

A．原子半径Z

B．Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱

C．X的最简单气态氢化物的热稳定性比Z的小

D．Z位于元素周期表中第二周期、第ⅥA族

[解析]　由图可知，原子半径M>X>Y>Z，A项正确；非金属性X

[答案]　B

12．X、Y、W、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图所示。

已知X的一种核素的质量数为18，中子数为10；Y和Ne原子的核外电子总数相差1；W的单质是一种常见的半导体材料；Z的非金属性在同周期主族元素中最强。

请回答下列问题：

（1）W位于元素周期表中第________周期第________族。

画出X的阴离子的结构示意图：

____________。

（2）Z的氢化物和溴化氢相比，较稳定的是________（写化学式）。

（3）Y的金属性与Mg的金属性相比，________的金属性强（写化学式），请用实验证明它们金属性的相对强弱：

__________________________________________________________。

（4）写出Y的最高价氧化物对应的水化物与Z的最高价氧化物对应的水化物发生反应的化学方程式：

__________________________

_________________________________________________________。

[解析]　X、Y、W、Z是四种常见的短周期元素，已知X的一种核素的质量数为18，中子数为10，则X元素原子的质子数为18－10＝8，故X为O元素；Y和Ne原子的核外电子数相差1，Y为Na或F元素，由题图可知，Y原子半径大于氧原子，故Y为Na元素；W的单质是一种常见的半导体材料，原子序数大于Na元素，故W为Si元素；Z的非金属性在同周期主族元素中最强，故Z为Cl元素。

（1）W为Si元素，原子核外电子数为14，有3个电子层，最外层电子数为4，处于周期表中第三周期第ⅣA族。

（2）Z为Cl元素，由于元素的非金属性：

Cl>Br，故氢化物稳定性：

HCl>HBr，即较稳定的是HCl。

（3）同周期元素随原子序数增大原子半径减小，原子失去电子的能力逐渐减弱，元素的金属性逐渐减弱，所以金属性：

Na>Mg；元素的金属性越强，其单质与水或酸反应置换出氢气就越容易，所以可以通过Na与冷水剧烈反应，而Mg与冷水反应较慢证明元素的金属性强弱。

（4）Y的最高价氧化物对应的水化物NaOH是强碱，Z的最高价氧化物对应的水化物HClO4是一元强酸，二者发生酸碱中和反应，生成NaClO4和H2O，发生反应的化学方程式是NaOH＋HClO4===NaClO4＋H2O。

[答案]　

（1）三　ⅣA　

（2）HCl

（3）Na　Na与冷水剧烈反应，而Mg与冷水反应较慢（其他合理答案也可）

（4）NaOH＋HClO4===NaClO4＋H2O

13．现有下列短周期元素的数据（已知Be的原子半径为0.089nm）：

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

原子半径/nm

0.074

0.160

0.152

0.110

0.099

0.186

0.075

0.082

最高化合价

＋2

＋1

＋5

＋7

＋1

＋5

＋3

最低化合价

－2

－3

－1

－3

（1）⑧号元素在周期表中的位置是________________；上述元素处于同一主族的有________________（用元素符号表示）。

（2）元素①和⑥能形成两种化合物，写出其中较稳定的化合物与水反应的离子方程式：

______________________________________。

（3）含锂材料在社会中广泛应用，如各种储氢材料（Li2NH等）、便携式电源材料（LiCoO2等）。

根据下列要求回答问题：

①

Li和

Li作核反应堆最佳热载体，

LiH和

LiD用作高温堆减速剂。

下列说法正确的是________（填序号）。

A.

Li和

Li互为同位素

B.

Li和

Li属于同种核素

C.

LiH和

LiD的化学性质不同

D.

LiH和

LiD是同种物质

②下列说法不正确的是________（填序号）。

A．碱性：

Be（OH）2

B．微粒半径：

K>Na>Li>Li＋

C．氧化性：

Li＋

D．金属性：

Cs>Rb>K>Na>Li>Be

[解析]　由题中及表中数据可知，①②③④⑤⑥⑦⑧分别位于第ⅥA族、第ⅡA族、第ⅠA族、第ⅤA族、第ⅦA族、第ⅠA族、第ⅤA族和第ⅢA族。

Be的原子半径为0.089nm，Be的最高化合价为＋2，②的最高化合价也是＋2、半径比Be大，则②为Mg；③的最高化合价为＋1、半径比Mg小，则③是Li；⑥的最高化合价为＋1、半径比Mg大，则⑥为Na；④和⑦的最高化合价都是＋5、最低化合价都是－3，则它们为第ⅤA族元素，因为④的半径较大，故④为P、⑦为N；根据同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，可知⑧为B、①为O、⑤为Cl。

综上所述，①②③④⑤⑥⑦⑧分别为O、Mg、Li、P、Cl、Na、N、B。

（1）⑧号元素为B元素，在周期表中的位置是第二周期第ⅢA族；上述元素处于同一主族的有两组，分别是Li和Na，N和P。

（2）元素①和⑥能形成两种化合物，分别为氧化钠和过氧化钠，其中较稳定的是过氧化钠，过氧化钠与水反应的离子方程式为2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑。

（3）①

Li和

Li互为同位素，A正确；

Li和

Li属于不同的核素，B错误；

LiH和

LiD是同种物质（都是氢化锂），化学性质几乎完全相同，C错误，D正确。

②Be、Li、Na、K的金属性依次增强，故其最高价氧化物对应水化物的碱性从弱到强的顺序为Be（OH）2

K>Na>Li>Li＋，B正确；Li、Na、K、Rb、Cs的金属性依次增强，故其阳离子的氧化性依次减弱，故氧化性从强到弱的顺序为Li＋>Na＋>K＋>Rb＋>Cs＋，C错误；同主族元素从上到下金属性依次增强，同周期元素从左到右金属性依次减弱，金属性由强到弱的顺序为Cs>Rb>K>Na>Li>Be，D正确。

[答案]　

（1）第二周期第ⅢA族　Li和Na，N和P

（2）2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑

（3）①AD　②C

14．下表为元素周期表的一部分，请参照元素①～⑨在表中的位置，回答下列问题。

（1）第三周期元素中非金属性最强的元素的原子结构示意图是________。

（2）②③⑦最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是________（填化学式）。

（3）下列可以判断⑤和⑥金属性强弱的是________（填序号）。

a．单质的熔点：

⑤<⑥

b．化合价：

⑤<⑥

c．单质与水反应的剧烈程度：

⑤>⑥

d．最高价氧化物对应水化物的碱性：

⑤>⑥

（4）为验证第ⅦA族部分元素非金属性的递变规律，设计如图装置进行实验，请回答：

①仪器A的名称是________，A中发生反应的离子方程式是________________________________________________________。

②棉花中浸有NaOH溶液的作用是_______________________

________________________________________________________________________（用离子方程式表示）。

③验证溴与碘的非金属性强弱：

通入少量⑨的单质，充分反应后，将A中液体滴入试管内，取下试管，充分振荡、静置，可观察到______________________。

该实验必须控制⑨单质的加入量，否则得不出溴的非金属性比碘强的结论。

理由是_____________________。

④第ⅦA族元素非金属性随元素核电荷数的增加而逐渐减弱的原因：

同主族元素从上到下原子半径逐渐______（填“增大”或“减小”），得电子能力逐渐减弱。

[解析]　根据①～⑨在元素周期表中的位置可知，①为H，②为C，③为N，④为O，⑤为Na，⑥为Al，⑦为Si，⑧为S，⑨为Cl。

（1）第三周期元素中非金属性最强的元素是Cl，其原子结构示意图是

。

（2）元素非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则②③⑦最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是HNO3>H2CO3>H2SiO3。

（3）根据单质的熔点不能判断金属性强弱，a错误；化合价高低不能作为比较金属性的依据，b错误；Na与水反应比Al剧烈，说明金属性：

Na>Al，可以比较，c正确；元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，可以比较，d正确。

（4）①A为分液漏斗，A中发生氯气与NaBr的氧化还原反应，离子方程式为2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。

②NaOH溶液用于吸收氯气，离子方程式为Cl2＋2OH－===H2O＋Cl－＋ClO－。

③溴与KI反应生成碘单质，碘单质易溶于四氯化碳，将A中液体滴入试管内，充分振荡、静置，可观察到溶液分层，下层呈紫红色；若通入过量氯气，剩余的氯气能够进入试管先于Br2氧化碘离子，干扰溴与碘离子的反应，所以氯气必须少量，否则干扰检验结果。

④同主族元素从上到下，原子核外电子层数增加，原子半径增大，故得到电子能力减弱。

[答案]　

（1）

（2）HNO3>H2CO3>H2SiO3　（3）cd

（4）①分液漏斗　2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－

②Cl2＋2OH－===H2O＋Cl－＋ClO－

③溶液分层，下层液体为紫红色　氯气能够氧化溴离子和碘离子，氯气必须少量，否则干扰检验结果　④增大