第15讲　元素周期律与元素周期表

A组　基础题组

1.(2018北京西城期末)下列事实不能用元素周期律解释的是(　　)

A.酸性:HClO4>H2SO3

B.碱性:NaOH>Mg(OH)2

C.气态氢化物的稳定性:H2O>H2S

D.Cl2从NaBr溶液中置换出Br2

2.(2017北京朝阳一模,7)下列有关性质的比较,用元素周期律解释的是(　　)

A.金属性:Na>Mg

B.酸性:H2SO4>H2SiO3

C.稳定性:HCl>HBr

D.同浓度溶液的碱性:Na2CO3>NaHCO3

3.(2018北京东城期末)下列说法正确的是(　　)

A.Si、P、S、Cl原子半径依次增大

B.HF、HCl、HBr、HI稳定性依次减弱

C.C、N、O、F元素的最高正化合价依次升高

D.NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3碱性依次增强

4.(2017北京大兴一模,10)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的原子半径在短周期主族元素原子中最大,Y的核外电子数是W的2倍且同主族。下列说法不正确的是(　　)

A.简单离子半径:X

B.W、X、Y元素形成的盐溶于水,溶液一定呈中性

C.W与X形成的常见化合物中阴、阳离子个数比均为1∶2

D.1 mol Z的单质与足量的NaOH溶液反应转移电子数为NA

5.(2018北京朝阳期末)根据元素周期律,由下列事实进行归纳推测,推测不合理的是(　　)

6.(2017北京房山期末,23)四种短周期元素X、Y、Z、W的部分信息如下表:

据此回答以下问题:

(1)Y元素在周期表中的位置是　　　　　　　　,其单质的电子式是　　　　　　　; 

(2)W最低价氢化物的水溶液呈弱酸性,其原因用化学用语解释是　　　　　　　　　　; 

(3)X、Y、Z组成的某种盐的水溶液的pH<7,其原因用化学用语解释是　　　　　　　　　　　　,在该溶液中各种离子浓度的大小关系是　　　　　　　　　　　　　　　; 

(4)用适当催化剂及电极材料,以HCl-NH4Cl溶液为电解质溶液,构成如图所示的新型电池。

Ⅰ.该电池的正极反应式是　　　　　　　　　　　; 

Ⅱ.分离出物质A的化学式是　　　　　　　。 

7.(2017北京海淀期中,15)W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素。W的气态氢化物能使紫色石蕊溶液变蓝,W和X两种元素的最高价氧化物的水化物均能与Y的氢氧化物发生反应,W、X、Y、Z的最外层电子数之和为16。

(1)W单质的电子式是　　　　　　　　　。 

(2)请用化学用语解释W的气态氢化物能使紫色石蕊溶液变蓝的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)已知As元素的原子序数为33,与W在同一主族,As在元素周期表中的位置是　　　　　　　　。 

(4)W的最高价氧化物的水化物与Y的氢氧化物发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　。 

(5)X与Z的单质之间发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。 

(6)已知Q与Z是位于相邻周期的同主族元素。某温度下,两种元素的气态单质与H2发生化合反应生成气态氢化物的平衡常数分别为KQ=5.6×107,KZ=9.7×1012。Q的元素符号是　　　　　,理由是　 　。 

B组　提升题组

8.(2017北京怀柔零模,8)X、Y、Z为短周期元素,电子层数相同,原子序数依次增大,三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间均可发生反应。下列说法中正确的是(　　)

A.原子半径:Z>Y>X

B.X的最高价氧化物对应的水化物中只含有共价键

C.X、Z形成的化合物一定为离子化合物

D.工业上常用Y的氯化物为原料制取单质Y

9.(2017北京朝阳期中,9)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中Y原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。下列说法正确的是(　　)

A.Y和Z的最高正化合价相同

B.气态氢化物的热稳定性:XH32Y2Z

C.原子半径的大小:r(W)>r(Y)>r(Z)

D.W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强

10.(2017北京海淀期中,9)X、Y、Z、M、R为五种短周期元素,其原子半径和最外层电子数之间的关系如下图所示。

下列说法不正确的是(　　)

A.简单阳离子半径:X

B.最高价含氧酸的酸性:Z

C.M的氢化物常温常压下为气体

D.X与Y可以形成正四面体结构的分子

11.(2017北京海淀一模,8)某温度时,ⅥA元素单质与H2反应生成气态H2X的热化学方程式如下:

O2(g)+H2(g) H2O(g)　ΔH=-242 kJ·mol-1

S(g)+H2(g) H2S(g)　ΔH=-20 kJ·mol-1

Se(g)+H2(g) H2Se(g)　ΔH=+81 kJ·mol-1

下列说法正确的是(　　)

A.稳定性:H2O2S2Se

B.降温有利于Se与H2反应生成H2Se

C.O2(g)+2H2S(g) 2H2O(g)+2S(g)　ΔH=-444 kJ·mol-1

D.随着核电荷数的增加,ⅥA族元素单质与H2的化合反应越容易发生

12.(2017北京石景山一模,8)X、Y、Z、W为短周期元素,X2-和Y+核外电子排布相同,X、Z位于同一主族,Z、W位于同一周期,W的最外层电子数是X、Y的最外层电子数之和。下列说法的是(　　)

A.原子半径:Y>Z>X

B.X分别与Y、Z形成的化合物均至少有两种

C.最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Z

D.氢元素在其与X、Y、Z分别形成的化合物中,化合价均为+1

13.(2018北京海淀期末,7)四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W元素的最外层电子数是其电子层数的二倍;X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的;Y是地壳中含量最多的金属元素;X与Z形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列实验操作对应的实验现象中,不正确的是　(　　)

14.(2017北京西城二模,8)下列事实用元素周期律解释的是　(　　)

A.酸性:HClO4>H2SO4

B.Na、Mg与水反应,Na更剧烈

C.气态氢化物的稳定性:HF>HCl

D.向Na2SO3溶液中加盐酸,有气泡产生

15.(2017北京西城期末,12)4种短周期元素在周期表中的相对位置如下图所示,Y元素原子最外层电子数是其电子层数的3倍。下列说法中,正确的是(　　)

A.X的氢化物可用作制冷剂

B.Y与氢元素形成的物质中只含有极性共价键

C.4种元素中原子半径最大的是W

D.4种元素中Z的最高价氧化物对应水化物的酸性最强

16.X、Y、Z是同周期的短周期元素,原子序数依次增大。Y为地壳中含量最高的金属元素,且X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物两两之间可以相互反应。

(1)Y元素在周期表中的位置是　　　　　　　　。 

(2)X、Y的最高价氧化物对应水化物之间发生反应的离子方程式是　。 

(3)Z与碳和氟可组成氟利昂CZ3F,它在紫外线作用下破坏臭氧层的反应过程如下:

①CZ3F CZ2F·+Z·

②Z·+O3 O2+ZO·

③ZO·+O· Z·+O2

反应①中破坏的化学键属于　　　　(填“极性”或“非极性”)共价键; 

臭氧转化(O3+ O· 2O2)的催化剂是　　　　。 

(4)下列说法正确的是　　　　(选填字母)。 

a.X与氧可形成碱性氧化物

b.常温下与水反应的难易可证明金属性X>Y

c.Z元素单质的水溶液中,Z的存在形式只有Z2和Z-

d.X、Y、Z形成的简单离子的半径由大到小的顺序为X+>Y3+>Z-

(5)Y、石墨与含YC的离子液体可构成充电电池,其工作原理如图所示:

充电时石墨电极与外加电源的　　　(填“正”或“负”)极相连; 

放电时的负极反应式是　 。 

答案精解精析

A组　基础题组

1.A　A项,非金属元素的非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物酸性越强,亚硫酸中硫元素的化合价为+4价,不是最高价;B项,金属元素的金属性越强,最高价氧化物对应的水化物碱性越强,由于钠的金属性强于镁,所以NaOH的碱性强于Mg(OH)2;C项,非金属元素的非金属性越强,气态氢化物的稳定性越强,由于氧元素的非金属性强于硫元素,所以水的稳定性强于硫化氢;D项,非金属元素的非金属性越强,单质的氧化性越强,由于氯气的氧化性强于溴单质,所以氯气可以与溴化钠反应置换出溴单质。

2.D　A项,同周期主族元素随着原子序数的递增金属性递减,故金属性:Na>Mg;B项,元素非金属性越强,最高价氧化物的水化物的酸性越强,S的非金属性强于Si,故酸性:H2SO4>H2SiO3;C项,元素非金属性越强,其气态氢化物的稳定性越强,Cl的非金属性强于Br,故稳定性:HCl>HBr;D项,相同浓度时,碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠溶液,是因为碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠,与元素周期律无关。

3.B　A项,同一周期元素,从左往右原子半径逐渐减小,故Si、P、S、Cl原子半径依次减小;B项,元素的非金属性越强,气态氢化物的稳定性越强,故HF、HCl、HBr、HI稳定性依次减弱;C项,F元素无正价;D项,元素的金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,故NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3碱性依次减弱。

4.B　X的原子半径在短周期主族元素原子中最大,则X是Na元素;Y的核外电子数是W的2倍且同主族,则W是O元素、Y是S元素;主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,则Z是Cl元素。A项,简单离子半径:Na+2--;B项,Na2SO3溶液呈碱性;C项,Na与O形成的常见化合物为氧化钠、过氧化钠,其中阴、阳离子个数比均为1∶2;D项,氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,1 mol氯气参与反应转移电子数为NA。

5.D　D项,碳元素在元素周期表中位于第二周期ⅣA族,石墨易导电,是导体。

6.答案　(1)第二周期ⅤA族　∶N⋮⋮N∶

(2)H2SH++HS-

(3)N+H2ONH3·H2O+H+　c(N)>c(N)>c(H+)>c(OH-)

(4)N2+8H++6e-2N　NH4Cl

解析　由表中信息可知,X为H,Y为N,Z为O,W为S。(1)Y为N元素,位于周期表中第二周期ⅤA族,其单质的电子式为∶N⋮⋮N∶;

(2)W为S,对应的氢化物为H2S,其为弱酸,在水溶液中部分电离,电离方程式为H2SH++HS-;

(3)X、Y、Z组成的某种盐的水溶液的pH<7,则对应的盐为硝酸铵,其为强酸弱碱盐,N水解使其呈酸性,水解方程式为N+H2ONH3·H2O+H+;溶液中离子浓度大小关系为c(N)>c(N)>c(H+)>c(OH-);

(4)氮气在正极获得电子,酸性条件下生成N,电极反应式为N2+8H++6e-2N。

7.答案　(1)∶N⋮⋮N∶

(2)NH3+H2O NH3·H2O N+OH-

(3)第四周期第ⅤA族

(4)3H++Al(OH)3 Al3++3H2O

(5)2Na+Cl2 2NaCl

(6)Br　由KQZ可知Q的气态氢化物的稳定性弱于Z,故Q的非金属性弱于Z

解析　由题意知,W为N,X为Na,Y为Al,Z为Cl。

(1)氮气的电子式为∶N⋮⋮N∶。

(2)氨气溶于水所得溶液呈碱性,所以,NH3能使紫色石蕊溶液变蓝。

(3)原子序数为33的As在周期表中的位置是:第四周期第ⅤA族。

(4)硝酸和氢氧化铝反应的离子方程式为3H++Al(OH)3 Al3++3H2O。

(5)钠和氯气发生化合反应的化学方程式是2Na+Cl2 2NaCl。

(6)由KQZ可知,Q的气态氢化物的稳定性弱于Z,说明Q的非金属性弱于Z,又因为Q与Z是位于相邻周期的同主族元素,故Q必然是Br元素。

B组　提升题组

8.C　分析可知,X为Na,Y为Al,Z为P或S或Cl。A项,同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径:X>Y>Z;B项,X的最高价氧化物对应的水化物为NaOH,含离子键、共价键;C项,X、Z形成的化合物为磷化钠或硫化钠或氯化钠,含离子键,一定为离子化合物;D项,Y的氯化物是氯化铝,为共价化合物,熔融状态下不导电,不能用来冶炼Al。

9.D　由题意判断出Y是氧元素,则X是氮元素,Z是硫元素,W是氯元素。A项,氧无最高正价,硫的最高正价是+6;B项,气态氢化物的热稳定性:H2S32O;C项,原子半径大小为r(S)>r(Cl)>r(O);D项,HClO4的酸性强于H2SO4。

10.B　由五种短周期元素的最外层电子数和原子半径的大小关系知,X为H,Y为C,Z为N,M为S,R为Na。A项,简单阳离子半径:H++;B项,硝酸酸性强于碳酸;C项,H2S常温常压下为气体;D项,CH4是正四面体结构的分子。

11.C　A项,同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,氢化物稳定性逐渐减弱,故稳定性:H2O>H2S>H2Se;B项,合成硒化氢的反应是吸热反应,降温,化学平衡向逆反应方向移动,不利于合成硒化氢;C项,根据盖斯定律可知所给反应的ΔH=2×(-242 kJ·mol-1)-2×(-20 kJ·mol-1)=-444 kJ·mol-1;D项,随着核电荷数的增加,同主族元素非金属性逐渐减弱,与氢气反应越来越难。

12.D　依据题意结合元素周期表判断出X为O,Y为Na,Z为S,W为Cl。A项,由原子半径的变化规律可知,原子半径:Na>S>O;B项,O与Na可以形成Na2O和Na2O2,O与S可以形成SO2和SO3等;C项,由于Cl的非金属性强于S,故HClO4的酸性强于H2SO4;D项,氢元素与钠元素形成的化合物中氢元素显-1价。

13.A　依据题意,结合元素周期律和元素周期表知,W为碳元素,X为钠元素,Y为铝元素,Z为氯元素。A项,将钠单质加入到硫酸铜溶液中,金属钠首先会与水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠再与硫酸铜溶液反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀;B项,氯化铝与氨水反应生成白色的氢氧化铝沉淀;C项,由于氯气的氧化性强于溴单质,故氯气可以氧化溴化钠生成溴单质,使溶液变为黄色;D项,W的最高价氧化物为二氧化碳,由于碳酸的酸性强于硅酸,故二氧化碳与硅酸钠的水溶液会发生反应生成白色沉淀硅酸。

14.D　A项,同周期主族元素随着原子序数的递增非金属性逐渐增强,故Cl的非金属性强于S,则最高价氧化物的水化物的酸性:HClO4>H2SO4;B项,同周期主族元素随着原子序数的递增金属性逐渐减弱,故Na的金属性强于Mg,则Na与水反应更剧烈;C项,同主族元素随着原子序数的递增非金属性逐渐减弱,故F的非金属性强于Cl,则气态氢化物的稳定性:HF>HCl;D项,说明HCl的酸性强于亚硫酸,与元素周期律无关。

15.A　Y元素原子最外层电子数是其电子层数的3倍,则Y为O元素;根据元素在周期表中的位置关系可知,X为N元素,Z为S元素,W为Cl元素。A项,液氨是常见的制冷剂;B项,过氧化氢中含有非极性共价键;C项,4种元素中原子半径最大的是S;D项,4种元素中Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性最强。

16.答案　(1)第3周期ⅢA族

(2)OH-+Al(OH)3Al+2H2O

(3)极性　Cl·　(4)ab

(5)正　Al+7AlC-3e- 4Al2C

解析　由题中信息可知,X为Na,Y为Al,Z为Cl。(2)NaOH与Al(OH)3反应的离子方程式为Al(OH)3+OH- Al+2H2O。(4)a项,Na2O属于碱性氧化物;b项,常温下,金属单质与水反应越剧烈,对应元素的金属性越强;c项,Cl2的水溶液中,Cl的存在形式有Cl-、HClO、ClO-、Cl2;d项,Na+、Al3+、Cl-的半径由大到小的顺序为Cl->Na+>Al3+。(5)由图可知,该电池放电时,石墨为正极,因此充电时,石墨电极应与外加电源的正极相连;铝为负极,放电时的电极反应式为Al-3e-+7AlC 4Al2C。

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