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第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律
學(xué)校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________
一、單選題
1．下列說法不正確的是
A．焰色試驗(yàn)是化學(xué)變化
B．在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用光譜分析法來鑒定元素
C．同一原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)的能量一定大于其處于基態(tài)時(shí)的能量
D．焰色試驗(yàn)中觀察到的特殊焰色是金屬原子的電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的光的顏色
2．下列說法正確的是
A．最外層電子數(shù)為1的元素的金屬性比為2的元素的金屬性強(qiáng)
B．元素性質(zhì)的周期性變化是由原子核外電子排布的周期性變化所決定的
C．電子層數(shù)相同時(shí)，非金屬元素的氧化物對應(yīng)水化物的酸性隨最外層電子數(shù)增大依次增強(qiáng)
D．原子核外電子層數(shù)為3的元素的離子半徑隨最外層電子數(shù)增大逐漸減小
3．某同學(xué)設(shè)計(jì)如下元素周期表，已知X元素的氣態(tài)氫化物水溶液呈堿性，空格中均有對應(yīng)的元素填充。以下說法正確的是
A．X、Y、Z元素分別為N、P、O
B．白格中都是主族元素，灰格中都是副族元素
C．Z的氫化物只有一種
D．X、Z的簡單氫化物的沸點(diǎn)：
4．已知含氧酸可用通式XOm(OH)n表示，如X是S，則m＝2，n＝2，則這個(gè)式子就表示H2SO4。一般而言，該式中m大的是強(qiáng)酸，m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最強(qiáng)的是
A．HClO3 B．H2SeO3
C．H2BO2 D．HMnO4
5．下列分子中都存在極性鍵的一組物質(zhì)是
A．、、 B．、、
C．、、NO D．CaO、、
6．某元素的最高正化合價(jià)與最低負(fù)化合價(jià)的絕對值之差為2，其簡單氣態(tài)氫化物中含氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.8%，試推斷該元素是（ ）
A．N B．P C．S D．O
7．Y2+原子核外有x個(gè)電子，其質(zhì)量數(shù)為n，則mgY的氧化物所含質(zhì)子的物質(zhì)的量為
A． B．
C． D．
8．下列關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)的比較，不正確的是
A．酸性強(qiáng)弱：HClO4>HBrO4>HIO4 B．離子半徑大小：S2->Na+>O2-
C．穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3 D．還原性：Na>Mg>Al
二、填空題
9．盧瑟福因其在科學(xué)上作出的巨大的貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
(1)在研究原子結(jié)構(gòu)時(shí)，對湯姆生的葡萄干面包模型，他進(jìn)行了思索，如果這個(gè)模型的假設(shè)是正確的，那么用質(zhì)量大而體積小且高速運(yùn)動(dòng)的微粒轟擊金屬薄膜，這一微粒應(yīng)該是 (填“直線穿過”或“折線穿過”)金屬薄膜。
(2)根據(jù)上述想法，盧瑟福用α粒子轟擊金箔，α粒子的化學(xué)符號是 ，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是絕大部分α粒子 ，說明原子是 (填“實(shí)心的”或“中空的”)；極少數(shù)α粒子穿過金箔時(shí)發(fā)生了 ，有個(gè)別的α粒子竟然偏轉(zhuǎn)了180°，被 ，說明原子中存在著體積很 (填“小”或“大”)的、質(zhì)量很 (填“小”或“大”)的帶正電的核。
10．用A＋、B－、C2－、D、E、F和G分別表示含有18個(gè)電子的七種微粒(離子或分子)，請回答：
(1)A元素是 ，B元素是 ，C元素是 (用元素符號表示)。
(2)D是由兩種元素組成的雙原子分子，其分子式是 。
(3)E是所有含18個(gè)電子的微粒中氧化能力最強(qiáng)的分子，其分子式是 。
(4)F是由兩種元素組成的三原子分子，其分子式是 ，將其通入足量的NaOH溶液，反應(yīng)的離子方程式為 。
(5)G分子中含有4個(gè)原子，其分子式是 。
11．30 g 12C18O和28 g 14N2所含的分子數(shù)之比為 。
12．元素周期表是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，它承載著許多信息和規(guī)律。下表所列的是五種短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià)(已知鈹?shù)脑影霃綖?.089nm)：
元素代號 A B C D E
原子半徑/nm 0.160 0.143 0.102 0.099 0.074
主要化合價(jià)
(1)用元素代號標(biāo)出它們在周期表中的對應(yīng)位置 (以下為周期表的一部分)。
(2)B元素處于周期表中第 周期 族。
(3)B的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物與C的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物反應(yīng)的離子方程式為 。
(4)上述元素的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物中酸性最強(qiáng)的是 (填化學(xué)式)。
三、計(jì)算題
13．在50 mL b mol·L-1的AlCl3溶液中加入50 mL a mol·L-1NaOH溶液。
(1)當(dāng)a≤3b時(shí)，生成Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量為 。
(2)當(dāng)a、b滿足 條件時(shí)，無沉淀產(chǎn)生。
(3)當(dāng)a、b滿足 條件時(shí)，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此時(shí)Al(OH)3的質(zhì)量為 g。
四、解答題
14．將核電荷數(shù)為1~18的元素依次填入下圖。根據(jù)原子核外電子層數(shù)和最外層電子數(shù)分析，回答下列問題：
(1)核電荷數(shù)分別為6和14的原子，它們的 不相同；核電荷數(shù)分別為15和16的原子，它們的 相同， 不相同；核電荷數(shù)分別為10和18的原子，它們的最外層電子數(shù)均為 ，它們的元素符號分別是 、 。
(2)上圖中某主族元素的原子核外有三個(gè)電子層，最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的，該元素的元素符號是 ，原子結(jié)構(gòu)示意圖是 。
15．、、、4種元素原子的核電荷數(shù)依次增大，它們的簡單離子的電子層數(shù)相同且最外層電子數(shù)均為8。原子的層電子數(shù)與、層電子數(shù)之和相等，原子的、層電子數(shù)之和等于其電子總數(shù)的一半。請回答下列問題：
(1)4種元素的符號依次是 、 、 、 ，它們的原子半徑由大到小的順序是 。
(2)試寫出4種元素的簡單離子及其結(jié)構(gòu)示意圖： 、 、 、 ，它們的離子半徑由大到小的順序是 。
(3)它們的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式分別是 ，比較它們酸堿性的強(qiáng)弱： 。
16．四種短周期元素在周期表中的相對位置如圖所示，其中Z元素原子核外電子總數(shù)是其最外層電子數(shù)的3倍。請回答下列問題：
X Y
Z W
(1)元素Z位于周期表中第 周期 族。
(2)X、Y元素氫化物穩(wěn)定性強(qiáng)弱順序是 (用化學(xué)式表示)。
(3)Y、Z的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱順序是 (用化學(xué)式表示)。
(4)原子序數(shù)比Y多1的元素的一種氫化物能分解為它的另一種氫化物，此分解反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。
《第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律》參考答案
題號 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 A B A D A B B B
1．A
【詳解】A．焰色試驗(yàn)是物理變化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B．不同元素的特征譜線不同，故可以利用光譜分析法來鑒定元素，B項(xiàng)正確；
C．基態(tài)是原子能量最低時(shí)的狀態(tài)，C項(xiàng)正確；
D．焰色試驗(yàn)中觀察到的特殊焰色是金屬原子的電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的光的顏色，D項(xiàng)正確；
故選A。
2．B
【詳解】A．只有電子層數(shù)相同時(shí)最外層電子數(shù)為1的元素的金屬性才一定比為2的元素的金屬性強(qiáng)，A錯(cuò)誤；
B．元素性質(zhì)的周期性變化是由原子核外電子排布的周期性變化所決定的，B正確；
C．電子層數(shù)相同時(shí)非金屬元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性隨最外層電子數(shù)增大依次增強(qiáng)，C錯(cuò)誤；
D．原子核外電子層數(shù)為3的元素的陽離子半徑隨最外層電子數(shù)增大逐漸減小，陰離子半徑也逐漸減小，但陽離子半徑小于陰離子半徑，D錯(cuò)誤。
故選：B。
3．A
【詳解】A．根據(jù)該同學(xué)設(shè)計(jì)的元素周期表的形式和表中元素位置可知：X的原子序數(shù)為7，Z的原子序數(shù)為8，Y的原子序數(shù)為15，因此X為N，Z為O，Y為P，A正確；
B．白格中的稀有氣體元素不屬于主族元素，B錯(cuò)誤；
C．Z的氫化物有、，C錯(cuò)誤；
D．Z的簡單氫化物為水，常溫下水為液態(tài)，氨氣為氣態(tài)，沸點(diǎn)：，D錯(cuò)誤；
故選A。
4．D
【詳解】HClO3可寫成ClO2(OH)，m＝2；H2SeO3可寫成SeO(OH)2，m＝1；H2BO2可寫成B(OH)2，m＝0；HMnO4可寫成MnO3(OH)，m＝3，所以，酸性最強(qiáng)的酸的為HMnO4，故選D。
5．A
【詳解】A．、、中都存在極性鍵，A符合題意；
B．中存在離子鍵和非極性鍵，無極性鍵，B不合題意；
C．中只有非極性鍵，C不合題意；
D．CaO中只存在離子鍵無共價(jià)鍵，D不合題意；
故選A。
6．B
【詳解】由題意知，最高正化合價(jià)-∣最低化合價(jià)∣=2，又已知，最高正化合價(jià)+∣最低化合價(jià)∣=8，可得，∣最低化合價(jià)∣=3，即該元素的最低負(fù)化合價(jià)為-3，故元素的簡單氣態(tài)氫化物的化學(xué)式是，氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，，則是磷元素，選B，故答案為：B。
7．B
【詳解】Y2+原子核外有x個(gè)電子，其質(zhì)量數(shù)為n，則質(zhì)子數(shù)為(x+2)，YO的質(zhì)子數(shù)為(x+2+8)，則mgY的氧化物所含質(zhì)子的物質(zhì)的量為mol，故選B。
8．B
【詳解】A．元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)含氧酸的酸性越強(qiáng)，非金屬性Cl>Br>I，則酸性HClO4>HBrO4>HIO4，A正確；
B．電子層數(shù)越多，離子半徑越大，電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，則離子半徑S2-> O2->Na+，B錯(cuò)誤；
C．碳酸鈉較為穩(wěn)定，碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，因此穩(wěn)定性Na2CO3>NaHCO3，C正確；
D．Na、Mg、Al的金屬性依次減弱，失電子能力依次減弱，即還原性Na>Mg>Al，D正確；
故答案選B。
9．(1)直線穿過
(2) He2+ 直線穿過金箔 中空的 偏轉(zhuǎn) 反彈回來 小 大
【分析】(1)
在研究原子結(jié)構(gòu)時(shí)，對湯姆生的葡萄干面包模型，他進(jìn)行了思索，如果這個(gè)模型的假設(shè)是正確的，那么用質(zhì)量大而體積小且高速運(yùn)動(dòng)的微粒轟擊金屬薄膜，微粒不能碰撞到金箔的構(gòu)成為，因此這一微粒應(yīng)該是直線穿過。
(2)
α粒子是He元素的原子核。He是2號元素，則He失去核外的2個(gè)電子就只剩余原子核，該微粒的化學(xué)符號是He2+。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果是絕大部分α粒子直線穿過金箔，說明原子是中空的。極少數(shù)α粒子穿過金箔時(shí)發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，有個(gè)別的α粒子竟然偏轉(zhuǎn)了180°，被反彈回來，說明原子中存在著體積很小，質(zhì)量很大的核。
10． K Cl S HCl F2 H2S H2S+2OH-=S2-+2H2O H2O2(或PH3)
【分析】18e-微粒來源大體分三個(gè)部分：一是第三周期元素的氣態(tài)氫化物及去H+的對應(yīng)離子，二是第四周期的K+、Ca2+，三是由第二周期氣態(tài)氫化物去掉氫原子后，兩兩結(jié)合得到的分子，共16種，陽離子K+、Ca2+；陰離子P3-、S2-、HS-、Cl-；分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4等，結(jié)合題目所給條件，即可確定所需答案。
【詳解】（1）含有18e-的A+、B-、C2-分別為K+、Cl-、S2-，所以A元素為K，B元素為Cl，C元素為S；
（2）18e-微粒中由兩種元素組成的雙原子分子為HCl；
（3）含18個(gè)電子的微粒中氧化能力最強(qiáng)的為F2；
（4）由兩種元素組成的三原子分子為H2S，與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na2S和水，離子方程式為：H2S+2OH-=S2-+2H2O；
（5）含有4個(gè)原子的18e-微粒中，分子式為H2O2或PH3。
【點(diǎn)睛】常見的18電子微粒有：陽離子——K+、Ca2+；陰離子——P3-、S2-、HS-、Cl-；分子——Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4等。
11．1∶1
【詳解】M(12C18O)＝30 g·mol－1，30 g 12C18O的物質(zhì)的量n(12C18O)＝1 mol；M(14N2)＝28 g·mol－1，28 g 14N2的物質(zhì)的量n(14N2)＝1 mol，n(12C18O)＝n(14N2)，N(12C18O)＝N(14N2)，分子數(shù)之比為1∶1，故答案為：1：1。
12．(1)
(2) 三 IIIA
(3)
(4)HClO4
【詳解】（1）
Mg元素位于第三周期第ⅡA族、Al元素位于第三周期第ⅢA族、S位于第三周期第ⅥA族、Cl元素位于第三周期第ⅦA、O元素位于第二周期第ⅥA族，故：。
（2）B是Al元素，Al元素位于第三周期第ⅢA族。
（3）B的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物為氫氧化鋁，C的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物為硫酸，它們反應(yīng)的離子方程式為：。
（4）A、B、C、D最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物分別為Mg(OH)2、Al(OH)3、H2SO4、HClO4，非金屬性強(qiáng)的是Cl元素，所以酸性最強(qiáng)的酸是HClO4。
13． mol a≥4b 3b＜a＜4b 3.9(4b－a)
【分析】向AlCl3溶液中加入NaOH溶液，若氫氧化鈉溶液不足，氯化鋁溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和氯化鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NaOH+ AlCl3= Al(OH)3+3NaCl；由于氫氧化鋁是能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的兩性氫氧化物，當(dāng)氫氧化鈉溶液過量時(shí)，氯化鋁溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al(OH)3+ NaOH=NaAlO2+2H2O；當(dāng)3b＜a＜4b時(shí)，氯化鋁溶液部分與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，部分與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉。
【詳解】(1) 當(dāng)a≤3b時(shí)，氫氧化鈉溶液不足量，50 mL a mol·L-1NaOH溶液中氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.05amol，由反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，生成Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量為0.05amol×=mol，故答案為：；
(2)由反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，當(dāng)a≥4b，反應(yīng)生成的氫氧化鋁沉淀與氫氧化鈉溶液完全反應(yīng)轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，無沉淀產(chǎn)生
(3) 當(dāng)3b＜a＜4b時(shí)，氯化鋁溶液部分與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，部分與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，反應(yīng)得到氯化鈉和偏鋁酸鈉的混合溶液，由電荷守恒可得n(Na+)=n(AlO)+n(Cl—)，n(AlO)= n(Na+)—n(Cl—)= 0.05amol—0.05b×3，由氯原子個(gè)數(shù)守恒可知n[Al(OH)3]= 0.05b—[0.05amol—0.05b×3]=0.05(4b－a)mol，則Al(OH)3的質(zhì)量為0.05(4b－a)mol×78g/mol=3.9(4b－a)g，故答案為：3.9(4b－a)。
14． 電子層數(shù) 電子層數(shù) 最外層電子數(shù) 8 Ne Ar Mg
【分析】核電荷數(shù)為1~18的元素依次為：。
【詳解】(1)核電荷數(shù)分別為6和14的原子，分別是碳和硅，同族元素，因此它們的電子層數(shù)不相同；核電荷數(shù)分別為15和16的原子，分別是磷和硫，它們的電子層數(shù)相同，最外層電子數(shù)不相同；核電荷數(shù)分別為10和18的原子，分別是氖和氬，它們的最外層電子數(shù)均為8，它們的元素符號分別是Ne、Ar；故答案為：電子層數(shù)；電子層數(shù)；最外層電子數(shù)；8；Ne；Ar。
(2)根據(jù)原子核外有三個(gè)電子層，即在第三周期，設(shè)該主族元素原子的核外電子數(shù)為x，則，由為整數(shù)可知，或18(排除)，核電荷數(shù)為12的元素是鎂，Mg的原子結(jié)構(gòu)示意圖為；故答案為：Mg；。
15． S 、、、 酸性，堿性
【分析】原子的層電子數(shù)與、層電子數(shù)之和相等，所以原子的核電荷數(shù)為，為。原子的、層電子數(shù)之和等于其電子總數(shù)的一半，所以原子的核電荷數(shù)是，為。根據(jù)4種元素原子的核電荷數(shù)依次增大，它們的簡單離子的電子層數(shù)相同且最外層電子數(shù)均為8，可以判斷出為，為。
【詳解】(1)根據(jù)上面分析得出4種元素的符號依次是為S、為Cl、為K、為Ca，根據(jù)層多徑大原則得出它們的原子半徑由大到小的順序是；故答案為：S、Cl、K、Ca；。
(2) 4種元素的簡單離子及其結(jié)構(gòu)示意圖：為：、為：、為：、為：，根據(jù)砼墊層結(jié)構(gòu)，核多徑小，因此它們的離子半徑由大到小的順序是；故答案為：：；：；：；：；。
(3)它們的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式分別是、、、，從左到右堿性減弱，最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物酸性增強(qiáng)，因此它們酸堿性的強(qiáng)弱：酸性，堿性；故答案為：、、、；酸性，堿性
16． 三 ⅤA NH3>CH4 HNO3>H3PO4 2H2O22H2O+O2↑(或其他合理答案)
【分析】根據(jù)四種短周期元素在周期表中的相對位置關(guān)系圖，X、Y為第二周期元素，Z、W為第三周期元素。短周期元素，Z元素原子的核外電子總數(shù)是其最外層電子數(shù)的3倍，設(shè)最外層為x，則(2+8+x)=3x，解得x=5，則Z為P，則X為C，Y為N，W為S，據(jù)此分析解答。
【詳解】根據(jù)上述分析，Z為P，X為C，Y為N，W為S。
(1)Z為P，原子結(jié)構(gòu)中有3個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為5，則位于元素周期表中的第三周期，第VA族，故答案為：三；VA；
(2)同一周期從左向右，非金屬性增強(qiáng)，對應(yīng)氫化物的穩(wěn)定性增強(qiáng)，非金屬性C＜N，則氫化物穩(wěn)定性強(qiáng)弱順序是NH3＞CH4，故答案為：NH3＞CH4；
(3) 同一周期從左向右，非金屬性增強(qiáng)，則最高價(jià)含氧酸的酸性增強(qiáng)，非金屬性N＞P，最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱順序是HNO3>H3PO4，故答案為：HNO3>H3PO4；
(4)原子序數(shù)比Y多1的元素是O，O元素一種氫化物能分解為它的另一種氫化物，為過氧化氫的分解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2O22H2O+O2↑，故答案為：2H2O22H2O+O2↑。
【點(diǎn)睛】把握元素的位置、原子結(jié)構(gòu)的特征正確推斷元素為解答的關(guān)鍵。本題的易錯(cuò)點(diǎn)為(3)，要注意硝酸和磷酸化學(xué)式的不同。
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