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姓名 班級 考號
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第四章　物質結構　元素周期律
注意事項
1.全卷滿分100分。考試用時75分鐘。
2.可能用到的相對原子質量:H-1　C-12　O-16　S-32　Cl-35.5
一、選擇題(本題共15小題,每小題3分,共45分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)
1.下列化學用語錯誤的是 (　　)
A.HCl的形成過程:
B.NH3的結構模型:
C.Na2S的電子式:
D.CO2的結構式:O C O
2.活著的生物體內值基本不變,死亡后14C會衰變為其他種類的原子而減少(14C衰變到原來數目一半所需的時間為5 730年),12C基本不變。下列說法不正確的是 (　　)
A.14C與12C所屬元素位于元素周期表中第二周期第ⅣA族
B.14C與12C含有的中子數分別為14和12
C.1.4 g 14C中所含原子數約為6.02×1022
D.測定死亡生物體殘骸中14C的含量可判斷生物死亡年代
3.下列關于元素周期表的敘述正確的是 (　　)
A.原子的最外層電子數都等于該元素所在的族序數
B.目前使用的元素周期表中,最長的周期含有32種元素
C.短周期元素是指1~20號元素
D.現行元素周期表是按照相對原子質量的大小順序對元素進行排列的
4.研究化學鍵有助于人們理解物質的某些性質。下列各組物質中,化學鍵類型完全相同的是 (　　)
A.O2和MgCl2　　　　　B.HCl和Na2O2
C.CH4和NaOH　　　　　D.CO2和H2O
5.下列有關性質的比較,不能用元素周期律解釋的是 (　　)
A.原子半徑:r(C)H2SO4
C.非金屬性:N>P　　　　　D.熱穩定性:Na2CO3>NaHCO3
6.下列說法正確的是 (　　)
A.氫元素和其他元素可形成共價化合物,也可形成離子化合物
B.離子化合物中只含離子鍵,共價化合物中只含共價鍵
C.碘升華、HCl氣體溶于水都有共價鍵被破壞
D.Na+和Cl-之間通過靜電引力形成離子鍵
7.科學家推算,宇宙中可能存在第119號未知元素,位于第ⅠA族,有人稱之為“類鈁”。根據元素周期表中同主族元素性質的相似性和遞變性,下列有關“類鈁”的預測中正確的是 (　　)
A.其原子半徑小于銫的原子半徑
B.其形成的單質有較高的熔點
C.“類鈁”與鈁互為同位素
D.其形成的單質能與水劇烈反應
8.CO2加氫轉化為燃料是實現CO2減排的一個重要策略,我國科學家在調控CO2加氫反應的選擇性方面取得新進展,其過程的示意圖如下。下列說法不正確的是 (　　)
A.CO2在5Ru/a-TiO2催化劑表面斷開了碳氧雙鍵
B.該反應中,CO2被氧化
C.反應中既有化學鍵的斷裂,也有化學鍵的形成
D.忽略反應條件,總反應為CO2+4H2 CH4+2H2O
9.a、b、c、d為短周期元素,a的原子中只有1個電子,b2-和c+的電子層結構相同,d和b同族。下列敘述正確的是 (　　)
A.a與其他三種元素形成的二元化合物中,其化合價均為+1價
B.b與其他三種元素均可形成至少兩種二元化合物
C.d是這些元素中原子半徑最大的
D.d與a形成的化合物是離子化合物
10.隨著原子序數的遞增,a~g七種短周期元素的最高正價或最低負價與原子序數的關系如圖所示。下列說法中不正確的是 (　　)
A.在a、b、f、g四種元素中,非金屬性最弱的元素位于第三周期第ⅣA族
B.a、b、f三種元素的原子半徑:r(f)>r(a)>r(b)
C.元素e的最高價氧化物能與氫氧化鈉溶液反應
D.a與b的最高價氧化物對應水化物均為強酸
11.W、X、Y、Z是四種常見的短周期元素,其原子半徑隨原子序數的變化如圖所示。已知W的一種核素的質量數為18,中子數為10;X和Ne原子的核外電子數相差1;Y元素的最高正價和最低負價代數和為零;Z的非金屬性在同周期元素中最強。下列說法正確的是 (　　)
A.對應簡單離子半徑:WB.對應最簡單氣態氫化物的穩定性:Y>Z
C.化合物XZW具有強氧化性,可用作消毒劑
D.X的最高價氧化物對應的水化物中只含離子鍵
12.X、Y、Z、W、P為五種短周期主族元素,它們在元素周期表中的相對位置如圖所示。Z元素原子核外K層與M層電子數相等。下列說法中不正確的是 (　　)
X Y
Z W P
A.原子半徑:YB.與同濃度的鹽酸反應,W比Z更劇烈
C.XP2的電子式為····C····
D.Y的氫化物受熱分解過程中,極性共價鍵斷裂,非極性共價鍵形成
13.1919年,盧瑟福做了用α粒子(氦-4原子核)轟擊X原子核的實驗,實現了原子核的人工轉變,發現了質子H。其中Y的某種單質可用于自來水消毒。下列說法正確的是 (　　)
A.X與Y均能與H元素組成含18電子的化合物
B.Y存在Y多種同素異形體
CX中子數相同
D.該轉化過程屬于化學反應
14.主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大,且均不大于20。元素W是整個宇宙中最常見的元素;X元素的原子可以形成兩種單質,其中一種單質可用于殺菌消毒,另一種單質是植物光合作用的產物;Y與X在不同周期。這四種元素形成的一種食品添加劑的結構如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
Z2+
A.保存Z的單質時,無須防潮
B.最簡單氫化物的穩定性:XC.由W、X、Y三種元素形成的化合物均屬于強酸
D.X可以形成兩種簡單氫化物,其中X原子均滿足8電子穩定結構
15.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數依次增大。四種元素形成的單質依次為m、n、p、q;這些元素組成二元化合物r、t、u,其中u為SO2;v的俗名為燒堿。上述物質的轉化關系如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.原子半徑:W>Y>Z>X
B.t和r反應時,r只做氧化劑
C.v中只含有離子鍵
D.由W、Y、Z三種元素組成的化合物有多種
二、非選擇題(本題共4小題,共55分)
16.(13分)請回答下列問題:
(1)已知某粒子的結構示意圖為。試回答:
①當x-y=10時,該粒子為　　　　　(填“原子”“陽離子”或“陰離子”)。
②當y=8時,粒子可能為　　 　　、　　 　　、　　 　　、　　 　　(填符號)。
③當x=10+y時,寫出y=1與y=6的元素最高價氧化物對應的水化物之間發生反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　。
(2)設NA為阿伏加德羅常數的值,X原子的質量數為A,含N個中子,它與1H原子構成HmX分子。a g HmX的物質的量為　　　　　　,所含中子的物質的量為　　　　　　,所含質子的數目為　　　　　　。
17.(14分)某化學課外活動小組為了驗證主族元素化學性質的遞變規律,進行如下實驗探究。
Ⅰ.探究1:元素金屬性遞變規律
(1)驗證同主族元素Li、Na、K的金屬性遞變規律:
序號 實驗內容 實驗現象
1 將綠豆大小的金屬Li投入50 mL水中 Li與水快速反應,且有氣泡生成
2 將綠豆大小的金屬Na投入50 mL水中 Na與水反應比第1組劇烈,且有氣泡生成
3 將綠豆大小的金屬K投入50 mL水中
①預測第3組的實驗現象是　　　　　　　　　　　　　　　　。
②已知Rb位于第五周期第ⅠA族,則堿性:RbOH　　　　(填“<”或“>”)KOH。
(2)某同學取適量可溶性鋁鹽與氨水(溶質為NH3·H2O)反應制備氫氧化鋁,請寫出該反應的離子方程式:　　　　　　　　　　 　　　。
Ⅱ.探究2:元素非金屬性遞變規律
(3)某小組同學設計實驗比較第ⅦA族元素的非金屬性:
實驗方案 甲 乙
操作 打開分液漏斗的活塞,燒瓶中產生黃綠色氣體,蘸有KBr溶液的棉球變為橙黃色,濕潤的淀粉-KI試紙變藍 向A中通入少量Cl2充分反應后,A中液體為黃色,將A中液體滴入試管內,取下試管,充分振蕩,靜置,試管中現象為①　　　　　　　　 　　　
圖示
②甲方案中發生多個化學反應,寫出產生黃綠色氣體的離子方程式:　　　　　　　　　。
③以上兩個實驗方案中,　　　　(填“甲”或“乙”)方案的實驗能證明非金屬性:Cl>Br>I。
(4)除了利用鹵素單質間的置換反應,以下陳述哪些可作為鹵族元素非金屬性遞變規律的判斷依據 　　　　(填字母)。
A.Cl2、Br2、I2的熔點逐漸升高
B.HCl、HBr、HI的穩定性逐漸減弱
C.AgCl、AgBr、AgI的固體顏色越來越深
D.Cl-、Br-、I-的還原性逐漸增強
18.(12分)下表為元素周期表中部分短周期主族元素的相關信息。
元素 相關信息
W 在自然界中有三種核素,其中一種核素沒有中子
T T為第三周期元素,其最高價氧化物對應的水化物A是一種強堿
X X的原子最外層電子數是其內層電子數的三倍
Y Y是自然界中含量最高的金屬元素
Z T、X、Z組成的36電子的化合物B是家用消毒劑的有效成分
M 元素原子最外層比次外層少2個電子
請依據上述信息回答下列問題:
(1)M在元素周期表中的位置是　　　　　　。
(2)Y的簡單離子的結構示意圖為　　　　　　。
(3)X、M分別與W形成的簡單化合物中沸點較低的是　　　　(寫化學式)。
(4)T和W形成的化合物TW可在野外用作供氫劑,請寫出TW跟水反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)將X、Y、W形成的化合物加入到TXW的水溶液中,此過程中涉及的反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　。
(6)向Z2的水溶液中滴加幾滴紫色石蕊溶液,現象為　　　　　　　　　　　。
(7)Z的單質(Z2)和Z的氧化物(ZX2)都可以用作飲用水消毒劑,相同物質的量的ZX2消毒效率是Z2的　　　　倍。
19.(16分)如圖為元素周期表的一部分,列出了前四周期10種主族元素在周期表中的位置。
請回答下列問題:
(1)元素E的原子結構示意圖為　　　　　　　　,I在元素周期表中的位置為　　　　　　　　　　,C與I形成的化合物的電子式為　　　　　　。
(2)G與J形成原子數之比為1∶2的化合物P,P是日常生活中常見的物質,P分子的結構式為　　　　　　　,空間構型為　　　　;元素K與G同主族且位于G的下一周期,P的沸點比元素K的氫化物的沸點高,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)已知木炭可在G的單質中完全燃燒生成化合物Q,用電子式表示Q的形成過程:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)元素K與G同主族且位于G的下一周期,J、F、G、K可以形成原子個數之比為5∶1∶4∶1的化合物M,M的化學式為　　　　;M中含有的化學鍵類型為　　　　　　　　。
(5)W是第四周期與G同主族的元素。據此推測W不可能具有的性質是　　　　(填字母)。
A.最高化合價為+6
B.簡單氫化物比H2S穩定
C.最高價氧化物對應水化物的酸性比硫酸弱
D.單質在常溫下可與氫氣化合
(6)已知X為第ⅡA族元素(前四周期),其原子序數為a,Y與X位于同一周期,且為第ⅢA族元素,則Y的原子序數b=　　　　(用含a的代數式表示)。
答案全解全析
1.A 2.B 3.B 4.D 5.D 6.A 7.D 8.B
9.B 10.D 11.C 12.B 13.A 14.D 15.D
1.A　HCl是共價化合物,HCl的形成過程為 。
2.B　碳元素位于元素周期表中第二周期第ⅣA族,A正確;14C質量數為14,質子數為6,中子數為8,12C質量數為12,質子數為6,中子數為6,B錯誤;1.4 g 14C中所含原子數約為×6.02×1023 mol-1=6.02×1022,C正確;根據14C衰變到原來數目一半所需的時間為5 730年,通過測定死亡生物體殘骸中14C的含量,可判斷生物死亡年代,D正確。
3.B　主族元素原子的最外層電子數都等于該元素所在的族序數,而副族元素不一定,A錯誤;目前使用的元素周期表中第六、七周期均含32種元素,B正確;短周期為第一、二、三周期,包含1~18號元素,C錯誤;現行元素周期表是按原子核電荷數遞增的順序對元素進行排列的,D錯誤。
4.D　O2中只含非極性鍵,MgCl2中只含離子鍵,A不符合題意;HCl中只含極性鍵,Na2O2中既含非極性鍵又含離子鍵,B不符合題意;CH4中只含極性鍵,NaOH中既含極性鍵又含離子鍵,C不符合題意;CO2和H2O中都只含極性鍵,D符合題意。
5.D　同主族元素原子“序大徑大”,同周期主族元素原子“序大徑小”,即原子半徑:r(C)S,可知最高價含氧酸的酸性:HClO4>H2SO4,能用元素周期律解釋,B不符合題意;同主族自上而下,元素的非金屬性減弱,即非金屬性:N>P,能用元素周期律解釋,C不符合題意;一般碳酸氫鹽受熱易分解,碳酸鹽受熱難分解,即熱穩定性:Na2CO3>NaHCO3,但不能用元素周期律解釋,D符合題意。
6.A　氫元素和其他元素可形成共價化合物,如HCl,也可形成離子化合物,如NaH,A正確;離子化合物中一定含離子鍵,可能含共價鍵,而共價化合物中只含共價鍵,B錯誤;碘升華時克服分子間作用力,HCl氣體溶于水時共價鍵被破壞,C錯誤;陰、陽離子間通過靜電作用形成離子鍵,靜電作用既包括靜電引力又包括靜電斥力,D錯誤。
7.D　“類鈁”位于第ⅠA族,同主族元素原子半徑從上到下依次增大,所以“類鈁”原子半徑大于銫的原子半徑,A錯誤;第ⅠA族元素的金屬單質,熔點從上到下依次降低,所以“類鈁”形成的單質熔點較低,B錯誤;“類鈁”與鈁原子序數不同,質子數不同,屬于兩種不同的元素,C錯誤;“類鈁”金屬性很強,其單質與水劇烈反應,D正確。
8.B　由題圖可知,CO2和H2反應生成CH4和H2O,CO2在5Ru/a-TiO2催化劑表面斷開了碳氧雙鍵,A正確;該反應中,CO2中碳元素的化合價由+4價降低到-4價,碳元素化合價降低,CO2被還原,B錯誤;化學反應過程中既有化學鍵的斷裂,也有化學鍵的形成,C正確;由圖示可知反應物為CO2和H2,生成物為CH4和H2O,忽略反應條件,總反應為CO2+4H2 CH4+2H2O,D正確。
9.B　由題中所給的信息可知,a為H,b為O,c為Na,d為S。H與Na形成的NaH中H元素的化合價為-1價,A錯誤;O與H可以形成H2O、H2O2,O與Na可以形成Na2O、Na2O2等,O與S可以形成SO2、SO3等,B正確;題述四種元素原子半徑:Na>S>O>H,C錯誤;H與S形成的化合物H2S為共價化合物,D錯誤。
10.D　根據表中所給內容可知,a為C,b為N,c為O,d為Na,e為Al,f為Si,g為S。在a、b、f、g四種元素中,非金屬性最弱的是Si,其位于第三周期第ⅣA族,A正確;原子半徑:r(Si)>r(C)>r(N),B正確;元素e的最高價氧化物為氧化鋁,氧化鋁為兩性氧化物,其能與氫氧化鈉溶液反應,C正確;a的最高價氧化物對應的水化物為碳酸,碳酸為弱酸,D錯誤。
11.C　根據W的一種核素的質量數和中子數可知W為O;四種元素中X的原子半徑最大,且與Ne的原子序數相差1,即X為Na;由Y元素的最高正價和最低負價代數和為零可知Y為Si;由Z的非金屬性在同周期中最強可知Z為Cl。O2-和Na+電子層結構相同,根據“核大徑小”可知離子半徑:O2->Na+,A錯誤;根據非金屬性:Si12.B　X、Y、Z、W、P為五種短周期主族元素,Z元素原子核外K層與M層電子數相等,則Z為Mg,根據相對位置可推出,W為Al,X為C,Y為N,P為S。原子半徑:N13.A　由Y的某種單質可用于自來水消毒可推知,Y可能是Cl或OY的質量數為17,故Y不可能是Cl,Y為OY的質子數為8,Z=7,則X為N。H2O2和N2H4均為含18電子的化合物,A正確;16O、17O、18O互為同位素,B錯誤;根據質量數守恒,W=14O中有9個中子,C錯誤;題給轉化過程中原子核發生了變化,不屬于化學變化,D錯誤。
14.D　根據對元素W的描述可知W為H;X的一種單質能用于殺菌消毒,另一種是植物光合作用的產物,即X為O;結合Y與O不在同周期,且題給物質中Y形成5個共價鍵,可推知Y為P;Z的原子序數不大于20,且可形成Z2+,可推知Z為Ca。鈣為活潑金屬,能和水反應,需防潮,A錯誤;非金屬性:P15.D　v的俗名為燒堿,v為NaOH,u為SO2,則四種元素為Na、O、H、S;根據短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大,四種元素形成的單質依次為m、n、p、q可知,X、Y、Z、W分別為H、O、Na、S,m為H2、n為O2、p為Na、q為S,再結合題圖轉化關系可知r為H2O、t為Na2O2。四種元素中Na的原子半徑最大,故A錯誤;在過氧化鈉與水的反應中,過氧化鈉既是氧化劑又是還原劑,水既不是氧化劑也不是還原劑,故B錯誤;v為NaOH,NaOH中含離子鍵和共價鍵,故C錯誤;由W、Y、Z三種元素組成的化合物可以是Na2SO3、Na2SO4等,故D正確。
16.答案　(除標注外,每空2分)
(1)①原子(1分)　②Cl-　S2-　Ar　K+(其他合理答案均可,每空1分)　③OH-+H+ H2O
(2)
解析　(1)①當x-y=10,即x=10+y時,說明質子數等于核外電子數,該粒子表示原子。②當y=8時,為18電子的原子或單核離子,可能為Ar、S2-、Cl-、K+、Ca2+等。③y=1時對應Na,y=6時對應S,二者最高價氧化物對應的水化物分別為NaOH和H2SO4,反應的離子方程式為OH-+H+ H2O。(2)根據題意可知,HmX的摩爾質量為(A+m) g/mol,則a g HmX的物質的量為 mol;HmX分子中,H不含中子,故一個HmX分子含N個中子,則a g HmX分子中含中子的物質的量為 mol;一個HmX分子中含(m+A-N)個質子,則a g HmX分子中所含質子數目為。
17.答案　(每空2分)
(1)①K與水反應比Na與水反應劇烈,且有氣泡生成　②>
(2)3NH3·H2O+Al3+ Al(OH)3↓+3N
(3)①溶液呈紫紅色　②16H++10Cl-+2Mn 2Mn2++5Cl2↑+8H2O　③乙
(4)BD
解析　(1)①根據前兩組實驗現象,可預測第3組實驗現象為K與水反應比Na與水反應劇烈,且有氣泡生成。②根據Rb、K兩元素在周期表中的位置可知金屬性:Rb>K,則最高價氧化物對應水化物RbOH的堿性強于KOH。(2)可溶性鋁鹽電離出的Al3+能與NH3·H2O反應生成Al(OH)3,其離子方程式為3NH3·H2O+Al3+ Al(OH)3↓+3N。(3)①反應生成碘單質,溶液呈紫紅色。②甲方案中KMnO4與濃鹽酸反應生成Cl2,其離子方程式為16H++10Cl-+2Mn 2Mn2++5Cl2↑+8H2O。③甲方案中,可能是Cl2與I-反應生成I2,使淀粉-KI試紙變藍,故該實驗不能證明非金屬性:Cl>Br>I;乙方案裝置A中少量Cl2與NaBr反應生成Br2,打開分液漏斗活塞,Br2與KI反應生成I2,可證明非金屬性:Cl>Br>I。(4)鹵素單質的熔點屬于物理性質,不能用于元素非金屬性強弱比較,A錯誤;根據氣態氫化物的穩定性,可比較元素非金屬性,B正確;鹵化銀固體的顏色,屬于物理性質,不能用于元素非金屬性強弱比較,C錯誤;Cl-、Br-、I-的還原性逐漸增強,說明相應元素非金屬性逐漸減弱,D正確。
18.答案　(除標注外,每空2分)
(1)第三周期第ⅥA族(1分)
(2)(1分)
(3)H2S
(4)NaH+H2O NaOH+H2↑
(5)Al(OH)3+OH- [Al(OH)4]-
(6)溶液先變紅后褪色
(7)2.5
解析　根據題表信息,可確定W為H、T為Na、X為O、Y為Al、Z為Cl、M為S。(1)M為S,在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族。(2)Y為Al,Al3+核外有10個電子,Al3+結構示意圖為。(3)X、M分別與W形成的簡單化合物為H2O、H2S,H2O分子間存在氫鍵,沸點更高,沸點:H2O>H2S。(4)TW為NaH,NaH中H為-1價,具有強還原性,與水發生氧化還原反應生成H2,其化學方程式為H2O+NaH NaOH+H2↑。(5)X、Y、W形成的化合物為Al(OH)3,TXW的水溶液為NaOH溶液,Al(OH)3與NaOH溶液反應的離子方程式為Al(OH)3+OH- [Al(OH)4]-。(6)Cl2溶于水與水反應生成HCl和HClO,滴加幾滴紫色石蕊溶液,觀察到的現象為溶液先變紅后褪色。(7)1 mol Cl2消毒過程中轉移電子1 mol×2=2 mol,而1 mol ClO2消毒過程中轉移電子1 mol×5=5 mol,故相同物質的量的ClO2的消毒效率為Cl2的2.5倍。
19.答案　(除標注外,每空2分)
(1) (1分)　第四周期第ⅦA族(1分) (1分)
(2) (1分)　V形(1分)　H2O分子間能形成氫鍵而H2S分子間不能形成氫鍵(1分)
(3)
(4)NH4HSO4　離子鍵、共價鍵
(5)BD
(6)a+1或a+11
解析　根據元素在周期表中的位置,可確定如下:
符號 A B C D E F G H I J
元素 Na K Mg Al Si N O Cl Br H
(1)Si原子核外有14個電子,其原子結構示意圖為;I為Br,在元素周期表中的位置為第四周期第ⅦA族;離子化合物MgBr2的電子式為 。(2)P是H2O,其結構式為,空間構型為V形;元素K與G(O)同主族且位于G的下一周期,則K為S,由于H2O分子間存在氫鍵,而H2S分子間不存在氫鍵,故H2O的沸點比H2S的高。(3)C和O2完全反應生成CO2,用電子式表示CO2的形成過程為 。
(4)H、N、O、S按原子個數比5∶1∶4∶1形成的化合物M為NH4HSO4,M中含有離子鍵和共價鍵。(5)W在第四周期且與O同族,即W為Se。Se是第ⅥA族元素,其最高化合價為+6價,A正確;非金屬性:S>Se,故H2Se的穩定性弱于H2S,B錯誤;非金屬性:Se

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