高考化學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 第1部分 知識整合 專題2 基本理論 第5講 物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律

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第5講　物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律 [限時50分鐘，滿分70分] 一、選擇題(包括7個小題，每小題5分，共35分) 1．據(jù)新聞網(wǎng)報道：科學(xué)家首次合成第117號元素，被美國《時代》周刊評選為當(dāng)年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。假如第117號元素符號暫時定為Up，下列關(guān)于Up和Up的說法中正確的是 A.Up和Up是兩種元素 B.Up和Up互為同位素 C.Up和Up質(zhì)子數(shù)不同、中子數(shù)相同 D.Up和Up質(zhì)量數(shù)相同、電子數(shù)不同 解析　Up和Up是同種元素的兩種核素，元素符號左上角的數(shù)字表示該核素的質(zhì)量數(shù)，左下角的數(shù)字表示該核素的質(zhì)子數(shù)，它們的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互為同位素，A選項錯誤，B選項正確；Up和Up的質(zhì)子數(shù)、電子數(shù)都是117，而質(zhì)量數(shù)分別為293、294，中子數(shù)分別為176、177，C、D選項均錯誤。 答案　B 2．(2015上海高考)不能作為判斷硫、氯兩種元素非金屬性強弱的依據(jù)是 A．單質(zhì)氧化性的強弱 B．單質(zhì)沸點的高低 C．單質(zhì)與氫氣化合的難易 D．最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性的強弱 解析　A．元素的非金屬性越強，其單質(zhì)獲得電子的能力就越強，因此單質(zhì)氧化性就越強。故可以通過比較單質(zhì)氧化性的強弱，判斷元素的非金屬性的強弱；B.S單質(zhì)、Cl2都是分子晶體，分子之間通過分子間作用力結(jié)合，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔沸點就越高，這與元素的非金屬性強弱無關(guān)；C.元素的非金屬性越強，其單質(zhì)與氫氣化合形成氫化物就越容易，形成的氫化物的穩(wěn)定性就越強。因此可以比較元素的非金屬性的強弱；D.元素的非金屬性越強，其最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性就越強，因此可以通過比較硫、氯兩種元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性的強弱比較元素的非金屬性的強弱。 答案　B 3．元素周期律揭示了元素間的遞變規(guī)律，下列遞變規(guī)律正確的是 A．ⅣA族元素氫化物沸點：SiH4＞CH4，所以ⅤA族元素氫化物沸點：PH3＞NH3 B．第二周期元素氫化物穩(wěn)定性：HF＞H2O，所以第三周期元素氫化物穩(wěn)定性：HCl＞H2S C．ⅦA族元素的非金屬性：F＞Cl，所以ⅦA族元素氫化物的酸性：HF＜HCl D．鎂比鋁活潑，工業(yè)上用電解熔融氧化鋁制鋁，所以工業(yè)上也用電解熔融氧化鎂制鎂 解析　A項，由于NH3分子間能形成氫鍵，所以其沸點高于PH3，錯誤；C項，非金屬性越強， 其最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性越強，不能說明氫化物酸性強弱，錯誤；D項，由于MgO的熔點高，故工業(yè)上是電解熔融的氯化鎂制鎂，錯誤。 答案　B 4．(2016哈師大附中模擬)下列物質(zhì)中含有相同的化學(xué)鍵類型的是 A．NaCl、HCl、H2O、NaOH　　 B．Cl2、Na2S、HCl、SO2 C．HBr、CO2、H2O、CS2 D．Na2O2、H2O2、H2O、O3 解析　A、四種物質(zhì)含有的化學(xué)鍵分別是離子鍵、極性鍵、極性鍵、離子鍵和極性鍵，A錯誤；B、四種物質(zhì)含有的化學(xué)鍵分別是非極性鍵、離子鍵、極性鍵、極性鍵，B錯誤；C、四種物質(zhì)含有的化學(xué)鍵均是極性鍵，C正確；D、四種物質(zhì)含有的化學(xué)鍵分別是離子鍵和非極性鍵、極性鍵和非極性鍵、極性鍵、非極性鍵，D錯誤。 答案　C 5．(2016承德模擬)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對位置如圖所示，其中Y原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍。下列說法正確的是 A．元素Y和元素Z的最高正化合價相同 B．單核陰離子半徑的大小順序為：r(W)＞r(Y)＞r(Z) C．氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：X＜Y＜Z D．元素W的最高價氧化物對應(yīng)的水化物是強酸 解析　X、Y、Z、W均為短周期元素，Y原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，次外層電子數(shù)為2，最外層電子數(shù)為6，則Y為O元素；由圖中的位置可知，X為N，Z為S，W為Cl。氧元素一般沒有正化合價，故A錯誤；電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大，故離子半徑S2－＞Cl－＞O2－，故B錯誤；非金屬性O(shè)＞N＞S，則氫化物穩(wěn)定性H2O＞NH3＞H2S，故C錯誤；W為Cl元素，最高價含氧酸HClO4是最強的含氧酸，故D正確。 答案　D 6．(2016江蘇高考)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大，X原子的最外層有6個電子，Y是迄今發(fā)現(xiàn)的非金屬性最強的元素，在周期表中Z位于ⅠA族，W與X屬于同一主族，下列說法正確的是 A．元素X、W的簡單陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu) B．由Y、Z兩種元素組成的化合物是離子化合物 C．W的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比Y的強 D．原子半徑：r(X)＜r(Y)＜r(Z)＜r(W) 解析　Y是迄今發(fā)現(xiàn)的非金屬性最強的元素，則Y是F元素，X原子的最外層有6個電子，且原子序數(shù)比F小，則X是O元素，Z位于ⅠA族，原子序數(shù)比F大，則Z為Na元素，W與O屬于同一主族且原子序數(shù)比O大，則W是S元素。A項中，O2－的結(jié)構(gòu)示意圖為，S2－的結(jié)構(gòu)示意圖為，錯誤；B項中，Y與Z形成的化合物NaF是離子化合物，正確；C項中，HF的熱穩(wěn)定性比H2S強，錯誤；D項中，原子半徑大小順序為r(Na)＞r(S)＞r(O)＞r(F)，錯誤。 答案　B 7．(2016福州模擬)X、Y、Z、W、R屬于短周期主族元素。X的原子半徑短周期主族元素中最大，Y元素的原子最外層電子數(shù)為m，次外層電子數(shù)為n，Z元素的原子L層電子數(shù)為m＋n，M層電子數(shù)為m－n，W元素與Z元素同主族，R元素原子與Y元素原子的核外電子數(shù)之比為2∶1。下列敘述錯誤的是 A．X與Y形成的兩種化合物中陰、陽離子的個數(shù)比均為1∶2 B．Y的氫化物比R的氫化物穩(wěn)定，熔沸點高 C. Z、W、R最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強弱順序是：R＞W(wǎng)＞Z D．RY2、WY2通入BaCl2溶液中均有白色沉淀生成 解析　X的原子半徑在短周期主族元素中最大，應(yīng)為Na元素；Y元素的原子外層電子數(shù)為m，次外層電子數(shù)為n，Z元素的原子L層電子數(shù)為m＋n，M層電子數(shù)為m－n，因為L層電子最多為8，則n=2，m=6，所以Y為O元素，Z為Si元素，W元素與Z元素同主族，應(yīng)為C元素，R元素原子與Y元素原子的核外電子數(shù)之比為2∶1，Y的核外電子數(shù)為8，則R的核外電子數(shù)為16，應(yīng)為S元素。A.X與Y形成的兩種化合物分別為Na2O、Na2O2，兩種化合物中陰、陽離子的個數(shù)比均為1∶2，故A正確；B.Y是O元素，R是S元素，元素的非金屬性越強其氫化物越穩(wěn)定，氧元素的非金屬性大于硫元素，所以水的穩(wěn)定性大于硫化氫，且水中含有氫鍵，沸點高，故B正確；C.非金屬性：S＞C＞Si，元素的非金屬性越強，對應(yīng)的最高價氧化物的水化物的酸性越強，故C正確；D.SO2、CO2對應(yīng)的酸的酸性比鹽酸弱，與氯化鋇都不反應(yīng)，故D錯誤。 答案　D 二、非選擇題(包括4個小題，共35分) 8．(8分)(2016海南高考)短周期元素X、Y、Z、M的原子序數(shù)依次增大，元素X的一種高硬度單質(zhì)是寶石，Y2＋電子層結(jié)構(gòu)與氖相同，Z的質(zhì)子數(shù)為偶數(shù)，室溫下M單質(zhì)為淡黃色固體，回答下列問題： (1)M元素位于周期表中的第________周期、________族。 (2)Z元素是________，其在自然界中常見的二元化合物是________。 (3)X與M的單質(zhì)在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________，產(chǎn)物分子為直線形，其化學(xué)鍵屬________共價鍵(填“極性”或“非極性”)。 (4)四種元素中的____________可用于航空航天合金材料的制備，其單質(zhì)與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________。 解析　短周期元素X、Y、Z、M的原子序數(shù)依次增大，元素X的一種高硬度單質(zhì)是寶石，則X是C元素；Y2＋電子層結(jié)構(gòu)與氖相同，則Y是Mg元素；Z的質(zhì)子數(shù)為偶數(shù)，室溫下M單質(zhì)為淡黃色固體，則Z是Si元素；M是S元素。(1)M元素是S，核外電子排布是2、8、6，所以位于周期表中的第三周期、ⅥA族；(2)Z元素是Si元素，其在自然界中常見的二元化合物是SiO2；(3)X與M的單質(zhì)在高溫下反應(yīng)產(chǎn)生CS2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋2SCS2，產(chǎn)物分子為直線形，結(jié)構(gòu)與CO2類似， 由于是不同元素的原子形成的共價鍵，所以其化學(xué)鍵屬極性共價鍵；(4)四種元素中只有Mg是金屬元素，密度比較小，制成的合金硬度大，所以可用于航空航天合金材料的制備，該金屬是比較活潑的金屬，可以與鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，其單質(zhì)與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑。 答案　(1)三　ⅥA　(2)Si　SiO2 (3)C＋2SCS2　極性 (4)Mg　Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ 9．(9分)元素單質(zhì)及其化合物有廣泛用途，請根據(jù)周期表中第三周期元素相關(guān)知識回答下列問題： (1)按原子序數(shù)遞增的順序(稀有氣體除外)，以下說法正確的是________。 a．原子半徑和離子半徑均減小 b．金屬性減弱，非金屬性增強 c．氧化物對應(yīng)的水化物堿性減弱，酸性增強 d．單質(zhì)的熔點降低 (2)原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相同的元素名稱為____________，氧化性最弱的簡單陽離子是____________。 (3)已知： 化合物 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3 類型 離子化合物 離子化合物 離子化合物 共價化合物 熔點/℃ 2 800 2 050 714 191 工業(yè)制鎂時，電解MgCl2而不電解MgO的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________； 制鋁時，電解Al2O3而不電解AlCl3的原因是________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)晶體硅(熔點1 410 ℃)是良好的半導(dǎo)體材料。由粗硅制純硅過程如下： Si(粗)SiCl4(純)Si(純) SiCl4的電子式為____________。 解析　(1)第三周期元素從左到右，原子半徑依次減小，陽離子半徑依次減小，陰離子半徑依次減小，但陽離子只有兩個電子層，陰離子有三個電子層，陽離子半徑小于陰離子半徑，a錯誤；金屬性減弱，非金屬性增強，b正確；最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性減弱，酸性增強，c錯誤；第三周期元素的單質(zhì)中，硅的熔點最高，d錯誤。 (2)第三周期中原子最外層與次外層電子數(shù)相同的是氬，氧化性最弱的簡單陽離子是Na＋。 (3)工業(yè)上制鎂時，電解MgCl2而不電解MgO的原因是MgO的熔點高，熔融時耗費更多能源，增加生產(chǎn)成本。制鋁時，電解Al2O3而不電解AlCl3的原因是AlCl3為共價化合物，熔融態(tài)難導(dǎo)電。 (4)SiCl4是共價化合物，電子式為。 答案　(1)b　(2)氬　Na＋(或鈉離子) (3)MgO熔點高，熔融時耗費更多資源，增加生產(chǎn)成本　AlCl3為共價化合物，熔融態(tài)難導(dǎo)電 (4) 10．(9分)(2016合肥模擬)X、Y、Z、W、R是短周期元素，原子序數(shù)依次增大。X原子核外各層電子數(shù)之比為1∶2，Y原子和Z原子的核外電子數(shù)之和為20，W和R是同周期相鄰元素，Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨。請回答下列問題： (1)元素X的最高價氧化物的電子式為______________；元素Z的離子結(jié)構(gòu)示意圖為____________。 (2)單質(zhì)銅和元素Y的最高價氧化物對應(yīng)水化物的稀溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________________。 (3)元素W位于周期表的第________族，其非金屬性比R弱，用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋原因：______________________________________________________。 (4)R的一種氧化物能使品紅溶液褪色，工業(yè)上用Y的氣態(tài)氫化物的水溶液作該氧化物的吸收劑，寫出吸收劑與足量該氧化物反應(yīng)的離子方程式：____________________________________________________________________。 (5)Y和Z組成的化合物ZY，被大量用于制造電子元件。工業(yè)上用Z的氧化物、X單質(zhì)和Y單質(zhì)在高溫下制備ZY，其中Z的氧化物和X單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶3，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。 解析　由X原子核外各層電子數(shù)之比為1∶2，推出X為C；由Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨且R的原子序數(shù)大于Y，推出Y和R分別為N和S；由W和R是同周期相鄰元素且R的原子序數(shù)大于W，推出W為P；由Y原子和Z原子的核外電子數(shù)之和為20，推出Z為Al。(4)氨水與足量SO2反應(yīng)生成NH4HSO3。 答案　(1) 　 (2)8HNO3(稀)＋3Cu===2NO↑＋3Cu(NO3)2＋4H2O (3)ⅤA　P原子和S原子的電子層數(shù)相同，P原子半徑較大，得電子能力較弱 (4)SO2＋NH3H2O===HSO＋NH (5)Al2O3＋3C＋N22AlN＋3CO 11．(9分)(2016天津高考)下表為元素周期表的一部分。 碳 氮 Y X 硫 Z 回答下列問題： (1)Z元素在周期表中的位置為____________。 (2)表中元素原子半徑最大的是(寫元素符號)________。 (3)下列事實能說明Y元素的非金屬性比S元素的非金屬性強的是________。 a．Y單質(zhì)與H2S溶液反應(yīng)，溶液變渾濁 b．在氧化還原反應(yīng)中，1 mol Y單質(zhì)比1 mol S得電子多 c．Y和S兩元素的簡單氫化物受熱分解，前者的分解溫度高 (4)X與Z兩元素的單質(zhì)反應(yīng)生成1 mol X的最高價化合物，恢復(fù)至室溫，放熱687 kJ，已知該化合物的熔、沸點分別為－69 ℃和58 ℃。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：__________________________________________________________。 (5)碳與鎂形成的1 mol化合物Q與水反應(yīng)，生成2 mol Mg(OH)2和1 mol烴，該烴分子中碳氫質(zhì)量比為9∶1，烴的電子式為____________。Q與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________。 (6)銅與一定濃度的硝酸和硫酸的混合酸反應(yīng)，生成的鹽只有硫酸銅，同時生成的兩種氣體均由上表中兩種元素組成，氣體的相對分子質(zhì)量都小于50。為防止污染，將產(chǎn)生的氣體完全轉(zhuǎn)化為最高價含氧酸鹽，消耗1 L 2.2 molL－1 NaOH溶液和1 mol O2，則兩種氣體的分子式及物質(zhì)的量分別為____________，生成硫酸銅物質(zhì)的量為________。 解析　根據(jù)周期表的結(jié)構(gòu)易推知元素X、Y、Z分別為Si、O、Cl。(1)Z(Cl)在周期表中的位置為第三周期、ⅦA族。(2)X(Si)、S、Z(Cl)的電子層數(shù)相同，比C、N、O多一個電子層，且根據(jù)“序大徑小”的規(guī)律知Si原子半徑最大。(3)a.置換反應(yīng)說明氧化性：O2＞S，故非金屬性：O＞S；b.得電子數(shù)的多少不能說明元素非金屬性的強弱；c.氫化物分解所需的溫度越高，說明氫化物越穩(wěn)定，故非金屬性：O＞S。(4)Si與Cl2生成的Si的最高價化合物為SiCl4，根據(jù)SiCl4的熔、沸點可知常溫下其狀態(tài)為液態(tài)，故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l)　ΔH=－687 kJmol－1。(5)根據(jù)Mg與C形成的1 mol化合物Q與水反應(yīng)生成2 mol Mg(OH)2和1 mol烴，根據(jù)氧原子守恒，說明參加反應(yīng)的水為4 mol，則反應(yīng)生成的烴中含有4個H原子(H守恒)，該烴中碳與氫的質(zhì)量比為9∶1，則其物質(zhì)的量之比為3∶4，故該烴的分子式為C3H4。符合一元炔或二烯烴的通式為CnH2n－2，由于該烴中只有三個碳原子，故該烴為丙炔HC≡CCH3，其電子式為。Q與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg2C3＋4H2O===2Mg(OH)2＋C3H4↑。(6)該反應(yīng)過程的原理為(ⅰ)Cu＋HNO3＋H2SO4―→CuSO4＋NO＋NO2＋H2O；(ⅱ)NO＋NO2＋NaOH＋O2―→NaNO3＋H2O。設(shè)NO、NO2的物質(zhì)的量分別為x、y，根據(jù)N原子守恒和轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可得： 解得x=0.9 mol，y=1.3 mol。反應(yīng)(ⅰ)中Cu轉(zhuǎn)化為CuSO4且與反應(yīng)(ⅱ)中O2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，即n(CuSO4)2=n(O2)4=4 mol，故n(CuSO4)=2 mol。 答案　(1)第三周期，ⅦA族　(2)Si　(3)ac (4)Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l)　ΔH=－687 kJmol－1 (5) Mg2C3＋4H2O===2Mg(OH)2＋C3H4↑ (6)NO：0.9 mol，NO2：1.3 mol　2 mol