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1、-考点5 物质结构和元素周期律-第 - 9 - 页考点5 物质结构和元素周期律一、选择题1.(2016浙江高考9)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,X、Y的核电荷数之比为34。W-的最外层为8电子结构。金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应。下列说法正确的是()A.X与Y能形成多种化合物,一般条件下都能与Z的最高价氧化物的水化物发生反应B.原子半径大小:XW2Y和ZWY3都只存在离子键D.Y、W的某些单质或两元素之间形成的某些化合物可作水的消毒剂【解题指南】解答本题时应注意以下几点:(1)了解常见元素的原子结构。(2)明
2、确原子半径的比较方法。(3)了解常见的消毒剂。【解析】选D。短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,则X为C或S,若X为S,不能满足短周期主族元素Y、Z、W的原子序数依次增大这一条件,因此X只能为C。X、Y的核电荷数之比为34,则Y为O;金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应,则Z为Na;W-的最外层为8电子结构,则为第A族元素,根据X、Y、Z、W的原子序数依次增大,因此W只能为Cl。X与Y能形成多种化合物,如CO2和CO,Z的最高价氧化物的水化物为NaOH,其中CO与NaOH不反应,故A项错误;X和Y、Z和W为同一周期元素,
3、原子序数:XY,ZY,ZW,故B项错误;化合物Z2Y和ZWY3的化学式分别为Na2O和NaClO3,二者均为离子化合物,都含有离子键,其中NaClO3中还含有共价键,故C项错误;Y、W的单质O3、Cl2及二者形成的化合物ClO2均可用作消毒剂,故D项正确。2.(2016江苏高考2)下列有关化学用语表示正确的是()A.中子数为10的氧原子：2+的结构示意图:C.硫化钠的电子式:D.甲酸甲酯的结构简式:C2H4O2【解析】选B。中子数为10的氧原子,质量数为18,表示为,A项错误;Mg2+的核电荷数为12,最外层电子数为8,B项正确;Na2S为离子化合物,电子式为,C项错误;甲酸甲酯的结构简式为H
4、COOCH3,D项错误。3.(2016江苏高考4)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子的最外层有6个电子,Y是迄今发现的非金属性最强的元素,在周期表中Z位于A族,W与X属于同一主族。下列说法正确的是()A.元素X、W的简单阴离子具有相同的电子层结构B.由Y、Z两种元素组成的化合物是离子化合物D.原子半径:r(X)r(Y)r(Z)H2S,C项错误;原子半径:FOSNa,D项错误。4.(2016全国高考13)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,q的水溶液具有漂白性,0.01 molL-1r溶液的pH
5、为2,s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是()A.原子半径的大小WXXY【解题指南】解答本题时应从以下几点着手分析:(1)n通常为黄绿色气体;(2)q的水溶液具有漂白性;(3)0.01 molL-1r溶液的pH为2。【解析】选C。短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,则n是氯气,Z是氯元素;0.01 molL-1r溶液的pH为2,说明r是强酸,因此W是H;q的水溶液具有漂白性,s通常是难溶于水的混合物,根据转化关系图可知m是水,r是氯化氢,q是次氯酸,p是烷烃(如甲烷),因此X是
6、碳元素,Y是氧元素。同周期自左向右原子半径逐渐减小,同主族自上而下原子半径逐渐增大,则原子半径的大小:WYX,B错误;Y的氢化物是水或双氧水,常温常压下为液态,C正确;X的最高价氧化物的水化物碳酸为弱酸,D错误。5.(2016全国卷9)a、b、c、d为短周期元素,a的原子中只有1个电子,b2-和c+离子的电子层结构相同,d与b同族。下列叙述错误的是()A.a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)掌握氢元素的常见化合价。(2)元素周期表中短周期元素形成化合物的多样性的判断。【解析】选A。a的原子中只有1个电子,则a为氢元素,a、b、c、d为短周期
7、元素,b2-和c+离子的电子层结构相同,则b为氧元素,c为钠元素,d与b同族,则d为硫元素,据此解答。氢与氧、硫元素分别形成的化合物为H2O和H2S,氢元素的化合价均为+1,而NaH中氢元素的化合价为-1价,A项错误;氧元素与其他元素能形成的化合物有H2O、H2O2、SO2、SO3、Na2O、Na2O2,B项正确;同周期元素,从左到右原子半径逐渐减小,电子层数越多,原子半径越大,故原子半径:NaSOH,C项正确;d和a形成的化合物为H2S,硫化氢的溶液呈弱酸性,D项正确。6.(2016全国卷12)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
8、径是短周期主族元素原子中最大的,W与Y同族,Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法正确的是A.简单离子半径:WXZC.气态氢化物的热稳定性:WZ【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)明确同周期元素或同主族元素性质递变的规律。(2)离子半径比较的方法。【解析】选B。短周期主族元素原子半径最大的是Na,则X是Na,钠与X形成的离子化合物中只有NaCl的水溶液呈中性,则Z为Cl。W的原子序数比X的小,则W一定是第2周期的元素,与钠离子具有相同电子层结构的第2周期的阴离子有F-、O2-、N3-。因为W与Y同族,Y的原子序数比Cl的小,则W是N或O,Y是P或S。Na+、O2-(或N3-)具
9、有相同电子层结构,原子序数越大,离子半径越小,则O2-(或N3-)Na+,Cl-比Na+、O2-(或N3-)多一个电子层,即Cl-O2-(或N3-)Na+(XWY,C选项错误;P或S的非金属性都比Cl的弱,则最高价氧化物的水化物的酸性Cl的最强,即YYZWD.若W与X原子序数差为5,则形成化合物的化学式为X3W2【解析】选A。由于原子序数按W、X、Y、Z依次增大,W与Z是同一主族的元素,而X、Y、Z是同一周期的元素,且只有X是金属元素,则这四种元素W、X、Y、Z有多种可能,如可能是N、Na(或Mg、Al)、Si、P,或者是O、Na(或Mg、Al)、Si(或P)、S等。同一周期的元素原子序数越大
10、,原子半径越小,同一主族的元素,原子核外电子层数越多,原子半径越大。所以原子半径:XYZW,A项一定正确;W的含氧酸可能是HNO2,Z的含氧酸可能是H3PO4,酸性HNO2Y,所以气态氢化物的稳定性WY,C项错误;若W、X原子序数相差5,则二者形成的化合物的化学式可能是Mg3N2,也可能是Al2O3,D项错误。二、非选择题9.(2016海南高考13)短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,元素X的一种高硬度单质是宝石,Y2+电子层结构与氖相同,Z的质子数为偶数,室温下M单质为淡黄色固体,回答下列问题:(1)M元素位于周期表中的第周期、族。(2)Z元素是,其在自然界中常见的二元化合物是。(3
11、)X与M的单质在高温下反应的化学方程式为 ,产物分子为直线形,其化学键属共价键(填“极性”或“非极性”)。(4)四种元素中的可用于航空航天合金材料的制备,其单质与稀盐酸反应的化学方程式为 。【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)本题的突破口是“Y2+电子层结构与氖相同”“室温下M单质为淡黄色固体”。(2)二元化合物是指包含两种不同元素的化合物。【解析】短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,元素X的一种高硬度单质是宝石,则X是碳元素;Y2+电子层结构与氖相同,则Y是镁元素;Z的质子数为偶数,室温下M单质为淡黄色固体,则Z是硅元素,M是硫元素。(1)M是硫元素位于元素周期表中的第3周期、A
12、族。(2)Z元素是硅元素,其在自然界中常见的二元化合物是SiO2。(3)碳与硫在高温下反应生成二硫化碳,化学方程式为C+2SCS2,CS2分子为直线形,化学键属极性共价键。(4)四种元素中,镁是密度小的金属,可用于航空航天合金材料的制备,其单质与稀盐酸反应的化学方程式为Mg+2HClMgCl2+H2。答案:(1)3A(2)SiSiO2(3)C+2SCS2极性(4)MgMg+2HClMgCl2+H210.(2016天津高考7)下表为元素周期表的一部分。碳氮YX硫Z回答下列问题(1)Z元素在周期表中的位置为 。(2)表中元素原子半径最大的是(写元素符号) 。(3)下列事实能说明Y元素的非金属性比S
13、元素的非金属性强的是 。2S溶液反应,溶液变浑浊b.在氧化还原反应中,1 mol Y单质比1 mol S得电子多c.Y和S两元素的简单氢化物受热分解,前者的分解温度高(4)X与Z两元素的单质反应生成1 mol X的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ,已知该化合物的熔、沸点分别为-69和58,写出该反应的热化学方程式: 。(5)碳与镁形成的1 mol化合物Q与水反应,生成2 mol Mg(OH)2和1 mol烃,该烃分子中碳氢质量比为91,烃的电子式为,Q与水反应的化学方程式为 。(6)铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应,生成的盐只有硫酸铜,同时生成的两种气体均由表中两种元素组成,气体
14、的相对分子质量都小于50。为防止污染,将产生的气体完全转化为最高价含氧酸盐,消耗1 L 2.2 molL-1NaOH溶液和1 mol O2,则两种气体的分子式及物质的量分别为,生成硫酸铜物质的量为。【解题指南】解答本题时应注意以下三点:(1)除稀有气体外,同周期元素,从左到右,原子半径逐渐减小,同主族元素,从上到下,原子半径逐渐增大。(2)热化学方程式书写的注意事项。(3)氧化还原反应中电子守恒。【解析】从图中的C、N、S的位置,可以推出X是硅元素,Y是氧元素,Z是氯元素。(1)Z是氯元素,在元素周期表的位置是第3周期,A族。(2)根据元素周期律判断,表中元素原子半径最大的是Si。2S反应置换
15、出硫单质,说明氧气的氧化性大于硫,从而说明氧的非金属性大于硫。b.在氧化还原反应中得电子多少与氧化性、非金属性强弱无关。c.元素非金属性越强,其氢化物越稳定。(4)硅单质与氯气反应生成1 mol Si的最高价化合物SiCl4,放出687 kJ的热量,反应的热化学方程式为Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(l)H=-687 kJmol-1。(5)根据烃分子中碳氢质量比为91,得n(C)n(H)= =34,烃为丙炔C3H4,电子式是;化合物Q是由碳、镁形成的,且1 mol化合物Q与水反应生成2 mol Mg(OH)2和1 mol丙炔,则Q是Mg2C3,Q与水反应方程式为Mg2C3+4H2O2Mg
16、(OH)2+C3H4。(6)铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应可能生成NO和NO2,相对分子质量都小于50,根据生成的气体完全转化为最高价含氧酸盐NaNO3,得:n(Na)=n(N)=2.2 mol,即n(NO)+n(NO2)=2.2 mol;根据电子得失守恒得3n(NO)+n(NO2)=4n(O2)=4 mol,求得n(NO)=0.9 mol,n(NO2)=1.3 mol;铜与硝酸、硫酸的混合酸反应中,铜共失去4 mol电子,所以参与反应的铜的物质的量为2 mol,因此生成硫酸铜物质的量为2 mol。答案:(1)第3周期A族 (2)Si (3)a、c(4)Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(l)H=-687 kJmol-1(5) Mg2C3+4H2O2Mg(OH)2+C3H4(6)NO:0.9 mol;NO2:1.3 mol2 mol【误区提醒】本题热化学方程式的书写易出现的错误主要有以下两点:(1)室温下SiCl4是液态,方程式中的状态未标。(2)H的单位及符号书写出现错误。