2022高考化学一轮复习专练24元素周期律及其应用含解析

专练24　元素周期律及其应用

一、单项选择题

1．部分短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价随原子序数的变化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．离子半径的大小顺序：d<e<f

B．与x形成简单化合物的沸点：y>z>d

C．除去实验后残留的g可用热的氢氧化钠溶液

D．e、f分别与h所形成的化合物中化学键类型相同

2．[2021·浙江1月]现有4种短周期主族元素X、Y、Z和Q，原子序数依次增大，其中Z、Q在同一周期。相关信息如下表：

下列说法正确的是    (　　)

A．常温时，X单质能与水发生剧烈反应

B．Y与Q元素组成的YQ4分子，空间构型为正四面体

C．Y、Z、Q的最高价氧化物对应水化物的酸性依次减弱

D．第5周期且与Q同主族元素的单质在常温常压下呈液态

3．[2020·全国卷Ⅱ]一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示)，具有良好的储氢性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24。下列有关叙述错误的是(　　)

A．该化合物中，W、X、Y之间均为共价键

B．Z的单质既能与水反应，也可与甲醇反应

C．Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸

D．X的氟化物XF3中原子均为8电子稳定结构

4．[2021·广西平桂中学高三摸底考试]短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y原子的最外层只有一个电子，Z位于元素周期表ⅡA族，W与X属于同一主族。下列说法正确的是(　　)

A．离子半径：r(W)>r(Z)>r(Y)

B．X、W的简单氢化物的沸点：X＞W

C．Y的最高价氧化物对应水化物的碱性比Z的弱

D．由X、Y组成的化合物一定含离子键和共价键

5．[2020·山东，3]短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　)

A．第一电离能：W>X>Y>Z

B．简单离子的还原性：Y>X>W

C．简单离子的半径：W>X>Y>Z

D．氢化物水溶液的酸性：Y>W

6．[2021·全国甲卷]W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和，也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质常温下均为气体。下列叙述正确的是(　　)

A．原子半径：Z>Y>X>W

B．W与X只能形成一种化合物

C．Y的氧化物为碱性氧化物，不与强碱反应

D．W、X和Z可形成既含有离子键又含有共价键的化合物

7.

[2021·甘肃重点中学联考]现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T。R原子最外层电子数是电子层数的2倍，Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物，Z与T形成的化合物Z2T能破坏水的电离平衡。五种元素的原子半径与原子序数的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)

A．最简单氢化物的沸点排序：Y>T>R

B．原子半径和离子半径均满足：Y<Z

C．最高价氧化物对应的水化物的酸性：T<R

D．单质氧化性：Y>R>T

8．主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是(　　)

A．常温常压下X的单质为气态

B．Z的氢化物为离子化合物

C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性

D．W与Y具有相同的最高化合价

9．[2021·河北武邑中学高三月考]已知33As与35Br是位于同一周期的主族元素，下列说法正确的是(　　)

A．原子半径：As>P>Si

B．酸性：H3AsO4＞H2SO4＞H3PO4

C．热稳定性：HCl＞AsH3＞HBr

D．还原性：As3－＞S2－＞Cl－

10．[综合创新]短周期元素W、X、Y、Z、Q的原子序数依次增大，c、d、e、f、h是由这些元素组成的二元化合物，自然界中硬度最大的单质和a都由X组成，b由W、Y、Q三种元素组成，d能使品红溶液褪色，e是液体，上述物质的转化关系如图所示(个别产物略去)。下列说法错误的是(　　)

A．二元化合物沸点：e>d>c

B．简单氢化物的热稳定性：Q>Y>X

C．元素的非金属性：Y>X>W

D．原子半径的大小：Z>Q>Y

二、不定项选择题

11．X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是(　　)

A．熔点：X的氧化物比Y的氧化物高

B．热稳定性：X的氢化物大于Z的氢化物

C．X与Z可形成离子化合物ZX

D．Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸

12．[2021·河北武邑中学高三月考]W、X、Y、Z是原子半径依次增大的四种短周期主族元素，已知25℃时，W、X形成的0.1mol/L化合物的水溶液pH＝1，Z的电子层数与最外层电子数相等。下列说法错误的是(　　)

A．X、Y、Z一定位于同一周期

B．X与W形成的化合物中各原子都达到8电子稳定结构

C．Y、Z的最高价氧化物对应水化物之间一定能相互反应

D．W与X、Y形成的化合物的稳定性一定是前者大于后者

13．[2021·湖南师大附中高三月考试卷]已知X、Y、Z、W均为中学化学中常见的单质或化合物，它们之间的转化关系如图所示(部分产物已略去)。则W、X不可能是(　　)

14.[2021·辽宁六校协作体上学期联考]X、Y、Z、W是短周期主族元素，X原子最外层电子数是其内层电子数的3倍；Y的原子序数是其最外层电子数的6倍；Z的一种单质是自然界中最硬的物质；自然界中，W的单质多出现在火山口附近，且为淡黄色晶体。下列叙述正确的是(　　)

A．原子半径的大小：Y>Z>X

B．Z的氢化物的沸点一定比X的低

C．W的最高价氧化物对应水化物的酸性在同主族中最强

D．Y的单质可通过铝热反应冶炼

15．[2021·衡水中学调研]目前人类已发现的非金属元素除稀有气体外，共有16种，下面是对这16种非金属元素的相关判断：①都是主族元素，最外层电子数都大于4；②单质在反应中都只能作氧化剂；③氢化物常温下都是气态；④氧化物常温下都可以与水反应生成酸。其中不正确的有(　　)

A．只有①②B．只有①③

C．只有③④D．①②③④

三、非选择题

16．氮、磷、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、镆(Mc)为元素周期表中原子序数依次增大的同族元素。回答下列问题：

(1)砷在元素周期表中的位置________。Mc的中子数为________。

已知：P(s，白磷)===P(s，黑磷)　ΔH＝－39.3kJ·mol－1；

P(s，白磷)===P(s，红磷)ΔH＝－17.6kJ·mol－1；

由此推知，其中最稳定的磷单质是________。

(2)氮和磷氢化物性质的比较：

热稳定性：NH3________PH3(填“＞”或“＜”)。

沸点：N2H4________P2H4(填“＞”或“＜”)，判断依据是________。

(3)PH3和NH3与卤化氢的反应相似，产物的结构和性质也相似。下列对PH3与HI反应产物的推断正确的是________(填序号)。

a．不能与NaOH反应b．含离子键、共价键c．能与水反应

(4)SbCl3能发生较强烈的水解，生成难溶的SbOCl，写出该反应的化学方程式________________________________，因此，配制SbCl3溶液应注意________________________________________________________________________。

(5)在1L真空密闭容器中加入amolPH4I固体，t℃时发生如下反应：

PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)  ①

4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)  ②

2HI(g)H2(g)＋I2(g)   ③

达平衡时，体系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，则t℃时反应①的平衡常数K值为________(用字母表示)。

17．位于前四周期的6种主族元素A、B、C、D、E、F原子序数依次增大，其中B、D同主族，D、E同周期。A、B、C在周期表中相邻，且三种元素的原子最外层电子数之和为18。F是其所在周期中最活泼的金属元素。根据推断回答下列问题：

(1)A在周期表中的位置________；写出D与F形成的最简单离子化合物的电子式________。

(2)用“>”或“<”填空：

(3)一定条件下，在水溶液中1molE－、EB(x＝1,2,3,4) 的能量(kJ)相对大小如图所示。

①D点对应的微粒是________(填离子符号)。

②B→A＋C反应的离子方程式为________，该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。

专练24　元素周期律及其应用

1．C　根据题意可推知，x是H，y是C，z是N，d是O，e是Na，f是Al，g是S，h是Cl。O2－、Na＋、Al3＋具有相同的电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，故离子半径：O2－>Na＋>Al3＋，A项错误；由于NH3、H2O中存在分子间氢键，故沸点：H2O>NH3>CH4，B项错误；除去实验后残留的硫黄，可用热的氢氧化钠溶液：3S＋6NaOH2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，C项正确；NaCl含有离子键，AlCl3含有共价键，D项错误。

2．B　Be的金属性弱于Mg，常温时镁和冷水不反应，因此Be单质不能与水发生剧烈反应，A错误；Y与Q元素组成的CCl4或SiCl4分子，空间构型均为正四面体，B正确；Y、Z、Q三种元素的非金属性逐渐增强，非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，C错误；第5周期且与Cl同主族元素的单质是碘，碘在常温常压下呈固态，D错误。

3．D　W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素且原子序数总和为24，结合题给化合物的结构式可知，W为H、X为B、Y为N、Z为Na。A项，中H、B、N之间均为共价键，正确；B项，Na既可与水反应，也可与甲醇反应，正确；C项，Y( N)的最高价氧化物的水化物为HNO3，属于强酸，正确；D项，BF3中，1个B原子与3个F原子形成3个共价键，B外围只有6个电子，不满足8电子稳定结构，错误。

4．B　由题意可知X、Y、Z、W分别是O、Na、Mg、S元素。硫离子含有3个电子层，而镁离子和钠离子均含有2个电子层，硫离子半径最大，钠离子和镁离子具有相同的电子层结构，钠离子半径大于镁离子，因此离子半径r(W)＞r(Y)＞r(Z)，故A错误；水分子间能够形成氢键，沸点高于硫化氢，故B正确；元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物碱性越强，金属性Y＞Z，则Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的强，故C错误；由X、Y组成的化合物可能是Na2O也可能是Na2O2，Na2O只含离子键、Na2O2含有离子键和共价键，故D错误。

5．C　由“基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2”可知，X是氧元素，Z是钠元素；Y的原子序数介于氧元素与钠元素之间且Y为短周期主族元素，说明Y是氟元素；W的最外层电子数与Y相同，说明W是氯元素。A项，第一电离能：F>O>Cl>Na，错误；B项，F－、O2－、Cl－三者还原性的强弱顺序：Cl－>O2－>F－，错误；C项，简单离子的半径大小顺序：Cl－>O2－>F－>Na＋，正确；D项，氢化物水溶液的酸性：HCl>HF，错误。

6．D　原子半径：Al>S>N>H，A项错误；H和N可形成NH3和N2H4等化合物，B项错误；Al2O3是典型的两性氧化物，与强酸和强碱均能反应生成盐和水，C项错误；H、N、S三种元素形成的(NH4)2S为离子化合物，既含离子键又含共价键，D项正确。

7．A　短周期主族元素中，原子最外层电子数是电子层数的2倍的元素为C和S，由图中原子半径和原子序数关系可知R为C；Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物，结合题图知Y为O，Z为Na；Z与T形成的化合物Z2T能破坏水的电离平衡，则T为S；X的原子半径最小，原子序数最小，则X为H。相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质沸点越高，又因为水分子间存在氢键，故沸点：H2O>H2S>CH4，A项正确；氧原子半径小于钠原子半径，氧离子和钠离子的核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，故钠离子半径小于氧离子半径，B项错误；最高价氧化物对应的水化物的酸性H2SO4>H2CO3，C项错误；元素非金属性越强，其单质氧化性越强，非金属性：O>S>C，故单质氧化性O2>S>C，D项错误。

8．B　W与Z形成的化合物与浓硫酸反应，生成腐蚀玻璃的物质，说明生成HF，CaF2能与浓硫酸反应生成HF，所以W为F，Z为Ca，W与Y同族，所以Y为Cl，W、X、Z最外层电子数之和为10，则X为Na，据此作答。

9．D　P和Si在同一周期，因此原子半径P<Si，A错误；非金属性S>P>As，故酸性H2SO4＞H3PO4＞H3AsO4, B错误；元素非金属性Cl＞Br＞As，故热稳定性HCl＞HBr＞AsH3, C错误。

10．B　自然界中硬度最大的单质和a都由X组成，则X应为C元素，a为木炭；d能使品红溶液褪色，则d应为SO2；e是液体，结合题给转化关系及b由W、Y、Q三种元素组成，可推出b为H2SO4，c为CO2，e为H2O；e和h反应生成b，结合e、b的化学式及h是二元化合物，可知h为SO3，d和g在催化剂、加热条件下生成h，则g为O2，c和f反应生成g，f是二元化合物，则f为Na2O2。综上所述，W、X、Y、Z、Q分别为H、C、O、Na、S。水分子间存在氢键，水的沸点较高，CO2、SO2常温下为气体，其相对分子质量越大，沸点越高，故沸点由大到小的顺序为H2O>SO2>CO2，A项正确；元素非金属性越强，简单氢化物越稳定，非金属性：O>S>C，则简单氢化物的热稳定性：H2O>H2S>CH4，B项错误；同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，故非金属性：O>C，H的非金属性较弱，则非金属性：O>C>H，C项正确；同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，同主族元素随原子核外电子层数增多，原子半径增大，则原子半径的大小关系为Na>S>O，D项正确。

11．B　本题涉及元素周期律的直接应用与判断，通过元素周期表和元素周期律知识的综合应用，考查了分析和解决化学问题的能力，从原子、分子水平认识物质的组成和性质，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。

由题意可推知，X、Y、Z分别为C、Mg、Si。A项，CO2是分子晶体，MgO是离子晶体，错误；B项，C的非金属性比Si强，则C的氢化物的热稳定性大于Si的氢化物，正确；C项，SiC是共价化合物，错误；D项，Si单质不能溶于浓硝酸，错误。

12．BC　已知25℃时，W、X形成的0.1mol/L化合物的水溶液pH＝1，短周期元素只有HCl符合，则W为H元素，X为Cl元素，Z的电子层数与最外层电子数相等，应为Al元素，Y的原子半径比Al小比Cl大，应为第三周期的Si、P、S元素，结合对应单质、化合物的性质以及元素周期律知识解答该题。

13．D　X为NaAlO2溶液，W为稀硫酸时，偏铝酸钠和少量硫酸反应生成氢氧化铝，NaAlO2和过量硫酸反应生成硫酸铝，能实现上述转化关系，故A不选；Fe与HNO3反应可分别生成Fe(NO3)2、Fe(NO3)3，Fe(NO3)2与HNO3反应可生成Fe(NO3)3，Fe(NO3)3与Fe反应可生成Fe(NO3)2，故B不选；X为氢氧化钙，W为二氧化碳，氢氧化钙与少量二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀，和过量二氧化碳反应生成碳酸氢钙，碳酸钙和碳酸氢钙间可以相互转化，符合转化关系，故C不选；氯气和铁反应，无论量多少，只能生成氯化铁，不符合上述转化关系，故D入选。

14．AC　X、Y、Z、W是短周期主族元素，X原子最外层电子数是其内层电子数的3倍，则X为O；Y的原子序数是其最外层电子数的6倍，则Y为Mg；自然界中最硬的物质为金刚石，则Z为C；自然界中，W的单质多出现在火山口附近，且为淡黄色晶体，则W为S。综上，X、Y、Z、W依次为O、Mg、C、S，据此作答。

15.D　氢原子最外层电子数为1，①错误；在反应CuO＋H2Cu＋H2O中氢气做还原剂，②错误；氧元素的氢化物为水，常温是液态，③错误；氮的氧化物NO与水不能反应，④错误。

16．(1)第四周期第ⅤA族　173　黑磷

(2)＞　＞　N2H4分子间存在氢键　(3)b、c

(4)SbCl3＋H2OSbOCl↓＋2HCl(“”写成“===”亦可)　加盐酸，抑制水解

(5)b

解析：本题涉及的考点有原子结构、盖斯定律的应用、元素周期律的应用、铵盐的性质、盐类的水解、平衡常数的计算等，以元素化合物知识为载体考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力，通过多考点综合考查的方式体现宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等学科核心素养。

(1)质量数＝质子数＋中子数；结合已知信息，应用盖斯定律可推出P(s，红磷)===P(s，黑磷)　ΔH＝－21.7kJ·mol－1，放热反应中反应物总能量高于生成物总能量，物质能量越低越稳定，故稳定性：白磷<红磷<黑磷。(2)非金属性：N>P，故热稳定性：NH3>PH3；N2H4的结构式为，分子间存在氢键，故沸点：N2H4>P2H4。(3)NH4I可与NaOH反应；NH4I中既有离子键，又有共价键；NH4I可发生水解反应，由NH4I的性质可推测PH4I的性质。(4)SbCl3强烈水解生成SbOCl的同时可生成HCl；配制SbCl3溶液时应加盐酸，抑制SbCl3水解。(5)由反应③可知，生成cmolI2应消耗2cmolHI，同时生成cmolH2，故反应①中生成HI的总物质的量为(b＋2c)mol，同时生成(b＋2c)molPH3。反应②中生成H2的物质的量为(d－c)mol，消耗PH3的物质的量为(d－c)mol，则平衡体系中PH3的物质的量为mol。t℃时反应①的平衡常数K＝c(HI)·c(PH3)，容器体积为1L，故K＝b。

17．(1)第二周期、ⅤA族　K＋[::]2－K＋

(2)<　<　<　>

(3)①ClO　②3ClO－===ClO＋2Cl－　放热

解析：A、B、C在周期表中相邻，且三种元素的原子最外层电子数之和为18，应为同周期相邻元素，且分别位于周期表第ⅤA、ⅥA、ⅦA元素，应分别为N、O、F元素，B、D同主族，则D为S元素，D、E同周期，则E为Cl元素，F是其所在周期中最活泼的金属元素，由原子序数关系可以知道F为K元素。

(1)A为N元素，位于周期表第二周期、ⅤA族，D与F形成的最简单离子化合物为K2S，电子式为K＋[::]2－K＋。

(2)K＋、S2－具有相同的核外电子排布，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径K＋<S2－。同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，则N<O；因非金属性Cl>S，则S的最高价氧化物的水化物的酸性小于Cl的最高价氧化物的水化物的酸性；非金属性F>Cl，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，则稳定性：HF>HCl。

(3)①由图可以知道，D中Cl元素的化合价为＋7价，则D为ClO；②结合Cl元素的化合价可以知道B→A＋C反应为3ClO－===ClO＋2Cl－，生成1molC时能量变化为3×60kJ－63kJ＝117kJ，反应物总能量大于生成物总能量，该反应放出117kJ热量。