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2024届人教版高考化学一轮复习专题七原子结构元素周期律专题作业含答案
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这是一份2024届人教版高考化学一轮复习专题七原子结构元素周期律专题作业含答案，共16页。试卷主要包含了K3[Cu4]可用于电镀等内容，欢迎下载使用。
专题七 原子结构 元素周期律
1.我国自主研制的核电技术成果“华电一号”,其主要核燃料铀-238得到一个中子后经过2次β衰变成为钚-239:92238U+01n92239U,92239U-10e+93239Np,93239Np94239Pu+-10e。下列有关说法错误的是 ( )
A.92238U和92239U互为同位素
B.93239Np和94239Pu化学性质不相同
C.94239Pu的中子数为145
D.92238U经过三步化学反应得到94239Pu
答案 D 原子是化学变化的最小微粒,原子核发生的变化不属于化学反应,D错误。
2.1934年,约里奥·居里夫妇用α粒子(即24He)轰击某金属原子ZAX得到Z+230Y,其具有放射性,可衰变为Z+1WQ:24He+ZAXZ+230Y+01n,Z+2WYZ+1WQ+10e。基态Y原子3p能级半充满。下列说法错误的是( )
A.X原子核内中子数与质子数之比为14∶13
B.X和Y的氧化物分别为碱性氧化物、酸性氧化物
C.第一电离能:X
答案 B 基态Y原子3p能级半充满,Y为P,故Z=13,A=27,故X为Al;Q的原子序数为14,Q为Si。X为Al,质子数为13,中子数为27-13=14,X原子核内中子数与质子数之比为14∶13,A正确;X的氧化物为Al2O3,是两性氧化物,Y的氧化物为P2O3和P2O5,均为酸性氧化物,B错误;三种元素均位于第三周期,同周期元素从左往右第一电离能呈现增大趋势,P的3p能级为半满结构,第一电离能Al
3.工业上制备保险粉的反应为HCOONa+NaOH+2SO2 Na2S2O4+CO2+H2O。下列有关说法不正确的是( )
A.Na+的结构示意图为
B.基态S原子核外价电子的轨道表示式为
C.HCOONa中含有σ键和π键的数目之比为3∶1
D.NaOH的电子式为
答案 B Na+的结构示意图为,A正确;基态S原子核外价电子排布式表示为3s23p4,轨道表示式表示为,B错误;HCOOH的结构式为,HCOONa由HCOO-和Na+构成,所以HCOONa中σ键和π键的数目之比为3∶1,C正确;NaOH为离子化合物,其电子式为,D正确。
易错易混 HCOOH中σ键和π键的数目之比为4∶1,但是HCOONa中,HCOO-和Na+之间为离子键,不是σ键。
4.反应2Na2S+Na2CO3+4SO2 3Na2S2O3+CO2可用于制备照相业定影剂硫代硫酸钠(Na2S2O3)。下列说法正确的是( )
A.SO2是非极性分子
B.Na2S2O3中既含离子键又含共价键
C.Na+和S2-具有相同的电子层结构
D.CO2的电子式为
答案 B A项,SO2中S原子的价电子对数=6+0×22=3,孤电子对数为1,空间结构为V形,正、负电荷重心不重合,属于极性分子,错误;B项,Na+与S2O32-之间为离子键,S2O32-中S与O之间为共价键,正确;C项,Na+的结构示意图为,S2-的结构示意图为,错误;D项,CO2的电子式为,D错误。
知识归纳 与Na+电子层结构相同的微粒有Mg2+、Al3+、O2-、F-、Ne等;与S2-电子层结构相同的微粒有Cl-、K+、Ca2+、Ar等。
5.依据元素周期律,下列判断不正确的是( )
A.第一电离能:Li
6.K3[Cu(CN)4]可用于电镀。Cu与KCN溶液反应的化学方程式为2Cu+8KCN+2H2O 2K3[Cu(CN)4]+2KOH+H2↑。下列说法正确的是( )
A.中子数为35的铜原子:2935Cu
B.K+的结构示意图:
C.K3[Cu(CN)4]中存在极性键和非极性键
D.CN-的电子式为
答案 D 中子数为35的铜原子的质量数为29+35=64,则表示为2964Cu,A错误;K原子含有19个电子,则K+的核外电子数为18,B错误;该化合物中CN-中C与N之间存在极性键,配体与中心原子Cu之间的配位键也为极性键,不含非极性键,C错误;CN-中C与N之间共用3对电子,C得到1个电子达到稳定结构,对应电子式为,D正确。
7.向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡后静置,可观察到溶液分层,下层呈紫红色。下列有关说法正确的是( )
A.Br元素在周期表中位于第三周期第ⅦA族
B.简单阴离子的半径:r(Cl-)
答案 B Br原子的价层电子排布式为4s24p5,Br元素位于周期表中第四周期第ⅦA族,A错误;同一主族元素,从上到下,离子半径逐渐增大,故离子半径大小顺序为r(Cl-)I1(Br)>I1(I),C错误;该实验现象表明Cl2与KI反应生成I2,根据氧化剂的氧化性强于氧化产物,只能得出氧化性:Cl2>I2,D错误。
8.下表为某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2、I3……表示,单位kJ·mol-1)。下列关于元素R的判断正确的是( )
元素
I1
I2
I3
I4
I5
……
R
738
1 451
7 733
10 540
13 630
……
A.R元素同周期相邻元素的第一电离能均大于738 kJ·mol-1
B.R元素位于元素周期表的ⅡA族
C.R元素位于元素周期表的p区
D.R元素基态原子的轨道表示式:
答案 B 分析短周期元素R的各级电离能数据可知,元素R的第三电离能剧增,说明该原子最外层有2个电子,位于ⅡA族;存在第五电离能,说明原子核外电子数大于4,推知R为Mg。Mg的最外层电子排布式为3s2,为全充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素;Mg位于元素周期表的s区,其基态原子的轨道表示式为,综上分析,A、C、D错误。
9.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是( )
元素最高价氧化物的水化物
X
Y
Z
W
分子式
H3ZO4
0.1 mol·L-1溶液对应的pH(25 ℃)
1.00
13.00
1.57
0.70
A.元素非金属性:Z>W
B.简单离子半径:W
D.简单氢化物的沸点:X
10.X、Y、Z、W是处于不同周期的前四周期常见元素,原子序数依次递增。Y原子最外层电子数是周期序数的3倍,基态Z原子核外s能级与p能级电子数之比为3∶5。由上述元素组成的物质转化关系如图所示,其中m、n、q为单质,其他为化合物,甲具有磁性,丙为二元强酸。下列说法错误的是( )
A.乙与丁反应物质的量之比为1∶2
B.乙分子空间构型为V形
C.丙分子间可形成氢键
D.向戊中通入n可生成丁
答案 A Y原子的最外层电子数是周期序数的3倍,则Y为O;基态Z原子核外s能级与p能级电子数之比为3∶5,则p能级有10个电子,s能级有6个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p4,是16号元素,为S元素;甲具有磁性,是Fe3O4,则n为O2,m为Fe,丙为二元强酸,是H2SO4,H2SO4和Fe3O4反应生成FeSO4和Fe2(SO4)3,q为S,硫单质在氧气中点燃生成乙,乙为SO2,SO2与硫酸铁发生氧化还原反应生成硫酸亚铁,则丁为Fe2(SO4)3,戊为FeSO4;X、Y、Z、W是处于不同周期的前四周期常见元素,则X为H,W为Fe。SO2与硫酸铁反应的化学方程式:SO2+2H2O+Fe2(SO4)3 2FeSO4+2H2SO4,乙与丁反应物质的量之比为1∶1,A错误;乙为SO2,中心S原子价层电子对数为2+6-2×22=3,有1个孤电子对,中心S原子为sp2杂化,空间构型为V形,B正确;丙为H2SO4,H2SO4分子中含有羟基(—OH),故能形成分子间氢键,C正确;戊为FeSO4,n为O2,丁为Fe2(SO4)3,FeSO4与O2发生氧化还原反应生成Fe2(SO4)3,D正确。
11.一种由短周期主族元素组成的新型电池离子导体的结构如图所示,X、Y、Z原子序数依次增大,三者的核外电子数之和等于35,Y与Z位于同一周期。下列说法正确的是( )
Y+[]-
A.简单离子的半径:Y>X
B.工业上常采用电解Y的氧化物冶炼单质Y
C.同主族元素形成的简单氢化物中X的稳定性最强
D.同周期主族元素中第一电离能大于Z的元素有2种
答案 C Y与Z位于同一周期,且X、Y、Z原子序数之和等于35,所以Y、Z在第三周期,X在第二周期,从结构图看Y易失去1个电子形成Y+,所以Y为Na,X只形成一个共价键,所以X为F,Z为P。核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,故简单离子的半径:F->Na+,A错误;工业上利用电解熔融氯化钠来冶炼钠单质,B错误;元素非金属性越强其简单氢化物的稳定性越强,同主族元素形成的简单氢化物中HF的稳定性最强,C正确;S元素第一电离能小于P元素,因为P元素3p轨道处于半充满稳定状态,难失去电子,故同周期主族元素中第一电离能大于P元素的只有Cl元素,D错误。
12.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,且X、Z同主族,Y的基态原子中含11种运动状态不同的电子,Z原子的最外层电子数与核外电子总数之比为3∶8,下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(X)
C.X的简单气态氢化物的沸点比Z的高
D.X、Y、W组成的化合物的水溶液一定呈碱性
答案 C 短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,Y的基态原子中含11种运动状态不同的电子,Y为Na,Z原子的最外层电子数与核外电子总数之比为3∶8,假设Z原子的最外层电子数为a,a∶(10+a)=3∶8,a=6,则Z为S,X、Z同主族,X为O,W为Cl。原子半径:Na>S>Cl>O,A错误;X与Y组成的化合物过氧化钠中含离子键和共价键,B错误;简单气态氢化物的沸点:H2O>H2S,主要是因为水存在分子间氢键,沸点升高,C正确;X、Y、W组成的化合物的水溶液可能呈碱性,比如NaClO,也可能呈中性,比如NaClO4,D错误。
13.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W原子核外只有1个电子,基态X原子2p轨道上未成对电子数是同周期中最多的,基态Y原子2p轨道上成对电子数与未成对电子数相等,Z与X同主族。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(Z)>r(Y)>r(X)>r(W)
B.第一电离能:I1(Y)>I1(X)>I1(Z)
C.X2W4能与水分子间形成氢键
D.WXY3既含有离子键又含有共价键
答案 C W原子核外只有1个电子,则W为H;基态X原子2p轨道上未成对电子数是同周期中最多的,则X为N;基态Y原子2p轨道上成对电子数与未成对电子数相等,则Y为O;Z与X同主族,则Z为P。原子半径:r(P)>r(N)>r(O)>r(H),A错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但N的2p轨道上的电子排布是半满状态,第一电离能:N>O,B错误;X2W4是N2H4,能与水分子间形成氢键,C正确;WXY3是HNO3,只含有共价键,D错误。
14.短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。常温下,四种元素最高价氧化物对应水化物均能形成浓度为0.10 mol·L-1的溶液,它们的pH分布如图所示。下列说法正确的是( )
A.X与W可能位于同一主族
B.最外层未成对电子数:W>Z>X>Y
C.四种元素的简单离子中Y的半径最小
D.四种元素的最高价氧化物对应水化物中Z的酸性最强
答案 C 短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。常温下,四种元素最高价氧化物对应水化物均能形成浓度为0.10 mol·L-1的溶液,根据它们的pH分布可知,X、W对应的pH=1,为一元强酸,应该是HNO3和HClO4,所以X为N,W为Cl;Z对应的pH小于1,应该是H2SO4,所以Z为S;Y对应的pH=13,为强碱,应该是NaOH,所以Y为Na。A项,X为N,位于第ⅤA族,W为Cl,位于第ⅦA族,二者位于不同主族,错误;B项,N、Na、S、Cl的最外层未成对电子数分别为3、1、2、1,则最外层未成对电子数:X>Z>W=Y,错误;C项,电子层数越多,离子半径越大,电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,所以四种元素的简单离子半径:Z>W>X>Y,正确;D项,元素非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,非金属性:Cl>N>S>Na,所以最高价氧化物对应水化物的酸性:W>X>Z>Y,因此四种元素的最高价氧化物对应水化物中W的酸性最强,错误。
15.X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态Y原子2p轨道上有5个电子,Z与Y属于同一主族,X和Z的最外层电子数之和为12。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(X)
C.简单气态氢化物的热稳定性:Y弱于Z
D.基态Y原子核外电子有5种不同空间运动状态
答案 D X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,Y原子2p轨道上有5个电子,则Y为F元素,Z与Y属于同一主族,则Z为Cl元素,X和Z的最外层电子数之和为12,则X为N元素。同周期主族元素从左至右原子半径依次减小,同主族元素自上而下原子半径依次增大,则原子半径:r(Cl)>r(N)>r(F),A错误;X为N元素,氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,第一电离能比同周期相邻元素的大,B错误;非金属性越强,简单气态氢化物的稳定性越强,非金属性F>Cl,则热稳定性HF>HCl,C错误;电子占据了多少个原子轨道,就有多少种空间运动状态,Y为F元素,其核外电子排布式为1s22s22p5,共有1+1+3=5种不同空间运动状态的电子,D正确。
16.原子序数依次增大的X、Y、Z、W四种元素形成化合物Z3[W(XY)6],其中X、Y、Z为主族元素。X最外层电子数是内层电子数的两倍,Y的简单气态氢化物能使酚酞溶液变红,W3+的3d轨道为半满稳定状态。下列说法正确的是( )
A.Z和W一定位于同周期
B.原子半径:Z>X>Y
C.四种元素基态原子中未成对电子数最多的是Y
D.该化合物属于配合物,其内界σ键与π键的数目之比为1∶2
答案 B X最外层电子数是内层电子数的两倍,X是C元素,Y的简单气态氢化物能使酚酞溶液变红,Y是N元素;W3+的3d轨道为半满稳定状态,W是Fe元素;Z显+1价,X、Y、Z、W原子序数依次增大,Z是Na或K。Z是Na或K元素,W是Fe元素,不一定位于同周期,故A错误;一般原子的电子层数越多半径越大,电子层数相同,质子数越多半径越小,原子半径:K>C>N,Na>C>N,B正确;Fe原子中有4个未成对电子,C原子中有2个未成对电子,N原子中有3个未成对电子,Na、K原子中都只有1个未成对电子,四种元素基态原子中未成对电子数最多的是Fe,故C错误;该化合物属于配合物,其内界有6个配位键、6个键,配位键是σ键,一个三键中有1个σ键、2个π键,σ键与π键的数目之比为1∶1,故D错误。
17.X、Y、Z、W是四种短周期主族元素,且原子序数依次增大。X的基态原子的2p能级中未成对电子数与成对电子数相等,Y的焰色为黄色,W是地壳中含量最多的金属元素,Z与X形成的化合物的晶胞如图。下列说法正确的是( )
A.简单离子的半径:Y>Z>X
B.第一电离能:I1(W)>I1(Z)>I1(Y)
C.最高价氧化物对应水化物的碱性:Y>Z>W
D.ZX的晶胞中含14个X
答案 C X的基态原子的2p能级中未成对电子数与成对电子数相等,则X为O;Y的焰色为黄色,Y为Na;W是地壳中含量最多的金属元素,W为Al;Z的原子序数大于Na的原子序数,小于Al的原子序数,则Z为Mg。电子层结构相同的情况下,核电荷数越大,半径越小,因此简单离子半径X>Y>Z,A错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,但是Mg的3s轨道上的电子处于全充满状态,较为稳定,因此第一电离能I1(Z)>I1(W)>I1(Y),B错误;元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,因此最高价氧化物对应水化物的碱性Y>Z>W,C正确;X位于晶胞的顶点和面心,根据均摊法可知,个数为8×1/8+6×1/2=4个,D错误。
18.由短周期主族元素组成的一种新型漂白剂的结构如图所示。其中W、X、Y、Z原子序数依次增大,W的族序数是周期序数的两倍,基态时Z原子K、L层上的电子总数是3p原子轨道上电子数的两倍,Y与Z位于不同周期。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:Y
D.W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
答案 A W形成4个共价键,最外层电子数是4,W的族序数是周期序数的两倍,则W处于第二周期第ⅣA族,为C;基态时Z原子K、L层上的电子总数是3p原子轨道上电子数的两倍,则基态Z原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p5,Z是Cl;Y与Z位于不同周期,则Y是第二周期元素,形成2对共用电子对,原子序数比C大,所以Y是O,根据原子序数关系可知X是N。简单离子半径大小关系为Y(O2-)
19.短周期主族元素X、Y、Z、W、Q、R的最高价态与简单氢化物沸点的关系如图所示,Z的简单液态氢化物可用作制冷剂。下列说法正确的是( )
A.简单氢化物键角:Y>Z>Q
B.简单离子半径:W>X>Z
C.第一电离能:R>Q>W
D.含氧酸的酸性:Z>W>Y
答案 A Z的简单液态氢化物可用作制冷剂,故Z是N;W的最高价态与Z的相等,则W是P;Q、R的最高价态依次升高,则可推知Q是S,R是Cl;Y的最高价态小于N的,推知Y是C;X的最高价态是0,则X是F。由于孤电子对之间有较大的斥力,随着孤电子对数的增多,孤电子对对成键电子对的排斥作用增强,使得成键电子对之间的键角减小,CH4、NH3、H2S中心原子含有的孤电子对数分别为0、1、2,则简单氢化物键角:CH4>NH3>H2S,A正确;简单离子半径:P3->N3->F-,B错误;第一电离能:Cl>P>S(注意第ⅤA族元素的特殊性),C错误;最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2CO3,D错误。
20.X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大的前四周期元素,X和Y可以形成一种红棕色气体,Z是同周期元素中原子半径最大的元素,Q是地壳中含量最高的金属元素,R的基态原子中有6个未成对电子。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(Q)>r(Y)>r(X)
B.电负性:X>Y>Z
C.R位于元素周期表中第四周期第ⅣB族
D.Z的最高价氧化物对应水化物的碱性比Q的强
答案 D X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大的前四周期元素,X和Y可以形成一种红棕色气体,红棕色气体为NO2,推知X为N,Y为O;Q是地壳中含量最高的金属元素,则Q为Al;Z是同周期元素中原子半径最大的元素,则Z为Na;R的基态原子中有6个未成对电子,则R为Cr。同主族元素从上到下原子半径增大,同周期元素从左到右原子半径减小,故r(Q)>r(X)>r(Y),A错误;同周期元素从左到右电负性增强,故电负性:Y>X>Z,B错误;R(Cr)的价电子数为6,R位于元素周期表中第四周期第ⅥB族,C错误;Z的最高价氧化物对应水化物为NaOH,Q的最高价氧化物对应水化物为Al(OH)3,元素的金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,NaOH碱性强于Al(OH)3,D正确。
21.短周期主族非金属元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,由这四种元素形成的一种盐溶液,遇到FeCl3溶液呈现血红色,该盐溶液与NaOH在加热条件下会生成一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。下列说法不正确的是( )
A.该盐的阳离子中含有配位键
B.三价铁离子与该盐的阴离子形成了配合物而呈现血红色
C.该盐的阳离子VSEPR模型名称与其空间结构名称相同
D.电负性:Y>Z>W>X
答案 D 未知盐溶液遇到FeCl3溶液呈现血红色,说明含有SCN-,与NaOH在加热条件下会生成一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,即为氨气,说明该盐溶液中含有NH4+,考虑到短周期主族非金属元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,推知元素W、X、Y、Z依次为H、C、N、S。NH4+中含有配位键,A正确;Fe3+与SCN-反应生成配合物Fe(SCN)3,从而使溶液呈血红色,B正确;NH4+的价层电子对数是4,没有孤电子对,VSEPR模型名称与其空间结构名称相同,均为正四面体形,C正确;电负性:Y>Z>X>W,D错误。
22.常温下,W、X、Y、Z四种短周期元素的最高价氧化物对应的水化物溶液(浓度均为0.01 mol/L)的pH和原子半径、原子序数的关系如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.X与Y形成的化合物的水溶液呈酸性
B.单质的沸点:Y>Z
C.简单离子半径:Y>Z>W>X
D.ZO2可作为自来水的消毒剂
答案 A W、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH都小于7,说明W、Y、Z都是非金属元素,当浓度为0.01 mol/L时,W、Z最高价氧化物对应的水化物溶液的pH=2,则相应的水化物均为一元强酸,由于原子序数:Z>W,则Z是Cl、W是N;0.01 mol/L Y的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH<2,则该水化物为二元强酸(硫酸),则Y是S;0.01 mol/L X的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH=12,则该水化物为一元强碱(氢氧化钠),则X是Na。Na2S溶液中S2-水解使溶液呈碱性,A错误。常温下硫单质是固体,氯气为气体,则沸点:S>Cl2,B正确。电子层数越多,离子半径越大;电子层数相同时,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子半径:S2->Cl->N3->Na+,C正确。ClO2是常用的自来水消毒剂,D正确。
23.一种由短周期元素组成的抗病毒化合物的结构如图,其中Q、W、X、Y、Z的原子序数依次增大,Y原子最外层电子数是Z原子电子层数的三倍。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:X>Y>Z
B.Y的氢化物只含有极性键
C.Q、X、Y只能形成共价化合物
D.W、X、Y、Z四种元素形成的简单氢化物中Z的沸点最高
答案 A 分析题给结构示意图可知,W、X、Y、Z分别形成4、3、2、1个共价键,推测W位于ⅣA族,X位于ⅤA族,Y位于ⅥA族,Z位于ⅦA族。Q、W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且Y原子最外层电子数是Z原子电子层数的三倍,故Y是O,Z是F,X是N,W是C;Q只形成1个化学键,故Q为H。Y的氢化物H2O2中有非极性键,B错误;Q、X、Y形成的NH4NO3是离子化合物,C错误;W、X、Y、Z四种元素形成的简单氢化物中H2O的沸点最高,D错误。
24.科学家为了解决电池的导电性问题,合成了一种高效化合物,其结构如图1所示,其中W、Y、Z、X、Q均为短周期主族元素,其原子半径与原子序数的关系如图2,Z和Q位于同一主族。下列说法错误的是 ( )
图1 图2
A.简单离子的半径:Q>Y>Z>X
B.第一电离能:Z>Y>Q
C.简单氢化物分子的键角:Z>Q
D.W、X、Q均可与Z形成两种常见的二元化合物
答案 B 每个Z原子均形成2对共用电子,每个Q形成6对共用电子,Z和Q位于同一主族且Z的原子序数小于Q,则Z为O,Q为S;W均形成一个共价键,W是H元素;Y的原子半径大于Z,结合阴离子结构,可知Y是N元素;X可形成X+,可知X为Na元素。S2-有3个电子层,而N3-、O2-、Na+有2个电子层,核电荷数Na>O>N,因此简单离子的半径:S2->N3->O2->Na+,A正确;N的2p能级为半充满稳定结构,其第一电离能大于同周期相邻元素,即I1(N)>I1(O),B错误;H2O、H2S分子的中心原子杂化方式都是sp3,均含有2个孤电子对,但由于电负性S
25.LDFCB是电池的一种电解质,该电解质阴离子由同周期元素原子W、X、Y、Z构成,结构如图所示,Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,下列说法正确的是 ( )
A.同周期元素第一电离能小于Y的有5种
B.简单氢化物的还原性:X
D.四种元素形成的简单氢化物中X的最稳定
答案 C 根据结构分析Y形成两个价键,X形成四个价键,Z形成一个价键,该阴离子得到一个电子,则只可能是W得到一个电子,又根据Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,可知Y为O,X为C,Z为F,W为B。同周期元素第一电离能小于Y(O)的有Li、Be、B、C共4种,故A错误;同一周期从左向右,主族元素非金属性逐渐增强,简单氢化物的还原性逐渐减弱,故简单氢化物的还原性:X(CH4)>Y(H2O),故B错误;W、Z形成的化合物分子(BF3)含有极性键,BF3是平面三角形分子,为非极性分子,故C正确;四种元素形成的简单氢化物中Z(HF)的最稳定,故D错误。
26.短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,它们组成一种团簇分子,结构如图所示。X、M的族序数均等于其周期序数,Y原子核外最外层电子数是其电子总数的34。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:Z>M>Y
B.第一电离能:Y>M>Z
C.工业上常用电解熔融物ZY制取Z单质
D.Z、M的简单离子均可促进水的电离
答案 D 短周期元素中族序数等于周期序数的只有H、Be、Al三种元素,结合原子序数依次增大的信息,推知X为H,M为Al;Y原子核外最外层电子数是其电子总数的34,则Y为O;由题图判断出题给团簇分子的化学式为Z2Al2O4(OH)2,推知Z元素的化合价为+2,Z的原子序数在O和Al之间,则Z为Mg。核外电子排布相同时,核电荷数越大,简单离子的半径越小,则简单离子半径:O2->Mg2+>Al3+,A错误;非金属元素第一电离能通常大于金属元素第一电离能,而Mg的价层电子排布式为3s2,处于全充满稳定状态,故第一电离能比Al大,则第一电离能:O>Mg>Al,B错误;MgCl2的熔点远低于MgO,故工业上常用电解熔融MgCl2的方法制取Mg单质,C错误;Mg2+、Al3+能发生水解,均可促进水的电离,D正确。
专题七 原子结构 元素周期律
1.我国自主研制的核电技术成果“华电一号”,其主要核燃料铀-238得到一个中子后经过2次β衰变成为钚-239:92238U+01n92239U,92239U-10e+93239Np,93239Np94239Pu+-10e。下列有关说法错误的是 ( )
A.92238U和92239U互为同位素
B.93239Np和94239Pu化学性质不相同
C.94239Pu的中子数为145
D.92238U经过三步化学反应得到94239Pu
答案 D 原子是化学变化的最小微粒,原子核发生的变化不属于化学反应,D错误。
2.1934年,约里奥·居里夫妇用α粒子(即24He)轰击某金属原子ZAX得到Z+230Y,其具有放射性,可衰变为Z+1WQ:24He+ZAXZ+230Y+01n,Z+2WYZ+1WQ+10e。基态Y原子3p能级半充满。下列说法错误的是( )
A.X原子核内中子数与质子数之比为14∶13
B.X和Y的氧化物分别为碱性氧化物、酸性氧化物
C.第一电离能:X
答案 B 基态Y原子3p能级半充满,Y为P,故Z=13,A=27,故X为Al;Q的原子序数为14,Q为Si。X为Al,质子数为13,中子数为27-13=14,X原子核内中子数与质子数之比为14∶13,A正确;X的氧化物为Al2O3,是两性氧化物,Y的氧化物为P2O3和P2O5,均为酸性氧化物,B错误;三种元素均位于第三周期,同周期元素从左往右第一电离能呈现增大趋势,P的3p能级为半满结构,第一电离能Al
3.工业上制备保险粉的反应为HCOONa+NaOH+2SO2 Na2S2O4+CO2+H2O。下列有关说法不正确的是( )
A.Na+的结构示意图为
B.基态S原子核外价电子的轨道表示式为
C.HCOONa中含有σ键和π键的数目之比为3∶1
D.NaOH的电子式为
答案 B Na+的结构示意图为,A正确;基态S原子核外价电子排布式表示为3s23p4,轨道表示式表示为,B错误;HCOOH的结构式为,HCOONa由HCOO-和Na+构成,所以HCOONa中σ键和π键的数目之比为3∶1,C正确;NaOH为离子化合物,其电子式为,D正确。
易错易混 HCOOH中σ键和π键的数目之比为4∶1,但是HCOONa中,HCOO-和Na+之间为离子键,不是σ键。
4.反应2Na2S+Na2CO3+4SO2 3Na2S2O3+CO2可用于制备照相业定影剂硫代硫酸钠(Na2S2O3)。下列说法正确的是( )
A.SO2是非极性分子
B.Na2S2O3中既含离子键又含共价键
C.Na+和S2-具有相同的电子层结构
D.CO2的电子式为
答案 B A项,SO2中S原子的价电子对数=6+0×22=3,孤电子对数为1,空间结构为V形,正、负电荷重心不重合,属于极性分子,错误;B项,Na+与S2O32-之间为离子键,S2O32-中S与O之间为共价键,正确;C项,Na+的结构示意图为,S2-的结构示意图为,错误;D项,CO2的电子式为,D错误。
知识归纳 与Na+电子层结构相同的微粒有Mg2+、Al3+、O2-、F-、Ne等;与S2-电子层结构相同的微粒有Cl-、K+、Ca2+、Ar等。
5.依据元素周期律,下列判断不正确的是( )
A.第一电离能:Li
6.K3[Cu(CN)4]可用于电镀。Cu与KCN溶液反应的化学方程式为2Cu+8KCN+2H2O 2K3[Cu(CN)4]+2KOH+H2↑。下列说法正确的是( )
A.中子数为35的铜原子:2935Cu
B.K+的结构示意图:
C.K3[Cu(CN)4]中存在极性键和非极性键
D.CN-的电子式为
答案 D 中子数为35的铜原子的质量数为29+35=64,则表示为2964Cu,A错误;K原子含有19个电子,则K+的核外电子数为18,B错误;该化合物中CN-中C与N之间存在极性键,配体与中心原子Cu之间的配位键也为极性键,不含非极性键,C错误;CN-中C与N之间共用3对电子,C得到1个电子达到稳定结构,对应电子式为,D正确。
7.向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡后静置,可观察到溶液分层,下层呈紫红色。下列有关说法正确的是( )
A.Br元素在周期表中位于第三周期第ⅦA族
B.简单阴离子的半径:r(Cl-)
答案 B Br原子的价层电子排布式为4s24p5,Br元素位于周期表中第四周期第ⅦA族,A错误;同一主族元素,从上到下,离子半径逐渐增大,故离子半径大小顺序为r(Cl-)
8.下表为某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2、I3……表示,单位kJ·mol-1)。下列关于元素R的判断正确的是( )
元素
I1
I2
I3
I4
I5
……
R
738
1 451
7 733
10 540
13 630
……
A.R元素同周期相邻元素的第一电离能均大于738 kJ·mol-1
B.R元素位于元素周期表的ⅡA族
C.R元素位于元素周期表的p区
D.R元素基态原子的轨道表示式:
答案 B 分析短周期元素R的各级电离能数据可知,元素R的第三电离能剧增,说明该原子最外层有2个电子,位于ⅡA族;存在第五电离能,说明原子核外电子数大于4,推知R为Mg。Mg的最外层电子排布式为3s2,为全充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素;Mg位于元素周期表的s区,其基态原子的轨道表示式为,综上分析,A、C、D错误。
9.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是( )
元素最高价氧化物的水化物
X
Y
Z
W
分子式
H3ZO4
0.1 mol·L-1溶液对应的pH(25 ℃)
1.00
13.00
1.57
0.70
A.元素非金属性:Z>W
B.简单离子半径:W
D.简单氢化物的沸点:X
10.X、Y、Z、W是处于不同周期的前四周期常见元素,原子序数依次递增。Y原子最外层电子数是周期序数的3倍,基态Z原子核外s能级与p能级电子数之比为3∶5。由上述元素组成的物质转化关系如图所示,其中m、n、q为单质,其他为化合物,甲具有磁性,丙为二元强酸。下列说法错误的是( )
A.乙与丁反应物质的量之比为1∶2
B.乙分子空间构型为V形
C.丙分子间可形成氢键
D.向戊中通入n可生成丁
答案 A Y原子的最外层电子数是周期序数的3倍,则Y为O;基态Z原子核外s能级与p能级电子数之比为3∶5,则p能级有10个电子,s能级有6个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p4,是16号元素,为S元素;甲具有磁性,是Fe3O4,则n为O2,m为Fe,丙为二元强酸,是H2SO4,H2SO4和Fe3O4反应生成FeSO4和Fe2(SO4)3,q为S,硫单质在氧气中点燃生成乙,乙为SO2,SO2与硫酸铁发生氧化还原反应生成硫酸亚铁,则丁为Fe2(SO4)3,戊为FeSO4;X、Y、Z、W是处于不同周期的前四周期常见元素,则X为H,W为Fe。SO2与硫酸铁反应的化学方程式:SO2+2H2O+Fe2(SO4)3 2FeSO4+2H2SO4,乙与丁反应物质的量之比为1∶1,A错误;乙为SO2,中心S原子价层电子对数为2+6-2×22=3,有1个孤电子对,中心S原子为sp2杂化,空间构型为V形,B正确;丙为H2SO4,H2SO4分子中含有羟基(—OH),故能形成分子间氢键,C正确;戊为FeSO4,n为O2,丁为Fe2(SO4)3,FeSO4与O2发生氧化还原反应生成Fe2(SO4)3,D正确。
11.一种由短周期主族元素组成的新型电池离子导体的结构如图所示,X、Y、Z原子序数依次增大,三者的核外电子数之和等于35,Y与Z位于同一周期。下列说法正确的是( )
Y+[]-
A.简单离子的半径:Y>X
B.工业上常采用电解Y的氧化物冶炼单质Y
C.同主族元素形成的简单氢化物中X的稳定性最强
D.同周期主族元素中第一电离能大于Z的元素有2种
答案 C Y与Z位于同一周期,且X、Y、Z原子序数之和等于35,所以Y、Z在第三周期,X在第二周期,从结构图看Y易失去1个电子形成Y+,所以Y为Na,X只形成一个共价键,所以X为F,Z为P。核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,故简单离子的半径:F->Na+,A错误;工业上利用电解熔融氯化钠来冶炼钠单质,B错误;元素非金属性越强其简单氢化物的稳定性越强,同主族元素形成的简单氢化物中HF的稳定性最强,C正确;S元素第一电离能小于P元素,因为P元素3p轨道处于半充满稳定状态,难失去电子,故同周期主族元素中第一电离能大于P元素的只有Cl元素,D错误。
12.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,且X、Z同主族,Y的基态原子中含11种运动状态不同的电子,Z原子的最外层电子数与核外电子总数之比为3∶8,下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(X)
C.X的简单气态氢化物的沸点比Z的高
D.X、Y、W组成的化合物的水溶液一定呈碱性
答案 C 短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,Y的基态原子中含11种运动状态不同的电子,Y为Na,Z原子的最外层电子数与核外电子总数之比为3∶8,假设Z原子的最外层电子数为a,a∶(10+a)=3∶8,a=6,则Z为S,X、Z同主族,X为O,W为Cl。原子半径:Na>S>Cl>O,A错误;X与Y组成的化合物过氧化钠中含离子键和共价键,B错误;简单气态氢化物的沸点:H2O>H2S,主要是因为水存在分子间氢键,沸点升高,C正确;X、Y、W组成的化合物的水溶液可能呈碱性,比如NaClO,也可能呈中性,比如NaClO4,D错误。
13.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W原子核外只有1个电子,基态X原子2p轨道上未成对电子数是同周期中最多的,基态Y原子2p轨道上成对电子数与未成对电子数相等,Z与X同主族。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(Z)>r(Y)>r(X)>r(W)
B.第一电离能:I1(Y)>I1(X)>I1(Z)
C.X2W4能与水分子间形成氢键
D.WXY3既含有离子键又含有共价键
答案 C W原子核外只有1个电子,则W为H;基态X原子2p轨道上未成对电子数是同周期中最多的,则X为N;基态Y原子2p轨道上成对电子数与未成对电子数相等,则Y为O;Z与X同主族,则Z为P。原子半径:r(P)>r(N)>r(O)>r(H),A错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但N的2p轨道上的电子排布是半满状态,第一电离能:N>O,B错误;X2W4是N2H4,能与水分子间形成氢键,C正确;WXY3是HNO3,只含有共价键,D错误。
14.短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。常温下,四种元素最高价氧化物对应水化物均能形成浓度为0.10 mol·L-1的溶液,它们的pH分布如图所示。下列说法正确的是( )
A.X与W可能位于同一主族
B.最外层未成对电子数:W>Z>X>Y
C.四种元素的简单离子中Y的半径最小
D.四种元素的最高价氧化物对应水化物中Z的酸性最强
答案 C 短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。常温下,四种元素最高价氧化物对应水化物均能形成浓度为0.10 mol·L-1的溶液,根据它们的pH分布可知,X、W对应的pH=1,为一元强酸,应该是HNO3和HClO4,所以X为N,W为Cl;Z对应的pH小于1,应该是H2SO4,所以Z为S;Y对应的pH=13,为强碱,应该是NaOH,所以Y为Na。A项,X为N,位于第ⅤA族,W为Cl,位于第ⅦA族,二者位于不同主族,错误;B项,N、Na、S、Cl的最外层未成对电子数分别为3、1、2、1,则最外层未成对电子数:X>Z>W=Y,错误;C项,电子层数越多,离子半径越大,电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,所以四种元素的简单离子半径:Z>W>X>Y,正确;D项,元素非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,非金属性:Cl>N>S>Na,所以最高价氧化物对应水化物的酸性:W>X>Z>Y,因此四种元素的最高价氧化物对应水化物中W的酸性最强,错误。
15.X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态Y原子2p轨道上有5个电子,Z与Y属于同一主族,X和Z的最外层电子数之和为12。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(X)
C.简单气态氢化物的热稳定性:Y弱于Z
D.基态Y原子核外电子有5种不同空间运动状态
答案 D X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,Y原子2p轨道上有5个电子,则Y为F元素,Z与Y属于同一主族,则Z为Cl元素,X和Z的最外层电子数之和为12,则X为N元素。同周期主族元素从左至右原子半径依次减小,同主族元素自上而下原子半径依次增大,则原子半径:r(Cl)>r(N)>r(F),A错误;X为N元素,氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,第一电离能比同周期相邻元素的大,B错误;非金属性越强,简单气态氢化物的稳定性越强,非金属性F>Cl,则热稳定性HF>HCl,C错误;电子占据了多少个原子轨道,就有多少种空间运动状态,Y为F元素,其核外电子排布式为1s22s22p5,共有1+1+3=5种不同空间运动状态的电子,D正确。
16.原子序数依次增大的X、Y、Z、W四种元素形成化合物Z3[W(XY)6],其中X、Y、Z为主族元素。X最外层电子数是内层电子数的两倍,Y的简单气态氢化物能使酚酞溶液变红,W3+的3d轨道为半满稳定状态。下列说法正确的是( )
A.Z和W一定位于同周期
B.原子半径:Z>X>Y
C.四种元素基态原子中未成对电子数最多的是Y
D.该化合物属于配合物,其内界σ键与π键的数目之比为1∶2
答案 B X最外层电子数是内层电子数的两倍,X是C元素,Y的简单气态氢化物能使酚酞溶液变红,Y是N元素;W3+的3d轨道为半满稳定状态,W是Fe元素;Z显+1价,X、Y、Z、W原子序数依次增大,Z是Na或K。Z是Na或K元素,W是Fe元素,不一定位于同周期,故A错误;一般原子的电子层数越多半径越大,电子层数相同,质子数越多半径越小,原子半径:K>C>N,Na>C>N,B正确;Fe原子中有4个未成对电子,C原子中有2个未成对电子,N原子中有3个未成对电子,Na、K原子中都只有1个未成对电子,四种元素基态原子中未成对电子数最多的是Fe,故C错误;该化合物属于配合物,其内界有6个配位键、6个键,配位键是σ键,一个三键中有1个σ键、2个π键,σ键与π键的数目之比为1∶1,故D错误。
17.X、Y、Z、W是四种短周期主族元素,且原子序数依次增大。X的基态原子的2p能级中未成对电子数与成对电子数相等,Y的焰色为黄色,W是地壳中含量最多的金属元素,Z与X形成的化合物的晶胞如图。下列说法正确的是( )
A.简单离子的半径:Y>Z>X
B.第一电离能:I1(W)>I1(Z)>I1(Y)
C.最高价氧化物对应水化物的碱性:Y>Z>W
D.ZX的晶胞中含14个X
答案 C X的基态原子的2p能级中未成对电子数与成对电子数相等,则X为O;Y的焰色为黄色,Y为Na;W是地壳中含量最多的金属元素,W为Al;Z的原子序数大于Na的原子序数,小于Al的原子序数,则Z为Mg。电子层结构相同的情况下,核电荷数越大,半径越小,因此简单离子半径X>Y>Z,A错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,但是Mg的3s轨道上的电子处于全充满状态,较为稳定,因此第一电离能I1(Z)>I1(W)>I1(Y),B错误;元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,因此最高价氧化物对应水化物的碱性Y>Z>W,C正确;X位于晶胞的顶点和面心,根据均摊法可知,个数为8×1/8+6×1/2=4个,D错误。
18.由短周期主族元素组成的一种新型漂白剂的结构如图所示。其中W、X、Y、Z原子序数依次增大,W的族序数是周期序数的两倍,基态时Z原子K、L层上的电子总数是3p原子轨道上电子数的两倍,Y与Z位于不同周期。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:Y
D.W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
答案 A W形成4个共价键,最外层电子数是4,W的族序数是周期序数的两倍,则W处于第二周期第ⅣA族,为C;基态时Z原子K、L层上的电子总数是3p原子轨道上电子数的两倍,则基态Z原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p5,Z是Cl;Y与Z位于不同周期,则Y是第二周期元素,形成2对共用电子对,原子序数比C大,所以Y是O,根据原子序数关系可知X是N。简单离子半径大小关系为Y(O2-)
19.短周期主族元素X、Y、Z、W、Q、R的最高价态与简单氢化物沸点的关系如图所示,Z的简单液态氢化物可用作制冷剂。下列说法正确的是( )
A.简单氢化物键角:Y>Z>Q
B.简单离子半径:W>X>Z
C.第一电离能:R>Q>W
D.含氧酸的酸性:Z>W>Y
答案 A Z的简单液态氢化物可用作制冷剂,故Z是N;W的最高价态与Z的相等,则W是P;Q、R的最高价态依次升高,则可推知Q是S,R是Cl;Y的最高价态小于N的,推知Y是C;X的最高价态是0,则X是F。由于孤电子对之间有较大的斥力,随着孤电子对数的增多,孤电子对对成键电子对的排斥作用增强,使得成键电子对之间的键角减小,CH4、NH3、H2S中心原子含有的孤电子对数分别为0、1、2,则简单氢化物键角:CH4>NH3>H2S,A正确;简单离子半径:P3->N3->F-,B错误;第一电离能:Cl>P>S(注意第ⅤA族元素的特殊性),C错误;最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2CO3,D错误。
20.X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大的前四周期元素,X和Y可以形成一种红棕色气体,Z是同周期元素中原子半径最大的元素,Q是地壳中含量最高的金属元素,R的基态原子中有6个未成对电子。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(Q)>r(Y)>r(X)
B.电负性:X>Y>Z
C.R位于元素周期表中第四周期第ⅣB族
D.Z的最高价氧化物对应水化物的碱性比Q的强
答案 D X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大的前四周期元素,X和Y可以形成一种红棕色气体,红棕色气体为NO2,推知X为N,Y为O;Q是地壳中含量最高的金属元素,则Q为Al;Z是同周期元素中原子半径最大的元素,则Z为Na;R的基态原子中有6个未成对电子,则R为Cr。同主族元素从上到下原子半径增大,同周期元素从左到右原子半径减小,故r(Q)>r(X)>r(Y),A错误;同周期元素从左到右电负性增强,故电负性:Y>X>Z,B错误;R(Cr)的价电子数为6,R位于元素周期表中第四周期第ⅥB族,C错误;Z的最高价氧化物对应水化物为NaOH,Q的最高价氧化物对应水化物为Al(OH)3,元素的金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,NaOH碱性强于Al(OH)3,D正确。
21.短周期主族非金属元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,由这四种元素形成的一种盐溶液,遇到FeCl3溶液呈现血红色,该盐溶液与NaOH在加热条件下会生成一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。下列说法不正确的是( )
A.该盐的阳离子中含有配位键
B.三价铁离子与该盐的阴离子形成了配合物而呈现血红色
C.该盐的阳离子VSEPR模型名称与其空间结构名称相同
D.电负性:Y>Z>W>X
答案 D 未知盐溶液遇到FeCl3溶液呈现血红色,说明含有SCN-,与NaOH在加热条件下会生成一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,即为氨气,说明该盐溶液中含有NH4+,考虑到短周期主族非金属元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,推知元素W、X、Y、Z依次为H、C、N、S。NH4+中含有配位键,A正确;Fe3+与SCN-反应生成配合物Fe(SCN)3,从而使溶液呈血红色,B正确;NH4+的价层电子对数是4,没有孤电子对,VSEPR模型名称与其空间结构名称相同,均为正四面体形,C正确;电负性:Y>Z>X>W,D错误。
22.常温下,W、X、Y、Z四种短周期元素的最高价氧化物对应的水化物溶液(浓度均为0.01 mol/L)的pH和原子半径、原子序数的关系如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.X与Y形成的化合物的水溶液呈酸性
B.单质的沸点:Y>Z
C.简单离子半径:Y>Z>W>X
D.ZO2可作为自来水的消毒剂
答案 A W、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH都小于7,说明W、Y、Z都是非金属元素,当浓度为0.01 mol/L时,W、Z最高价氧化物对应的水化物溶液的pH=2,则相应的水化物均为一元强酸,由于原子序数:Z>W,则Z是Cl、W是N;0.01 mol/L Y的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH<2,则该水化物为二元强酸(硫酸),则Y是S;0.01 mol/L X的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH=12,则该水化物为一元强碱(氢氧化钠),则X是Na。Na2S溶液中S2-水解使溶液呈碱性,A错误。常温下硫单质是固体,氯气为气体,则沸点:S>Cl2,B正确。电子层数越多,离子半径越大;电子层数相同时,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子半径:S2->Cl->N3->Na+,C正确。ClO2是常用的自来水消毒剂,D正确。
23.一种由短周期元素组成的抗病毒化合物的结构如图,其中Q、W、X、Y、Z的原子序数依次增大,Y原子最外层电子数是Z原子电子层数的三倍。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:X>Y>Z
B.Y的氢化物只含有极性键
C.Q、X、Y只能形成共价化合物
D.W、X、Y、Z四种元素形成的简单氢化物中Z的沸点最高
答案 A 分析题给结构示意图可知,W、X、Y、Z分别形成4、3、2、1个共价键,推测W位于ⅣA族,X位于ⅤA族,Y位于ⅥA族,Z位于ⅦA族。Q、W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且Y原子最外层电子数是Z原子电子层数的三倍,故Y是O,Z是F,X是N,W是C;Q只形成1个化学键,故Q为H。Y的氢化物H2O2中有非极性键,B错误;Q、X、Y形成的NH4NO3是离子化合物,C错误;W、X、Y、Z四种元素形成的简单氢化物中H2O的沸点最高,D错误。
24.科学家为了解决电池的导电性问题,合成了一种高效化合物,其结构如图1所示,其中W、Y、Z、X、Q均为短周期主族元素,其原子半径与原子序数的关系如图2,Z和Q位于同一主族。下列说法错误的是 ( )
图1 图2
A.简单离子的半径:Q>Y>Z>X
B.第一电离能:Z>Y>Q
C.简单氢化物分子的键角:Z>Q
D.W、X、Q均可与Z形成两种常见的二元化合物
答案 B 每个Z原子均形成2对共用电子,每个Q形成6对共用电子,Z和Q位于同一主族且Z的原子序数小于Q,则Z为O,Q为S;W均形成一个共价键,W是H元素;Y的原子半径大于Z,结合阴离子结构,可知Y是N元素;X可形成X+,可知X为Na元素。S2-有3个电子层,而N3-、O2-、Na+有2个电子层,核电荷数Na>O>N,因此简单离子的半径:S2->N3->O2->Na+,A正确;N的2p能级为半充满稳定结构,其第一电离能大于同周期相邻元素,即I1(N)>I1(O),B错误;H2O、H2S分子的中心原子杂化方式都是sp3,均含有2个孤电子对,但由于电负性S
25.LDFCB是电池的一种电解质,该电解质阴离子由同周期元素原子W、X、Y、Z构成,结构如图所示,Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,下列说法正确的是 ( )
A.同周期元素第一电离能小于Y的有5种
B.简单氢化物的还原性:X
D.四种元素形成的简单氢化物中X的最稳定
答案 C 根据结构分析Y形成两个价键,X形成四个价键,Z形成一个价键,该阴离子得到一个电子,则只可能是W得到一个电子,又根据Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,可知Y为O,X为C,Z为F,W为B。同周期元素第一电离能小于Y(O)的有Li、Be、B、C共4种,故A错误;同一周期从左向右,主族元素非金属性逐渐增强,简单氢化物的还原性逐渐减弱,故简单氢化物的还原性:X(CH4)>Y(H2O),故B错误;W、Z形成的化合物分子(BF3)含有极性键,BF3是平面三角形分子,为非极性分子,故C正确;四种元素形成的简单氢化物中Z(HF)的最稳定,故D错误。
26.短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,它们组成一种团簇分子,结构如图所示。X、M的族序数均等于其周期序数,Y原子核外最外层电子数是其电子总数的34。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:Z>M>Y
B.第一电离能:Y>M>Z
C.工业上常用电解熔融物ZY制取Z单质
D.Z、M的简单离子均可促进水的电离
答案 D 短周期元素中族序数等于周期序数的只有H、Be、Al三种元素,结合原子序数依次增大的信息,推知X为H,M为Al;Y原子核外最外层电子数是其电子总数的34,则Y为O;由题图判断出题给团簇分子的化学式为Z2Al2O4(OH)2,推知Z元素的化合价为+2,Z的原子序数在O和Al之间,则Z为Mg。核外电子排布相同时,核电荷数越大,简单离子的半径越小,则简单离子半径:O2->Mg2+>Al3+,A错误;非金属元素第一电离能通常大于金属元素第一电离能,而Mg的价层电子排布式为3s2,处于全充满稳定状态,故第一电离能比Al大,则第一电离能:O>Mg>Al,B错误;MgCl2的熔点远低于MgO,故工业上常用电解熔融MgCl2的方法制取Mg单质,C错误;Mg2+、Al3+能发生水解,均可促进水的电离,D正确。
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