2023高考化学二轮专题复习与测试专题强化练十物质结构与性质

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专题强化练(十)　物质结构与性质
1．2021年11月，我国“祝融号”火星车与欧洲“火星快车”实现太空“握手”，火星首次留下中国印迹。经探测研究发现，火星大气及岩石中富含W、X、Y、Z四种原子序数依次递增的短周期主族元素，X元素原子最外层电子数是Y元素原子最外层电子数的3倍，W、Z、Y元素的最高正价与其对应原子半径关系如下图，W最高价氧化物对应的水化物为弱酸。下列说法正确的是(　　)

A．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞W
B．简单氢化物的沸点：X＞W＞Z
C．工业上电解熔融YX制备Y单质
D．Z的单质可以和NaOH溶液反应
解析：W、X、Y、Z四种原子序数依次递增的短周期主族元素，W、Z、Y元素的最高正价与其对应原子半径关系如题图，X元素原子最外层电子数是Y元素原子最外层电子数的3倍，Y的原子序数大于X，所以X位于第二周期，Y位于第三周期，由题图可知，原子半径：Y>Z>W，W、Z最高正价为＋2a(＋2或＋4价)，W、Z为同族元素，W最高价氧化物对应的水化物为弱酸，则W为非金属元素，W为C，Z为Si，Y为Mg，X为O，从而得出W、X、Y、Z分别为C、O、Mg、Si元素。据此分析解答。Z、W分别为Si、C元素，非金属性：Si＜C，则最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＜W，A项不正确；X、W、Z分别为O、C、Si，H2O能形成分子间的氢键，沸点最高，CH4的相对分子质量比SiH4的小，CH4的沸点比SiH4的低，所以简单氢化物的沸点：X＞Z＞W，B项不正确；制镁时，工业上采用电解熔融MgCl2的方法，MgO的熔点高于MgCl2，熔融时耗能多，C项不正确；Z为Si，Si单质可以和NaOH溶液反应，生成Na2SiO3、H2，D项正确。故选D。
答案：D
2．已知元素W、X、Y、Z、Q分别为短周期主族元素，且原子序数依次增大。由五种元素构成的化合物相互转化关系如下图，其中A、C、D是常见的气体单质，D气体在常温下呈黄绿色。F气体极易溶于水，且液态常作制冷剂，B的焰色为黄色。图中的部分反应产物或反应物已略去。下列说法不正确的是(　　)

A．原子半径由大到小顺序为Z>Q>X>Y>W
B．G是含有共价键的离子化合物
C．1 mol D与H2O反应转移NA个电子
D．X、Q元素最高价氧化物对应水化物均为强酸
解析：D气体在常温下呈黄绿色，则D为氯气；F气体极易溶于水，且液态常作制冷剂，则F为NH3；结合B的焰色为黄色和物质转化关系可得，A为氮气，B为氯化钠，C为氢气，D为氯气，E为氢氧化钠，F为氨，H为氯化氢，G为氯化铵，元素W、X、Y、Z、Q分别为H、N、O、Na、Cl。据此分析解答。一般电子层数越多半径越大，电子层数相同时核电荷数越大半径越小，故原子半径由大到小顺序为Na>Cl>N>O>H，故A项正确；氯化铵中N和H原子间为共价键、铵根和氯离子间为离子键，为离子晶体，故B项正确；氯气和水反应为可逆反应，1 mol氯气不能全部转化，故转移电子数小于NA，故C项错误；N的最高价氧化物对应水化物为硝酸，为强酸；Cl的最高价氧化物对应水化物为高氯酸，为强酸，故D项正确。故选C。
答案：C
3．(2022·泰安基础教育教学研究室期末)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X与W同主族，X、W的单质在标准状况下的状态不同，Y是空气中含量最高的元素，Z原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍，Z2－与W＋具有相同的电子层结构。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径大小顺序：W＞Z＞Y＞X
B．元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强
C．化合物X2Z2与W2Z2所含化学键类型完全相同
D．由X、Y、Z三种元素形成的化合物的水溶液可能呈酸性或碱性
解析：短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，Y是空气中含量最高的元素，则Y为N元素；Z原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍，原子只有两个电子层，最外层电子数为6，则Z为O元素；Z2－与W＋具有相同的电子层结构，则Z为Na元素；X与W同主族，X、W的单质在标准状况下的状态不同，则X单质为气体，故X为H元素。据此分析解答。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，氢原子半径最小，则原子半径：W(Na)＞Y(N)＞Z(O)＞X(H)，故A项错误；非金属性：Z(O)＞Y(N)，元素的非金属性越强，简单气态氢化物越稳定，因此H2O的热稳定性大于NH3，故B项错误；化合物H2O2含有共价键，而Na2O2含有共价键、离子键，所含化学键类型不完全相同，故C项错误；由X(H)、Y(N)、Z(O)三种元素形成的化合物中，可能呈酸性，如HNO3溶液，也可能呈碱性，如NH3·H2O的水溶液，故D项正确。故选D。
答案：D
4．(2022·滨州期末)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且均不大于20，W与Y原子的最外层电子数之和等于X原子的最外层电子数。这四种元素形成的一种食品添加剂Q的结构如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．原子半径：W＜Y＜X＜Z
B．W与Z形成的化合物中含有共价键
C．X、Y的最简单氢化物的热稳定性：X＜Y
D．X、Y、Z的电负性：X＞Y＞Z
解析：由于W与Y的最外层电子数之和等于X原子的最外层电子数且由其结构式可推断出W为H元素，X为O元素，Y形成了5条键则为P元素，Z为Ca元素，CaHPO4为食品添加剂。据此分析解答。原子半径由小到大依次是H，O，P，Ca，则原子半径：W＜X＜Y＜Z，故A项错误；W与Z形成CaH2，其为离子化合物，故B项错误；X为O，Y为P，最简单氢化物的热稳定性：H2O＞PH3，故C项错误；X为O，Y为P，Z为Ca，电负性：X＞Y＞Z，故D项正确。故选D。
答案：D
5．主族元素X、Y、Z、W、R、T的原子序数依次增大，且均不大于20。其中X－的电子层结构与氦相同，R和Y同族，Y元素的某种单质是一种自来水消毒剂；Z3＋和Y2－具有相同的电子层结构；T、W、Y三种元素组成盐T2WY3的溶液通入过量CO2后产生白色沉淀。下列说法不正确的是(　　)
A．原子半径：T＞R＞W＞Z
B．T和R形成化合物的水溶液呈碱性
C．化合物TX具有很强的还原性，可与水反应
D．T、R、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两能发生反应
解析：主族元素X、Y、Z、W、R、T的原子序数依次增大，且均不大于20。其中X－的电子层结构与氦相同，则X为H元素；R和Y同族，Y元素的某种单质是一种自来水消毒剂，为O3，则Y为O元素；R为S元素；Z3＋和Y2－具有相同的电子层结构，则Z在Y的下一周期，Z为Al元素；T、W、Y三种元素组成盐T2WY3的溶液通入过量CO2后产生白色沉淀，且W的原子序数大于铝而小于硫，故T2WY3为K2SiO3，生成的白色沉淀为硅酸。据此分析解答。同周期元素从左向右原子半径依次减小，故原子半径：T(K)＞Z(Al)＞W(Si)＞R(S)，选项A不正确；T和R形成化合物K2S为强碱弱酸盐，水解呈碱性，选项B正确；化合物TX为KH，具有很强的还原性，可与水反应生成氢氧化钾和氢气，选项C正确；T、R、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化钾、硫酸、氢氧化铝，两两能发生反应，选项D正确。故选A。
答案：A
6．(2022·绵阳上学期期中)化合物X3[Q(Y2Z4)3]是制备负载活性催化剂的主要原料。其中Q是使用最广泛的金属元素；Y、Z、X均为前20号元素且原子序数依次增大，X、Q同周期；Y、Z同周期，且两种元素的原子序数之和比X小5；Z的最外层电子数与Y的原子序数相等。下列说法正确的是(　　)
A．Q在自然界主要以游离态存在
B．简单气态氢化物的稳定性：Z＞Y
C．前20号元素中简单离子半径最大的是X
D．X与Z形成的二元化合物一定只含离子键
解析：Q是使用最广泛的金属元素，则Q为Fe元素，Y、Z、X均为前20号元素且原子序数依次增大，X、Q同周期；Y、Z同周期，且两种元素的原子序数之和比X小5；Z的最外层电子数与Y的原子序数相等，则可得X为K元素，Y为C元素，Z为O元素。据此分析解答。Q为Fe元素，Fe在自然界主要以化合态存在，故A项错误；Y为C，Z为O，非金属性越强，简单气态氢化物的稳定性越大，非金属性：C小于O，简单氢化物的热稳定性：Z＞Y，故B项正确；X为K元素，位于第四周期，前20号主族元素中原子半径最大的是K，简单离子的电子层结构相同时，原子序数越大，半径越小，如Cl－半径大于K＋，故C项错误；X与Z形成的二元化合物，其中一种是K2O2，K2O2中存在离子键和共价键，故D项错误。故选B。
答案：B
7．W、X、Y、Z是原子半径依次增大的短周期主族元素，X的简单氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐，W、Y为同一主族元素，四种元素的原子序数满足关系：(W＋Y)∶(X＋Z)＝4∶3。下列说法错误的是(　　)
A．简单离子半径：W＞Z
B．W与Z形成的化合物中只含有离子键
C．Y的氧化物均属于酸性氧化物
D．Z可分别与W、Y形成相对分子质量相等的二元化合物
解析：由X的简单氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐，则X为N元素，再依据原子半径关系可知W为O或F，而Y和Z只能是第三周期元素，依据四种元素的原子序数满足以下关系：(W＋Y)∶(X＋Z)＝4∶3可推知，W为氧元素、Y为硫元素、Z为钠元素。据此分析解答。简单离子半径：O2－＞Na＋，A项正确；Na2O2中既含离子键又含共价键，B项错误；SO2、SO3均为酸性氧化物，C项正确；Na2S和Na2O2的摩尔质量相等，D项正确。故选B。
答案：B
8．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中Y原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。下列说法正确的是(　　)

A．Y和Z的最高正化合价相同
B．气态氢化物的热稳定性：XH3＜H2Y＜H2Z
C．原子半径的大小：r(W)＞r(Y)＞r(Z)
D．W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
解析：X、Y、Z、W均为短周期元素，Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，则次外层电子数为2，最外层电子数为6，则Y为O元素；由题图中的位置可知，X为N元素，Z为S元素，W为Cl元素。据此分析解答。Y为O元素，氧元素没有最高正化合价，故A项错误；X为N，Y为O，Z为S，非金属性越强，简单气态氢化物的稳定性越强，非金属性：O＞N＞S，则气态氢化物的热稳定性：H2Y＞XH3＞H2Z，故B项错误；Y为O，Z为S，W为Cl，同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，则原子半径：r(W)＜r(Z)，故C项错误；W为Cl元素，最高价含氧酸HClO4是最强的含氧酸，故D项正确。故选D。
答案：D
9．X、Y、Z、R、M五种短周期主族元素，它们在周期表中位置如图所示，其中X次外层电子数是最外层的一半。下列说法不正确的是(　　)

X
Y


Z


R
M
A．原子半径由小到大的顺序：r(Y)＜r(X)＜r(Z)
B．X与M形成的简单化合物中各原子都具有8电子稳定结构
C．M的单核阴离子与Y的含氧酸的酸根离子用硝酸银溶液一定能鉴别
D．与R同主族的下一周期元素可作为半导体材料
解析：短周期元素X次外层电子数是最外层的一半，则X核外电子排布为2、4，则X是C元素，根据题图中元素的相对位置可知：Y是N元素，Z是Al元素，R是S元素，M是Cl元素。据此分析解答。同一周期的元素，原子序数越大原子半径越小，不同周期的元素，原子核外电子层数越多，原子半径越大，所以原子半径由小到大的顺序：r(Y)＜r(X)＜r(Z)，A项正确；X是C，M是Cl，二者形成的简单化合物是CCl4，C与4个Cl原子形成4个共用电子对，从而使分子中每个原子都达到最外层8个电子的稳定结构，B项正确；M的简单离子Cl－与Y的含氧酸的酸根离子可能是NO，也可能是NO，向其溶液中加入AgNO3溶液，反应产生的AgCl和AgNO2都是不溶于水的物质，因此使用AgNO3溶液不一定能鉴别，C项错误；R是S，与S同主族的下一周期元素Se处于金属与非金属交界区，导电性介于导体和绝缘体之间，因此可作为半导体材料，D项正确。故选C。
答案：C
10．x、y、z、w、n为五种短周期元素，其中y元素原子核外最外层电子数是其电子层数的3倍，它们在周期表中的相对位置如图所示：
n
x
y



z
w


m

请回答下列问题：
(1)w位于周期表中第______周期第______族。
(2)n、z、w、三种元素最高价氧化物对应水化物的酸性由弱到强的顺序为__________________(用化学式表示)。
(3)下列事实能说明y元素的非金属性比z元素的非金属性强的是________(填字母)。
A．y单质与z的气态氢化物水溶液反应，溶液变浑浊
B．在氧化还原反应中，1 mol y单质比1 mol z得电子多
C．y和z两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高
D．y元素最高价氧化物对应水化物酸性比z元素最高价氧化物对应水化物酸性强
(4)y和氢元素形成的10电子微粒中常见＋1价阳离子为________(填化学式)；z和氢元素形成的18电子微粒中常见－1价阴离子的电子式为________________。
(5)化合物nyz存在于天然气中，可以用NaOH溶液洗涤除去。化合物nyz的电子式为________________________________，其与NaOH溶液反应除生成两种正盐外，还有水生成，其化学方程式为_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)m元素的原子序数为__________，它是一种________(填“金属”或“非金属”)。
解析：由题图中元素周期表结构可知，y为第二周期元素，且y元素原子核外最外层电子数是其电子层数的3倍，则y为氧元素，由此可推出n为碳元素，x为氮元素，z为硫元素，w为氯元素。
(1)w为氯元素，其原子序数为17，含有3个电子层，最外层含有7个电子，位于周期表中第三周期第ⅦA族。
(2)由元素周期律可知，碳、硫及氯三种元素的非金属性强弱顺序为Cl>S>C，则这三种元素最高价氧化物对应水化物的酸性由弱到强的顺序为H2CO3 (3)氧气与H2S溶液反应，溶液变浑浊，说明氧气的氧化性比硫强，则说明氧元素的非金属性比S元素的非金属性强，故A项正确；氧化性强弱与得失电子数没有必然关系，故B项错误；元素的非金属性越强，对应氢化物的稳定性越强，O和S两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高，说明氧的非金属性较强，故C项正确；氧元素不存在最高正价，故D项错误。
(4)氧元素和氢元素形成的10电子微粒中常见＋1价阳离子为H3O＋，硫元素和氢元素形成的18电子微粒中常见－1价阴离子为HS－，其电子式为。
(5)羰基硫分子与二氧化碳分子结构相似，均为直线形，其电子式为，COS与NaOH溶液反应除生成两种正盐外，还有水生成，其化学方程式为COS＋4NaOH===Na2CO3＋Na2S＋2H2O。
(6)m元素和O、S处于同一主族，为Se元素，原子序数比S大18，为34；根据同一主族从上到下元素性质递变规律知硒为非金属。
答案：(1)三　ⅦA
(2)H2CO3 (3)AC
(4)
(5)　COS＋4NaOH===Na2CO3＋Na2S＋2H2O
(6)34　非金属
11．图a是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图b是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x＝________pm，Mg原子之间最短距离y＝______pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是________g·cm－3(列出计算表达式即可)。

解析：观察图a和图b知，4个铜原子相切并与面对角线平行，有(4x)2＝2a2，x＝a。镁原子堆积方式类似金刚石，有y＝a。已知1 cm＝1010 pm，晶胞体积为(a×10－10)3 cm3，代入密度公式计算即可。
答案：a　a　
12．一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化学式表示为________；通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ＝______________________g·cm－3。
以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为________、________。

解析：由题图1晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中Sm的原子个数为4×＝2，Fe的原子个数为1＋4×＝2，As的原子个数为4×＝2，O或F的原子个数为8×＋2×＝2，即该晶胞中O和F的个数之和为2，F－的比例为x，O2－的比例为1－x，故该化合物的化学式为SmFeAsO1－xFx。1个晶胞的质量为g＝
g，1个晶胞的体积为a2cpm3＝a2c×10－30cm3，故密度ρ＝
g·cm－3。原子2位于底面面心，其坐标为；原子3位于棱上，其坐标为。
答案：SmFeAsO1－xFx