化学鲁科版 (2019)第3节 元素周期表的应用第3课时精练

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知识点1根据同周期、同主族元素性质递变规律预测硅的性质
1.2019年，华为推出了麒麟985芯片，用于新一代5G智能手机。芯片是通过专门的工艺可以在硅晶片上刻蚀出数以百万计的晶体管，被广泛应用于集成电路的制造。对硅芯片技术的掌握已经成为国家经济与技术发展的重要力量。下列说法正确的是( )
A．硅的化学性质很稳定，常温下不能与其他物质发生反应
B．硅在自然界中的含量很大，自然界中存在大量的单质硅
C．高纯度的硅被用于制作计算机芯片
D．高纯度的硅常被用来制造光导纤维
2．下列有关硅及其化合物的说法不正确的是( )
A．晶体硅具有金属光泽，可以导电，是制造太阳能电池的常用材料
B．水玻璃可用作木材防火剂，是制备硅胶的原料
C．SiO2是一种酸性氧化物，不能够与酸反应
D．除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸，然后再过滤
3．下列有关材料的说法正确的是 ( )
A．硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫水晶
B．石英熔点很高，可用作耐火材料，主要成分是SiO2
C．SiO2不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器
D．SiO2用于制造芯片、太阳能电池
4．下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应
B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C．二氧化硅可用来制作干燥剂，因二氧化硅可与水反应
D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的
5．下列关于硅酸的说法正确的是( )
A．硅酸难溶于水，所以它不能与氢氧化钠溶液反应
B．二氧化硅和水通过化合反应可直接制得硅酸
C．实验室常用可溶性的硅酸盐溶液与酸反应制取硅酸
D．硅酸钠溶液中通入过量的二氧化碳最后得到澄清溶液
6．下列离子方程式中书写正确的是( )
A．水玻璃中通入过量的二氧化碳：
Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋H2SiO3
B．二氧化硅放入澄清石灰水中：
Ca(OH)2＋2SiO2===CaSiO3↓＋H2O
C.二氧化硅与氢氟酸反应：
SiO2＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2O
D．单质硅溶于烧碱溶液中：
Si＋2OH－＋H2O===SiO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋2H2↑
知识点2元素周期表的应用
7.元素周期表和元素周期律可指导人们进行规律性的推测和判断，下列推测不合理的是( )
8.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和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
B.b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
C.c的原子半径是这些元素中最大的
D.d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性
9．在元素周期表中，金属和非金属元素交界处最容易找到的材料是 ( )
A.半导体材料
B.制催化剂的材料
C.制农药的材料
D.耐高温、耐腐蚀的合金材料
10．2019年是门捷列夫元素周期表发表150周年。根据元素周期律和元素周期表，下列说法错误的是( )
A.砹(85At)的单质在常温常压下是液体
B.位于第四周期ⅤA族的元素为非金属元素
C.铷(37Rb)元素的最高化合价是＋1
D.第七周期0族元素的原子序数为118
11．元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质。下列说法正确的是( )
A.在过渡元素中寻找优良催化剂及耐高温和耐腐蚀的材料
B.同一元素不可能既表现金属性又表现非金属性
C.元素的最高正化合价等于它所处的主族序数
D.短周期元素形成离子后最外层都达到8电子稳定结构
12．端午节习俗之一是喝雄黄酒，雄黄是As4S4，其中元素As的原子序数比S的2倍多1。下列说法正确的是( )
A.气态氢化物稳定性：As>S
B.As元素在周期表中位于ⅦA族
C.As最高价氧化物对应的水化物为强酸
D.As位于金属与非金属分界线附近
13．下列关于元素金属性、非金属性强弱判断不正确的是( )
A.高温下2C＋SiO2 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2CO↑＋Si，说明非金属性：C>Si
B.同浓度下碱性：KOH>Mg(OH)2，说明金属性：K>Mg
C.氟气与氢气在暗处相遇就会爆炸，氯气与氢气混合在光照或点燃时发生爆炸，说明非金属性：F>Cl
D.氧化性：Cu2＋>Na＋，说明金属性：Na>Cu
14．Se元素是人类必需的微量元素之一。下列说法不正确的是( )
A.SeO2可以被氧化
B.H2Se没H2S稳定
C.Se原子的半径比Cl原子大
D.Se是性质最接近金属的非金属
15．锂是第2周期ⅠA族元素，下列有关锂元素性质的推测正确的是( )
A.最高化合价为＋2价
B.原子半径比钠的大
C.单质与水的反应比钠更剧烈
D.最高价氧化物对应的水化物碱性比钠的弱
16．铊(81Tl)是元素周期表ⅢA族元素，下列关于铊的叙述不正确的是( )
A.铊比铝的金属性更强
B.铊能与盐酸反应放出氢气
C.铊在化合物中可以是＋3价
D.氢氧化铊一定具有两性
关键能力综合练进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．将碲化镉涂在玻璃上可制得“发电玻璃”。碲(Te)位于周期表的第5周期第ⅥA族，下列说法正确的是( )
A．原子半径：Te>S
B．单质的氧化性：Te>S
C．最高正价：Te>S
D．气态氢化物稳定性：H2Te>H2S
2．根据元素周期表和元素周期律，判断下列叙述不正确的是( )
A．简单气态氢化物的稳定性：H2O>NH3
B．钠元素的金属性比镁元素的强
C．如图所示实验不能证明元素的非金属性：Cl>C>Si
D．铊(81Tl)与Al同主族，其单质既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应
3．有A、B两种短周期元素，原子半径：r(A)A>C
B.三种元素形成的气态氢化物中，C的稳定性最强
C.A和C的原子序数之和等于B的原子序数
D.B元素最高价氧化物对应的水化物是中强酸
5．W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，W元素最外层电子数是内层电子数的2倍，X与Z属于同主族的元素，Z元素的最高正价与最低负价之和为4，Y为短周期元素中半径最大的元素。下列说法正确的是 ( )
A.简单离子半径Y>X
B.非金属性W>Z
C.氢化物稳定性X>Z>W
D.最高价氧化物对应水化物的酸性W>Z
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．元素周期表和元素周期律可以指导人们对元素进行规律性的推测和判断。下列说法不合理的是( )
A.若X＋和Y2－的核外电子层结构相同，则原子序数：X>Y
B.由水溶液的酸性：HCl>H2S，可推断出元素的非金属性：Cl>S
C.在元素周期表中，硅、锗都位于金属与非金属的交界处，都可以作半导体材料
D.Cs和Ba分别位于第6周期ⅠA族和ⅡA族，碱性：CsOH>Ba(OH)2
7．X和Y元素的原子在化学反应中都容易失去电子而形成与Ne原子相同的电子层结构，已知X元素的原子序数比Y元素的原子序数大，下列说法正确的是( )
A.X元素的金属性比Y元素的金属性强
B.常温下，X和Y形成的单质一定都不能从水中置换出氢
C.Y元素的氢氧化物的碱性比X元素的氢氧化物的碱性强
D.X元素的最高正化合价比Y元素的最高正化合价高
8．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表所示，下列说法正确的是( )
A.离子半径：Y>Z>M
B.Y、Z、M三种元素的最高价氧化物的水化物两两之间会反应
C.化合物XM、YM都是电解质，水溶液中都能导电
D.气态氢化物稳定性R>Q
9．W、Q、X、Y、Z属于周期表中前20号元素，且原子序数依次增大。W元素最外层电子数是次外层的3倍，Q是所在周期中原子半径最大的元素，X是地壳中含量最高的金属元素，Y元素最高化合价与最低化合价之和为4，Z和Q同主族。下列判断正确的是( )
A.原子半径：r(Q)>r(X)>r(Y)>r(Z)
B.简单氢化物的热稳定性：W>Y
C.最高价氧化物对应水化物的碱性：Q>X>Z
D.Q、Y、X最高价氧化物对应水化物两两之间均能反应
三、非选择题
10．硅在无机非金属材料中，扮演着主要角色，请利用相关知识回答下列问题：
(1)硅有非常重要的用途，请写出其中的一种：________。
(2)古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是________(填字母)。
A.可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
B.性质稳定，不易脱色
C.x等于6
D.易溶解于强酸和强碱
(3)工业上提纯硅有多种方法，其中一种工艺流程如图所示：
①在电弧炉中发生的反应需要在高温条件下进行，写出该反应的化学方程式：________________________________________________。
②SiCl4极易与水反应产生烟尘和白雾，推测其与水反应的化学方程式为________________________。
③在流化床反应的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，有关物质的沸点数据如下表所示，分离SiCl4和其他杂质的方法为________。
学科素养升级练进阶训练第三层
1．短周期主族元素X、Y、Z在周期表中的位置如图所示。下列说法正确的是( )
A.Z元素的最高化合价一定大于X元素
B.三种元素原子半径由大到小的顺序一定是Y>X>Z
C.若它们的原子最外层电子数之和为11，则X为金属元素
D.若它们均为金属元素，则Y的最高价氧化物对应水化物的碱性最强
2．四种短周期元素在周期表中的位置如图，其中只有M为金属元素。下列说法不正确的是( )
A.Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱
B.原子半径：ZCl，C正确；Se并没有在金属元素与非金属元素的分界线附近，Se不是性质最接近金属的非金属，故D不正确。
15．答案：D
解析：Li最外层电子数为1，其最高化合价为＋1价，故A错误；同主族元素从上到下，原子半径依次增大，Li、Na位于同一主族且原子序数Na>Li，Li原子半径比Na小，B错误；元素的金属性越强，其单质与水反应越剧烈，金属性Na>Li，Na与水反应比Li与水反应剧烈，故C错误；元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物碱性越强，金属性Na>Li，Li最高价氧化物对应的水化物碱性比钠的弱，故D正确。
16．答案：D
解析：同一主族元素从上到下，金属性逐渐增强，所以铊比铝的金属性更强，A正确；铊能与盐酸反应放出氢气，故B正确；Tl是第ⅢA族元素，其在化合物中可以是＋3价，故C正确；金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，氢氧化铝有两性，但氢氧化铊不具有两性，故D不正确。
关键能力综合练
1．答案：A
解析：同一主族元素的原子，电子层越多，半径越大，所以原子半径：Te>S，A正确；元素非金属性越强，对应单质的氧化性越强，所以单质的氧化性：TeAl，则Tl能与酸反应，但不与氢氧化钠溶液反应，故D错误。
3．答案：D
解析：A、B两种短周期元素，原子半径：r(A)C>O，A正确；三种元素中O的非金属性最强，则H2O的稳定性最强，B正确；C、O和P元素的原子序数分别为6、8和15，C和O的原子序数之和为14，不等于P的原子序数，C错误；P的最高价氧化物对应的水化物是H3PO4，是一种中强酸，D正确。
5．答案：C
解析：W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，W元素最外层电子数是内层电子数的2倍，由于最外层电子数不能超过8，则W是第2周期的C元素；X与Z属于同主族元素，Z元素的最高正价与最低负价之和为4，则Z是ⅥA族元素，X是O，Z是S；Y为短周期元素中半径最大的元素，Y是Na。X、Y分别是O、Na，核外电子排布相同时离子半径随原子序数的增大而减小，则简单离子半径NaC，B错误；非金属性越强，氢化物越稳定，则氢化物稳定性O>S>C，C正确；非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，则最高价氧化物对应水化物的酸性为H2SO4>H2CO3，D错误。
6．答案：B
解析：若X＋和Y2－的核外电子层结构相同，则X处于Y的下一周期，原子序数：X>Y，A正确；不能根据氢化物水溶液的酸性强弱来比较非金属性，如酸性HCl>HF，但非金属性F>Cl，B错误；硅、锗都位于金属与非金属的交界处，具有一定的金属性与非金属性，都可以作半导体材料，C正确；同周期元素自左而右金属性减弱，金属性Cs>Ba，金属性越强最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故碱性CsOH>Ba(OH)2，D正确。
7．答案：CD
解析：X和Y元素的原子在化学反应中都容易失去电子，则应为金属元素，形成与Ne原子具有相同电子层结构的离子，说明X和Y都位于周期表第3周期，且X的原子序数大于Y的原子序数。同周期元素从左到右元素的金属性逐渐减弱，则有金属性Y>X，A错误；如Y为Na，可与水剧烈反应，置换出氢气，B错误；金属性Y>X，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，C正确；同周期元素从左到右元素的原子最外层电子数逐渐增多，金属元素的最高化合价逐渐增大，D正确。
8．答案：BC
解析：短周期元素中，Q有－2价，处于ⅥA族，没有最高正价，则Q为O元素；M元素有＋7价、－1价，故M为Cl元素；R有＋5价、－3价，处于ⅤA族，原子半径小于Cl，故R为N元素；X、Y、Z的最高正化合价分别为＋1、＋1、＋3，则分别处于ⅠA族、ⅠA族、ⅢA族，且原子半径Y>Z>Cl，故Y为Na、Z为Al，由于原子半径R>Q>X，则X为H。Y、Z、M的离子分别为Na＋、Al3＋、Cl－，根据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的原则，离子半径大小为r(Cl－)>r(Na＋)>r(Al3＋)，即M>Y>Z，A错误。Y、Z、M的最高价氧化物的水化物分别为NaOH、Al(OH)3、HClO4，氢氧化钠与高氯酸发生中和反应，氢氧化铝属于两性氢氧化物，与氢氧化钠、高氯酸均反应，B正确。HCl、NaCl是电解质，易溶于水，在水溶液中能电离出自由移动的离子，能导电，C正确。元素的非金属性越强，其对应的气态氢化物越稳定，R为N，Q为O，氧元素的非金属性强于氮元素，则气态氢化物稳定性Rr(Q)>r(X)>r(Y)，故A错误；非金属性：O>S，则简单氢化物的稳定性：W>Y，故B正确；金属性：K>Na>Al，则最高价氧化物对应水化物的碱性：Z>Q>X，故C错误；Na、Al、S的最高价氧化物对应水化物分别为NaOH、氢氧化铝和硫酸，氢氧化铝为两性氢氧化物，三者中两两之间相互反应，故D正确。
10．答案：(1)制半导体(合理即可) (2)D (3)①2C＋SiO22CO↑＋Si ②SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl ③蒸馏
解析：(1)硅位于金属元素和非金属元素分界线附近，常用作半导体材料，为无机非金属材料的主角，硅可制半导体、电路板、太阳能电池板、硅钢等。(2)在硅酸铜钡中铜元素化合价为＋2价，硅元素化合价为＋4价，氧元素的化合价为－2价，钡元素的化合价为＋2价，根据化合物中正、负化合价的代数和为0可得：(＋2)＋(＋2)＋(＋4)×2＋(－2)×x＝0，解得x＝6，故C正确；化学式为BaCuSi2O6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2，故A正确；BaCuSi2O6中铜元素的化合价为＋2价，二价铜离子不容易被还原，所以性质较稳定，不容易褪色，故B正确；BaCuSi2O6能和强酸反应，和强碱不反应，故D错误。(3)①石英砂的主要成分是二氧化硅，制备粗硅发生置换反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑。②SiCl4与水反应生成硅酸和氯化氢，反应的化学方程式为SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl。③利用沸点不同提纯SiCl4，操作为蒸馏。
学科素养升级练
1．答案：C
解析：若Z是F，就没有正化合价，A错误；原子半径X>Y>Z，B错误；Z和Y同主族，原子最外层电子数相同，设Z的原子最外层电子数为a，X的原子最外层电子数为a－1，故2a＋a－1＝11，a＝4，即Z为C，Y为Si，X是Al，C正确；若均为金属元素，则Z为Be，X是Na，Y是Mg，X(Na)的最高价氧化物对应的水化物的碱性最强，D错误。
2．答案：A
解析：根据四种短周期元素在周期表中的位置与只有M为金属元素，可知M是Al、X是Si、Y是N、Z是O。N的最高价氧化物对应的水化物是HNO3，Si的最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3，HNO3的酸性比H2SiO3的酸性强，故A错误；Al有3个电子层，O有2个电子层，原子半径OSi，所以简单氢化物的稳定性H2O>SiH4，C正确；O位于元素周期表中第2周期ⅥA族，故D正确。
3．答案：A
解析：R单质在暗处与H2，剧烈化合并发生爆炸，则R为F，由元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相对位置可知，X为S、T为Cl、Q为Br、Z为Ar。电子层数越多，离子半径越大，具有相同电子排布的离子中原子序数大的离子半径小，所以简单离子半径：RQ，故C错误；元素非金属性越强，其对应的最高价含氧酸的酸性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性：T>X，故D错误。
4．答案：(1)第2周期ⅥA族 O2－>Na＋
(2)Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O
(3)4NH3＋5O2eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))4NO＋6H2O
解析：原子核内只有1个质子，A为H；空气中含量最多的气体是N2，B为N；X原子最外层电子数是次外层的3倍，X是O；短周期元素中原子半径最大的是Na，最高正化合价与最低负化合价代数和为6的是Cl(短周期)。X、Y形成单核离子是O2－和Na＋，它们的核外电子层排布相同，核电荷数越大，则半径越小。化合物甲中N、H原子个数之比为eq \f(14,14)∶eq \f(3,1)＝1∶3。即为NH3，其催化氧化方程式是4NH3＋5O2eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))4NO＋6H2O。
选项
事实
推测
A
Li与水反应缓慢，Na与水反应较快
Rb(ⅠA族)与水反应会更剧烈
B
HCl在1 500 ℃时分解，HI在230 ℃时分解
HBr的分解温度介于二者之间
C
Si是半导体材料，同族Ge也是半导体材料
ⅣA族的元素都是半导体材料
D
Si与H2高温时反应，S与H2加热能反应
P与H2在高温时能反应
元素代号
X
Y
Z
M
R
Q
原子半径
0.37
1.86
1.43
0.99
0.75
0.74
最高正价
＋1
＋1
＋3
＋7
＋5
最低负价
－1
－1
－3
－2
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2 355
57.6
31.8
8.2
－30.4
－84.9
－111.9
元素
性质或原子结构
A
原子核内只有一个质子
B
单质是空气中含量最多的气体
X
原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍
Y
短周期元素中原子半径最大的元素
Z
最高正化合价与最低负化合价的代数和为6