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新高考化学小题必练7原子结构与元素性质元素周期律的关系
展开这是一份新高考化学小题必练7原子结构与元素性质元素周期律的关系，共11页。试卷主要包含了【2020年山东卷】已知，有五种元素X、Y、Z、Q、T等内容，欢迎下载使用。
原子结构和元素周期律师每年必考的重点内容，纵观近几年高考试题，主要是以元素及其化合物知识为载体，用物质结构理论，将解释现象、定性推理、规律总结、简单计算相结合。全方位，多层次地考查写生综合分析能力、逻辑推理能力及知识迁移应用能力。在选择题中主要考查同位素概念、元素周期表位构性的关系，多涉及原子半径，电离能，电负性，最高价氧化物水化物的酸碱性比较，化学键类型的判断等。
1．【2020年山东卷】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>ZB．简单离子的还原性：Y>X>W
C．简单离子的半径：W>X>Y>ZD．氢化物水溶液的酸性：Y>W
【答案】C
【解析】依据题意给出信息能推断得到X为O元素，Y为F元素，Z为Na元素，W为Cl元素。A．同一周期从左向右第一电离能总趋势为逐渐增大，同一主族从上到下第一电离能逐渐减小，故四种元素中第一电离能从大到小的顺序为F＞O＞Cl＞Na，A错误；B．单质的氧化性越强，简单离子的还原性越弱，O、F、Cl三种元素中F2的氧化性最强O2的氧化性最弱，故简单离子的还原性O2−＞Cl−＞F−，B错误；C．电子层数越多简单离子半径越大，相同结构的离子，原子序数越大半径越小，故四种元素中离子半径从大到小的顺序为Cl−＞O2−＞F−＞Na+，C正确；D．F元素的非金属性强于Cl元素，则形成氢化物后F原子束缚H原子的能力强于Cl原子，在水溶液中HF不容易发生电离，故HCl的酸性强于HF，D错误；故选C。
【点睛】主要抓住元素周期律来解答此题，离子半径大小的比较时，首先核外电子层数的大小，如若核外电子排布相同时，再看原子序数的大小，原子序数越大，半径越小。
2．【2020年天津卷】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（ ）
A．元素电负性：Z
【解析】四种短周期元素，均可以形成最高价氧化物对应的水化物。有H3ZO4可知，该酸为弱酸，则Z为P元素；0.1ml∙L−1 W的最高价氧化物对应的水化物的pH为0.70，说明该物质为多元强酸，为硫酸，则W为S元素；0.1ml∙L−1 Y的最高价氧化物对应的水化物的pH为13.00，说明该物质为一元强碱，为氢氧化钠，则Y为Na元素；0.1ml∙L−1 X的最高价氧化物对应的水化物的pH为1.00，说明该物质为一元强酸，为硝酸，则Y为N元素。A．同一周期元素的电负性随着原子序数的递增而增大，因S的原子序数大于P，则S的电负性大于P，胡A正确；B．电子层数越多离子半径越大，Na+有两个电子层而S2−有三个电子层，因此S2−的离子半径较大，故B错误；C．同一周期元素原子的第一电离能总趋势为依次增大，但由于第ⅡA、ⅤA族元素的电子排布结构为全充满或半充满状态，原子结构较为稳定，故第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能较相邻两个主族的电离能较大，故P的第一电离能大于S，故C错误；D．相对分子质量越大，物质的熔沸点越高，但由于X的氢化物NH3中含有分子间氢键，因此NH3的沸点高于PH3的沸点，故D错误；综上所述，答案为A。
【点睛】分子的相对分子质量越大，熔沸点越高，但需要注意分子间是否能够形成氢键；分子间氢键可以增大物质的熔沸点，但分子内氢键可以降低物质的熔沸点。
3．【2020年山东卷】已知：33As(砷)与P为同族元素。下列说法不正确的是（ ）
A．As原子核外最外层有5个电子
B．AsH3的电子式是
C．热稳定性：AsH3
【解析】A．As与P为同族元素，为VA族元素，则其原子核外最外层有5个电子，A说法正确；B．AsH3属于共价化合物，电子式与氨气相似，为，B说法不正确；C．非金属的非金属性越强，其气体氢化物越稳定，非金属性As＜P，热稳定性：AsH3＜PH3，C说法正确；D．同周期元素，原子序数越小，非金属性越强，非金属性：As＜Cl，D说法正确；答案为B。
【点睛】同主族的元素，性质相似，在写AsH3的电子式时，可以联想到NH3的电子式。学会知识的迁移。
4．【2020年浙江选考】X、Y、Z、M、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。Y元素的最高正价为+4价，Y元素与Z、M元素相邻，且与M元素同主族；化合物Z2X4的电子总数为18个；Q元素的原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法不正确的是（ ）
A．原子半径：Z
C．X2Z-ZX2易溶于水，其水溶液呈碱性
D．X、Z和Q三种元素形成的化合物一定是共价化合物
【答案】D
【解析】根据题给出信息分析可知，X为H、Y为C元素、Z为N元素、M为Si元素、Q为Cl元素，A．同周期元素从左到右原子半径依次减小，同主族元素从上到下原子半径依次增大，则原子半径比较：Z(N)
1．下列关于O、S及其化合物结构与性质的论述正确的是（ ）
A．键能H－O>H－S，因此H2O的沸点高于H2S
B．相对分子质量H2S>H2O，因此H2S比H2O稳定
C．H2O与SO2均为V形结构，因此中心原子的杂化方式相同
D．得电子的能力O>S，因此O的电负性强于S
【答案】D
【解析】A．H2O的沸点高于H2S是因为水中含有氢键，与键能无关，故A错误；B．H2S、H2O的稳定性与键能强弱有关，与相对分子质量无关，故B错误；C．H2O为V型，是sp3杂化，SO2为平面三角形，是sp2杂化，因此中心原子的杂化方式不同，故C错误；D．氧的原子半径小于硫，因此得电子的能力O>S，所以O的电负性强于S，故D正确；故选D。
【点睛】对于气体分子的熔沸点比较，与分子间的作用力有关，相对分子质量越大，分子间的作用力越大，熔沸点越大，还要注意有些物质中含有氢键，氢键的影响大于分子间的作用力，故遇见氢键的情况，要仔细应对。
2．（双选）已知元素周期表中1～18号元素中的四种元素的简单离子W3+、X+、Y2－、Z－都具有相同的电子层结构，下列判断正确的是（ ）
A．元素的第一电离能：X>WB．离子的还原性：Y2－>Z－
C．氢化物的稳定性：H2Y
【解析】元素周期表中1～18号元素的离子W3+、X+、Y2−、Z−都具有相同的电子层结构，其离子核外电子数相等，Y、Z为非金属，处于第二周期，故Y为O元素，Z为F元素，W、X为金属处于第三周期，W为Al元素，X为Na元素，结合元素周期律分析解答。W为Al元素，X为Na元素，元素第一电离能Al＞Na，即第一电离能X＜W，故A错误；B．Y为O元素，Z为F元素，同周期从左到右，元素的非金属性逐渐增强，离子的还原性逐渐减弱，所以离子的还原性：Y2−＞Z−，故B正确；C．非金属性F＞O，非金属性越强，氢化物越稳定，氢化物稳定性为HZ＞H2Y，故C正确；D．W为Al元素，X为Na元素，同周期从左到右，原子半径逐渐减小，所以原子半径Na＞Al，即原子半径X＞W，故D错误；答案选BC。
【点睛】元素氢化物的稳定性与元素的非金属性强弱有关，非金属性越强，其氢化物越稳定。
3．短周期主族元素W、Q、X、Y、Z的原子序数依次增大；灰黑色晶体Y的导电性介于导体和绝缘体之间，一种制备晶体Y的路线如图所示，通常状态下YW4呈气态。
下列说法不正确的是（ ）
A．元素的电负性：Q＞Z＞W
B．YW4中Y为sp3杂化，YW4为正四面体形分子
C．简单离子半径：Z＞X＞Q
D．氢化物的稳定性：Q＞Z＞Y
【答案】C
【解析】灰黑色晶体Y的单质的导电性介于导体和绝缘体之间，则Y应为Si元素，Si单质通常用SiO2反应制取，则Q是O元素；SiO2与X混合加热反应产生X2Y，Y显-4价，则X显+2价，由于X的原子序数比O大，比Si小，则X是Mg元素；通常状态下YW4呈气态，则W是H元素，则YW4是SiH4；Mg2Si与WZ反应产生SiH4，W是H元素，显+1价，则Z显-1价，其原子序数比Si大，则Z是Cl元素，YW4为SiH4，SiH4加热分解产生Si和H2。根据上述分析可知：W是H，Q是O，X是Mg，Y是Si，Z是Cl元素，YQ2是SiO2，X2Y是Mg2Si，XZ是HCl，YW4是SiH4。A．Q是O，Z是Cl，W是H，元素的非金属性：O＞Cl＞H，元素的非金属性越强，其电负性就越大，所以元素的电负性：O＞Cl＞H，即Q＞Z＞W，A正确；B．YW4是SiH4，其中的Si原子杂化类型为sp3，Si原子与4个H原子形成的是正四面体结构，因此SiH4是正四面体形分子，B正确；C．Z是Cl，X是Mg，Q是O，它们形成的离子中，Cl−核外电子排布是2、8、8，离子核外有3个电子层；而Mg2+、O2−核外电子排布是2、8，离子核外有2个电子层。由于离子核外电子层数越多，离子半径越大；当离子核外电子层数相同时，核电荷数越大离子半径越小，所以离子半径：Cl−＞O2−＞Mg2+，即离子半径：Z＞Q＞X，C错误；D．Q是O，Z是Cl，Y是Si，元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强。由于元素的非金属性：O＞Cl＞Si，所以简单氢化物的稳定性：H2O＞HCl＞SiH4，即氢化物的稳定性：Q＞Z＞Y，D正确；故选C。
【点睛】本题考查无机物的推断。灰黑色晶体Y的导电性介于导体和绝缘体之间，则Y是Si单质，结合由SiO2制备Si单质及通常状态下YW4呈气态可知W是H元素是本题突破口。注意把握物质的性质以及转化关系，利用物质结构与元素周期律知识分析解答。
4．四种短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的位置如图所示，四种元素原子的最外层电子数之和为22。下列说法正确的是（ ）
A．氢化物的沸点：X＜Z B．化合物熔点：YX2＜WX2
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞W D．第一电离能：W＞X
【答案】D
【解析】根据元素在周期表中的位置知，W、X是第二周期元素而Y和Z位于第三周期，设W原子最外层电子数是a，则X、Y、Z原子序数分别是a+1、a-1、a+2，这四种元素的原子最外层电子数之和为22，则a+a+1+a-1+a+2=22，则a=5，则X、Y、Z、W分别是O、Si、Cl、N元素，然后分析。A．H2O和HCl均为分子晶体，H2O分子间存在氢键，其沸点比HCl高，故A错误；B．二氧化硅是原子晶体，二氧化氮是分子晶体，原子晶体的熔点高，即SiO2的熔点比NO2高，故B错误；C．N元素的非金属性比Si元素强，HNO3的酸性比H2SiO3酸性强，Y＜W，故C错误；D．氧和氮元素位于同一周期，同周期从左到右元素的第一电离能呈现增大的趋势，但是氮的2p能级为半充满，较稳定，故第一电离能：N＞O，即W＞X，故D正确；故答案选D。
5．（双选）CrSi，Ge－GaAs、聚吡咯和碳化硅都是重要的半导体化合物。下列说法正确的是（ ）
A．基态铬原子的核外未成对电子数为6
B．Ge－GaAs中元素Ge、Ga、As的第一电离能从小到大的顺序为As＜Ge＜Ga
C．聚吡咯的单体为吡咯()，分子中σ键与π键的数目之比为5∶1
D．碳化硅属于分子晶体，其熔、沸点均大于金刚石
【答案】AC
【解析】A．铬为24号元素，基态铬原子的轨道表示式为，核外未成对电子数为6，A正确；B．元素Ge、Ga、As中，只有As的最外层4p轨道半充满，第一电离能反常，所以第一电离能从小到大的顺序为Ga＜Ge＜As，B不正确；C．吡咯()分子中，σ键与π键的数目之比为10∶2，即5∶1，C不正确；D．碳化硅属于原子晶体，其熔、沸点均小于金刚石，D不正确；故选AC。
6．有五种元素X、Y、Z、Q、T。X元素为主族元素，X原子的M层上有两个未成对电子且无空轨道；Y原子的特征电子构型为3d64s2；Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道；Q原子的L电子层的P能级上只有一对成对电子；T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是（ ）
A．元素Y和Q可形成化合物Y2Q3
B．X与T的最高价氧化物对应的水化物，前者的酸性比后者强
C．X和Q结合生成的化合物为离子化合物
D．ZQ2是极性键构成的直线形分子
【答案】C
【解析】有五种元素X、Y、Z、Q、T、X元素为主族元素，X原子的M层上有两个未成对电子且无空轨迹，核外电子排布为1s22s22p63s23p4，故X为S元素；Y原子的特征电子构型为3d64s2，则Y为Fe；Z原子的L电子层的p亚层上有一个空轨道，核外电子排布为1s22s22p2，则Z为C元素；Q原子的L电子层的p亚层上有一对成对电子，核外电子排布为1s22s22p4，故Q为O元素；T原子的M电子层上p轨道半充满，核外电子排布为1s22s22p63s23p3，则T为P元素；A．Fe元素和O元素可形成化合物Fe2O3，故A正确；B．S的非金属性比P强，则H2SO4的酸性比H3PO4强，故B正确；C．X和Q结合生成的化合物为二氧化硫、三氧化硫，均为共价化合物，故C错误；D．CO2中碳氧原子间为极性键，为直线型结构，故D正确，故选C。
8．现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p1；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是（ ）
A．第一电离能：③＞②＞①B．原子半径：③＞②＞①
C．电负性：③<②<①D．最高正化合价：③＞②＞①
【答案】A
【解析】由核外电子排布式可知，①1s22s22p63s23p1为Al元素，②1s22s22p63s23p3为P元素，③1s22s22p5为F元素。A．同周期自左而右，第一电离能增大，即P元素的第一电离能大于Al元素的，F元素的非金属性强于P元素，因此F元素的第一电离能大于P元素的，即第一电离能：③＞②＞①，A项正确；B．同周期自左而右，原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，原子半径Al＞P＞F，即①＞②＞③，B项错误；C．同周期自左而右，电负性增大，同主族自上而下降低，电负性③＞②＞①，C项错误；D．Al元素最高正化合价为+3，P元素最高正化合价为+5，F没有正化合价，最高正化合价：②＞①＞③，D项错误；答案选A。
9．X、Y、Z、M、N分别为五种原子序数不大于20的元素，X的原子的基态价电子排布式为2s2，Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子，Z元素形成的化合物在自然界中种类最多，M的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中，N的原子序数比M大1。下列说法正确的是（ ）
A．熔点：Y4Z晶体低于单质Z
B．X与Al的某些化学性质相似，XO是两性氧化物
C．M的阳离子半径是同周期主族元素的简单离子中半径最大的
D．NZ2仅含离子键，可用于制备乙炔
【答案】B
【解析】X的原子的基态价电子排布式为2s2，则X为Be；Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子，则Y为B；Z元素形成的化合物在自然界中种类最多，则Z为C；M的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中，则M为K；N的原子序数比M大1，则N为Ca；综上所述，X、Y、Z、M、N分别为Be、B、C、K、Ca，结合元素周期表、元素周期律和相关知识解答。A．Y4Z（B4C）熔点可能高于Z（C）单质的熔点，C的单质有金刚石、石墨、C60等，如B4C熔点为2350℃，C60属于分子晶体，其熔点接近280℃，B4C的熔点高于C60的熔点，A错误；B．Be和Al处于对角线位置，某些化学性质与Al相似，如BeO是两性氧化物，B正确；C．K+的半径小于同周期简单阴离子半径，C错误；D．CaC2既含离子键，又含非极性共价键，D错误；答案选B。
10．主族元素W、M、X、Y、Z的原子序数依次增大，且原子序数均不超过20。W元素的电负性是周期表所有元素中最强的，M的价电子数等于其最内层电子数，X的最高正价为+6价，Z的原子半径是前20号主族元素中最大的。下列说法正确的是（ ）
A．简单离子半径：Z>X>Y B．元素的简单气态氧化物的热稳定性：X>Y
C．熔点：MY2>MW2 D．Z、M的最高价氧化物对应水化物的碱性：Z>M
【答案】D
【解析】主族元素W、M、X、Y、Z的原子序数依次增大，且原子序数均不超过20，W元素的电负性是周期表所有元素中最强的，则W为F元素；M的价电子数等于其最内层电子数，则M为Mg元素；X的最高正价为+6价，则X为S元素；Z的原子半径是前20号主族元素中最大的，则Z为K元素，由原子序数依次增大可知，Y为Cl元素。A．电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，钾离子、硫离子和氯离子的电子层结构相同，则简单离子半径：X＞Y＞Z，故A错误；B．同周期元素，从左到右非金属性依次增强，氢化物的稳定性依次增强，硫元素和氯元素同周期，则氯化氢的稳定性强于硫化氢，故B错误；C．离子晶体的晶格能越大，熔点越高，氯化镁和氟化镁都是离子晶体，氟离子的离子半径小于氯离子，则氟化镁的晶格能大于氯化镁，熔点高于氯化镁，故C错误；D．元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，钾元素的金属性强于镁元素，则氢氧化钾的碱性强于氢氧化镁，故D正确；故选D。
11．已知基态X原子的3p轨道上有3个未成对电子，基态Y原子的2p轨道上有2个未成对电子，Z元素可以形成负价离子，且三种元素的原子序数之和等于32。下列说法不正确的是（ ）
A．Y元素原子的电子排布图为
B．X位于元素周期表中第三周期VA族
C．电负性：Z>Y> X
D．第一电离能：X
【解析】基态X原子的3p轨道上有3个未成对电子，则其核外电子排布为1s22s22p63s23p3，所以为P元素；基态Y原子的2p轨道上有2个未成对电子，则其核外电子排布为1s22s22p2或1s22s22p4，为C或O元素，Z元素可以形成负价离子，且三种元素的原子序数之和等于32，若Y为C元素，则Z的原子序数为32-15-6=11，为Na元素，钠元素不能形成负价离子，故不符合题意，若Y为O元素，则Z的原子序数为32-15-8=9，为F元素，可以形成F−，满足题意，综上所述X为P元素，Y为O元素，Z为F元素。A．Y为O元素，原子核外有8个电子，电子排布图为，故A错误；B．X为P元素，位于第三周期VA族，故B正确；C．非金属性越强元素的电负性越强，所以电负性F>O>P，即Z>Y>X，故C正确；D．同周期自左至右第一电离能成增大趋势，同主族元素自上而下第一电离能减小，所以第一电离能P
A．第一电离能：W＞X＞Z
B．四种元素中，最高价含氧酸酸性最强的为Y
C．最简单氢化物的沸点W＞X
D．最简单氢化物的稳定性：W＞X＞Y
【答案】A
【解析】W、X、Y、Z为短周期主族元素且原子序数依次增大， X、Z同主族，根据化合物中价键可知Z为+6价，故Z为S元素，X为O元素，Y原子的最外层电子数与W原子的核外电子总数相等，W形成3个价键，且原子序数小于O元素，为N元素，则Y为F元素，据此分析。由以上分析可知，W为N元素，X为O元素，Y为F元素，Z为S元素。A．同一周期元素，第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素其第一电离能随着原子序数增大而减小，则第一电离能W＞X＞Z，选项A正确；B．F的非金属性最强，不存在最高价含氧酸，选项B错误；C．氨气和水分子之间都存在氢键，但水分子之间形成氢键更多，水的沸点更高，即最简单氢化物的沸点W＜X，选项C错误；D．元素的非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，非金属性F＞O＞N，则气态氢化物的稳定性Y＞X＞W，选项D错误；答案选A。
13．A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大。A原子核外的最外层电子数是次外层的两倍，C原子核外的最外层中只有两对成对电子，D在元素周期表的各元素中非金属性最强，E和C同主族。下列说法错误的是（ ）
A．原子半径：D
C．最简单气态氢化物的沸点：E
【答案】B
【解析】由题干信息可知，A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大，A原子核外的最外层电子数是次外层的两倍，故A是碳元素，C原子核外的最外层中只有两对成对电子，C是氧元素，D在元素周期表的各元素中非金属性最强，D是氟元素，故B是氮元素，E和C同主族，故E是硫元素。A．由分析可知，A、B、D、E分别是C、N、F、S，故原子半径：F
A．简单离子半径：M
D．含的盐溶液和NaOH溶液混合一定会产生大量有刺激性气味的气体
【答案】BD
【解析】X、Y、M、L四种短周期元素原子序数依次增大，构成的离子化合物的结构如图所示；Y元素的最高价氧化物对应的水化物和其最低价氢化物相遇有白烟生成，说明Y为氮元素，白烟为硝酸铵，Y与X可通过共价键形成阳离子YXeq \\al(+,4)，则X为氢元素；M元素的硫酸盐能用作工业污水净水剂，说明M为铝元素，且M元素和L元素同周期，M与L可通过共价键形成阴离子MLeq \\al(−,4)，则L为氯元素。A．M、Y的简单离子具有相同的电子层结构，核电荷数越大，半径越小，即离子半径：M
元素
X
Y
Z
W
最高价氧化物的水化物
H3ZO4
0.1ml∙L−1溶液对应的pH(25℃)
1.00
13.00
1.57
0.70
W
X
Y
Z
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