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2022届高考化学（人教版）一轮总复习练习：第13讲 原子结构 化学键 Word版含解析
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这是一份2022届高考化学（人教版）一轮总复习练习：第13讲 原子结构 化学键 Word版含解析，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第13讲 原子结构 化学键
A组 基础必做题(40分)
一、选择题(本题包括4小题，每题4分，共16分)
1．(2021·湖北武汉模拟)核电荷数小于18的某元素X，其原子核外电子层数为a，最外层电子数为(2a＋1)。下列有关元素X的说法中，不正确的是( D )
A．元素X的原子核内质子数为(2a2－1)
B．元素X的原子半径一定小于钠的原子半径
C．由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌消毒的作用
D．元素X形成的简单离子，各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)
[解析] 若a＝2，则X为氮元素，若a＝3，则X为氯元素。元素N或Cl的原子核内质子数为(2a2－1)，A正确；元素N或Cl的原子半径小于钠的原子半径，B正确；Cl形成的次氯酸，具有杀菌消毒的作用，C正确；氯离子最外层电子数未达到2n2个，D错误。
2．(2021·广西高三检测)X、Y、Z三种元素的原子序数依次减小且三者原子序数之和为16，其常见单质在适当条件下可发生如图所示变化，其中B和C均为10电子分子。下列说法不正确的是( B )
A．X的原子的L层电子数为6
B．1 ml Y和3 ml Z在一定条件下充分反应生成2 ml C
C．A和C在一定条件下能发生氧化还原反应
D．C和X一定条件下能反应生成A和B
[解析] 常见的10电子分子有CH4、NH3、H2O、HF，因此Z为氢元素，则另外两种元素的原子序数之和为15，则X、Y可能是O、N元素，也可能是F、C元素。由于碳和氢气不能发生反应生成CH4，因此Y只能是氮元素，则X、Y、Z分别为O、N、H元素，原子序数之和为16，且B和C分别为H2O和NH3，故单质X为O2，Y为N2，Z为H2，A为NO。X为O，A项正确；由于是可逆反应，所以1 ml N2和3 ml H2反应不可能完全转化为2 ml NH3，B项错误；NO与NH3一定条件下可以发生归中反应，为氧化还原反应，C项正确；NH3和氧气发生催化氧化反应生成NO和H2O，D项正确。
3．(2021·山东滨州高三检测)下列说法正确的是( C )
①离子化合物含离子键，也可能含极性键或非极性键
②共价化合物含共价键，也可能含离子键
③含金属元素的化合物不一定是离子化合物
④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
⑤由分子组成的物质中一定存在共价键
⑥熔融状态能导电的化合物是离子化合物
A．②③④ B．②④⑥
C．①③⑥ D．①③⑤
[解析] 本题考查离子键、共价键、离子化合物、共价化合物等。①离子化合物一定含离子键，可能含共价键，如NaOH中含极性共价键，过氧化钠中含非极性共价键，故正确；②含离子键的化合物一定为离子化合物，而共价化合物只含共价键，不含离子键，故错误；③含金属元素的化合物可能为共价化合物，如氯化铝，故正确，④由非金属元素组成的化合物可能为离子化合物，如NH4Cl，故错误；⑤由分子组成的物质中可能不存在化学键，如稀有气体，故错误；⑥熔融状态能导电的化合物，其构成微粒为离子，该物质中存在离子键，是离子化合物，故正确。
4．(2021·河北唐山第一学期月考)W、N、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素。Y所处的周期序数与族序数相等。甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素组成的化合物，丁是氯碱工业的一种产物，戊为二元化合物，常温下0.01 ml·L－1戊溶液的pH为2。上述物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是( B )
A．原子半径：NB．W2N分子的比例模型为
C．物质丁中含有离子键和共价键
D．丙属于分子晶体
[解析] 本题考查元素推断、物质结构与元素周期律，考查的化学核心素养是宏观辨识与微观探析。由“W、N、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素”和“Y所处的周期序数与族序数相等”推出Y为Al，由“甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素组成的化合物，丁是氯碱工业的一种产物”推出丁为NaOH，由“戊为二元化合物，常温下0.01 mI·L－1戊溶液的pH为2”推出戊为HCl，由题图可知，甲既能与丁(NaOH)反应，又能与戊(HCl)反应，且生成的乙和丙反应又能生成甲，则甲为Al(OH)3，乙为NaAlO2，丙为AlCl3。进一步推出W、N、X、Z分别是H、O、Na、Cl。根据同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小，同一主族元素从上到下原子半径依次增大可知，原子半径：O二、非选择题(本题包括2小题，共24分)
5．(1)(2021·广西南宁模拟)根据下列微粒回答问题：
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H、14C、14N、16O、35Cl2、37Cl2。
①以上8种微粒共有 6 种核素，共 5 种元素；
②互为同位素的是 eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H(也可写作1H、2H、3H) ；
③中子数相等的是 14C、16O ；
④氯有两种天然同位素35Cl和37Cl，氯元素的近似相对原子质量为35.5，则自然界中35Cl的原子百分比为 75% 。
(2)(2021·陕西西安模拟)现有部分短周期主族元素的性质或原子结构如表所示：
①写出X、Y元素的名称：X 氢 ，Y 氧 。
②由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中，许多分子含有的电子数相等，写出符合下列要求的分子式：
A含10e－且呈正四面体结构的分子： CH4 ；
B含14e－的双原子分子： CO ；
C含16e－且能使溴水褪色的分子： C2H4 ；
D含18e－且常温下呈液态的分子： H2O2 。
[解析] (1)①质子数和中子数只要其一不相同就属于不同核素：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H、14C、14N、16O分别为一种核素，共6种；eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H都属于氢元素，14C属于碳元素，14N属于氮元素，16O属于氧元素，35Cl2和37Cl2都属于氯元素，一共有5种元素；
②其中eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H都属于氢元素，质子数相同，而中子数不同互为同位素；
③元素符号左上角的数字为质量数，14C的中子数＝14－6＝8,16O的中子数＝16－8＝8，所以二者中子数相同；
④设35Cl和37Cl在自然界中的个数比为x︰y。列eq \f(35x＋37y,x＋y)＝35.5，算出x︰y＝3︰1，自然界中35Cl的原子百分比为eq \f(3,3＋1)×100%＝75%。
(2)X的周期序数＝主族序数＝原子序数，则X为H元素；Z的原子L层电子数为a＋b，M层电子数为a－b，则a＋b＝8，Y的原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，则b＝2，因此a＝6，则Y为O元素，Z为Si元素；M的单质在自然界中的硬度最大，M为C元素；N位于第三周期，最外层电子数是电子层数的2倍，N为S元素。
①根据上述分析，X、Y两种元素的名称分别为氢、氧。
②由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中，A含10e－且呈正四面体结构的分子为CH4；B含14e－的双原子分子为CO；C含16e－且能使溴水褪色，说明分子中含有不饱和键或分子具有还原性，该分子为C2H4；D含18e－且常温下呈液态的分子为H2O2。
6．(2021·浙江温州高三检测)以下元素均为短周期元素：
(1)B在周期表中的位置为 第二周期第ⅥA族 ，C离子的结构示意图为 。
(2)D的最低价含氧酸的电子式为 。
(3)M的简单气态氢化物与B的单质形成燃料电池(KOH为电解液)，写出其负极反应式： 2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 。(产物中无有毒有害物质)
(4)A在真空高压下能与由D、E组成的呈正四面体结构的化合物Y反应生成2种固体物质，其中一种是自然界中硬度最大的物质。该反应的化学方程式为 4Na＋CCl4eq \(=====,\s\up7(真空高压))4NaCl＋C(金刚石) 。
(5)仅由A、B、E组成的一种生活中的常用盐，其中A的质量分数为43%，其与D单质在水溶液中按物质的量比为1︰1反应的离子方程式为 COeq \\al(2－,3)＋Cl2＋H2O===HClO＋Cl－＋HCOeq \\al(－,3) 。
[解析] M的氢化物的水溶液呈碱性，推出M为N；A的单质与冷水剧烈反应，得到强碱性溶液，推出A为Na；B的原子最外层电子数是内层电子数的三倍，推出B为O；C的简单离子半径在第三周期中最小，推出C为Al；A、B、D组成的36电子化合物是家用消毒剂的主要成分，此化合物为NaClO，因此D为Cl；E是所有有机物中都含的元素，即E为C。
(1)根据上述分析，B位于第二周期ⅥA族；C的离子是Al3＋，结构示意图是。
(2)Cl的最低价含氧酸是HClO，其电子式为。
(3)M的简单氢化物是NH3，与氧气构成电池，NH3在负极上失去电子，环境呈碱性，因此负极电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O。
(4)Y是CCl4，硬度最大的物质是C(金刚石)，金属钠把C置换出来，因此发生的反应是4Na＋CCl4eq \(=====,\s\up7(真空高压))4NaCl＋C(金刚石)。
(5)生活中常见的盐可能是NaHCO3，也可能是Na2CO3，根据Na的质量分数为43%，推出此盐为Na2CO3，Cl2＋H2OHCl＋HClO，因为物质的量比为1︰1，所以综合Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，得出反应：COeq \\al(2－,3)＋Cl2＋H2O===HClO＋Cl－＋HCOeq \\al(－,3)。
B组 能力提升题(60分)
一、选择题(本题包括4小题，每题6分，共24分)
1．(2021·湖北黄冈中学模拟改编)X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等；Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是( C )
A．X元素的氢化物的水溶液显中性
B．Z元素的离子半径大于W元素的离子半径
C．Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应
D．Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点
[解析] X、Y、Z、W是短周期元素，由X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质知，X为N或O元素；由Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等知，Y为C或Si元素；由Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同知，Z为Mg元素；由W元素原子的M层有1个未成对的p电子知，W为Al或Cl元素。H2O呈中性，NH3水溶液呈碱性，A项错误；Mg2＋半径比Cl－小，B项错误；镁与N2、O2都能反应，C项正确；CO2为分子晶体，熔、沸点较低，D项错误。
2．(2020·课标Ⅰ，11)1934年约里奥·居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核eq \\al(4,2)He)轰击金属原子eq \\al(W,Z)X，得到核素eq \\al( 30,Z＋2)Y，开创了人造放射性核素的先河：
eq \\al(W,Z)X＋eq \\al(4,2)He—→eq \\al(30,Z＋2)Y＋eq \\al(1,0)n
其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是( B )
A.eq \\al(W,Z)X的相对原子质量为26 B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的原子半径小于Y的 D．Y仅有一种含氧酸
[解析] 依据质量守恒得：W＋4＝30＋1，推出W＝27，再结合X、Y的最外层电子数之和为8，X为金属元素，可推出X的核电荷数为13，故X为Al，Y的核电荷数为15，故Y为P。A项，1个eq \\al(W,Z)X原子的质量未知，无法求算出其相对原子质量，A错误；B项铝元素和氯元素可以形成AlCl3，磷元素可以和氯元素，可形成PCl3，B正确；C项，原子半径：Al>P，C错误；D项，磷元素可以形成H3PO2、H3PO3、H3PO4等含氧酸，D错误。
3．(2021·山东威海二模)短周期元素W、X、Y、Z原子序数依次增大。甲、乙、丙、丁、戊均由上述二种或三种元素组成，甲为淡黄色固体，乙和丁均为分子中含有10个电子的二元化合物，有关物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是( B )
A．W与Z形成的化合物为离子化合物
B．戊一定为有毒气体
C．离子半径大小：Y>Z>W
D．相同条件下，乙的沸点高于丁
[解析] 甲为淡黄色固体，由两种或三种元素组成，则甲为Na2O2；乙和丁均为分子中含有10个电子的二元化合物，且甲与乙反应生成Y的单质，则甲与乙的反应为过氧化钠与水的反应，故乙为H2O、Y的单质为O2、丙为NaOH；Y的单质与丁反应生成乙(水)与戊，丁分子为含10电子的氢化物，故丁为CH4或NH3，对应的戊为CO2、CO或NO，结合原子序数可知W为H、X为C或N、Y为O、Z为Na。W与Z形成的化合物为NaH，属于离子化合物，故A正确；戊为CO2、CO或NO，二氧化碳没有毒，故B错误；电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，电子层数越多离子半径越大，故离子半径大小：Y(O2－)>Z(Na＋)>W(H＋)，故C正确：乙为H2O，丁为CH4或NH3，常温下水为液体，而甲烷、氨气均为气体，故水的沸点更高，故D正确。
4．(2021·山东日照月考)W、X、Y、Z是族序数依次增大的短周期元素。W的族序数与周期数相同，X的原子序数比Y大，冶炼X的方法是电解其熔融氯化物，Y和Z的最高价氧化物的水化物分别是一元强酸和二元强酸。下列说法正确的是( D )
A．原子半径：Z>X>Y>W
B．W分别与Y、Z形成的化合物的水溶液均显酸性
C．X与Y形成的化合物溶于水能够生成一种强碱
D．XW2可用作氢动力汽车的能源提供剂
[解析] W、X、Y、Z是族序数依次增大的短周期元素，X的原子序数比Y大，二者处于不同周期，结合原子序数可知Y位于第二周期，X位于第三周期；冶炼X的方法是电解其熔融氯化物，X可能为Na或Mg元素，X的族序数大于W，则X为Mg元素；W的族序数与周期数相同，则W位于IA族，为H元素，Y、Z的最高价氧化物的水化物分别是一元强酸和二元强酸，则Y为N，Z为S元素。同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径：X>Z>Y>W，故A错误；H、N形成的化合物NH3的水溶液呈碱性，故B错误；氮化镁溶于水生成的氢氧化镁不是强碱，故C错误；XW2为MgH2，MgH2固体是一种储氢材料，可用作氢动力汽车的能源提供剂，故D正确。
二、非选择题(本题包括2小题，共36分)
5．(2021·山东东营模拟)五种短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A和C同族，B和D同族，C离子和B离子具有相同的电子层结构。A和B、D、E均能形成共价型化合物。A和B形成的化合物在水中呈碱性，C和E形成的化合物在水中呈中性。
回答下列问题：
(1)五种元素中，原子半径最大的是 Na ，非金属性最强的是 Cl 。(填元素符号)
(2)由A和B、D、E所形成的共价型化合物中，热稳定性最差的是 PH3 (用化学式表示)。
(3)A和E形成的化合物与A和B形成的化合物反应，产物的化学式为 NH4Cl ，其中存在的化学键类型为 离子键和共价键 。
(4)D最高价氧化物的水化物的化学式为 H3PO4 。
(5)单质D在充足的单质E中燃烧，反应的化学方程式为 2P＋5Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2PCl5 ；D在不充足的E中燃烧，生成的主要产物的化学式为 PCl3 。
(6)单质E与水反应的离子方程式为 Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO 。
[解析] 由A与B、D、E三种元素均能形成共价化合物可知，该四种元素为非金属元素，结合A和B形成化合物的水溶液显碱性可知，A为H元素，B为N元素，则C为Na元素，D为P元素；又因为C和E形成的化合物呈中性，可知E为Cl元素。
(1)依据原子半径变化规律，先看电子层数，再看核电荷数，可确定原子半径最大的为Na，依据元素周期律可确定非金属性最强的为Cl。
(2)H和N、P、Cl形成的共价化合物中稳定性最差的为PH3。
(3)NH3与HCl反应生成离子化合物NH4Cl，含离子键和共价键。
(4)P的最高价氧化物对应水化物为磷酸。
(5)P与Cl2反应，Cl2足量时生成PCl5；Cl2不足时，生成PCl3。
(6)氯气溶于水后有一部分生成盐酸和次氯酸，但次氯酸是弱酸，离子方程式中保留分子式。
6．(2021·山东潍坊高三检测)砷(As)是第四周期ⅤA族元素，砷(As)及其化合物在制备农药、合金、半导体材料中有广泛的应用。回答下列问题：
(1)砷的原子结构示意图为 ，指出砷元素的常见化合价 －3、0、＋3、＋5 。砷的不同核素75As、74As、73As互称为 同位素 ，砷的不同单质灰砷、黄砷、黑砷互称为 同素异形体 。
(2)砒霜(As2O3)是制备含砷杀虫农药的原料。含砷锌(含少量As2O3)制H2会产生有毒的砷化氢，因此实验室必须用无砷锌来制备H2。写出含砷锌与稀硫酸反应生成少量砷化氢的离子方程式： As2O3＋6Zn＋12H＋===2AsH3↑＋6Zn2＋＋3H2O 。
(3)比较还原性强弱：砷化氢 强于 (填“强于”或“弱于”)硒化氢；比较热稳定性强弱：砷化氢 弱于 (填“强于”或“弱于”)磷化氢。砷化氢分子的空间构型为 三角锥形 。砷化氢在空气中自燃生成砒霜(As2O3)，写出砷化氢自燃的化学方程式： 2AsH3＋3O2===As2O3＋3H2O 。
(4)砷化镓是除硅之外的最重要半导体材料，由化合物X和砷化氢在500～800 ℃反应制得，11.5 g X与足量砷化氢反应产生6.72 L(标准状况)甲烷。(Ga的相对原子质量为70)
①X的化学式为 Ga(CH3)3 。
②写出该反应的化学方程式： Ga(CH3)3＋AsH3eq \(=====,\s\up7(500～800 ℃))GaAs＋3CH4 。
[解析] (1)砷在周期表中位于第四周期ⅤA族，原子序数为33，原子结构示意图为，砷的常见化合价与氮相似，有－3、0、＋3、＋5。同种元素的不同核素互称为同位素。同种元素形成的具有不同性质的单质互称为同素异形体。
(2)氧化剂是As2O3，还原剂是活泼金属Zn，在酸溶液中反应，生成还原产物AsH3和氧化产物Zn2＋，根据得失电子守恒和电荷守恒配平方程式：As2O3＋6Zn＋12H＋===2AsH3↑＋6Zn2＋＋3H2O。
(3)As与Se均是第四周期元素，Se位于As的右边，同周期元素的气态氢化物的还原性从左向右逐渐减弱，即AsH3的还原性强于H2Se的。同主族气态氢化物的热稳定性从上向下逐渐减弱，即AsH3的热稳定性弱于PH3的。AsH3的分子构型与NH3分子相似，AsH3为三角锥形。AsH3自燃的化学方程式为2AsH3＋3O2===As2O3＋3H2O。
(4)n(CH4)＝eq \f(6.72 L,22.4 L·ml－1)＝0.3 ml。X与AsH3反应的方程式可以表示为X＋AsH3—→GaAs＋CH4，生成的0.3 ml CH4有0.3 ml H原子来自AsH3，余下的0.3 ml—CH3来自X，则X中的Ga的质量为11.5 g－0.3 ml×15 g·ml－1＝7.0 g，即n(Ga)︰n(—CH3)＝1︰3，X的化学式为Ga(CH3)3。反应的化学方程式为Ga(CH3)3＋AsH3eq \(=====,\s\up7(500～800 ℃))GaAs＋3CH4。
元素编号
元素性质或原子结构
X
周期序数＝主族序数＝原子序数
Y
原子最外层电子数为a，次外层电子数为b
Z
原子L层电子数为a＋b，M层电子数为a－b
M
单质之一在自然界中的硬度最大
N
位于第三周期，最外层电子数是电子层数的2倍
元素代号
相关信息
M
非金属元素，其气态氢化物的水溶液呈碱性
A
A的单质与冷水剧烈反应，得到强碱性溶液
B
B的原子最外层电子数是内层电子数的三倍
C
在第三周期中，C的简单离子半径最小
D
A、B、D组成的36电子的化合物X是家用消毒剂的主要成分
E
所有有机物中都含有E元素
第13讲 原子结构 化学键
A组 基础必做题(40分)
一、选择题(本题包括4小题，每题4分，共16分)
1．(2021·湖北武汉模拟)核电荷数小于18的某元素X，其原子核外电子层数为a，最外层电子数为(2a＋1)。下列有关元素X的说法中，不正确的是( D )
A．元素X的原子核内质子数为(2a2－1)
B．元素X的原子半径一定小于钠的原子半径
C．由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌消毒的作用
D．元素X形成的简单离子，各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)
[解析] 若a＝2，则X为氮元素，若a＝3，则X为氯元素。元素N或Cl的原子核内质子数为(2a2－1)，A正确；元素N或Cl的原子半径小于钠的原子半径，B正确；Cl形成的次氯酸，具有杀菌消毒的作用，C正确；氯离子最外层电子数未达到2n2个，D错误。
2．(2021·广西高三检测)X、Y、Z三种元素的原子序数依次减小且三者原子序数之和为16，其常见单质在适当条件下可发生如图所示变化，其中B和C均为10电子分子。下列说法不正确的是( B )
A．X的原子的L层电子数为6
B．1 ml Y和3 ml Z在一定条件下充分反应生成2 ml C
C．A和C在一定条件下能发生氧化还原反应
D．C和X一定条件下能反应生成A和B
[解析] 常见的10电子分子有CH4、NH3、H2O、HF，因此Z为氢元素，则另外两种元素的原子序数之和为15，则X、Y可能是O、N元素，也可能是F、C元素。由于碳和氢气不能发生反应生成CH4，因此Y只能是氮元素，则X、Y、Z分别为O、N、H元素，原子序数之和为16，且B和C分别为H2O和NH3，故单质X为O2，Y为N2，Z为H2，A为NO。X为O，A项正确；由于是可逆反应，所以1 ml N2和3 ml H2反应不可能完全转化为2 ml NH3，B项错误；NO与NH3一定条件下可以发生归中反应，为氧化还原反应，C项正确；NH3和氧气发生催化氧化反应生成NO和H2O，D项正确。
3．(2021·山东滨州高三检测)下列说法正确的是( C )
①离子化合物含离子键，也可能含极性键或非极性键
②共价化合物含共价键，也可能含离子键
③含金属元素的化合物不一定是离子化合物
④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
⑤由分子组成的物质中一定存在共价键
⑥熔融状态能导电的化合物是离子化合物
A．②③④ B．②④⑥
C．①③⑥ D．①③⑤
[解析] 本题考查离子键、共价键、离子化合物、共价化合物等。①离子化合物一定含离子键，可能含共价键，如NaOH中含极性共价键，过氧化钠中含非极性共价键，故正确；②含离子键的化合物一定为离子化合物，而共价化合物只含共价键，不含离子键，故错误；③含金属元素的化合物可能为共价化合物，如氯化铝，故正确，④由非金属元素组成的化合物可能为离子化合物，如NH4Cl，故错误；⑤由分子组成的物质中可能不存在化学键，如稀有气体，故错误；⑥熔融状态能导电的化合物，其构成微粒为离子，该物质中存在离子键，是离子化合物，故正确。
4．(2021·河北唐山第一学期月考)W、N、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素。Y所处的周期序数与族序数相等。甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素组成的化合物，丁是氯碱工业的一种产物，戊为二元化合物，常温下0.01 ml·L－1戊溶液的pH为2。上述物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是( B )
A．原子半径：N
C．物质丁中含有离子键和共价键
D．丙属于分子晶体
[解析] 本题考查元素推断、物质结构与元素周期律，考查的化学核心素养是宏观辨识与微观探析。由“W、N、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素”和“Y所处的周期序数与族序数相等”推出Y为Al，由“甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素组成的化合物，丁是氯碱工业的一种产物”推出丁为NaOH，由“戊为二元化合物，常温下0.01 mI·L－1戊溶液的pH为2”推出戊为HCl，由题图可知，甲既能与丁(NaOH)反应，又能与戊(HCl)反应，且生成的乙和丙反应又能生成甲，则甲为Al(OH)3，乙为NaAlO2，丙为AlCl3。进一步推出W、N、X、Z分别是H、O、Na、Cl。根据同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小，同一主族元素从上到下原子半径依次增大可知，原子半径：O
5．(1)(2021·广西南宁模拟)根据下列微粒回答问题：
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H、14C、14N、16O、35Cl2、37Cl2。
①以上8种微粒共有 6 种核素，共 5 种元素；
②互为同位素的是 eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H(也可写作1H、2H、3H) ；
③中子数相等的是 14C、16O ；
④氯有两种天然同位素35Cl和37Cl，氯元素的近似相对原子质量为35.5，则自然界中35Cl的原子百分比为 75% 。
(2)(2021·陕西西安模拟)现有部分短周期主族元素的性质或原子结构如表所示：
①写出X、Y元素的名称：X 氢 ，Y 氧 。
②由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中，许多分子含有的电子数相等，写出符合下列要求的分子式：
A含10e－且呈正四面体结构的分子： CH4 ；
B含14e－的双原子分子： CO ；
C含16e－且能使溴水褪色的分子： C2H4 ；
D含18e－且常温下呈液态的分子： H2O2 。
[解析] (1)①质子数和中子数只要其一不相同就属于不同核素：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H、14C、14N、16O分别为一种核素，共6种；eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H都属于氢元素，14C属于碳元素，14N属于氮元素，16O属于氧元素，35Cl2和37Cl2都属于氯元素，一共有5种元素；
②其中eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H都属于氢元素，质子数相同，而中子数不同互为同位素；
③元素符号左上角的数字为质量数，14C的中子数＝14－6＝8,16O的中子数＝16－8＝8，所以二者中子数相同；
④设35Cl和37Cl在自然界中的个数比为x︰y。列eq \f(35x＋37y,x＋y)＝35.5，算出x︰y＝3︰1，自然界中35Cl的原子百分比为eq \f(3,3＋1)×100%＝75%。
(2)X的周期序数＝主族序数＝原子序数，则X为H元素；Z的原子L层电子数为a＋b，M层电子数为a－b，则a＋b＝8，Y的原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，则b＝2，因此a＝6，则Y为O元素，Z为Si元素；M的单质在自然界中的硬度最大，M为C元素；N位于第三周期，最外层电子数是电子层数的2倍，N为S元素。
①根据上述分析，X、Y两种元素的名称分别为氢、氧。
②由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中，A含10e－且呈正四面体结构的分子为CH4；B含14e－的双原子分子为CO；C含16e－且能使溴水褪色，说明分子中含有不饱和键或分子具有还原性，该分子为C2H4；D含18e－且常温下呈液态的分子为H2O2。
6．(2021·浙江温州高三检测)以下元素均为短周期元素：
(1)B在周期表中的位置为 第二周期第ⅥA族 ，C离子的结构示意图为 。
(2)D的最低价含氧酸的电子式为 。
(3)M的简单气态氢化物与B的单质形成燃料电池(KOH为电解液)，写出其负极反应式： 2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 。(产物中无有毒有害物质)
(4)A在真空高压下能与由D、E组成的呈正四面体结构的化合物Y反应生成2种固体物质，其中一种是自然界中硬度最大的物质。该反应的化学方程式为 4Na＋CCl4eq \(=====,\s\up7(真空高压))4NaCl＋C(金刚石) 。
(5)仅由A、B、E组成的一种生活中的常用盐，其中A的质量分数为43%，其与D单质在水溶液中按物质的量比为1︰1反应的离子方程式为 COeq \\al(2－,3)＋Cl2＋H2O===HClO＋Cl－＋HCOeq \\al(－,3) 。
[解析] M的氢化物的水溶液呈碱性，推出M为N；A的单质与冷水剧烈反应，得到强碱性溶液，推出A为Na；B的原子最外层电子数是内层电子数的三倍，推出B为O；C的简单离子半径在第三周期中最小，推出C为Al；A、B、D组成的36电子化合物是家用消毒剂的主要成分，此化合物为NaClO，因此D为Cl；E是所有有机物中都含的元素，即E为C。
(1)根据上述分析，B位于第二周期ⅥA族；C的离子是Al3＋，结构示意图是。
(2)Cl的最低价含氧酸是HClO，其电子式为。
(3)M的简单氢化物是NH3，与氧气构成电池，NH3在负极上失去电子，环境呈碱性，因此负极电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O。
(4)Y是CCl4，硬度最大的物质是C(金刚石)，金属钠把C置换出来，因此发生的反应是4Na＋CCl4eq \(=====,\s\up7(真空高压))4NaCl＋C(金刚石)。
(5)生活中常见的盐可能是NaHCO3，也可能是Na2CO3，根据Na的质量分数为43%，推出此盐为Na2CO3，Cl2＋H2OHCl＋HClO，因为物质的量比为1︰1，所以综合Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，得出反应：COeq \\al(2－,3)＋Cl2＋H2O===HClO＋Cl－＋HCOeq \\al(－,3)。
B组 能力提升题(60分)
一、选择题(本题包括4小题，每题6分，共24分)
1．(2021·湖北黄冈中学模拟改编)X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等；Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是( C )
A．X元素的氢化物的水溶液显中性
B．Z元素的离子半径大于W元素的离子半径
C．Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应
D．Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点
[解析] X、Y、Z、W是短周期元素，由X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质知，X为N或O元素；由Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等知，Y为C或Si元素；由Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同知，Z为Mg元素；由W元素原子的M层有1个未成对的p电子知，W为Al或Cl元素。H2O呈中性，NH3水溶液呈碱性，A项错误；Mg2＋半径比Cl－小，B项错误；镁与N2、O2都能反应，C项正确；CO2为分子晶体，熔、沸点较低，D项错误。
2．(2020·课标Ⅰ，11)1934年约里奥·居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核eq \\al(4,2)He)轰击金属原子eq \\al(W,Z)X，得到核素eq \\al( 30,Z＋2)Y，开创了人造放射性核素的先河：
eq \\al(W,Z)X＋eq \\al(4,2)He—→eq \\al(30,Z＋2)Y＋eq \\al(1,0)n
其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是( B )
A.eq \\al(W,Z)X的相对原子质量为26 B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的原子半径小于Y的 D．Y仅有一种含氧酸
[解析] 依据质量守恒得：W＋4＝30＋1，推出W＝27，再结合X、Y的最外层电子数之和为8，X为金属元素，可推出X的核电荷数为13，故X为Al，Y的核电荷数为15，故Y为P。A项，1个eq \\al(W,Z)X原子的质量未知，无法求算出其相对原子质量，A错误；B项铝元素和氯元素可以形成AlCl3，磷元素可以和氯元素，可形成PCl3，B正确；C项，原子半径：Al>P，C错误；D项，磷元素可以形成H3PO2、H3PO3、H3PO4等含氧酸，D错误。
3．(2021·山东威海二模)短周期元素W、X、Y、Z原子序数依次增大。甲、乙、丙、丁、戊均由上述二种或三种元素组成，甲为淡黄色固体，乙和丁均为分子中含有10个电子的二元化合物，有关物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是( B )
A．W与Z形成的化合物为离子化合物
B．戊一定为有毒气体
C．离子半径大小：Y>Z>W
D．相同条件下，乙的沸点高于丁
[解析] 甲为淡黄色固体，由两种或三种元素组成，则甲为Na2O2；乙和丁均为分子中含有10个电子的二元化合物，且甲与乙反应生成Y的单质，则甲与乙的反应为过氧化钠与水的反应，故乙为H2O、Y的单质为O2、丙为NaOH；Y的单质与丁反应生成乙(水)与戊，丁分子为含10电子的氢化物，故丁为CH4或NH3，对应的戊为CO2、CO或NO，结合原子序数可知W为H、X为C或N、Y为O、Z为Na。W与Z形成的化合物为NaH，属于离子化合物，故A正确；戊为CO2、CO或NO，二氧化碳没有毒，故B错误；电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，电子层数越多离子半径越大，故离子半径大小：Y(O2－)>Z(Na＋)>W(H＋)，故C正确：乙为H2O，丁为CH4或NH3，常温下水为液体，而甲烷、氨气均为气体，故水的沸点更高，故D正确。
4．(2021·山东日照月考)W、X、Y、Z是族序数依次增大的短周期元素。W的族序数与周期数相同，X的原子序数比Y大，冶炼X的方法是电解其熔融氯化物，Y和Z的最高价氧化物的水化物分别是一元强酸和二元强酸。下列说法正确的是( D )
A．原子半径：Z>X>Y>W
B．W分别与Y、Z形成的化合物的水溶液均显酸性
C．X与Y形成的化合物溶于水能够生成一种强碱
D．XW2可用作氢动力汽车的能源提供剂
[解析] W、X、Y、Z是族序数依次增大的短周期元素，X的原子序数比Y大，二者处于不同周期，结合原子序数可知Y位于第二周期，X位于第三周期；冶炼X的方法是电解其熔融氯化物，X可能为Na或Mg元素，X的族序数大于W，则X为Mg元素；W的族序数与周期数相同，则W位于IA族，为H元素，Y、Z的最高价氧化物的水化物分别是一元强酸和二元强酸，则Y为N，Z为S元素。同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径：X>Z>Y>W，故A错误；H、N形成的化合物NH3的水溶液呈碱性，故B错误；氮化镁溶于水生成的氢氧化镁不是强碱，故C错误；XW2为MgH2，MgH2固体是一种储氢材料，可用作氢动力汽车的能源提供剂，故D正确。
二、非选择题(本题包括2小题，共36分)
5．(2021·山东东营模拟)五种短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A和C同族，B和D同族，C离子和B离子具有相同的电子层结构。A和B、D、E均能形成共价型化合物。A和B形成的化合物在水中呈碱性，C和E形成的化合物在水中呈中性。
回答下列问题：
(1)五种元素中，原子半径最大的是 Na ，非金属性最强的是 Cl 。(填元素符号)
(2)由A和B、D、E所形成的共价型化合物中，热稳定性最差的是 PH3 (用化学式表示)。
(3)A和E形成的化合物与A和B形成的化合物反应，产物的化学式为 NH4Cl ，其中存在的化学键类型为 离子键和共价键 。
(4)D最高价氧化物的水化物的化学式为 H3PO4 。
(5)单质D在充足的单质E中燃烧，反应的化学方程式为 2P＋5Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2PCl5 ；D在不充足的E中燃烧，生成的主要产物的化学式为 PCl3 。
(6)单质E与水反应的离子方程式为 Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO 。
[解析] 由A与B、D、E三种元素均能形成共价化合物可知，该四种元素为非金属元素，结合A和B形成化合物的水溶液显碱性可知，A为H元素，B为N元素，则C为Na元素，D为P元素；又因为C和E形成的化合物呈中性，可知E为Cl元素。
(1)依据原子半径变化规律，先看电子层数，再看核电荷数，可确定原子半径最大的为Na，依据元素周期律可确定非金属性最强的为Cl。
(2)H和N、P、Cl形成的共价化合物中稳定性最差的为PH3。
(3)NH3与HCl反应生成离子化合物NH4Cl，含离子键和共价键。
(4)P的最高价氧化物对应水化物为磷酸。
(5)P与Cl2反应，Cl2足量时生成PCl5；Cl2不足时，生成PCl3。
(6)氯气溶于水后有一部分生成盐酸和次氯酸，但次氯酸是弱酸，离子方程式中保留分子式。
6．(2021·山东潍坊高三检测)砷(As)是第四周期ⅤA族元素，砷(As)及其化合物在制备农药、合金、半导体材料中有广泛的应用。回答下列问题：
(1)砷的原子结构示意图为 ，指出砷元素的常见化合价 －3、0、＋3、＋5 。砷的不同核素75As、74As、73As互称为 同位素 ，砷的不同单质灰砷、黄砷、黑砷互称为 同素异形体 。
(2)砒霜(As2O3)是制备含砷杀虫农药的原料。含砷锌(含少量As2O3)制H2会产生有毒的砷化氢，因此实验室必须用无砷锌来制备H2。写出含砷锌与稀硫酸反应生成少量砷化氢的离子方程式： As2O3＋6Zn＋12H＋===2AsH3↑＋6Zn2＋＋3H2O 。
(3)比较还原性强弱：砷化氢 强于 (填“强于”或“弱于”)硒化氢；比较热稳定性强弱：砷化氢 弱于 (填“强于”或“弱于”)磷化氢。砷化氢分子的空间构型为 三角锥形 。砷化氢在空气中自燃生成砒霜(As2O3)，写出砷化氢自燃的化学方程式： 2AsH3＋3O2===As2O3＋3H2O 。
(4)砷化镓是除硅之外的最重要半导体材料，由化合物X和砷化氢在500～800 ℃反应制得，11.5 g X与足量砷化氢反应产生6.72 L(标准状况)甲烷。(Ga的相对原子质量为70)
①X的化学式为 Ga(CH3)3 。
②写出该反应的化学方程式： Ga(CH3)3＋AsH3eq \(=====,\s\up7(500～800 ℃))GaAs＋3CH4 。
[解析] (1)砷在周期表中位于第四周期ⅤA族，原子序数为33，原子结构示意图为，砷的常见化合价与氮相似，有－3、0、＋3、＋5。同种元素的不同核素互称为同位素。同种元素形成的具有不同性质的单质互称为同素异形体。
(2)氧化剂是As2O3，还原剂是活泼金属Zn，在酸溶液中反应，生成还原产物AsH3和氧化产物Zn2＋，根据得失电子守恒和电荷守恒配平方程式：As2O3＋6Zn＋12H＋===2AsH3↑＋6Zn2＋＋3H2O。
(3)As与Se均是第四周期元素，Se位于As的右边，同周期元素的气态氢化物的还原性从左向右逐渐减弱，即AsH3的还原性强于H2Se的。同主族气态氢化物的热稳定性从上向下逐渐减弱，即AsH3的热稳定性弱于PH3的。AsH3的分子构型与NH3分子相似，AsH3为三角锥形。AsH3自燃的化学方程式为2AsH3＋3O2===As2O3＋3H2O。
(4)n(CH4)＝eq \f(6.72 L,22.4 L·ml－1)＝0.3 ml。X与AsH3反应的方程式可以表示为X＋AsH3—→GaAs＋CH4，生成的0.3 ml CH4有0.3 ml H原子来自AsH3，余下的0.3 ml—CH3来自X，则X中的Ga的质量为11.5 g－0.3 ml×15 g·ml－1＝7.0 g，即n(Ga)︰n(—CH3)＝1︰3，X的化学式为Ga(CH3)3。反应的化学方程式为Ga(CH3)3＋AsH3eq \(=====,\s\up7(500～800 ℃))GaAs＋3CH4。
元素编号
元素性质或原子结构
X
周期序数＝主族序数＝原子序数
Y
原子最外层电子数为a，次外层电子数为b
Z
原子L层电子数为a＋b，M层电子数为a－b
M
单质之一在自然界中的硬度最大
N
位于第三周期，最外层电子数是电子层数的2倍
元素代号
相关信息
M
非金属元素，其气态氢化物的水溶液呈碱性
A
A的单质与冷水剧烈反应，得到强碱性溶液
B
B的原子最外层电子数是内层电子数的三倍
C
在第三周期中，C的简单离子半径最小
D
A、B、D组成的36电子的化合物X是家用消毒剂的主要成分
E
所有有机物中都含有E元素
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