高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 元素周期律优秀测试题

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第2课时　元素周期表和元素周期律的应用
一、元素周期表的分区及化合价规律
1．元素周期表的金属区和非金属区

(1)分界线的划分：沿着周期表中B、Si、As、Te、At和Al、Ge、Sb、Po之间画一条斜线，斜线的左面是金属元素，右面是非金属元素。
(2)分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性，故元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线。
2．元素化合价与元素在周期表中位置的关系
(1)主族元素最高正化合价＝主族序数＝最外层电子数。
(2)非金属元素的化合价
①最高正价等于原子所能失去或偏移的最外层电子数(O、F除外)。
②最低负价等于使它达到8电子稳定结构所需要得到的电子数。
③最高正价与最低负价绝对值之和等于8(O、F除外)。

(1)金属不可能具有非金属性，非金属不可能具有金属性(　　)
(2)Si是非金属，故Si元素只表现非金属性(　　)
(3)原子最外层电子数大于3(小于8)的元素一定是非金属元素(　　)
(4)最外层电子数是2的元素，都是第ⅡA族元素(　　)
(5)氧元素为第ⅥA族元素，其最高正化合价为＋6价(　　)
(6)第三周期元素的最高正价等于它所处的主族序数(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√

(1)根据周期表中元素的金属性和非金属性递变规律分析：什么元素的金属性最强？什么元素的非金属性最强？分别位于元素周期表中的什么位置？
提示　铯的金属性最强，氟的非金属性最强，分别位于元素周期表的左下角和右上角。
(2)元素R的最高价含氧酸的化学式为HnRO2n－2，在其气态氢化物中，R元素的化合价为__________。
提示　－(12－3n)
(3)短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，下列说法正确的是________(填字母)。

A．X、Y、Z三种元素中，X的非金属性最强[来源:学科网]
B．Y的氢化物的稳定性比Z的氢化物弱
C．Y的最高正化合价为＋7价
D．X单质的熔点比Z的低
答案　D
解析　由题目信息(短周期图示位置关系)，可确定X、Y、Z三种元素分别为He、F、S。A项，非金属性最强的是F，错误；B项，HF比H2S更稳定，错误；C项，元素F无正化合价，错误；D项，因常温常压下He为气体，S为固体，正确。
二、元素周期表和周期律的应用
1．在科技生产中的应用

2．元素推断的应用模型
(1)由元素原子或离子的核外电子排布推断


(2)由元素单质或化合物的性质(特性)推断


(3)由元素在周期表中的位置推断


(1)A、B、C、D 4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。则4种元素的符号依次是A_______，B________，C________，D________。
答案　S　Cl　K　Ca
解析　由A、D两元素核外电子排布的特点可知：A为S，D为Ca；由核电荷数的相对大小及它们离子的电子层结构，可知B为Cl，C为K。
(2)X、Y、Z三种短周期元素，原子序数依次增大，其中Z的单质溶于水所得的溶液具有漂白性，X、Y、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物，两两之间都能反应。则X、Y、Z的元素名称分别为______、________、________。
答案　钠　铝　氯
解析　由Z单质水溶液有漂白性，可知Z为Cl，X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物两两之间可以反应，则Y为Al，X为Na。
(3)X、Y、Z是三种短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法正确的是________(填字母)。
A．元素非金属性由弱到强的顺序为Z＜Y＜X
B．Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H3YO4
C．三种元素的气态氢化物中，Z的气态氢化物最稳定
D．原子半径由大到小的顺序为Z＜Y＜X
答案　A
解析　X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，说明X是氧元素，则Y必然为硫元素，Z原子的核外电子数比Y原子少1，则Z为磷元素。它们在周期表中的位置如图。

元素非金属性由弱到强的顺序为P＜S＜O，A项正确；S元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H2SO4，B项错误；非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，因此X的气态氢化物最稳定，C项错误；根据元素周期律，原子半径由大到小的顺序为P＞S＞O，D项错误。

随堂练习：
1.元素周期表中的金属和非金属元素的分界线处用虚线表示。下列说法正确的是(　　)

A.虚线左下方的元素均为非金属元素
B.紧靠虚线两侧的元素都是两性金属元素
C.可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等)
D.可在虚线的右上方寻找耐高温材料
答案C
解析虚线左下方的元素均为金属元素,A项错误;紧靠虚线两侧的元素既表现金属性又表现非金属性,但没有两性金属元素这一说法,B项错误;耐高温材料应该在过渡元素中寻找,D项错误。
2.关于元素周期律和元素周期表的下列说法,正确的是(　　)
A.目前发现的所有元素占据了周期表里的全部位置,不可能再有新的元素被发现
B.元素的性质随着原子序数的增加而呈周期性变化
C.俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出了巨大贡献
D.同一主族的元素从上到下,金属性呈周期性变化
答案B
解析元素周期律是元素性质随原子序数的递增而发生周期性变化的规律,B项正确;俄国化学家门捷列夫为元素周期表的建立作出了巨大贡献;有些元素还有待于发现,有些新元素已经被发现,因此不能说不可能再有新元素被发现;在元素周期表中,同一主族的元素从上到下,由于原子半径逐渐增大,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,属于递变性变化而不是周期性变化。
3.(2020北京师大附中高一期中)X、Y、Z、W均为短周期主族元素,它们在元素周期表中的位置如下图所示。若Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍,下列说法中正确的是(　　)
X
Y


Z
W

A.原子半径:X>Y>Z>W
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>Z>W
C.4种元素的单质中,Z单质的熔、沸点最低
D.W单质能与水反应,生成具有漂白性的物质
答案D
解析Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍,其电子层数应为3,则最外层电子数为6,Z应为S元素,根据四种元素在周期表中的位置可知,X为N元素,Y为O元素,W为Cl元素。同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,则X>Y,Z>W,同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,且原子核外电子层数越多,原子半径一般越大,则W>X,所以原子半径大小顺序为Z>W>X>Y,故A错误;同周期元素从左到右,元素的非金属性逐渐增强,根据元素的非金属性越强,对应最高价氧化物的水化物的酸性越强可知,最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Z,故B错误;4种元素的单质中,N2、O2和Cl2在常温下均为气体,而S为固体,即Z单质的熔、沸点最高,故C错误;氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸具有漂白性,故D正确。
4.已知铍(Be)的原子序数为4。下列对铍及其化合物的叙述中,正确的是(　　)
A.铍的原子半径小于硼的原子半径
B.氯化铍难溶于水
C.氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱
D.单质铍与冷水反应迅速产生氢气
答案C
解析铍在硼的左边,因此原子半径比硼大,A项错误;根据同主族元素性质递变规律,BeCl2易溶于水,B项错误;铍在钙的上方,金属性弱,氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱,C项正确;单质铍的金属性比镁弱,镁与冷水反应缓慢,铍一定不能与冷水迅速反应,D项错误。
5.镓是1871年俄国化学家门捷列夫在编制元素周期表时曾预言的“类铝”元素。镓的原子序数为31,属ⅢA族。镓的熔点为29.78 ℃,沸点高达2 403 ℃。镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固),它可过冷到-120 ℃。由此判断下列有关镓的性质及其用途的叙述不正确的是(　　)
A.镓是制造高温温度计的上佳材料
B.镓能溶于强酸和强碱中
C.镓与锌、锡、铟等金属制成的合金,可用在自动救火的水龙头中
D.近年来镓成为电子工业的新宠,其主要用途是制造半导体材料,被誉为“半导体家族的新成员”,这是利用了镓的导电性介于导体和绝缘体之间的性质
答案D
解析镓的熔点为29.78 ℃,沸点高达2 403 ℃;镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固),它可过冷到-120 ℃,因此A、C两项正确。铝能溶于强酸和强碱中,铝是电的良导体而不是半导体,镓是“类铝”元素,所以镓能溶于强酸和强碱中,镓是电的良导体而不是半导体,即B正确,D不正确。
6.(2020甘肃甘谷第一中学选拔考试)下列结论正确的是(　　)
①离子半径:K+>Al3+>S2->Cl-
②氢化物的稳定性:HF>HCl>H2S>PH3>SiH4
③离子的还原性:S2->Cl->Br->I-
④氧化性:Cl2>S>Se>Te
⑤酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>HClO
⑥非金属性:O>N>P>Si
⑦金属性:BeAl3+,故①错误;
②非金属性:F>Cl>S>P>Si,氢化物稳定性:HF>HCl>H2S>PH3>SiH4,故②正确;
③非金属性:Cl>Br>I>S,阴离子还原性:S2->I->Br->Cl-,故③错误;
④非金属性:Cl>S>Se>Te,单质氧化性:Cl2>S>Se>Te,故④正确;
⑤非金属性:S>P>C,最高价含氧酸的酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3,碳酸酸性比HClO酸性强,故酸性H2SO4>H3PO4>H2CO3>HClO,故⑤正确;
⑥同周期元素随原子序数增大,非金属性逐渐增强,同主族元素自上而下,非金属性逐渐减弱,故非金属性:O>N>P>Si,故⑥正确;
⑦同主族元素自上而下,金属性逐渐增强,同周期元素自左而右,金属性逐渐减弱,故金属性:BeHBr>HI,则HBr的分解温度介于二者之间,C项正确;元素的非金属性越强,其单质与氢气化合越容易,非金属性:S>P>Si,所以P与H2在高温时能反应,D项正确。
8.门捷列夫在研究周期表时预言了包括“类铝”“类硅”在内的11种元素。
(1)门捷列夫预言的“类硅”,多年后被德国化学家文克勒发现,命名为锗(Ge)。
①已知主族元素锗的最高正化合价为+4价,其最高价氧化物的水化物为两性氢氧化物。试比较元素的非金属性Si　　　　　(用“>”或“　②第四周期第ⅣA族　用作半导体材料　③锗
(2)①它们的原子最外层电子数都为3
②氢氧化钠溶液　稀硫酸或盐酸
解析(1)①由于元素锗最高正化合价为+4价,故其位于元素周期表中第ⅣA族,与硅同一主族,且硅的最高价氧化物对应的水化物显酸性,锗的最高价氧化物对应水化物为两性氢氧化物,故硅的非金属性强于锗。
②硅位于第三周期第ⅣA族,锗与硅同一主族,而锗位于第四周期,所以锗在元素周期表的位置为第四周期第ⅣA族。锗与硅均可作半导体材料。
③元素非金属性越强,其单质越容易与氢气化合,同主族元素随原子序数增大,非金属性渐弱,故硅的非金属性强于锗的非金属性,硅与氢气更容易化合。
(2)①二者位于同一主族,原子最外层电子数相同,均为3。②判断物质是否具有两性可观察该物质是否与酸、碱都发生反应。

课后作业：
1.Se、Br两种元素的部分信息如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.原子半径:Br>Se>P
B.还原性:S2->Se2->Br-
C.Se在元素周期表中位于第四周期第ⅥA族
D.Se、Br位于同一主族
答案C
解析由图示信息可知Se为34号元素,Br为35号元素,Se和Br位于同一周期且Se位于Br的左侧,原子半径:Se>Br,故A、D项错误;Se和S位于同一主族,且Se位于S的下一周期,故还原性:Se2->S2-,B项错误;由图示信息可知Se位于第四周期第ⅥA族,C项正确。
2.下图是部分短周期元素主要化合价与原子序数的关系图,下列说法正确的是(　　)

A.原子半径:Z>Y>X
B.气态氢化物的稳定性:RAl>O,A项错误。Cl的非金属性强于S,所以HCl的稳定性强于H2S,B项错误。SO3和水反应生成的硫酸是难挥发性酸,C项错误。NaOH与Al(OH)3在溶液中能发生反应生成NaAlO2和H2O,D项正确。
3.(双选)(2020河北邯郸一中高一测试)运用元素周期律分析下面的推断,其中推断错误的是(　　)
A.Li在氧气中燃烧生成Li2O
B.氢氧化铊具有两性
C.硫酸锶(SrSO4)是易溶于水的白色固体
D.砹(At2)是有色固体,HAt不稳定
答案BC
解析锂(Li)在氧气中燃烧的产物是Li2O,故A正确;同主族元素从上到下金属性依次增强,最高价氧化物的水化物的碱性依次增强,氢氧化铝有两性,而氢氧化铊没有两性,具有碱性,故B错误;锶与钡是同主族元素,BaSO4是难溶于水的白色固体,所以SrSO4也是难溶于水的白色固体,故C错误;砹(At)属于卤素单质,同主族元素从上到下,氢化物稳定性逐渐减弱,单质由气体过渡为固体,颜色逐渐加深,所以At为有色固体,HAt不稳定,故D正确。
4.甲~辛等元素在周期表中的相对位置如表。甲与戊的原子序数相差3,戊的一种单质是自然界硬度最大的物质,丁与辛属同周期元素。下列判断不正确的是(　　)
甲

乙

丙
丁

　

戊

己
辛
庚


A.金属性:甲>乙>丁
B.原子半径:辛>己>戊
C.丙与庚的原子核外电子数相差13
D.单质己可做半导体材料
答案A
解析由戊的一种单质是自然界硬度最大的物质,知戊为C,甲与戊的原子序数相差3,故甲为Li。甲、乙、丙同主族,则乙为Na,丙为K,丁为Ca,金属性:乙>甲,A项错误;根据电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,原子半径越小,得原子半径:辛>己>戊,B项正确;丙、庚同属第四周期,第四周期有10种过渡元素,甲与戊的原子序数相差3,故丙与庚的原子核外电子数相差13,C项正确;己为硅元素,单质硅可做半导体材料,D项正确。
5.有A、B、C三种元素,已知A、B原子的电子层数相同,B、C原子的最外层电子数相同。又知这三种元素原子的最外层电子数之和为17,核外电子数之和为31。下列说法正确的是(　　)
A.A、B、C一定是非金属元素
B.A、B、C一定是主族元素
C.A可能是周期表中原子半径最小的元素
D.A可能是周期表中非金属性最强的元素
答案D
解析核外电子数减去最外层电子数等于内层电子数,则三种元素原子的内层电子数之和为14,说明A、B、C三个原子中有两个原子的内层电子数为2,另一个原子的内层电子数为10,因此A、B一定在第二周期,C一定在第三周期。设A的质子数为a,B的质子数为b,则C的质子数必为b+8,据题意有:a+b+(b+8)=31。讨论:①当a=3时,b=10,三种元素依次是Li、Ne、Ar;②当a=5时,b=9,三种元素依次是B、F、Cl;③当a=7时,b=8,三种元素依次是N、O、S;④当a=9时,b=7,三种元素依次是F、N、P。据上述分析知A、B两项明显错误。周期表中原子半径最小的元素是H,故C项错误。当三种元素符合情况④时,A为F,是周期表中非金属性最强的元素,故D项正确。
6.(双选)(2020广东中山第一中学高一段考)现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T,R原子的最外层电子数是电子层数的2倍;Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型化合物,Y与T同主族。五种元素原子半径与原子序数之间的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)

A.离子半径:ZO2->Al3+。
(3)W为N元素,X为O元素,元素非金属性越强,简单氢化物越稳定,非金属性:O>N,则氢化物稳定性:H2O>NH3。
(4)Z为Cl元素,Y为Al元素。Z最高价氧化物的水化物为高氯酸,Y最高价氧化物对应水化物为氢氧化铝,二者反应的化学方程式为Al(OH)3+3HClO4Al(ClO4)3+3H2O。
(5)ClO2气体是一种广谱杀菌消毒剂,工业上可利用NaClO3和NaCl在酸性条件下制得ClO2同时得到Cl2,该反应的离子方程式为2ClO3-+2Cl-+4H+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O。
8.(2020山东潍坊中学高一化学阶段检测)元素周期表是学习化学的重要工具,它隐含着许多信息和规律。下表所列是五种短周期元素的原子半径及主要化合价(已知铍的原子半径为0.089 nm)。
元素代号
A
B
C
D
E
原子半径/nm
0.16
0.143
0.102
0.099
0.074
主要化合价
+2
+3
+6、-2
-1
-2

(1)用元素符号标出它们在周期表中所对应的位置(以下为周期表的一部分)。

(2)画出A的原子结构示意图　　　　　　　　　。 
(3)B元素处于周期表中第　　　　周期,　　　　族。 
(4)E元素处于周期表中第　　　　周期,　　　　族。 
(5)C、D的简单离子的半径由大到小顺序为　　　　　　　　(用离子符号表示)。 
(6)C、E形成的化合物为　　　　　　　(填化学式)。 
答案(1)

(2) 　(3)三　ⅢA　(4)二　ⅥA
(5)S2->Cl-　(6)SO2、SO3
解析原子的电子层数越多,其原子半径一般越大,同一周期元素中,原子半径随着原子序数的增大而减小,铍的原子半径为0.089 nm,E的原子半径小于铍原子且其最低负价是-2,故E原子最外层电子数为6,所以E位于第ⅥA族,为氧元素;剩余元素原子半径大小顺序是A>B>C>D且都大于铍原子,均为第三周期元素,结合其主要化合价知,A是Mg元素、B是Al元素、C是S元素、D是Cl元素。
(1)氧元素位于第二周期第ⅥA族、Mg元素位于第三周期第ⅡA族、Al元素位于第三周期第ⅢA族、S元素位于第三周期第ⅥA族、Cl元素位于第三周期第ⅦA族,所以其在周期表中的位置为

(2)A为Mg元素,其核电荷数为12,原子的结构示意图为。
(3)铝元素位于第三周期ⅢA族。
(4)E为O元素,位于元素周期表的第二周期ⅥA族。
(5)S2-和Cl-核外电子数均为18,因电子层数相同的微粒,核电荷数越大,半径越小,则简单离子半径:S2->Cl-。
(6)C为硫元素,E为氧元素,二者可以形成二氧化硫、三氧化硫,化学式为SO2、SO3。
9.(2020天津静海一中高一期末)有关元素X、Y、D、E的信息如下:
元素
有关信息
X
地壳中含量最高的元素
Y
第三周期中原子半径最小的主族元素
D
最高价氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱溶液
E
单质是生活中常见金属,其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏

用化学用语回答下列问题:
(1)D在元素周期表中的位置为　　　　　　　。 
(2)X、Y、D形成的简单离子的半径由大到小为　　　　　　。 
(3)X的一种氢化物可用于实验室制取X的单质,其反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　,D的单质溶于强碱溶液的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)E元素与Y元素可形成EY2和EY3两种化合物,下列说法正确的是　　　　　(填序号)。 
①保存EY2溶液时,需向溶液加入少量E单质
②EY2、EY3均能通过化合反应生成
③向煮沸的NaOH溶液中滴加几滴饱和EY3溶液,可以制得胶体
答案(1)第三周期第ⅢA族
(2)r(Cl-)>r(O2-)>r(Al3+)
(3)2H2O22H2O+O2↑　2Al+2OH-+2H2O2A1O2-+3H2↑
(4)①②
解析X是地壳中含量最高的元素,则其为氧元素(O);Y为第三周期中原子半径最小的主族元素,则其为氯元素(Cl);D元素的最高价氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱溶液,则其为铝元素(Al);E的单质是生活中常见金属,其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏,则其为铁元素(Fe)。
(1)铝的原子结构示意图为,则其在元素周期表中的位置为第三周期第ⅢA族;
(2)比较O2-、Al3+、Cl-的半径时,O2-、Al3+核外有两个电子层,Cl-核外有三个电子层,则Cl-半径最大;O2-的核电荷数小于Al3+,所以前者离子半径大于后者,从而得出离子半径大小关系为r(Cl-)>r(O2-)>r(Al3+)。
(3)X的一种氢化物可用于实验室制取X的单质,则其为H2O2,反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑,Al的单质溶于强碱溶液的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2A1O2-+3H2↑。
(4)①保存FeCl2溶液时,需向溶液加入少量Fe单质,以防止Fe2+被空气中O2氧化,①正确;②FeCl2可由Fe与FeCl3化合制得,FeCl3可由Fe与Cl2化合制得,②正确;③向煮沸的NaOH溶液中滴加饱和FeCl3溶液,会生成Fe(OH)3沉淀,无法制得胶体,③错误。