1、专题五物质结构和元素周期律一、小题对点练一、原子结构及其微粒间的数量关系1(2014北京朝阳区模拟)据报道，2012年俄罗斯科学家再次合成117号元素。本次实验中生成了6个新原子，包括5个X和1个X。下列关于X和 X的说法不正确的是()。A是两种核素 B互为同位素C中子数分别为176和177 D电子数相差1解析原子中核外电子数等于其质子数，所以两种核素的电子数相等。答案D2下列指定微粒的个数比为21的是()。ABe2中的质子和电子B.H原子中的中子和质子 CNaHCO3晶体中的阳离子和阴离子DBaO2(过氧化钡)固体中的阴离子和阳离子解析A选项，Be2为4号元素的阳离子，质子数为4，电子数为2
2、，所以，质子数电子数21；B选项，质量数质子数中子数，所以，质子数中子数11；C选项，阳离子为Na，阴离子为HCO，它们的比值为11；D选项，BaO2是离子化合物，由阴离子O和阳离子Ba2组成，其比值为11。答案A3(2014上海化学，1)“玉兔”号月球车用Pu作为热源材料。下列关于Pu的说法正确的是()。A.Pu与U互为同位素B.Pu与Pu互为同素异形体C.Pu与Pu具有完全相同的化学性质D.Pu与Pu具有相同的最外层电子数解析A项，Pu与Pu为不同元素的原子，错误；B项，Pi与Pu互为同位素，错误；C项，Pu与Pu为不同元素的原子，化学性质不同，错误；D项，Pu与Pu互为同位素，具有相同的
3、最外层电子数，正确。答案D二、元素周期表、元素周期律及其应用4如图是依各个原子的性质和原子序数(120)画的关系图，各图的纵轴可能代表下列的某一性质：质量数、质子数、中子数、最高正价、原子半径相对大小、得电子相对能力。图c中原子序数8、9和图d中原子序数2、10、18在纵轴上没有对应的数值。下列说法正确的是()。A图a的纵轴表示对应元素原子的中子数B图b的纵轴表示对应元素原子的质量数C图c的纵轴表示对应元素的原子半径D图d的纵轴表示对应元素原子的得电子能力解析前20号元素原子的中子数并不一定等于其质子数，A错。原子的质量数大致等于其质子数的两倍或更多。B错。同周期元素从左至右原子半径逐渐减小，
4、C错。同周期从左至右元素原子得电子的能力逐渐增强，D正确。答案D5(2014德阳一诊)下列有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是()。A同主族元素的原子最外层电子数相同，化学性质也相同B同周期元素(除0族元素外)从左到右，原子半径逐渐减小C第A族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强D同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低解析本题考查原子结构及元素周期律知识。同主族元素的原子最外层电子数虽相同，但其核电荷数和电子层数不同，故其化学性质相似，而不是相同，A项错误；第A族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐减弱，C项错误；第A族金属元素形成的单质从上到下，熔点逐渐降低，第A族非金属元素形成的单质从上
5、到下，熔点逐渐升高，D项错误。答案B6X、Y为同周期元素，如果X的原子半径大于Y，则下列判断不正确的是()。A若X、Y均为金属元素，则X的金属性强于YB若X、Y均为金属元素，则X的阳离子氧化性比Y的阳离子氧化性强C若X、Y均为非金属元素，则Y的气态氢化物比X的气态氢化物稳定D若X、Y均为非金属元素，则其最高价含氧酸的酸性Y强于X解析X、Y是同周期元素，X的原子半径大于Y，则X的原子序数小于Y。若X、Y均为金属元素，同周期元素从左到右，元素的金属性从强到弱，其阳离子的氧化性从弱到强，A项正确，B项不正确；若X、Y均为非金属元素，同周期元素从左到右，元素的非金属性从弱到强，其气态氢化物越来越稳定，
6、其最高价氧化物对应水化物的酸性越来越强，C、D项正确。答案B7(2014重庆壁山中学模拟)元素周期表和元素周期律可以指导人们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：XYB由水溶液的酸性：HClH2S，可推断元素的非金属性：ClSC硅、锗都位于金属与非金属的交界处，都可以作半导体材料DCs和Ba分别位于第六周期A和A族，则碱性：CsOHBa(OH)2解析本题考查了原子结构、元素周期表与元素周期律知识，意在考查考生综合运用所学知识的能力。A项，若X和Y2的核外电子层结构相同，则X位于Y的下一周期，原子序数：XY；B项，不能根据元素氢化物水溶液的
7、酸性强弱来比较元素的非金属性强弱，而应根据元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来比较元素的非金属性强弱；C项，一般来说，位于金属与非金属的交界处的元素可以作半导体材料；D项，同一周期从左到右，元素的金属性依次减弱， 即金属性：CsBa，故碱性：CsOHBa(OH)2。答案B三、元素“位构性”关系8(2014重庆铜梁中学模拟)短周期元素A、B、C、D的原子序数依次增大，它们的核电荷数之和为32，原子最外层电子数之和为10；A与C同主族，B与D同主族，A、C原子最外层电子数之和等于B原子次外层电子数，则下列叙述正确的是()。AD元素处于元素周期表第三周期A族B四种元素原子半径大小顺序：ABCDCB
8、、D的最高价氧化物所含有的化学键类型不同D一定条件下，B单质能置换出D单质，C单质能置换出A单质解析四种元素分别为短周期元素，根据B与D同主族且原子序数BD可知B位于第二周期，其次外层有2个电子，则A和C最外层只有一个电子，为第A族元素，结合四种元素的最外层电子数之和可知B、D是第A族元素，故B为C元素，D为Si元素，C为Na元素，再利用核电荷数之和可推知A为H元素而不是Li元素。Si元素位于第三周期A族，A错误；四种元素的原子半径大小顺序为HCSiNa，B错误；CO2和SiO2都含有极性键，C错误；在高温电炉中C可以从SiO2中置换出Si单质，将金属钠投入到水中能置换出氢气，D正确。答案D9
9、.短周期金属元素甲戊在元素周期表中的相对位置如右表所示。下列判断正确的是()。甲乙丙丁戊A原子半径：丙丁丙C氢氧化物碱性：丙丁戊D最外层电子数：甲乙解析本题考查元素周期表和元素周期律。同周期元素的原子半径从左向右依次减小，即有丙丁戊，A选项错误；同主族元素的金属性至上而下依次增强，即有丙甲，B选项错误；同周期元素从左到右金属性减弱，元素对应的最高价氧化物的水化物的碱性减弱，即有丙丁戊，C选项正确；乙位于甲的右端，故乙的族序数大，最外层电子数多，D选项错误。答案C10(2014重庆高三模拟)A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素且B、C相邻，A元素可以与B、C、E元素分别形成甲、乙
10、、丙三种物质且甲、乙均为10电子化合物，丙为18电子化合物。D元素的最外层电子数与核外电子层数相等。已知：甲E2=丙B2，甲丙=丁，下列说法正确的是()。A离子半径：DCBBA与C两种元素共同形成的10电子粒子有3种CD元素在周期表中的位置可以是第二周期第A族D丁物质均由非金属元素构成，只含共价键解析A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素A元素可以与B、C、E元素分别形成甲、乙、丙三种物质且甲、乙均为10电子化合物，丙为18电子化合物，则A为氢元素；10电子化合物可能为甲烷、氨气、水、HF，已知甲E2=丙B2，甲丙=丁，则E为氯元素，B为氮元素；由B、C相邻知C为氧元素，故甲为N
11、H3、乙为H2O、丙为HCl、丁为NH4Cl；D元素的最外层电子数与核外电子层数相等，原子序数大于氧元素，处于第三周期，最外层电子数为3，故D为铝元素。A项，N3、O2、Al3电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径N3O2Al3，错误；B项，H与O两种元素可形成的10电子粒子有H2O、H3O、OH三种，正确；C项，Al元素位于第三周期第A族，错误；D项，NH4Cl含有离子键、共价键，错误。答案B四、化学键、分子间作用力与物质的性质11(2014万州区中学模拟)在下列变化过程中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是()。A将MgCl2加热熔化 B烧碱溶于水C将AlCl3溶于水中 D
12、硫酸氢钠溶于水答案D12从化学键的观点看，化学反应的实质是“旧键的断裂，新键的形成”，据此你认为下列变化属于化学变化的是()。对空气进行降温加压金刚石变成石墨NaCl熔化碘溶于CCl4中HCl溶于水电离出H和Cl电解熔融的Al2O3制取AlA B C D答案C13X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X、Y、Z是原子序数依次增大的同周期元素，且最外层电子数之和为15，X与Z可形成XZ2分子；Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76 gL1；W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的。下列说法正确的是()。A原子半径：WZYXMBXZ2、X2M2、W2Z2均为共价化合物CM2Z2有强
13、氧化性，分子中只有共价键D由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键解析由已知条件可推知X为C，Y为N，Z为O，再由Y与M形成的气态化合物的密度可推知该化合物为NH3，M为H；则W的核电荷数为11，W为Na。A项，原子半径：WXYZM，错误；B项，Na2O2为离子化合物，错误；C项，双氧水有强氧化性，分子中只有共价键，正确；D项，如CO(NH2)2不是离子化合物，没有离子键，错误。答案C五、晶体的结构与晶体性质的关系14下列叙述正确的是()。A原子晶体中只存在非极性共价键B干冰升华时，分子内共价键会发生断裂C由原子构成的晶体可以是原子晶体，也可以是分子晶体D只要含有金属阳离
14、子的晶体就一定是离子晶体解析原子晶体如SiO2、SiC等含有极性共价键；干冰升华时，破坏的是分子间作用力，分子间共价键没有破坏；原子也可以构成分子晶体，如固态稀有气体晶体，C正确；金属晶体中也含有金属阳离子，D不正确。答案C15(2014重庆一中模拟)下列叙述一定正确的是()。AHF、HCl、HBr、HI四种物质的还原性逐渐增强，但沸点不是依次升高B周期表中同主族元素单质的熔点从上到下逐渐增高C原子晶体中各相邻原子之间都以共价键结合，分子晶体中的每个分子内都含有共价键D干冰和氯化铵分别受热变为气体所克服的粒子间相互作用力属于同种类型解析A项，HF分子间存在氢键使其沸点出现反常，高于HCl；B项
15、，碱金属单质的熔点从上到下逐渐降低；C项，稀有气体为单原子分子，分子内不存在共价键，分子间存在分子间作用力；D项，干冰属于分子晶体，受热分解破坏的是分子间作用力，而氯化铵受热分解破坏的是离子键。答案A16拆开1 mol共价键所需的能量称之为键能，下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是()。F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低A B C D解析分子晶体的熔、沸点高低与分子间作用力大小有关；卤化氢的稳定性与共价键大小有关；原子晶体的熔、沸点高低和硬度大
16、小与共价键强弱有关；离子晶体的熔、沸点高低与离子键强弱有关。答案A17(2014万盛中学模拟)下面的排序不正确的是()。A晶体熔点的高低：B硬度由大到小：金刚石碳化硅晶体硅C熔点由高到低：NaMgAlD晶格能由大到小：NaFNaClNaBrNaI解析A项形成分子间氢键的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质，正确；B项均为原子晶体，原子半径越小，键长越短共价键越牢固，硬度越大，键长有：CCCSiMgNa，C不正确；晶格能越大，则离子键越强，离子所带电荷相同时离子键的强弱与离子半径有关，半径越小，则离子键越强，D项正确。答案C二、大题冲关练18(2014重庆八中高三模拟)已知短周期中相邻元素X、Y、
17、Z、W，其原子序数依次增大，其中X、Y、Z三种元素的质子数之和为21，X、Y、Z同周期且相邻，Z与W同族。(1)W在周期表中的位置是_，其氢化物为_(填“极性”或“非极性”)分子。(2)有一种Y元素的液态氢化合物乙，1个分子中含有18个电子，是“神舟七号”飞船发射时使用的高能燃料之一，结构分析发现该分子结构中只存在单键，则乙的电子式为_，用Y的简单氢化物丙(1个分中含有10个电子)和次氯酸钠按一定的物质的量之比混合可生成乙，该反应的化学方程式为_。已知：12.8 g液态乙完全燃烧生成Y2和液态H2O时放出热量248.5 kJ；写出其热化学方程式：_。(3)利用电解法可消除工业废气中含有的NO2
18、。用NO2为原料可制新型绿色硝化剂N2O5。制备方法之一是先将NO2转化 为N2O4，然后采用电解法制备N2O5，装置如图所示。Pt甲为_极，电解池中生成N2O5的电极反应式是_。解析首先利用题中X、Y、Z的信息确定出它们质子数，进而可推知元素X、Y、Z分别为C、N、O，再利用“Z与W同族”可知元素W为S。(1)S的原子序数为16，故位于第三周期A族；H2S为“V形分子”，所以H2S是极性分子。(2)N的氢化物中且分子中含有18电子的物质为N2H4，其结构可看作NH3分子中的一个“H”被“NH2”取代，由此可得其电子式；利用题中信息可知Y的简单氢化物丙为NH3，利用氧化还原反应中化合价升降规律
19、可得反应方程式；利用题中数据可知1 mol N2H4与O2反应生成N2和液态水放出热量为(32 g12.8 g)248.5 kJ621.25 kJ，从而写出热化学方程式。(3)结合图示可知甲极Pt甲上发生氧化反应生成N2O5，故Pt甲为阳极；该极电极反应为N2O4失电子，与无水HNO3作用生成N2O5与H。答案(1)第三周期A族极性(2) 2NH3NaClO=N2H4NaClH2ON2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(l)H621.25 kJ/mol(3)阳N2O42HNO32e=2N2O52H19(2014重庆高三调研)已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它们的核电荷数依
20、次增大。其中X、Y、Z是同周期的非金属元素。W的三价阳离子与Z的阴离子具有相同的电子层结构，它们相互形成的化合物中存在离子键；XZ2为非极性分子；Y、Z氢化物的沸点比它们同族其他元素氢化物的沸点高；Q在同周期元素中原子半径最小。回答下列问题：(1)写出化合物XZ2的电子式：_。其晶体类型为_。(2)Y、Z氢化物的沸点比它们同族元素氢化物的沸点高的原因是_。(3)将少量YZ2通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是_。(4)某温度下，在2 L密闭容器中投入0.2 mol H2和0.2 mol XZ2，发生如下反应：H2XZ2H2ZXZ测得平衡时，X
21、Z2的转化率为60%，则该温度下的平衡常数为_。(5)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型的高效氧化剂和消毒剂，常用于饮用水处理。工业生产高铁酸钾的方法为常温下先将Q的单质通入氢氧化钠溶液中制得含Q元素的一种含氧酸盐；再将其与氢氧化钠溶液混合氧化硝酸铁，得到高铁酸钠粗产品；过滤后用氢氧化钾溶液溶解，重结晶，再经过脱碱、洗涤、干燥处理，得到高铁酸钾。写出中发生反应的离子方程式：_，第步中高铁酸钠能够转化为高铁酸钾的原因是_。解析(1)X、Y、Z为同周期非金属元素且XZ2为非极性分子，所以分别为C、N、O，XZ2为CO2，属于分子晶体。(3)NO2通入NaHCO3溶液发生反应：3NO2H2O=2HN
22、O3NO，HNO3NaHCO3=NaNO3H2OCO2，生成NO和CO2的物质的量之比为12，再通入Na2O2发生反应：Na2O2CO2NO=Na2CO3NO2，而剩余的CO2与Na2O2反应生成O2，所以最后收集到的气体为NO2和O2。(4)由题意知达到平衡时各组分的浓度为c(H2)0.04 mol/L、c(CO2)0.04 mol/L、c(H2O)0.06 mol/L、c(CO)0.06 mol/L，K2.25。(5)W的三价阳离子与Z的阴离子具有相同的电子层结构，W为Al，Q是同周期原子半径最小的元素，为Cl，由知含氧酸盐为NaClO，结合确定反应物和产物。答案(1) 分子晶体(2)分子
23、间存在氢键，增强了分子间的相互作用力(3)NO2、O2(4)2.25(5)3ClO2Fe310OH=2FeO3Cl5H2O高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠溶解度要小20(2014巴中第二次诊断)有X、Y、Z、W四种含14个电子的粒子，其结构特点如下：粒子代码XYZW原子核数单核不同元素构成的两核同元素构成的两核同元素构成的两核粒子的电荷数00两个负电荷0(1)A原子核外比X原子多3个电子，A的原子结构示意图是_，X的氧化物晶体中含有化学键类型是_，含1 mol X的氧化物晶体中含有共价键数目为_。(2)Z与钙离子组成的化合物的电子式为_，其晶体类型为_。(3)14 g Y完全燃烧放出的热量是141.
24、5 kJ，写出Y燃烧的热化学方程式_。(4)组成W的元素最高价氧化物对应的水化物甲有下图所示转化关系(反应条件和其他物质已略)写出丁在高温下与水蒸气反应的化学方程式_。组成W的元素的简单氢化物极易溶于水的主要原因是_，该氢化物与空气可以构成一种燃料电池，电解质溶液是KOH溶液，其负极的电极反应式为_。解析根据题中给出含14个电子的粒子的原子核数和电荷数可知，X为Si，Y为CO，Z为C2，W为N2。(1)比Si原子多3个电子的原子为Cl，其结构示意图为，1个SiO2中含有4个SiO键，则1 mol SiO2中含有共价键数为4NA，即2.4081024；(2)C2与Ca2组成的化合物为CaC2，为
25、离子化合物，其电子式为Ca2CC2；(3)14 g CO的物质的量为0.5 mol，则1 mol CO完全燃烧放出的热量为283 kJ，CO燃烧的热化学方程式为：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1；(4)甲为HNO3，由图示转化关系可知丁为Fe，铁在高温下与水蒸气反应为3Fe4H2O(g)Fe3O44H2；W的简单氢化物为NH3，与H2O之间能形成氢键，使溶解度骤增；NH3与空气构成燃料电池时，NH3在负极发生氧化反应，注意电解质溶液是碱性溶液，其电极反应式为2NH36OH6e=N26H2O。答案(1)共价键(极性键)4NA或2.4081024(2)Ca2CC2离子晶
26、体(3)2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1(4)3Fe4H2O(g)Fe3O44H2NH3与H2O间能形成氢键2NH36e6OH=N26H2O21(2014重庆铜梁中学高三模拟).元素X、Y、Z、W均为短周期元素，X元素的最外层电子数等于次外层电子数的3倍，Y元素的最高正价与最低负价的绝对值之差为6，Z与W同主族，Z是无机非金属材料的主角。某棕黄色气体A由X、Y两种元素组成，测得该气体密度为相同条件下氢气密度的43.5倍。(1)1 mol ZW晶体中的共价键数目为_。(2)A溶于水可得只含单一溶质B的弱酸性溶液。B的结构式为_，B溶液在空气中长期放置pH将减小，其原因
27、是_(用化学方程式解释)。(3)气体A可用某一气体单质与潮湿的Na2CO3反应制得，同时生成两种钠盐。写出此反应的化学方程式：_。(4)常温下，气体A与NH3反应生成离子晶体C。25 时，pH均为5的B、C两溶液中，由水电离出的c(H)之比为_。.已知高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)Ha kJmol1(5)已知：Fe2O3(s)3C(石墨，s)=2Fe(s)3CO(g)H1489.0 kJmol1C(石墨，s)CO2(g)=2CO(g)H2172.5 kJmol1则a_。(6)冶炼铁反应的平衡常数表达式K_，温度升高后，K值_
28、(填“增大”“不变”或“减小”)。解析由题意可推知，X为O，Y为Cl，Z为Si，W为C。A由X、Y两种元素组成，且A的相对分子质量为43.5287，则A为Cl2O。(1)SiC晶体的结构类似金刚石，为四面体结构，1个Si原子与周围4个C原子形成4个共价键，其中，1个Si原子占有2个共价键，同样，1个C原子与周围4个Si原子形成4个共价键，1个C原子占有2个共价键，故1 mol SiC晶体中含有4 mol共价键，共价键数目为4NA。(2)Cl2O溶于水可得只含单一溶质B的弱酸性溶液，则B为HClO，Cl2OH2O=2HClO，HClO的结构式为HOCl。HClO易分解生成HCl和O2,2HClO
29、2HClO2，故久置的次氯酸溶液就变为稀盐酸了，而盐酸是强酸，故溶液的酸性增强，pH减小。(3)由题意可知，Cl2与Na2CO3溶液反应生成Cl2O，NaCl和NaHCO3。(4)气体Cl2O与NH3发生的反应为：3Cl2O10NH3=2N23H2O6NH4Cl，则C应为NH4Cl。NH4Cl溶液中，NHH2ONH3H2OH，H完全由水电离而得。HClO溶液中，HClOClOH，H主要由酸电离而得，且 c(H)105molL1，根据水的离子积，c(OH)109molL1，则由水电离出的c(H)c(OH)109molL1。故25 时，pH均为5的B、C两溶液中，由水电离出的c(H)之比为109molL1105molL11104。(5)利用盖斯定律3得：Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)Ha kJmol1489.0 kJmol13172.5 kJmol128.5 kJmol1，即a28.5。(6)K，H0，即正反应是放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即向逆反应方程移动，故K减小。答案(1)4NA(2)HOCl2HClO2HClO2(3)2Cl22Na2CO3H2O=2NaHCO32NaClCl2O(4)1041(或1104)(5)28.5(6)减小