1、素养提升专项练 (四)(建议用时40分钟)1.(双选)a、b、c、d为短周期元素,a的M电子层有1个电子,b的最外层电子数为内层电子数的2倍,c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,c与d同周期,d的原子半径小于c。下列叙述错误的是()A.c元素的非金属性最强B.它们均存在两种或两种以上的氧化物C.只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物D.b、c、d分别与氢形成的化合物中化学键均为极性共价键【解析】选A、D。短周期元素中M层电子数是1,则a的核外电子排布是2、8、1,a是Na元素;b的最外层电子数为内层电子数的2倍,则b核外电子排布是2、4,b是C元素;c的最高化合价为最低化合价绝对值的3
2、倍,则c是S元素;c、d的原子处于同一周期,d的原子半径小于c,根据元素周期律可知d是Cl元素。A项,在上述元素中非金属性最强的元素是Cl元素,错误;B项,Na可以形成Na2O、Na2O2两种氧化物,C可以形成CO、CO2两种氧化物,S可以形成SO2、SO3两种氧化物,而Cl元素则可以形成Cl2O、ClO2、ClO3等多种价态的氧化物,正确;C项,Na是金属元素,可以与非金属元素C、S、Cl形成离子化合物,正确;D项,C元素可以与H元素形成乙烷,该分子中含有非极性键,错误。2.部分短周期主族元素的性质与原子(或分子)结构如下表所示:元素编号元素性质与原子(或分子)结构T最外层电子数是次外层电子
3、数的3倍X常温下单质为双原子分子,分子中含有3对共用电子对YM层电子数与K层电子数相同Z第三周期元素的简单离子中半径最小下列说法正确的是()A.Z的氧化物对应的水化物可以溶于氨水B.T与氢形成的化合物中不可能含非极性键C.Y与Z的单质分别与相同浓度的盐酸反应,Y的反应要剧烈些D.X和Y两元素之间有可能形成共价键【解析】选C。T的最外层电子数是次外层电子数的3倍,所以T为O;常温下X的单质为双原子分子,分子中含有3对共用电子对,则X为N;Y的M层电子数与K层电子数相同,则Y为Mg;第三周期元素的简单离子中半径最小的为Al3+,所以Z为Al。A项,Z的氧化物对应的水化物为Al(OH)3,Al(OH
4、)3不能溶于氨水;B项,T与氢形成的化合物H2O2中含有非极性键;C项,金属性:MgAl,Mg和Al的单质分别与相同浓度的盐酸反应,Mg的反应要剧烈些;D项,X(N)和Y(Mg)形成的化合物是离子化合物,不存在共价键。3.原子序数小于36的四种元素,分别位于不同周期,其中a原子核是一个质子,b原子核外电子有6种不同的运动状态,b与c可形成正四面体形分子,d原子外围电子排布为3d104s1,下列说法不正确的是()A.a、b元素形成的一系列化合物中,其中a元素质量分数的最大值为25%B.四种元素中电负性最大的是bC.c所形成的气态氢化物,在其同主族元素的气态氢化物中沸点最低D.四种元素中第一电离能
5、最小的是d【解析】选B。a原子核是一个质子,则a为氢元素;b原子核外电子有6种不同的运动状态,即核外有6个电子,则b为碳元素;d原子外围电子排布为3d104s1,则d为铜元素,b与c可形成正四面体形分子,且四种元素分别位于不同周期,则c为Cl元素;C、H形成的化合物为烃,其中含氢量最大的为甲烷,最大含氢量为100%=25%,故A正确;四种元素中氯元素非金属性最强,其电负性最大,故B错误;c为Cl元素,位于A族,该族元素中,HF沸点最高,其他气态氢化物的相对分子质量越大,分子间作用力越大,其沸点越高,所以HCl的沸点最低,故C正确;铜为金属,其他为非金属,所以铜的第一电离能最小,故D正确。4.元
6、素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布为ns(n-1)np(n+1),则下列说法不正确的是()XYZA.Y元素原子的外围电子排布为4s24p4B.Y元素在周期表的第三周期第A族C.X元素所在周期中所含非金属元素最多D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3【解析】选A。Y元素原子的外围电子排布为ns(n-1)np(n+1),s能级最多容纳2个电子,故n-1=2,解得n=3,故Y元素原子的外围电子排布为3s23p4,Y为S元素,由X、Y、Z在周期表中的位置可知,X为F元素,Z为As元素。5.原子序数依次增大的X、Y、Z、M、
7、W五种短周期元素,其中X是周期表中原子半径最小的元素,Y、Z同周期,X、M同主族;X、Y、W的最外层电子数之和为12;Z的单质为空气中含量最高的成分,W的最高价和最低价代数和为6。下列说法中正确的是()A.根据价层电子对互斥理论知化合物ZX3的空间构型为三角锥形B.Y的电负性比Z的电负性强C.W的氧化物对应的水化物一定是强酸D.原子半径:WMZY【解析】选A。原子序数依次增大的X、Y、Z、M、W五种短周期元素,其中X是周期表中原子半径最小的元素,则X为H元素;Z的单质为空气中含量最高的成分,则Z为N元素;Y、Z同周期,X、M同主族,结合原子序数大小可知M为Na元素;W的最高价和最低价代数和为6
8、,则W位于A族,W的原子序数大于Na,则W为Cl元素;X、Y、W的最外层电子数之和为12,Y的最外层电子数=12-1-7=4,其原子序数小于N,则Y为C元素,ZX3为NH3,分子的空间构型为三角锥形,故A正确;Y为C、Z为N元素,根据硝酸的酸性大于碳酸可知非金属性:N大于C,则电负性NC,即YWYZ,故D错误。【加固训练】1.(双选)(2020青岛模拟改编)X、Y、Z、W为四种短周期元素,它们的最高价氧化物对应水化物分别为甲、乙、丙、丁,常温下甲、丙、丁均可与乙反应生成盐和水,X、Z、W的原子序数及0.1 molL-1甲、丙、丁溶液的pH如图所示(已知lg 2=0.3)。下列说法正确的是()A
9、.简单阴离子的还原性:ZWB.X、Y分别与W形成的化合物皆为离子晶体C.乙固体中加入甲的溶液或浓氨水,固体都能溶解D.Y、Z的简单离子都会影响水的电离平衡【解析】选A、D。由题给信息可推知X、Y、Z、W分别为Na、Al、S、Cl四种元素,甲、乙、丙、丁分别为NaOH、Al(OH)3、H2SO4、HClO4。Cl元素非金属性强于S元素,则简单阴离子的还原性:ZW,A正确;AlCl3是分子晶体,B错误;Al(OH)3不能溶于浓氨水中,C错误;Al3+和S2-均水解,促进水的电离,D正确。2.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,其中一种为金属元素。m、n、p、q、r、s是由这些元素组成的二元
10、或三元化合物,t是元素Y的常见单质,m是一种具有特殊颜色的气体,p可作漂白剂、供氧剂。上述物质的转化关系如图所示。下列说法中不正确的是()A.四种元素的简单离子半径:XYZWB.p、s中的共价键类型完全相同C.X、Y的简单氢化物的沸点:YXD.常温下,0.01 molL-1 q溶液的pH为2【解析】选B。m是一种具有特殊颜色的气态化合物,m为NO2,p可作漂白剂、供氧剂,发生反应n+pt+s,t是Y元素的常见单质,结合p的性质,可知t为O2,Y为O元素;r+t(O2)m(NO2),r为NO;m(NO2)+nq+r(NO),n为H2O,q为HNO3,p与H2O反应生成O2,p为Na2O2,s为N
11、aOH;短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,故W、X、Y、Z依次为H、N、O、Na元素。四种元素的简单离子半径:XYZW,A正确;p为Na2O2,Na2O2中含非极性键,s为NaOH,NaOH中含极性键,B错误;X的简单氢化物为NH3,Y的简单氢化物为H2O,沸点:H2ONH3,C正确;q为HNO3,HNO3属于一元强酸,0.01 molL-1 HNO3溶液中c(H+)=0.01 molL-1,pH=2,D正确。6.元素X、Y、Z为前四周期元素,X的基态原子核外电子有21种运动状态,元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍,Z与X、Y不在同一周期,且Z原子核外p电子比s电子多5个。(1)
12、X基态原子的核外电子排布式为_。(2)X是石油化工中重要的催化剂之一,如催化异丙苯裂化生成苯和丙烯。1 mol苯分子中含有键的数目为_mol。异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为_。(3)与Y3分子互为等电子体的阳离子为_。(4)XZ3易溶于水,熔点为960 ,熔融状态下能够导电,据此可判断XZ3晶体属于_(填晶体类型)。(5)元素Ce与X同族,其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如图所示,该化合物的化学式为_。【解析】(1)X核外有21个电子,X为Sc元素,故X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2或Ar3d14s2。(2)苯分子含有6个CH 键和6个CC 键,故含有12 m
13、ol 键。异丙苯分子中苯环上的碳原子采取sp2杂化,其余C原子采用sp3杂化。(3)最外层电子数是内层电子数3倍的元素是O元素,在O3分子中,含有3个原子、18个价电子,与其互为等电子体的阳离子是Cl。(4)根据晶体在熔融状态下能导电可知其为离子晶体。(5)根据晶胞的结构,O原子全部在体内,故含有8个O原子,Ce原子位于顶点和面心,含有Ce原子的个数=8+6=4,故化学式为CeO2。答案:(1)Ar3d14s2(2)12sp2、sp3(3)Cl(4)离子晶体(5)CeO2【加固训练】X、Y、Z、Q、E五种元素中,X原子核外的M层中只有两对成对电子,Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,Z是地壳内
14、含量(质量分数)最高的元素,Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和,E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题:(1)X、Y的元素符号依次为_、_。(2)XZ2与YZ2分子的立体构型分别是_和_,相同条件下两者在水中的溶解度较大的是_(填分子式),理由是_。(3)Q的元素符号是_,它的基态原子的核外电子排布式为_,在形成化合物时它的最高化合价为_。(4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键:_。【解析】(1)X原子核外的M层中只有两对成对电子,则M层的电子排布图为,故X为S,Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,则Y原子的核外电子排布式为1s22s22p2,故Y为C。(2)Z是地壳
15、内含量(质量分数)最高的元素,则Z为O,SO2、CO2的立体构型分别为V形、直线形。(3)Q的核电荷数为24,为Cr,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s1,其外围电子排布式为3d54s1,则最高化合价为+6。(4)元素周期表中F的电负性最强,HF溶液中,HF与HF、H2O与H2O、HF与H2O之间存在氢键。答案:(1)SC(2)V形直线形SO2CO2是非极性分子,SO2和H2O都是极性分子,根据“相似相溶”原理,SO2在H2O中的溶解度较大(3)Cr1s22s22p63s23p63d54s1(或Ar3d54s1)+6(4)FHF、FHO、OHF、OHO
16、7.已知A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次递增。B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同。D原子最外层电子数为次外层电子数的3倍。E与D位于同一主族。A、B、D三种元素组成的一种化合物X是新装修居室中常含有的一种有害气体。由A、C、D、E、F五种元素按照原子个数比为144511形成的化合物Y为深蓝色晶体。回答下列问题:(1)基态E原子的价电子排布图为_。(2)形成化合物Y的五种元素中第一电离能最大的是_;电负性最大的是_(填元素符号)。(3)化合物X中心原子的杂化方式为_,X分子中的两种键角的大小关系是_(用XYZ表示,X、
17、Y、Z代表元素符号)。(4)C2D分子的立体结构为_;A分别与B、C形成的简单化合物熔、沸点由高到低顺序为_(用化学式表示),简单说明原因_。(5)晶体Y中存在的化学键类型有_(填代号)。A.离子键B.非极性共价键C.配位键D.氢键E.键F.金属键(6)如图是D、F两种元素形成的化合物的晶胞结构示意图,F的配位数是_;已知晶胞中最近的两个D原子间距离为a nm,阿伏加德罗常数用NA表示,则该晶体的密度为_gcm-3(用含a、NA的表达式表示)。【解析】(1)基态S原子的价电子排布式为3s23p4,其价电子排布图为。(2)由于氮原子的2p轨道处于半充满状态,稳定性较强,则形成化合物Y的五种元素中
18、第一电离能最大的是N;元素的非金属性越强,电负性越大,则电负性最大的是O。(3)HCHO是平面形结构,中心碳原子形成3个键,无孤对电子,采取sp2杂化,HCHO分子中由于氧原子上有2对未成键的孤对电子,且存在CO键,均对CH键形成较大的斥力,故HCHO分子中的两种键角的大小关系是OCH大于HCH。(4)N2O和CO2互为等电子体,具有相似的化学键特征,则N2O的立体结构为直线形;由于NH3分子间存在氢键,所以沸点:NH3CH4。(5)晶体Y的化学式为Cu(NH3)4SO4H2O,其中存在的化学键类型有离子键、配位键、键,A、C、E正确。(6)根据晶胞结构可知Cu的配位数是2;晶胞中含O原子个数
19、为8+1=2,含4个Cu原子,故晶胞质量为g,已知晶胞中最近的两个O原子间距离为a nm,则晶胞的体对角线长是2a nm,晶胞的边长是 nm,体积,则该晶体的密度=gcm-3=1021gcm-3。答案:(1)(2)NO(3)sp2杂化OCH大于HCH(4)直线形NH3CH4NH3分子间存在氢键(5)ACE(6)2【加固训练】1.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且W、X、Y+、Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2、3、4、2(不考虑零族元素)。下列关于这些元素的叙述错误的是()A.X和其他三种元素均可形成至少2种二元化合物B.W和X、Z两种元素分别形成的二元化合物中,均有直线形
20、分子C.W、X和Y三种元素可以形成碱性化合物D.Z和其他三种元素形成的二元化合物,其水溶液均呈酸性【解析】选D。根据W、X、Y+、Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2、3、4、2(不考虑零族元素)判断W的最外层若是2个电子,则只能有1层电子,则W是He,不符合题意,所以W的最外层是4个电子,有2层电子,所以W是C元素;同理X的最外层是6个电子,有2层电子,则X是O元素;Y+的最外层若为4个电子,则只能有1层电子,不符合电子的排布原理,所以该离子有2层电子,最外层8个电子,则Y的最外层是1个电子,所以Y是Na元素;Z的原子序数最大,且是短周期元素,所以Z有3层电子,最外层是6个电子,则Z是
21、S元素。O与C、Na、S均可形成至少2种二元化合物,A正确;C与O、S形成的二元化合物中的二氧化碳、二硫化碳都是直线形分子,B正确;W、X和Y三种元素形成的碳酸钠溶液显碱性,C正确;S和C、O、Na形成的二元化合物的水溶液不都显酸性,如Na2S的溶液显碱性,D错误。2.关于周期表中的几种短周期元素,下列说法中错误的是()A.c、d气态氢化物稳定性强弱和沸点高低均为cdB.a、b、c第一电离能的大小顺序为cbaC.ad3和ed4两分子的中心原子均为sp3杂化D.ed4分子中各原子均达8电子结构【解析】选B。由元素在周期表中位置,可知a为氮、b为氧、c为氟、e为Si、d为Cl。非金属性FCl,非金
22、属性越强,氢化物越稳定,故氢化物稳定性HFHCl,HF分子之间存在氢键,沸点高于HCl,故A正确;同周期自左而右元素第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级容纳3个电子,处于半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:FNO,故B错误;NCl3中N原子价层电子对数=3+=4,SiCl4分子的Si原子价层电子对数=4+=4,二者中心原子均为sp3杂化,故C正确;SiCl4分子中Si、Cl的化合价绝对值与其原子最外层电子数之和都等于8,均达8电子结构,故D正确。3.如图是部分短周期元素原子序数与主要化合价的关系图,X、Y、Z、W、R是其中的五种元素。下列说法正确的是()A
23、.离子半径:Y+X2-B.Y+、Z3+、W2-、R-在水中能大量共存C.氢化物的稳定性:H2WH2XD.工业上利用电解熔融态YR和Z2X3的方法制取金属Y和Z【解析】选D。短周期主族元素中,X只有-2价,没有正化合价,则X为O元素;Y为+1价,没有负化合价,原子序数大于氧,则Y为Na元素;Z为+3价,没有负化合价,原子序数大于Na,故Z为Al元素;W有+6、-2价,则W为S元素;R有+7、-1价,则R为Cl元素。当电子层结构相同时,核电荷数越大,离子半径越小,r(Na+)S,故氢化物的稳定性:H2OH2S,C错误;工业上可用电解熔融态NaCl和Al2O3的方法制取金属Na和Al,D正确。4.有
24、八种短周期主族元素x、y、z、d、e、f、g、h,其中x、y、d、f随着原子序数的递增,其原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图1所示。z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0.01 molL-1)的pH与原子序数的关系如图2所示。根据上述信息进行判断,并回答下列问题:(1)g在元素周期表中的位置是_。(2)比较d、e、f的简单离子半径大小为_(用离子符号表示);y、h的最高价氧化物对应水化物酸性较强的是_(用化学式表示)。(3)下列可作为比较e和f金属性强弱的依据是_。A.测等浓度相应氯化物水溶液的pHB.测两种元素单质的硬度和熔、沸点C.比较单质作还原剂时失去的电子
25、数目的多少D.比较两种元素在化合物中化合价的高低E.比较单质与同浓度盐酸反应的剧烈程度(4)据报道,最近意大利科学家获得了极具研究价值的z4,其分子结构与白磷分子(P4)的正四面体结构相似。已知断裂1 mol zz键吸收167 kJ热量,生成1 mol zz键放出942 kJ热量,请写出z4气体在一定条件下生成z2气体反应的热化学方程式:_。(5)由上述元素中的y、z、e组成的某剧毒化合物eyz不慎泄露时,消防人员通常采用喷洒过氧化氢溶液的方法处理,以减少污染。反应生成一种酸式盐和一种气体,二者溶于水均呈碱性,该反应的化学方程式为_。已知eyz含有z2分子中类似的化学键,写出化合物eyz的电子
26、式:_。【解析】从图中的化合价、原子半径的大小及原子序数,可知x是H、y是C、d是O、f是Al,z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物的溶液浓度均为0.01 molL-1,e的最高价氧化物对应水化物的pH为12,为一元强碱,则e是Na,z、h的最高价氧化物对应水化物的pH均为2,为一元强酸,则z为N、h为Cl;g的pH小于2,则g的最高价氧化物对应水化物为二元强酸,故g为S。(2)电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径:Al3+Na+C,所以HClO4的酸性比H2CO3酸性强。(3)A项,溶液pH越小,金属阳离子水解程度越大,则对应元素的金属性越弱;B项,单质的硬度和熔、
27、沸点均属于物理性质,不能比较金属性强弱;C项,金属性强弱与失电子数目的多少无关,只与失电子难易程度有关;D项,元素在化合物中化合价的高低与得失电子数有关,与得失电子难易程度无关;E项,单质与同浓度盐酸反应越剧烈,说明金属性越强。(4)根据原子守恒知,一个N4分子生成2个N2分子,一个N4分子中含有6个NN键,破坏1 mol N4分子中6 mol NN键需要吸收1 002 kJ能量;生成2 mol NN键放出1 884 kJ能量,所以该反应放出882 kJ能量,所以热化学反应方程式为N4(g)2N2(g)H=-882 kJmol-1。答案:(1)第三周期A族(2)Al3+Na+O2-HClO4(
28、3)AE(4)N4(g)2N2(g)H=-882 kJmol-1(5)NaCN+H2O2+H2ONaHCO3+NH3 5.短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,c和d位于同主族且原子序数相差8;基态a原子核外有3个能级上容纳电子且每个能级上电子数相等,c原子s能级电子总数与p能级电子数相等,基态e原子的M层上有2个未成对电子且无空轨道。(1)在a、b、c中,第一电离能由大到小排序为_(用元素符号表示);基态e原子的价层电子排布式为_。(2)配合物e(ac)4在常温下呈液态,易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂。固态e(ac)4的晶体类型是_。已知(dab)2分子中含非极性键,分子中每个原子最外层
29、都达到8个电子稳定结构,1 mol(dab)2分子含键的数目为_。(3)写出一种与dab-互为等电子体的分子_(填化学式)。a的中心原子杂化类型为_;d的空间构型为_。(4)ec晶胞结构如图所示,其晶胞参数为a pm,列式计算该晶胞的密度为_gcm-3(不必计算出结果,阿伏加德罗常数的值为NA),晶胞中e粒子的配位数为_。(5)人工合成的ec晶胞存在缺陷,即阳离子有+3、+2价两种。某人工合成的晶体样品组成为e0.96c,则该晶体中+3价、+2价两种离子的个数之比为_。【解析】短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,基态a原子核外有3个能级上容纳电子且每个能级上电子数相等,a为C元素;c原
30、子s能级电子总数与p能级电子数相等,c为O元素;则b为N元素;c和d位于同主族且原子序数相差8,则d为S元素;基态e原子的M层上有2个未成对电子且无空轨道,价层电子排布为3d84s2,为Ni元素。(1)N原子的2p轨道为半充满状态,较为稳定,第一电离能由大到小排序为NOC,基态e原子的价层电子排布式为3d84s2。(2)配合物Ni(CO)4在常温下呈液态,易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂,固态时构成分子晶体。已知(SCN)2分子中含非极性键,分子中每个原子最外层都达到8个电子稳定结构,(SCN)2的结构为NCSSCN,1 mol(SCN)2分子含键的数目为56.021023。(3)与SCN-互为等
31、电子体的分子有CO2(或N2O),C中C的价层电子对数=3+(4+2-23)=3,杂化类型为sp2,S中S的价层电子对数=3+(6+2-23)=4,杂化类型为sp3,空间构型为三角锥形。(4)晶胞中O2-离子数目为1+12=4,Ni2+数目为8+6=4,故晶胞质量为4 g,晶胞体积为(a10-10cm)3,故晶胞密度为 gcm-3= gcm-3,以顶点Ni2+研究,与之最近的O2-位于棱中间且关于Ni2+对称,故Ni2+的配位数为6。(5)设1 mol Ni0.96O中含Ni3+x mol,Ni2+为(0.96-x) mol,晶体呈电中性,可知3x+2(0.96-x)=21,解得x=0.08 mol,故Ni2+为(0.96-x) mol=0.88 mol,Ni3+、Ni2+的数目之比=0.080.88=111。答案:(1)NOC3d84s2(2)分子晶体56.021023(3)CO2(或N2O)sp2三角锥形(4)6(5)111
