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考点5 物质结构和元素周期律
．(2015·北京高考·7)下列有关性质的比较,不能用元素周期律解释的是
( )
A．酸性:H2SO4>H3PO4
B．非金属性:Cl>Br
C．碱性:NaOH>Mg(OH)2
D．热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)元素的非金属性越强,其最高价含氧酸酸性越强;金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强。
(2)同周期元素从左向右非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱;同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱。
【解析】选D。非金属性越强,其最高价含氧酸的酸性越强;金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强;同周期元素从左向右非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱,同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,故A、B、C正确;D项与元素周期律没有关系。
．(2015·福建高考·10)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如下图所示,其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍,下列说法不正确的是

X
Y
Z
W

A.原子半径:W>Z>Y>X
B．最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>Z
C．最简单气态氢化物的热稳定性:Y>X>W>Z
D．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
【解析】选A。W原子的质子数是其最外层电子数的三倍,则W为磷元素,根据元素在周期表中的位置关系可确定,X为氮元素,Y为氧元素,Z为硅元素。同周期元素原子半径自左向右逐渐减小,同主族自上而下逐渐增大,则根据元素在周期表中的位置判定原子半径:Z>W>X>Y,A错误;元素非金属性同主族自上而下逐渐减小,同周期自左向右逐渐增大,故最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>Z,B正确;元素非金属性同主族自上而下逐渐减小,同周期自左向右逐渐增大,故气态氢化物的热稳定性为Y>X>W>Z,C正确;元素原子的最高化合价一般等于该元素原子的最外层电子数,则元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等,D正确。
．(2015·全国卷Ⅰ·12)W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增加,且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8,它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是 ( )
A．单质的沸点:W>X
B．阴离子的还原性:W >Z
C．氧化物的水化物的酸性:Y<Z
D．X与Y不能存在于同一离子化合物中
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)由核外电子排布确定元素;
(2)根据元素的位置推断元素的性质。
【解析】选B。W的L层无电子,且为短周期主族元素,则W是氢元素;X的L层有5个电子,则X是氮元素,Y与Z的L层都是8个电子,说明二者都是第3周期元素,根据最外层电子数之和为18可知二者的最外层电子数之和为12,Z的原子序数大于Y,说明Y是P,Z是Cl。氮气和氢气都是分子晶体,相对分子质量大的沸点高,氮气的沸点大于氢气的,A错误;氢元素的非金属性比Cl弱,所以简单阴离子的还原性W>Z,B正确;未指明最高价氧化物的水化物,不能判断酸性的强弱,C错误;N与P可以存在于同一离子化合物中,如磷酸铵,D错误。
．(2015·全国卷Ⅱ·9)原子序数依次增大的元素a、b、c、d,它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a－的电子层结构与氦相同,b和c的次外层有8个电子,c－和d＋的电子层结构相同。下列叙述错误的是 ( )
A．元素的非金属性次序为c>b>a
B．a和其他3种元素均能形成共价化合物
C．d和其他3种元素均能形成离子化合物
D．元素a、b、c各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6
【解题指南】解答本题要注意以下两点:
(1)明确原子核外电子排布;
(2)掌握常见的短周期元素离子的结构特点。
【解析】选B。a－的电子层结构与氦相同,说明a是H,b、c的最外层分别有6、7个电子,次外层有8个电子说明是S、Cl,c－和d＋的电子层结构相同,d为K。元素的非金属性次序为c>b>a,A正确;K在化合物中只能是K＋,只能形成离子化合物,不能形成共价化合物,B错误;d和其他3种元素均能形成离子化合物,如氢化钾、硫化钾和氯化钾,C正确;a、b、c元素各自最高正价和最低负价分别为＋1和－1、＋6和－2、＋7和－1,所以各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6,D正确。
．(2015·山东高考·8)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是

Y
Z

X

W
A.原子半径:X<Y<Z
B．气态氢化物的稳定性:X>Z
C．Z、W均可与Mg形成离子化合物
D．最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>W
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)本题的突破口是“Y、W的原子序数之和是Z的3倍”;
(2)掌握同周期元素性质的递变规律。
【解析】选C。设元素Y的原子序数为y,则y＋y＋10=3×(y＋1),解得y=7,则Y为N、X为Si、Z为O、W为Cl。原子半径:Z<Y<X,A错误;气态氢化物的稳定性:X<Z,B错误;O、Cl都能与Mg形成离子化合物,C正确;最高价氧化物对应水化物的酸性:Y<W,D错误。
．(2015·浙江高考·7)下列说法不正确的是 ( )
A．液晶态介于晶体状态和液态之间,液晶具有一定程度的晶体的有序性和液体的流动性
B．常压下,0℃时冰的密度比水的密度小,水在4℃时密度最大,这些都与分子间的氢键有关
C．石油裂解、煤的干馏、玉米制醇、蛋白质的变性和纳米银粒子的聚集都是化学变化
D．燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施
【解析】选C。液晶态是指介于晶体和液体之间的物质状态。液晶一方面像液体具有流动性,另一方面又像晶体,分子在特定方向排列比较整齐有序,具有各向异性的特点,A项正确;一个水分子可以与周围四个水分子形成氢键,由于氢键的存在,使0℃冰的密度比水的小,4℃时水的密度最大,B项正确;纳米银粒子的聚集为物理变化,C项错误;减少酸雨的措施有燃料的脱硫脱氮、二氧化硫的回收利用、将氮的氧化物催化转化为氮气等,D项正确。
．(2015·浙江高考·9)下表为元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W为短周期元素,W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。

X
Y
Z
W

T

下列说法正确的是 ( )
A．X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增
B．Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在,它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增
C．YX2晶体熔化、液态WX3气化均需克服分子间作用力
D．根据元素周期律,可以推测T元素的单质具有半导体特性,T2X3具有氧化性和还原性
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)同周期元素,从左到右,原子半径逐渐减小。
(2)元素非金属性越强,其氢化物越稳定。
【解析】选D。由W元素原子的核电荷数为X元素的2倍,且两者位于同主族,可推出X为氧元素、W为硫元素,再依据在周期表中的位置可推知Z为磷元素、Y为硅元素、T为砷元素。O、S、P的原子半径大小关系为P>S>O;非金属性强弱关系为O>S>P。非金属性越强,气态氢化物越稳定,故氢化物的稳定性为H2O>H2S>PH3,A项错误;硫元素在自然界中可以以单质形式存在,B项错误;SiO2晶体由共价键构成,没有分子,C项错误;As位于金属元素与非金属元素的分界线处,具有半导体特性,As2O3中As为＋3价,使As2O3既有氧化性,又有还原性,D项正确。
【误区提醒】该题易错认为SiO2晶体由分子构成,其存在范德华力。
．(2015·重庆高考·2)下列说法正确的是 ( )
A．I的原子半径大于Br,HI比HBr的热稳定性强
B．P的非金属性强于Si,H3PO4比H2SiO3的酸性强
C．Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应
D．SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液可得到BaSO3和BaSO4
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)同一周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强;同主族元素从上到下元素的非金属性逐渐减弱;
(2)亚硫酸根容易被硝酸氧化。
【解析】选B。A项,非金属性Br>I,则HBr比HI的热稳定性强,错误;B项,非金属性P>Si,则H3PO4比H2SiO3的酸性强,正确;C项,Al2O3属于两性氧化物,能与氢氧化钠溶液反应,MgO属于碱性氧化物,与NaOH溶液不反应,错误;D项,SO2在酸性环境中能被Ba(NO3)2氧化,则SO2和SO3混合气体通入Ba(NO3)2溶液只得到BaSO4白色沉淀,错误。
．(2015·海南高考·2)下列离子中半径最大的是 ( )
A．Na＋ B．Mg2＋ C．O2－ D． F－
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)同周期、同主族中微粒半径大小变化规律;
(2)具有相同电子层结构的离子半径大小变化规律的理解与应用。
【解析】选C。具有相同电子层结构的粒子,其半径随着原子序数增大而逐渐减小,Na＋、Mg2＋、O2－、F－都是10电子微粒,因此离子半径最大的是O2－,最小的是Mg2＋。
．(2015·海南高考·12)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．d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
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)原子结构与元素在元素周期表中位置的关系;
(2)元素周期律的理解与应用。
【解析】选D。a、b、c、d均为短周期元素,a的M电子层有1个电子,则a为钠元素;b的最外层电子数为内层电子数的2倍,则b为碳元素;c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,则c为硫元素(因为氧元素没有最高正价),c与d同周期,d的原子半径小于c,则d为氯元素,进而确定氯元素非金属性最强,A正确;钠、碳、硫、氯均存在两种或两种以上的氧化物,B正确;只有钠元素与其他元素生成的化合物均为离子化合物,C正确;碳、硫、氯与氢形成的化合物中化学键多数为极性共价键,如CH4、H2S、HCl,但是碳元素与氢元素形成的化合物中可以含有非极性共价键,如CH3—CH3中的碳碳单键,D错误。
．(2015·江苏高考·2)下列有关氯元素及其化合物的表示正确的是 ( )
A．质子数为17、中子数为20的氯原子Cl
B．氯离子(Cl－)的结构示意图:
C．氯分子的电子式:
D．氯乙烯分子的结构简式:H3C—CH2Cl
【解析】选C。质子数为17、中子数为20的氯原子可以表示为Cl,A项错误;氯离子最外层为8个电子,结构示意图为,B项错误;两个氯原子构成氯分子时形成一个共用电子对,电子式为,C项正确;氯乙烯分子的结构简式为CH2CHCl,D项错误。
．(2015·江苏高考·4)在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是
( )
A．元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B．Mg、MgO中镁元素微粒的半径:r(Mg2＋)>r(Mg)
C．在该反应条件下,Mg的还原性强于C的还原性
D．该反应中化学能全部转化为热能
【解析】选C。除金刚石和石墨外,C还存在C60等同素异构体,A项错误;Mg的电子层数比Mg2＋多,所以半径r(Mg)>r(Mg2＋),B项错误;反应方程式为2Mg ＋ CO22MgO ＋ C,还原剂为Mg,还原产物为C,由还原剂的还原性强于还原产物,可得Mg的还原性强于C,C项正确;燃烧过程中除了转化为热能还转化为光能等其他能量,D项错误。
．(2015·江苏高考·5)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子最外层有6个电子,Y是至今发现的非金属性最强的元素,Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置,W的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正确的是 ( )
A．原子最外层电子数由多到少的顺序:Y、X、W、Z
B．原子半径由大到小的顺序:W、Z、Y、X
C．元素非金属性由强到弱的顺序:Z、W、X
D．简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序:X、Y、W
【解题指南】解答本题时应首先分析题目所给各元素的特征推出元素的种类,再根据元素周期律分析各选项。
【解析】选A。短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子最外层有6个电子,则X为O;Y是至今发现的非金属性最强的元素,则Y为F;Z元素位于第3周期,其周期序数等于族序数,则Z为Al;W的单质广泛用作半导体材料,则W为Si。依据元素周期律知识和原子结构特点判断:最外层电子数依次为6、7、3、4,则由多到少的顺序为F>O>Si>Al,A项正确;原子半径:Al>Si>O>F,B项错误;非金属性:F>O>Si>Al,C项错误;简单气态氢化物的稳定性:HF>H2O>SiH4,D项错误。
．(双选)(2015·广东高考·23)甲～庚等元素在周期表中的相对位置如下表,己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性,甲和丁在同一周期,甲原子最外层与最内层具有相同电子数。下列判断正确的是

A．丙与戊的原子序数相差28
B．气态氢化物的稳定性:庚<己<戊
C．常温下,甲和乙的单质均能与水剧烈反应
D．丁的最高价氧化物可用于制造光导纤维
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)解答本题的突破口是“己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性”;
(2)掌握常见物质的用途以及同周期同主族元素性质的递变规律。
【解析】选A、D。己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性,可知己为硫元素,甲和丁在同一周期,即与硫元素在同一周期,又因甲原子最外层与最内层具有相同电子数,可知甲为镁元素,根据题中各元素的相对位置可推断出乙为Ca,丙为B、丁为Si、戊为As、庚为F。B与As的原子序数相差28,A项正确;元素非金属性强弱顺序是F>S>As,故气态氢化物的稳定性应为庚>己>戊,B项错误;常温下镁与水只是缓慢反应,C项错误;SiO2可以用于制造光导纤维,D项正确。
．(2015·天津高考·7)随原子序数递增,八种短周期元素(用字母x表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。

根据判断出的元素回答问题:
(1)f在周期表中的位置是　　　　　　　　　　。
(2)比较d、e常见离子的半径大小(用化学式表示,下同):　　　　>　　　　;比较g、h的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱:　　　　>　　　　。
(3)任选上述元素组成一种四原子共价化合物,写出其电子式:　　　　。
(4)已知1 mol e的单质在足量d2中燃烧,恢复至室温,放出255.5 kJ热量,写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)上述元素可组成盐R:zx4f(gd4)2。向盛有10 mL 1 mol·L－1R溶液的烧杯中滴加1 mol·L－1NaOH溶液,沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下:

①R溶液中,离子浓度由大到小的顺序是　　　　　　　　　　　　　。
②写出m点反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③若在R溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1Ba(OH)2溶液,充分反应后,溶液中产生沉淀的物质的量为　　　　mol。
【解析】从图中的化合价和原子半径的大小,可以推出x是氢元素,y是碳元素,z是氮元素,d是氧元素,e是钠元素,f是铝元素,g是硫元素,h是氯元素。
(1)f是Al,在元素周期表的位置是第3周期ⅢA族。
(2)电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,故r(O2－)>r(Na＋);非金属性越强最高价氧化物对应水化物的酸性越强,HClO4>H2SO4。
(3)四原子共价化合物,可以是NH3、H2O2、C2H2等,其电子式分别为、、。
(4)1 mol Na的单质在足量O2中燃烧,放出255.5 kJ热量,该反应的热化学方程式为2Na(s)＋O2(g)Na2O2(s)　ΔH=－511 kJ·mol－1。
(5)①R是NH4Al(SO4)2,Al3＋比N水解程度更大,离子浓度由大到小的顺序是c(S)>c(N)>c(Al3＋)>c(H＋)>c(OH－);
②m点前后过程中加入氢氧化钠,沉淀物质的量不变,是N发生了反应,离子方程式为N＋OH－NH3·H2O;
③10 mL 1 mol·L－1NH4Al(SO4)2,溶液中Al3＋物质的量为0.01 mol,N的物质的量为0.01 mol,S的物质的量为0.02 mol,20 mL 1.2 mol·L－1Ba(OH)2溶液中Ba2＋物质的量为0.024 mol,OH－为0.048 mol,由离子反应先后可知可生成0.02 mol BaSO4沉淀;OH－先与Al3＋反应生成Al(OH)3,再与N反应,若有剩余再同Al(OH)3反应转化成Al,经计算可知Al(OH)3还剩余0.002 mol,可知生成沉淀的总物质的量为0.022 mol。
答案:(1)第3周期ⅢA族
(2)r(O2－)>r(Na＋)　HClO4>H2SO4
(3) (或或等其他合理答案均可)
(4)2Na(s)＋O2(g)Na2O2(s)　ΔH=－511 kJ·mol－1
(5)①c(S)>c(N)>c(Al3＋)>c(H＋)>c(OH－)
②N＋OH－NH3·H2O
③0.022
．(2015·海南高考·14)单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如下图所示的路线制备,其中X为Z的氧化物,Y为氢化物,分子结构与甲烷相似,回答下列问题:

(1)能与X发生化学反应的酸是　　　　;由X制备Mg2Z的化学方程式为  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
(2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为　 　　　　　　　　　　　　　　 ,
Y分子的电子式为　　　　　。
(3)Z、X中共价键的类型分别是　　　　　　　、　 　　　 。
【解析】Z为半导体单质,则Z是Si;其氧化物为二氧化硅,即X为SiO2,可与氢氟酸反应,根据反应的流程图可知,二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si,Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物,则Y的分子式是SiH4,其电子式为,加热分解可得到Si单质。
答案:(1)氢氟酸　SiO2＋4Mg2MgO＋Mg2Si
(2)Mg2Si＋4HCl2MgCl2＋SiH4　
(3)非极性键　极性键
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