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專題五 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律
1.下列有關(guān)化學(xué)用語表示正確的是 ( )
A.最近命名的含有173個中子的113號元素:113173Nh
B.乙酸甲酯的結(jié)構(gòu)簡式:HCOOCH2CH3
C.NaOH的電子式:Na+[OH]-
D.F的原子結(jié)構(gòu)示意圖:
2.7N、33As位于同一主族,下列關(guān)系不正確的是 ( )
A.原子半徑:N
AsH3
D.酸性:HNO3>H3AsO4
3.二氯化二硫(S2Cl2)是廣泛用于橡膠工業(yè)的硫化劑,常溫下是一種橙黃色有惡臭的液體,它的分子結(jié)構(gòu)與H2O2類似,熔點(diǎn)為193 K,沸點(diǎn)為411 K,遇水很容易水解,產(chǎn)生的氣體能使品紅褪色,S2Cl2可由干燥氯氣通入熔融的硫中制得。下列有關(guān)說法正確的是 ( )
A.S2Cl2的電子式為ClSSCl
B.固態(tài)S2Cl2由原子直接構(gòu)成
C.S2Cl2與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式可能為S2Cl2+6NaOH2NaCl+Na2SO3+Na2S+3H2O
D.S2Cl2是含有極性鍵和非極性鍵的離子化合物
4.X、Y、Z均為短周期元素。已知X元素的原子核內(nèi)無中子,Y元素的原子核外最外層電子數(shù)是其次外層電子數(shù)的2倍,Z元素是地殼中含量最豐富的元素。有下列含此三種元素的化學(xué)式:
①X2Y2Z2?、赬2YZ3?、踃2YZ2?、躕2Y2Z4?、軽3YZ4?、轝YZ3
其中可能存在對應(yīng)物質(zhì)的是 ( )
A.只有② B.只有②④
C.只有②⑤⑥ D.只有①②③④
5.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,W與X形成的某種化合物可用作水果的催熟劑,Y的氧化物為堿性氧化物,X、Y、Z三種元素的最外層電子數(shù)之和為11。下列說法正確的是 ( )
A.原子半徑:WZ
C.W、X形成的某種化合物常用作萃取劑
D.Y和Z形成的含氧酸鹽均可使酚酞溶液變紅
6.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,X形成的一種單質(zhì)可用作消毒劑,Y有“國防金屬”的美譽(yù),Z原子的最外層電子數(shù)與最內(nèi)層電子數(shù)之和等于其次外層電子數(shù)。下列說法不正確的是 ( )
A.Y和W屬于同一周期,X和Z屬于同一主族
B.Y和W形成的化合物的水溶液顯酸性
C.簡單離子半徑:YB
B.氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:C>A
C.AD4的熔沸點(diǎn)比CD4的高
D.可電解BD3制備B的單質(zhì)
8.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,A、B、C、D、E均是由上述元素組成的中學(xué)化學(xué)常見的物質(zhì),其中A是單質(zhì),C是酸性氧化物,A的水溶液和C均具有漂白性,B是自然界最常見的液體,E是三元化合物,物質(zhì)之間存在如圖Z5-1所示的關(guān)系。下列說法不正確的是 ( )
圖Z5-1
A.簡單離子半徑大小關(guān)系: Y>Z>X>W
B.圖示反應(yīng)中有離子鍵的形成
C.簡單陰離子的還原性: Y>Z
D.D的水溶液中含有陰、陽離子及共價鍵形成的分子
9.五種短周期元素a、b、c、d、e,其原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系如圖Z5-2,下列說法錯誤的是 ( )
圖Z5-2
A.c元素的簡單離子半徑比e元素的簡單離子半徑小
B.d元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性比e元素弱
C.b、c、d三種元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物相互間能發(fā)生反應(yīng)
D.a與b兩種元素可形成既有離子鍵又有非極性共價鍵的化合物
10.圖Z5-3是部分短周期主族元素原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系圖。下列說法正確的是 ( )
圖Z5-3
A.Z和R所形成的化合物,不能通過溶液中的復(fù)分解反應(yīng)而制得
B.簡單離子的半徑大小關(guān)系:R>Y>Z>X
C.X和Y所形成的一種化合物可用于自來水消毒
D.工業(yè)上獲得單質(zhì)Z的方法,一般是通過電解其熔融氯化物來實(shí)現(xiàn)
11.X、Y、Z、M是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,Y的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍,Y與Z 形成的化合物Z2Y3中,元素質(zhì)量比m(Y)∶m(Z)=8∶9;X原子的最外層電子數(shù)為M原子和Z原子最外層電子數(shù)的和的一半。下列說法正確的是 ( )
A.X的最高價氧化物對應(yīng)的水化物一定為強(qiáng)酸
B.氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn):YM>X>Y
D.Z是地殼中含量最多的元素
12.現(xiàn)有三種短周期元素組成的單質(zhì)a、b、c 及其二元化合物X、Y、Z,它們之間相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖Z5-4所示。已知:X 中a和b元素的原子個數(shù)比為1∶1;常溫下L是一種無色黏稠油狀液體。下列說法不正確的是 ( )
圖Z5-4
A.b、c 單質(zhì)中所含的元素屬于同主族元素
B.X、Y、Z 分子中一定都含有極性共價鍵
C.L、Y、Z 三種物質(zhì)中兩兩之間能相互反應(yīng)
D.同溫同濃度的水溶液中酸性強(qiáng)弱為L>Y>Z
13.W、X、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素。已知W存在多種同素異形體,其中一種是二維納米材料,被認(rèn)為是未來革命性材料;X的一種氫化物是人類生存的重要資源;Y原子最外層電子數(shù)等于電子層數(shù);Z離子在同周期最簡單陰離子中,半徑最小。下列說法正確的是 ( )
A.X和Z形成的某種二元化合物可用于自來水的殺菌消毒
B.簡單離子半徑:X>Y>Z
C.W的氫化物的熔沸點(diǎn)一定低于同族元素的氫化物
D.將Y、Z形成的化合物的水溶液蒸干后得到Y(jié)2X3
14.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,它們占據(jù)三個周期。Y原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的3倍。向由W、X、Z和SO42-組成的一種離子化合物的水溶液中滴加稀氫氧化鈉溶液,產(chǎn)生沉淀與加入的氫氧化鈉溶液的體積關(guān)系如圖Z5-5所示。下列說法正確的是 ( )
圖Z5-5
A.X、Y兩種元素的非金屬性很強(qiáng),其單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)也很活潑
B.Z與X、Y形成的常見鹽的水溶液會使藍(lán)色石蕊試紙變紅
C.Z的最高價氧化物對應(yīng)的水化物可溶于X的氣態(tài)氫化物的水溶液中
D.由W、X、Y 三種元素只能組成一種鹽
15.下表為元素周期表的一部分。
碳
氮
Y
X
硫
Z
回答下列問題:
(1)Z元素在周期表中的位置為 。
(2)下列事實(shí)能說明Y元素的非金屬性比硫元素的非金屬性強(qiáng)的是 。
A.Y單質(zhì)與H2S溶液反應(yīng),溶液變渾濁
B.在氧化還原反應(yīng)中,1 mol Y單質(zhì)比1 mol硫得電子多
C.Y和硫兩元素的氣態(tài)氫化物受熱分解,前者的分解溫度高
(3)X與Z兩元素的單質(zhì)反應(yīng)生成1 mol X的最高價化合物,恢復(fù)至室溫,放熱687 kJ。已知該化合物的熔、沸點(diǎn)分別為-69 ℃和58 ℃。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: 。
(4)1 mol碳與鎂形成的化合物Q與4 mol水反應(yīng),生成2 mol Mg(OH)2和1 mol烴,該烴分子中碳?xì)滟|(zhì)量比為9∶1,烴的電子式為 。Q與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
16.已知元素X位于Y的下一周期,X、Y的原子序數(shù)均不大于20。某含氧酸鹽甲的化學(xué)式為XYO3。請回答:
(1)常溫下Y的單質(zhì)能與水發(fā)生反應(yīng),則X位于周期表的 ,X、Y形成簡單離子半徑大小關(guān)系為X (填“大于”“小于”或“等于”)Y。395 ℃時,甲能發(fā)生分解反應(yīng)生成兩種鹽,一種是含Y元素的無氧酸鹽,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。
(2)若甲難溶于水,且甲與鹽酸反應(yīng)生成能使品紅溶液褪色的氣體。
①則甲為 (填化學(xué)式)。該氣體能使高錳酸鉀溶液褪色,該反應(yīng)的離子方程式為 。
圖Z5-6
②25 ℃時,甲在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖Z5-6所示,若要使溶液中X2+沉淀完全,則加入YO32-的最小濃度為 molL-1。
(3)若甲能與鹽酸反應(yīng),生成無色、無味的氣體乙。則:
①乙中所含化學(xué)鍵類型為 。
②甲在水中持續(xù)加熱生成一種更難溶的物質(zhì)并逸出氣體乙,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
專題限時集訓(xùn)(五)
1.C [解析] 含有173個中子的113號元素的質(zhì)量數(shù)為286,A錯誤;正確的結(jié)構(gòu)簡式為CH3COOCH3,B錯誤;F的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,D錯誤。
2.B [解析] 同主族從上到下,非金屬性減弱,故非金屬性N>As,B錯誤。
3.C [解析] 二氯化二硫的分子結(jié)構(gòu)與H2O2類似,即電子式為A錯誤;二氯化二硫的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低,說明它直接由分子構(gòu)成,B錯誤;二氯化二硫容易水解,產(chǎn)生的氣體能使品紅褪色,即2S2Cl2+2H2OSO2↑+3S↓+4HCl,因此與氫氧化鈉反應(yīng)的方程式可能為S2Cl2+6NaOH2NaCl+Na2SO3+Na2S+3H2O,C正確;S2Cl2是含有極性鍵和非極性鍵的共價化合物,D錯誤。
4.D [解析] X為H,Y為C,Z為O,則它們組合起來可能為H2CO3、H2C2O4、HCOOH、OHCCHO等,⑤⑥不存在。
5.C [解析] W與X形成的某種化合物可用作水果的催熟劑,即此化合物為C2H4,因為原子序數(shù)依次增大,因此W為H,X為C,Y的氧化物為堿性氧化物,則Y可能為Na或Mg,X、Y、Z三種元素的最外層電子數(shù)之和為11,如果Y為Na,則Z為S,如果Y為Mg,則Z為P。電子層數(shù)越多,半徑越大,同周期主族元素從左向右原子半徑依次減小,因此原子半徑大小順序是Y>Z>X>W,A錯誤;如果Z為S,H2CO3的酸性小于H2SO4,如果Z為P,H2CO3的酸性小于H3PO4,B錯誤;C和H可形成化合物C6H6,即為苯,苯常用作萃取劑,C正確;如果形成的含氧酸鹽為Na2SO4,溶液顯中性,不能使酚酞變紅,D錯誤。
6.D [解析] X、Y、Z、W分別是O、Mg、S、Cl。Mg和Cl同屬于第三周期,O和S同屬于第ⅥA族,A正確;Mg和Cl形成的化合物是MgCl2,MgCl2水解使其水溶液顯酸性,B正確;電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷數(shù)越大,半徑越小,簡單離子半徑:Mg2+SiH4,B錯誤;CCl4和SiCl4均為分子,后者相對分子質(zhì)量大,范德華力更強(qiáng),熔沸點(diǎn)更高,C錯誤;AlCl3是共價化合物,不能通過電解AlCl3制備Al,D錯誤。
8.B [解析] 由已知條件知A為Cl2、B為H2O、C為SO2、D為HCl、E為H2SO4。因為短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,所以W、X、Y、Z分別為H 、O 、S 、Cl。簡單離子半徑大小關(guān)系為S2->Cl->O2->H+,A正確。圖示反應(yīng)生成HCl、H2SO4,均只有共價鍵,B錯誤。簡單陰離子的還原性: S2->Cl-,C正確。 氯化氫的水溶液中含有氫離子、氯離子、水分子,D正確。
9.C [解析] 根據(jù)原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系圖可推知元素a、b、c、d、e分別為O、Na、Al、Si、Cl。 c元素的簡單離子(Al3+)比e元素的簡單離子(Cl-)少一個電子層,半徑小,A正確; H2SiO3酸性比HClO4弱,B正確;b、c、d三種元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物NaOH、Al(OH)3、H2SiO3中Al(OH)3與H2SiO3不反應(yīng),C 錯誤;a與b兩種元素可形成既有離子鍵又有非極性共價鍵的化合物Na2O2,D正確。
10.A [解析] 由題圖可知,Z和R為第三周期元素,則Z為Al,R為S,形成的化合物是Al2S3,Al2S3在水中發(fā)生雙水解反應(yīng),因此不能通過溶液中的復(fù)分解反應(yīng)制得, A正確;X為O,Y為Na、Z為Al,R為S,簡單離子半徑大小順序是S2->O2->Na+>Al3+,B錯誤;X和Y形成的化合物是Na2O2和Na2O,雖然Na2O2具有強(qiáng)氧化性,但Na2O2與水反應(yīng)生成NaOH,NaOH屬于強(qiáng)堿,具有腐蝕性,因此不能用于自來水的消毒,C錯誤;氯化鋁為共價化合物,熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電,因此工業(yè)上常電解熔融狀態(tài)的氧化鋁制備金屬鋁,D錯誤。
11.C [解析] X、Y、Z、M是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,Y的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍,則Y為氧元素;Y與Z 形成的化合物Z2Y3中,元素質(zhì)量比m(Y)∶m(Z)=8∶9,則Z的相對原子質(zhì)量為163982=27, Z為鋁元素;X原子的最外層電子數(shù)為M原子和Z原子最外層電子數(shù)的和的一半,而M原子序數(shù)大于Z,故X最外層電子數(shù)大于3小于6,若為4,則X為碳元素,M為磷元素;若為5,則X為氮元素, M為氯元素。若X為碳元素,則其最高價氧化物對應(yīng)的水化物碳酸是弱酸,A錯誤;無論M是磷元素還是氯元素,因H2O分子間存在氫鍵,氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn):Y>M,B錯誤;同周期元素原子半徑從左到右依次減小,同主族元素原子半徑從上到下依次增大,故原子半徑Z>M>X>Y,C正確;Z是地殼中含量最多的金屬元素,D錯誤。
12.C [解析] 常溫下L是一種無色黏稠油狀液體,L是濃硫酸;X、Y反應(yīng)生成硫酸,X中a和b元素的原子個數(shù)比為1∶1,則X是H2O2,Y是SO2; b、c生成SO2,則a是H2;b是O2、c是S;Z是H2S,H2S與 SO2反應(yīng)生成水和S,所以M是H2O。O、S 元素屬于第ⅥA族元素,A正確;H2O2、SO2、H2S分子中都含有極性共價鍵, B正確;硫酸與SO2不反應(yīng),C錯誤;酸性H2SO4>H2SO3>H2S,D正確。
13.A [解析] 由已知條件分析可以知道,W為C,X為O,Y為Al,Z為Cl。X和Z形成的二元化合物為ClO2可用于自來水的殺菌消毒,A正確;最簡單離子半徑 Cl->O2->Al3+,B 錯誤;W為C,其氫化物有很多種,對于組成和結(jié)構(gòu)相似的同族元素的氫化物,隨著原子序數(shù)的遞增,氫化物的熔沸點(diǎn)逐漸增大,對于組成和結(jié)構(gòu)不一樣的就無法比較,C錯誤;Y、Z形成的化合物為AlCl3,其水溶液能發(fā)生水解,蒸干、灼燒后才能得到Al2O3,如果只是蒸干,產(chǎn)物為Al(OH)3,D錯誤。
14.B [解析] 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,它們占據(jù)三個周期,則W應(yīng)為H;Y原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的3倍,則Y原子核外應(yīng)有兩個電子層,最外層電子數(shù)為6,所以Y為O;X為第二周期元素、Z為第三周期元素;又根據(jù)向由W、X、Z和SO42-組成的一種離子化合物的水溶液中滴加稀氫氧化鈉溶液,產(chǎn)生沉淀與加入的氫氧化鈉溶液的體積關(guān)系圖可得,Z為Al、X為N,由W、X、Z和SO42-組成的離子化合物為NH4Al(SO4)2。X(N)、Y(O)兩種元素的非金屬性很強(qiáng),但其單質(zhì)O2和O3化學(xué)性質(zhì)活潑、N2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,A錯誤;Z(Al)與X(N)、Y(O)形成的常見鹽為Al(NO3)3,屬于強(qiáng)酸弱堿鹽,其水溶液顯酸性,會使藍(lán)色石蕊試紙變紅,B正確;Z(Al)的最高價氧化物對應(yīng)的水化物為Al(OH)3,X(N)的氣態(tài)氫化物為NH3,溶于水得到NH3H2O,是弱堿,與Al(OH)3不反應(yīng),C錯誤;由W(H)、X(N)、Y(O)三種元素可組成的鹽不止一種,如NH4NO3、NH4NO2等,D錯誤。
15.(1)第三周期第ⅦA族 (2)AC
(3)Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(l) ΔH=-687 kJmol-1
(4)HC??CCHHH
Mg2C3+4H2O2Mg(OH)2+C3H4↑
[解析] (1)根據(jù)圖表可知,Z是17號氯元素,位于周期表的第三周期第ⅦA族。(2)由元素周期律,非金屬元素的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,非金屬性越強(qiáng),而得電子的數(shù)目多少不能作為比較非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù);活潑的非金屬單質(zhì)能夠置換不活潑的非金屬單質(zhì),可以比較非金屬性的強(qiáng)弱。(3)X為硅元素,Z為氯元素,兩元素的單質(zhì)反應(yīng)生成四氯化硅;已知該化合物的熔、沸點(diǎn)分別為-69 ℃和58 ℃,所以室溫時四氯化硅為液態(tài)。(4)設(shè)該烴分子式為CxHy,烴分子中碳?xì)滟|(zhì)量比為9∶1,即12x∶y=9∶1, x∶y=3∶4,結(jié)合1 mol Q與4 mol H2O反應(yīng)生成2 mol Mg(OH)2和1 mol該烴,得到該烴分子式為C3H4,該物質(zhì)為丙炔,電子式為HC??CCHHH。根據(jù)1 mol碳與鎂形成的化合物Q與4 mol水反應(yīng),生成2 mol Mg(OH)2和1 mol烴,根據(jù)原子守恒規(guī)律,可知化合物Q的化學(xué)式為Mg2C3,反應(yīng)的方程式為Mg2C3+4H2O2Mg(OH)2+C3H4↑。
16.(1) 第四周期第ⅠA族 小于 4KClO33KClO4+KCl
(2)①CaSO3 2MnO4-+5SO2+2H2O2Mn2++5SO42-+4H+?、?.110-2
(3)①極性鍵(或共價鍵) ②MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑
[解析] (1)Y的單質(zhì)能與水發(fā)生反應(yīng),Y為Cl;含氧酸鹽甲的化學(xué)式為XClO3,X位于Y的下一周期,X、Y的原子序數(shù)均不大于20,X為K;K為19號元素,K位于周期表中第四周期第ⅠA族。X的簡單離子為K+,Y的簡單離子為Cl-,K+與Cl-具有相同的電子層結(jié)構(gòu),根據(jù)“序大徑小”,離子半徑K+小于Cl-。395 ℃時KClO3分解生成的無氧酸鹽為KCl,Cl的化合價由+5價降至-1價,根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律,則生成的另一種鹽為KClO4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4KClO33KClO4+KCl。(2)若甲難溶于水,甲與鹽酸反應(yīng)生成能使品紅溶液褪色的氣體,該氣體為SO2,則Y為S;含氧酸鹽甲的化學(xué)式為XSO3,X位于Y的下一周期,X的原子序數(shù)不大于20,X為Ca。①甲的化學(xué)式為CaSO3。CaSO3與鹽酸反應(yīng)生成的氣體為SO2,SO2與KMnO4溶液反應(yīng)的離子方程式為5SO2+2MnO4-+2H2O5SO42-+2Mn2++4H+。②CaSO3在溶液中存在的溶解平衡為CaSO3(s)Ca2+(aq)+SO32-(aq),根據(jù)圖像Ksp(CaSO3)=c(Ca2+)c(SO32-)=0.310-30.710-3=2.110-7;使Ca2+沉淀完全,c(Ca2+)≤110-5 molL-1,c(SO32-)≥Ksp(CaSO3)c(Ca2+)=2.110-7(110-5)=2.110-2 molL-1,加入SO32-的最小濃度為2.110-2 molL-1。(3)若甲能與鹽酸反應(yīng)生成無色、無味的氣體乙,則Y為C,乙為CO2;含氧酸鹽甲的化學(xué)式為XCO3,X位于Y的下一周期,X為Mg;甲為MgCO3。①乙為CO2,CO2的電子式為OCO,CO2中含有極性共價鍵。②MgCO3在水中持續(xù)加熱生成CO2,同時生成的更難溶的物質(zhì)是Mg(OH)2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。
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