第17講元素周期表和元素周期律一、選擇題：本題共10小題，每小題只有一個選項符合題目要求。1．(2024·北京55中高三檢測卷)中國科學家經過光譜分析發(fā)覺一顆鋰元素含量極高的恒星。下列說法不正確的是(B)A．LiOH的堿性強于Be(OH)2B．在第ⅠA族的元素中，鋰元素的第一電離能最大C．依據對角線規(guī)則，鋰元素和鎂元素的有些性質相像D．原子光譜的產生與電子躍遷有關，可利用原子光譜中的特征譜線來鑒定元素[解析]同周期元素，從左到右元素的金屬性依次減弱，最高價氧化物對應水化物的堿性減弱，則氫氧化鋰的堿性強于氫氧化鈹，A正確；同主族元素，從上到下的第一電離能依次減小，在第ⅠA族的元素中，氫元素的第一電離能最大，B錯誤；依據對角線規(guī)則可知，元素周期表中位于對角線上的鋰元素和鎂元素的有些性質相像，C正確；用光譜儀器攝取各種元素的電子的吸取光譜或放射光譜總稱原子光譜，原子光譜的產生與電子躍遷有關，不同元素原子的吸取光譜或放射光譜不同，所以可以利用原子光譜中的特征譜線來鑒定元素，D正確，故選B。2．(2024·湖南模擬)某同學設計了如圖所示元素周期表，已知Z元素的最外層電子數是次外層的3倍。空格中均有對應的元素填充。下列說法正確的是(C)A．白格中都是主族元素，灰格中都是副族元素B．X、Y分別與Z形成的化合物都只有兩種C．X、Y元素最高價氧化物對應的水化物酸性：X>YD．X、Y、Z的氣態(tài)氫化物中最穩(wěn)定的是X的氫化物[解析]依據Z元素的最外層電子數是次外層的3倍知Z為O，則X為N，依據圖示可得出X、Y同族，則Y為P。依據圖示，白格填充的為主族元素和稀有氣體元素，灰格填充的為副族元素和Ⅷ族元素，A錯誤；X和Z可以形成NO、NO2、N2O5等氮氧化物，不止兩種，B錯誤；X的最高價氧化物對應的水化物為HNO3，Y的最高價氧化物對應的水化物為H3PO4，則酸性HNO3>H3PO4，C正確；元素非金屬性越強，其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強，同主族元素，從上到下非金屬性減弱，同周期元素，從左到右非金屬性增加，則非金屬性強弱依次為O>N>P，氣態(tài)氫化物最穩(wěn)定的是Z的氣態(tài)氫化物，即H2O，D錯誤。3．(2024·江蘇泰州模擬)我國“祝融號”火星車成功著陸火星，其礦脈中含有原子序數依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z。已知W、Z同主族，且Z的原子序數是W的2倍，X的氫化物可用于蝕刻玻璃，Y與Z最外層電子數之和等于8。下列說法正確的是(B)A．離子半徑：Z>Y>W>XB．同周期第一電離能小于Z的元素有4種C．X與Y可形成共價化合物YX2D．簡潔氫化物的還原性：W的氫化物>Z的氫化物[解析]原子序數依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z，已知W、Z同主族，且Z的原子序數是W的2倍，則W為O，Z為S；X的氫化物可用于蝕刻玻璃，則X為F元素，Y與Z最外層電子數之和等于8，Y的最外層電子數為8－6＝2，Y的原子序數大于F的，則Y為Mg元素。同周期主族元素隨原子序數增大，第一電離能呈增大趨勢，但是第ⅡA族和第ⅤA族比相鄰元素的大，則同一周期小于Z的元素有Na、Mg、Al、Si，B正確；X和Y形成的化合物為MgF2，含有離子鍵，屬于離子化合物，C錯誤；非金屬性W>Z，則簡潔氫化物的還原性W的氫化物<Z的氫化物，D錯誤。4．(2024·湖南常德模擬)短周期主族元素X、Y、Z、W、M的原子序數依次增大。相鄰元素Y、Z位于同一周期且均具有多種常見氣態(tài)氧化物。X分別與Y、Z可形成10個電子的分子。W的單質在空氣中燃燒發(fā)出刺眼白光。M原子最外層電子數是其K層電子數的3倍。下列有關說法正確的是(C)A．簡潔氫化物的穩(wěn)定性：Y>ZB．W的最高價氧化物對應的水化物為強堿C．X、Y、Z形成的化合物中可能含有極性鍵和非極性鍵D．M在空氣中燃燒的產物為MO3[解析]短周期主族元素X、Y、Z、W、M的原子序數依次增大。相鄰元素Y、Z位于同一周期且均具有多種常見氣態(tài)氧化物，X分別與Y、Z可形成10個電子的分子，則X為H，Y為C，Z為N，W的單質在空氣中燃燒發(fā)出刺眼白光，則W為Mg，M原子最外層電子數是其K層電子數的3倍，則M為S。由分析可知，Y為C，Z為N，非金屬性：N>C，故簡潔氫化物的穩(wěn)定性：Y(C)<Z(N)，A錯誤；W為Mg，W的最高價氧化物對應的水化物為Mg(OH)2，Mg(OH)2不是強堿，B錯誤；X、Y、Z分別為H、C、N，形成的化合物中可能含有極性鍵和非極性鍵，如H2NCH2CH2NH2中既有極性鍵又有非極性鍵，C正確；M為S，S在空氣中燃燒生成SO2，即M在空氣中燃燒的產物為MO2，D錯誤。5．(2024·廣東珠海模擬)短周期主族元素X、Y、Z、M的原子序數依次遞增，Z、M的單質均能與水發(fā)生猛烈的化學反應，Z的最外層電子數是X、Y的最外層電子數之和，且X、Y相鄰。下列有關說法錯誤的是(D)A．離子半徑：M<ZB．Z、M可以形成離子化合物C．X、Y最高價含氧酸的酸性：X<YD．X、Y分別與Z形成的二元化合物中，各原子最外層均滿足8e－結構[解析]由題干信息可知，短周期主族元素X、Y、Z、M的原子序數依次遞增，短周期元素中單質能與水發(fā)生猛烈反應的有Li、Na和F2，依據原子序數的關系可知，Z、M的單質均能與水發(fā)生猛烈的化學反應，Z為F，M為Na，Z的最外層電子數是X、Y的最外層電子數之和，且X、Y相鄰，則X為B、Y為C。X為B，Y為C，Z為F，則X、Y分別與Z形成的二元化合物為BF3和CF4，CF4中各原子最外層均滿足8e－結構，但BF3中B原子最外層不滿足8e－結構，D錯誤。6．下表列出了短周期元素X、Y的各級電離能數據，下列說法正確的是(D)eq\f(電離能,kJ·mol－1)I1I2I3I4……元素X520729811815—……元素Y496456269129544……A.X、Y元素的最高化合價分別為＋3價、－4價B．原子失電子實力：X>YC．X和Y元素位于元素周期表中同一周期D．基態(tài)原子Y的電子排布式為1s22s22p63s1[解析]短周期元素X和Y的第一電離能、其次電離能均差別較大，因此最外層都有1個電子，均位于第ⅠA族；由于I1(X)>I1(Y)，則X是Li，Y是Na。Li和Na的最高化合價均為＋1價，A錯誤；原子失電子實力：Li<Na，B錯誤；Li和Na處于同主族，不在同一周期，C錯誤；Y是Na，基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s1，D正確。7．(2024·福建泉州模擬)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，W與X同周期且相鄰，W、Y的最外層電子數之和與Z的最外層電子數相等，Z的單質與X的氫化物可發(fā)生置換反應，常溫下Y的單質在濃硫酸中能形成致密氧化膜。下列說法確定正確的是(A)A．最簡潔氫化物的沸點：W<XB．Y與Z形成離子化合物C．W的氧化物是酸性氧化物D．簡潔離子的半徑：X<Y[解析]短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，常溫下Y的單質在濃硫酸中能形成致密氧化膜，則該元素為Al。W與X同周期且相鄰，W、Y的最外層電子數之和與Z的最外層電子數相等，則W的最外層電子數最大為4，若為4，則Z的最外層電子數為7，為氯元素，則W為碳元素，X為氮元素，符合題意要求。氮的簡潔氫化物為氨氣，氨氣分子間存在氫鍵，故甲烷的沸點低于氨氣，即最簡潔氫化物的沸點：W<X，A正確；鋁元素和氯元素形成共價化合物，如AlCl3，B錯誤；碳的氧化物有CO2和CO，前者是酸性氧化物，后者不是，C錯誤；N3－和Al3＋電子層結構相同，依據電子層數相同，原子序數越大半徑越小的規(guī)律，離子半徑：N3－>Al3＋，D錯誤。8．(2024·河北衡水中學調研)X、Y、Z、W為原子序數依次增大的四種短周期元素，X的核外電子總數與其周期數相同，Y的基態(tài)原子的價層電子中有3個未成對電子，Z的最外層電子數為其內層電子數的3倍；Z與W同主族。下列說法正確的是(C)A．離子半徑：W>Z>Y>XB．鍵角：H2Z<H2WC．簡潔氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：Z>WD．第一電離能：Y>W>Z[解析]X、Y、Z、W為原子序數依次增大的四種短周期元素，X的核外電子總數與其周期數相同，則X為氫元素；Y的基態(tài)原子的價層電子中有3個未成對電子，則Y為氮元素；Z的最外層電子數為其內層電子數的3倍，則Z為氧元素；Z與W同主族，則W為硫元素。電子層結構相同的離子，核電荷數越大，離子半徑越小，則離子半徑：O2－<N3－，A錯誤；H2O和H2S的中心原子均有2個孤電子對，但氧的電負性比硫大，O原子四周電子密度大，電子斥力大，故鍵角：H2O>H2S，B錯誤；非金屬性：O>S，則氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：H2O>H2S，C正確；第一電離能：N>O>S，D錯誤。9．(2024·浙江平湖高級中學模擬)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，X是空氣中含量最多的元素，Y核外有13種運動狀態(tài)不同的電子，基態(tài)時Z原子3p原子軌道上成對電子與不成對電子數目相等。下列說法正確的是(C)A．原子半徑：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)B．X的電負性比同周期左右相鄰兩元素的都大C．Z的簡潔氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性比W的弱，其水溶液的酸性也比W的弱D．常溫下Y的單質能溶于Z的最高價氧化物對應水化物的濃溶液[解析]短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，X是空氣中含量最多的元素，X是N元素；Y核外有13種運動狀態(tài)不同的電子，Y是Al元素；基態(tài)時Z原子3p原子軌道上成對電子與不成對電子數目相等，說明3p軌道有4個電子，Z是S元素，則W是Cl元素。常溫下，Al在濃硫酸中鈍化，故D錯誤。10．(2024·湖北七市(州)一調)V、W、X、Y、Z是由周期表中前20號元素組成的五種化合物，涉及元素的原子序數之和等于35，V、W、X、Z均由兩種元素組成。五種化合物的反應關系如圖：下列有關說法不正確的是(B)A．涉及元素中只有一種金屬元素，焰色試驗中其火焰顏色為磚紅色B．涉及元素中含有三種非金屬元素，原子半徑隨原子序數遞增而增大C．化合物W為電解質，其水化物能抑制水的電離D．Y和X反應可生成一種新的離子化合物，包含涉及的全部元素[解析]X是一種無色無味的氣體，是由兩種元素構成的化合物，且由固體V與氧氣反應得到，可知X、W均是氧化物，可確定V中含有碳或氮元素。W和Y均為白色固體，且W與H2O反應生成Y，W是氧化物，題中5種化合物涉及的全部元素的原子序數之和等于35，計算推知：V是CaC2，Y為Ca(OH)2，W為CaO，Z為C2H2，X為CO2。涉及元素只有Ca一種金屬元素，其焰色為磚紅色，A項正確；原子半徑C>O，B項錯誤；W為CaO，其和水反應生成Ca(OH)2，可以抑制水的電離，C項正確；X為CO2，Y為Ca(OH)2，兩者反應生成Ca(HCO3)2，D項正確。二、非選擇題：本題共4小題。11．(2024·山東濰坊高三檢測)A、B、C、D、E五種短周期元素，原子序數依次增大，其中只有C為金屬元素。A、C原子序數之和等于E的原子序數，D與B同主族且D原子序數是B原子序數的2倍。AB2和DB2溶于水得到酸性溶液，C2D溶于水得到堿性溶液。(1)E元素在周期表中的位置為第三周期第ⅦA族；工業(yè)上制取C單質的化學方程式為2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑。(2)A的最低負價氫化物的空間結構為正四面體形；C、D、E的簡潔離子的離子半徑的大小依次是S2－>Cl－>Na＋(用離子符號表示)。(3)化合物C2D3的水溶液在空氣中久置后變質，生成一種單質，所得溶液呈強堿性，用化學方程式表示這一變更過程：2Na2S3＋O2＋2H2O=4NaOH＋6S↓。[解析]依據信息可知，A為C、B為O、C為Na、D為S、E為Cl。(1)E為Cl，在周期表中位于第三周期第ⅦA族，工業(yè)上通過電解熔融的NaCl制取金屬鈉，反應的化學方程式為2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑。(2)A的最低負價氫化物為甲烷，空間結構為正四面體形；一般來說，電子層數越多，離子半徑越大，則鈉離子半徑最小，S2－、Cl－具有相同的電子層結構，離子半徑：S2－>Cl－，因此C、D、E的簡潔離子的離子半徑：S2－>Cl－>Na＋。(3)化合物Na2S3的水溶液在空氣中久置后變質，生成硫和氫氧化鈉，反應的化學方程式為2Na2S3＋O2＋2H2O=4NaOH＋6S↓。12．(2024·四川蒲江中學階段練習)C、O、Na、Al、Si、S、Cl是常見的幾種元素。請回答下列問題。(1)C元素的一種同位素可以測定文物年頭，這種同位素的符號為14C。(2)用“大于”“小于”或“等于”填空。①離子半徑O2－大于Al3＋②酸性H2SO4小于HClO4③得電子實力35Cl等于37Cl(3)在C、O、Si、S、Cl元素形成的簡潔氫化物中，穩(wěn)定性最差的簡潔氫化物的電子式為。(4)利用如圖所示裝置可驗證同主族元素非金屬性的變更規(guī)律。①儀器A的名稱為分液漏斗，干燥管D的作用是防止倒吸。②若要證明非金屬性：Cl>I，則A中加濃鹽酸，B中加KMnO4，KMnO4與濃鹽酸常溫下可反應生成Cl2，該反應的化學方程式為2KMnO4＋16HCl=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O，C中加淀粉KI混合溶液，視察到C中溶液變?yōu)樗{色(填現象)，即可證明，該反應的離子方程式為Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。從環(huán)境疼惜的角度考慮，此裝置缺少尾氣處理裝置，請描述你的改進措施：在C的試管口放置一團浸有濃NaOH溶液的棉團。③若要證明非金屬性：C>Si，則在A中加鹽酸、B中加CaCO3、C中加Na2SiO3溶液，有同學認為視察到C中溶液中出現白色沉淀，即可證明。你是否同意該同學的觀點？不同意(填“同意”或“不同意”，若“同意”下一問不必作答，若“不同意”請在后面的橫線上說明理由)鹽酸具有揮發(fā)性，揮發(fā)出的HCl氣體進入C中也會產生硅酸白色沉淀。[解析](1)14C可以測定文物年頭。(2)O2－、Al3＋為核外電子排布相同的離子，離子核電荷數越大，半徑越小，則離子半徑O2－大于Al3＋；非金屬性Cl>S，元素的非金屬性越強，最高價氧化物對應的水化物的酸性越強，則酸性H2SO4小于HClO4；同種元素原子得電子實力相同，則得電子實力35Cl等于37Cl。(3)非金屬性越弱，其簡潔氫化物的穩(wěn)定性越差，非金屬性最弱的是Si元素，SiH4是共價化合物，Si和H共用1對電子對，其電子式為。(4)①儀器A的名稱為分液漏斗；氣體在溶液中反應會導致裝置內壓強減小，簡潔發(fā)生倒吸，干燥管D的作用是防止倒吸；②KMnO4與濃鹽酸常溫下反應生成氯氣，該反應的化學方程式為2KMnO4＋16HCl=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O；氯氣的氧化性強于碘單質的，氯氣能夠將碘離子氧化成碘單質，視察到C中溶液變藍的現象，該反應的離子方程式為Cl2＋2I－=I2＋2Cl－；氯氣有毒，不能干脆排放，須要用NaOH溶液進行尾氣處理，改進措施為在C的試管口放置一團浸有濃NaOH溶液的棉團；③制備的二氧化碳中含有氯化氫，干擾試驗，須要用飽和的碳酸氫鈉溶液除去，否則不能證明非金屬性C>Si。13．(2024·陜西寶雞期中)某班同學想要設計試驗驗證元素性質變更規(guī)律。Ⅰ.第一組同學擬利用原電池反應檢測金屬的活動性依次，設計如圖甲所示原電池裝置，用鋁片和銅片作電極，電解質溶液為H2SO4溶液。(1)寫出甲中負極的電極反應式：Al－3e－=Al3＋。此電池工作時導線中電流方向為銅→鋁(填“銅→鋁”或“鋁→銅”)。(2)乙同學將銅電極換成鎂電極，如圖乙所示，試驗發(fā)覺也可組成原電池，此時鋁片上有氣體產生，則此原電池中負極是鎂片(填“鎂片”或“鋁片”)。(3)由以上試驗推斷，當把A、B兩種金屬用導線連接后同時浸入稀硫酸中，若B上發(fā)生還原反應，則A、B金屬的活潑性可能是A>B(填“A>B”或“A<B”)。Ⅱ.為了驗證元素周期律相關的結論，另一組同學也設計了一套試驗方案，并記錄了有關試驗現象。試驗方案試驗現象①將新制氯水滴入NaBr溶液中，振蕩后加入適量CCl4，振蕩，靜置分層，上層無色，下層橙紅色②將溴水滴入NaI溶液中，振蕩后加入適量CCl4，振蕩，靜置分層，上層無色，下層紫紅色③將少量I2固體加入NaCl溶液中，振蕩后加入適量淀粉溶液，振蕩，靜置溶液變藍色④將少量I2固體加入Na2S溶液，振蕩后靜置溶液變渾濁，出現淡黃色沉淀(4)方案①相關反應的離子方程式為2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2。(5)方案④相關反應的化學方程式為Na2S＋I2=2NaI＋S↓，由以上方案可知S、Cl、Br、I的非金屬性由強到弱的依次為Cl>Br>I>S(用化學符號表示)。(6)試驗結論：周期表中元素的非金屬性的變更規(guī)律為在周期表內，同一周期的元素自左向右非金屬性慢慢增加，同一主族元素自上而下，非金屬性慢慢減弱。[解析](1)甲中鋁和硫酸反應，銅和硫酸不反應，因此鋁為負極，則負極的電極反應式為Al－3e－=Al3＋。電流由正極到負極，即此電池工作時導線中電流方向為銅→鋁。(2)如圖乙所示，試驗發(fā)覺也可組成原電池，此時鋁片上有氣體產生，說明鋁片上是氫離子得電子生成氫氣，則鋁為正極，鎂為負極。(3)由以上試驗推斷，當把A、B兩種金屬用導線連接后同時浸入稀硫酸中，若B上發(fā)生還原反應，則A上發(fā)生氧化反應，失去電子，化合價上升，因此A為負極，則A、B金屬的活潑性可能是A>B。(4)方案①是氯水中氯氣和溴離子反應生成溴單質和氯離子，其反應的離子方程式為2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2，則氧化性Cl2>Br2。(5)方案④是單質碘和硫化鈉反應生成硫單質和碘化鈉，其反應的化學方程式為Na2S＋I2=2NaI＋S↓，說明氧化性I2>S；方案②是溴單質置換出碘單質，說明氧化性Br2>I2；依據以上方案可知S、Cl2、Br2、I2的氧化性為Cl2>Br2>I2>S，依據一般規(guī)律非金屬性越強，其單質的氧化性越強，則非金屬性由強到弱的依次為Cl>Br>I>S。(6)依據S、Cl得到同周期元素從左到右非金屬性慢慢增加，依據Cl、Br、I得到同主族元素從上到下非金屬性慢慢減弱，因此得出