4.1元素周期表和元素周期律 2024-2025学年高一上学期化学沪科版（2020）必修第一册

2024—2025学年高中化学沪科版必修第一册4.1元素周期表和元素周期律 一、单选题 1．下列有关元素周期表的说法正确的是 A．元素周期表有7个周期、18个族 B．短周期中周期序数等于主族序数元素只有3种 C．过渡元素、ⅠA族的元素全部都是金属元素 D．短周期中金属元素仅含6种、0族元素有3种 2．下列实验方案(夹持装置已略)能达实验目的的是    A．分离酒精和水 B．比较Mg、Al金属性的强弱 C．探究浓度对化学反应速率的影响 D．用海水制蒸馏水 3．有7种短周期元素，原子半径及主要化合价如表，下列说法正确的是 元素代号 X Y Z M W Q R 原子半径/nm 0.186 0.143 0.104 0.099 0.070 0.066 0.032 主要化合价 +1 +3 +6，-2 +7，-1 +5，-3 -2 +1 A．Z在第三周期ⅣA族 B．离子半径： C．Z、W、Q、R四种元素形成的化合物不可能是盐 D．M元素的非金属性比Z强 4．W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期主族元素，其原子半径和最外层电子数的关系如图所示。下列说法正确的是 A．简单氢化物的沸点：X<M B．Z的氧化物可用作耐火材料 C．X、Y、Z的简单离子半径：X<Y<Z D．最高价氧化物对应水化物碱性：Y<Z 5．“类比推理”是化学中常用的思维方法。下列推理正确的是 A．能与HI发生置换反应，推测也能与HI发生置换反应 B．Fe和反应生成，推测Fe与反应生成 C．与水反应生成HCl和HClO，推测与水反应生成HF和HFO D．Na保存在煤油中，推测Li也可保存中煤油中 6．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。W原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，X元素的金属性在短周期主族元素中最强。下列说法错误的是 A．元素W、X组成的化合物可能作为制氧剂 B．原子半径：r(X)>r(Y)>r(Z) C．若W、Y同主族，则Z的最高价氧化物对应的水化物为强酸 D．若Y为非金属元素，则气态氢化物的稳定性：Y>W 7．我国科学家开发一种光学晶体M，其结构如图。M由短周期主族元素X、Y、Z、W组成，其中X和Y的质子数之和等于Z原子的电子数，Y和Z同周期，Z和W同主族。下列说法正确的是    A．简单氢化物的还原性 B．原子半径： C．四种元素形成的化合物一定是共价化合物 D．Y、W的氧化物对应的水化物都是强酸 8．下列关于物质性质的比较，正确的是 A．酸性强弱： B．原子半径大小： C．碱性强弱： D．金属性强弱： 9．一种除草剂的结构如图，X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期元素，Z与R同主族。下列有关说法正确的是 A．Y、Z、W的原子半径由小到大的顺序为 B．最简单氢化物的稳定性：Z<R C．与形成的化合物为非极性分子 D．该分子不能与碱反应 10．我国西部地区蕴藏着丰富的锂资源，开发锂的用途是一个重要的科学课题。关于锂的叙述不正确的是 A．锂是密度较小的金属 B．等浓度的LiOH溶液的碱性比NaOH溶液强 C．锂的化学性质不如钠活泼 D．是离子化合物 11．在化学研究中，可以根据物质的组成、结构和反应规律等，预测元素及其化合物的性质、可能发生的化学反应。下面表格中根据事实，预测不合理的是 选项 事实 预测 A 钠与钾是第IA族元素，它们都能与水反应 铷与钠、钾属于同族元素，铷也能与水反应 B Na与Cl形成离子键，Al与Cl形成共价键 Si与Cl形成共价键 C HCl在1500℃时分解，HI在230℃时分解 HBr的分解温度介于二者之间 D 随着核电荷数递增，第IA族元素单质的沸点逐渐降低 随着核电荷数递增，第ⅦA族元素单质的沸点也逐渐降低 A．A B．B C．C D．D 12．已知P和S两种元素均位于第三周期，则 A．原子半径：P<S B．元素非金属性：P>S C．氯化物的稳定性：H3P>H2S D．最高价氧化物对应水化物的酸性：H3PO4<H2SO4 13．下列说法错误的是 A．金属元素无负化合价 B．ⅦA族元素的最高化合价均为+7 C．ⅡA族元素的原子最外层电子数均为2 D．元素的周期序数等于其相应原子的电子层数 14．固体化合物X由四种元素组成，某学习小组开展如下探究实验。下列说法错误的是 A．固体化合物X中的金属元素位于周期表第四周期第ⅠB族 B．固体化合物X为Cu2(OH)2CO3 C．黑色化合物隔绝空气分解的过程中，生成1 mol砖红色化合物，转移2 mol电子 D．蓝色溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可制得胆矾晶体 15．用如图装置进行实验(夹持及尾气处理装置略去)，能达到实验目的的是 选项 a中试剂 b中试剂 c中试剂 实验目的 装置 A 浓盐酸 固体 淀粉KI溶液 验证氧化性： B 浓硫酸 Cu片 品红溶液 验证具有漂白性 C 稀硝酸 固体 溶液 验证元素非金属性强弱： D 饱和NaCl溶液 电石 酸性溶液 验证有生成 A．A B．B C．C D．D 二、填空题 16．下表是元素周期表的一部分，请针对表中所列标号为①~⑩的元素回答下列问题。 族 周期 IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA 0 二 ① ② ③ ④ 三 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ (1)元素①的原子结构示意图是 。 (2)从元素原子得失电子的角度看，元素⑤具有 (填“氧化性”或“还原性”)。 (3)元素②形成的单质气体含有 (填“极性”或“非极性”)共价键。 (4)元素③，⑨与H原子以原子个数比为1：1：1形成的化合物的电子式为 。 (5)第三周期中元素的最高价氧化物对应水化物中碱性最强的是 (填化学式，下同)，最高价氧化物对应的水化物具有两性的物质是 ，这两种物质反应的离子方程式为 。 (6)元素③，⑤，⑨形成简单离子的半径由大到小的顺序是 (填离子符号)。 17．Na2SiO3溶液俗称 ，往Na2SiO3溶液中通入足量CO2气体发生的现象是： 。用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作 。 18．回答下列问题 (1)为什么副族元素又称为过渡元素？ (2)为什么在元素周期表中非金属元素主要集中在右上角三角区内？处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属。为什么？ (3)在周期表里找出Cr和Cu的价层电子，它们的电子排布符合构造原理吗？此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？ (4)预言119号元素基态原子最外层电子排布；预言第八周期有多少种元素？ (5)对角线规则：元素周期表中的某些主族元素其某些性质与 元素相似。 如铍、铝两元素的性质相似性 与酸反应 与碱反应 单质 氧化物 氢氧化物 19．类推法是科学学习的重要方法之一、下表提供的是VIA族元素的部分性质。请结合元素周期律完成下列问题： 元素 单质熔点/℃ (斜方硫) x 单质沸点/℃ (斜方硫) 主要化合价 、、 、、 原子半径 逐渐增大 单质与反应的情况 点燃时易化合 加热化合 加热时难化合 不能直接化合 (1)硒的熔点(x)范围可能是 。 (2)碲的主要化合价可能有 。 (3)在VIA族元素四种氢化物中，沸点最高的是 。 (4)、较稳定的是 。 三、计算题 20．钠、镁、铝的某些化合物在生产、生活中有着重要应用，按要求回答下列问题。 (1)Na2FeO4是一种高效多功能水处理剂，其中铁元素化合价为 价。 (2)钠元素在周期表中的位置是 ，碱金属元素原子最外层的电子都是 个。 (3)某研究性学习小组通过测量镁铝合金和盐酸反应生成气体体积的方法测定合金的成分，他们取10.2g镁铝合金与盐酸恰好完全反应，反应后收集到11.2L氢气(已转换成标准状况)： ①氢气的物质的量是 。 ②反应过程中消耗盐酸的物质的量是 。 ③10.2g合金中镁的物质的量是 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B D B A D B A A B 题号 11 12 13 14 15 答案 D D B B A 1．B 【详解】A．目前元素周期表有7个横行，每个横行是一个周期，有7个周期；元素周期表含有7个主族、7个副族、1个零族、1个第Ⅷ族，共有16个族，选项A错误； B．短周期中周期序数等于主族序数元素只有H、Be、Al共3种，选项B正确； C．过渡元素都是金属元素、ⅠA族的元素除H以外全部都是金属元素，选项C错误； D．短周期中金属元素仅含Li、Be、Na、Mg、Al共5种、0族元素有He、Ne、Ar共3种，选项D错误； 答案选B。 2．B 【详解】A．酒精和水互溶，不能用分液的方式分离，A错误； B．氢氧化镁不与氢氧化钠反应，而氢氧化铝可与氢氧化钠反应，说明氢氧化镁的碱性强于氢氧化铝，镁的金属性强于铝，B正确； C．稀硫酸能与铁反应放出氢气，浓硫酸与铁常温下发生钝化，无法生成氢气，不能探究浓度对反应速率的影响，C错误； D．该装置中冷凝水的进出方向错误，应该下口进上口出，D错误； 故答案选B。 3．D 【分析】R原子半径最小，主要化合价为+1价，R为H，Q原子半径较小，主要为-2价，Q为O，W原子半径略大于O，主要为+5价和-3价，W为N，M主要化合价为+7价和-1价，原子半径大于N，M为Cl，Z主要化合价为+6价和-2价，原子半径略大于Cl，Z为S，Y主要化合价为+3价，原子半径大于S，Y为Al，X主要化合价为+1价，原子半径最大，X为Na。 【详解】A．Z为S，在元素周期表第三周期ⅥA族，A错误； B．S2-比其他三种离子多一个电子层，离子半径最大，Na+、Al3+、O2-电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径S2->O2->Na+>Al3+，B错误； C．S、N、O、H四种元素可形成化合物(NH4)2SO4，该化合物是盐，C错误； D．M为Cl，Z为S，Cl的非金属性强于S，D正确； 故答案选D。 4．B 【分析】W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期主族元素，其原子半径和最外层电子数的关系如图所示，X、M最外层电子数都是6，结合原子半径可知，X为O元素，M为S元素；Y、W最外层电子数都是1，W的原子半径最小，则W为H，Y的原子半径最大，则Y为Na；Z的最外层电子数为3，其原子半径大于S，则Z为Al元素，综上，W为H，X为O，Y为Na，Z为Al，M为S元素，据此分析。 【详解】A．水分子之间存在氢键，则简单氢化物的沸点：，即X＞M，A错误； B．具有很高的熔点，可用作耐火材料，B正确； C．电子层相同时，核电荷数越大离子半径越小，则，即X＞Y＞Z，C错误； D．最高价氧化物对应水化物碱性与金属性有关，由于金属性：Na＞Al，则最高价氧化物对应水化物碱性：Y>Z，D错误； 故选B。 5．A 【详解】A．能与HI发生置换反应，单质溴的氧化性强于单质碘，也能与HI发生置换反应，A正确； B．氧化性较弱，与铁反应生成，B错误； C．F元素没有正化合价，与水反应不能生成HF和HFO，而是生成HF和O2，C错误； D．Li密度比煤油小，应保存在石蜡油中，D错误； 故选A。 6．D 【分析】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。W原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，则W为O，X元素的金属性在短周期主族元素中最强，则X为Na，Y和Z与Na同周期。 【详解】A．元素W、X组成的化合物过氧化钠、氧化钠，过氧化钠可作为制氧剂，故A正确； B．根据同周期从左到右原子半径逐渐减小，因此原子半径：r(X)>r(Y)>r(Z)，故B正确； C．若W、Y同主族，则Z为Cl，则Z的最高价氧化物对应的水化物为高氯酸，高氯酸为强酸，故C正确； D．若Y为非金属元素，则Y可能是S或则S以前的非金属，非金属性都比O的非金属性弱，根据非金属性越强，其简单氢化物的稳定性越强，则简单氢化物的稳定性： W>Y，故D错误。 综上所述，答案为D。 7．B 【分析】由已知结构图和信息可以推出：X为H元素，Y为N元素，Z为O元素，W为S元素，据此回答。 【详解】A．H2S的还原性比H2O的强，即简单氢化物的还原性，A错误； B．同周期从左向右半径递减，又氢原子半径最小，故原子半径N>O>H，即，B正确； C．四种元素可以形成硫酸铵，其为离子化合物，C错误； D．HNO2、H2SO3等都是弱酸，D错误； 故选B。 8．A 【详解】A．因非金属性Cl＞Br＞I，非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，所以酸性，故A正确； B．同周期自左到右原子半径逐渐减小，则原子半径Na＞S，同主族自上而下原子半径逐渐增大，则原子半径S＞O，故B错误； C．因金属性K＞Na＞Li，金属性越强，最高价氧化物对应的水化物碱性越强，所以碱性KOH＞NaOH＞LiOH，故C错误； D．同周期自左到右，金属性逐渐减弱，所以金属性Na＞Mg＞Al，故D错误； 故选A。 9．A 【分析】一种除草剂的结构如图，X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期元素，Z与R同主族，结合化合物中化学键的特征分析可知，X为H元素，Y为C元素，Z为N元素，W为O元素，R为P元素。 【详解】A．Y、Z、W分别为: C、N、O，同周期从左到右原子半径依次减小，原子半径由小到大的顺序为W<Z<Y，故A正确； B．非金属性越强，最简单氢化物的稳定性越强，非金属性N > P，则氢化物稳定性Z>R，故B错误； C．X与W形成的化合物可以为H2O、H2O2，都为极性分子，故C错误； D．分子结构中含羧基官能团，能和碱反应，故D错误； 答案选A。 10．B 【详解】A．Li的密度小，为较轻的金属，故A正确； B．金属性：Na＞Li，可知等浓度的LiOH的碱性比NaOH弱，故B错误； C．金属性：Na＞Li，则锂的化学性质不如钠活泼，故C正确； D．是由锂离子和氧离子组成的，是离子化合物，故D正确； 故选B。 11．D 【详解】A．从上到下同主族金属性依次增强，钠与钾是第ⅠA族元素，它们都能与水反应，预测铷与钠、钾属于同族元素，铷也能与水反应，A正确； B．从左到右同周期非金属性增强，金属性减弱，Na与Cl形成离子键，Al与Cl形成共价键，预测得到Si与Cl形成共价键，B正确； C．从上到下同主族非金属氢化物稳定性减弱，HCl在1500° C 时分解，HI在230° C时分解，预测HBr的分解温度介于二者之间，C正确； D．随着核电荷数递增，第ⅠA族元素单质除氢外为金属单质，形成的是金属晶体，金属晶体的沸点和金属键有关，沸点逐渐降低，第VIIA族元素的单质形成的是分子晶体，分子晶体熔沸点和分子间作用力有关， 随着核电荷数递增，第VIIA族元素单质的沸点逐渐升高，D错误； 故选D。 12．D 【详解】A．同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，故原子半径：P>S，故A错误； B．同一周期从左到右，元素的非金属性逐渐增强，故元素非金属性：P<S，故B错误； C．非金属性越强，则氢化物的稳定性越强，由于元素非金属性：P<S，故氢化物的稳定性：H3P<H2S，故C错误； D．非金属性越强，则最高价氧化物对应水化物的酸性越强，由于元素非金属性：P<S，最高价氧化物对应水化物的酸性：H3PO4<H2SO4，故D正确； 故选D。 13．B 【详解】A．金属元素均无负化合价，故A正确； B．ⅦA族元素F无正价，故B错误； C．ⅡA族元素的原子最外层电子数均为2，故C正确； D．元素的周期序数等于电子层数，故D正确； 故选B。 14．B 【分析】 采用逆推法，红色金属单质为Cu，质量为0.96 g，其物质的量为n(Cu)= =0.015 mol；蓝色溶液为CuSO4溶液，砖红色化合物为Cu2O，物质的量为n(Cu2O)= =0.015mol，能使带火星的木条复燃的气体为O2，则黑色化合物为CuO，根据Cu盐酸守恒可知其物质的量为0.03 mol；3.46 g化合物X加热分解生成的水为0.18 g，水物质的量为n(H2O)= =0.01 mol；2.00 g白色沉淀为CaCO3，其物质的量为0.02 mol，无色无味气体为CO2，物质的量为0.02 mol。根据3.46 gX分解生成0.01 mol H2O、0.03 mol CuO和0.02 mol CO2，可知X的化学式。 【详解】A．固体化合物X中的金属元素为Cu，Cu是29号元素，位于元素周期表第四周期第ⅠB族，A正确； B．3.46 gX分解生成0.01 mol H2O、0.03 mol CuO和0.02mol CO2，n(CuO)：n(CO2)：n(H2O)=0.03 mol：0.02 mol：0.01 mol=3：2：1，则根据各种元素的原子个数关系，可知X的化学式是Cu3(OH)2(CO3)2，B错误； C．黑色化合物CuO隔绝空气高温分解的反应为，可知生成1 mol Cu2O，转移2 mol电子，C正确； D．蓝色溶液为硫酸铜溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可制得胆矾晶体，D正确； 故选B。 15．A 【详解】A．浓盐酸与固体反应制备氯气，氯气氧化KI生成碘单质，碘遇淀粉变蓝，证明氧化性，A正确； B．浓硫酸和Cu反应制取SO2需要加热，图中缺少加热装置，B错误； C．稀硝酸具有挥发性，挥发出来的硝酸会混在CO2中，硝酸也能与硅酸钠反应生成硅酸，无法证明碳酸的酸性强于硅酸，即无法证明非金属性C>Si，C错误； D．电石里面还有硫化钙和磷化钙等杂质，制备得到的乙炔里面还有H2S和PH3；H2S和PH3也会使酸性高锰酸钾溶液褪色，无法证明是乙炔使其褪色的，D错误； 答案选A。 16．(1) (2)还原性 (3)非极性键 (4) (5) NaOH (6) 【分析】根据周期表种的位置关系，可得①为C、②为N、③为O、④为F、⑤为Na、⑥为Mg、⑦为Al、⑧为S、⑨为Cl、⑩为Ar。 【详解】（1）C为6号元素，原子结构示意图。 （2）Na原子结构中最外层只有1个电子，易失去电子，故具有还原性。 （3）氮气中形成了氮氮之间的非极性键。 （4）O、Cl与H形成的原子个数比为1：1：1的化合物为HClO，其电子式为。 （5）同周期元素随核电荷数增大金属性减弱，其最高价氧化物对应水化物的碱性越弱，故碱性最强的是NaOH，具有两性的为，氢氧化钠和氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水的离子方程式为。 （6）一般电子层数越多半径越大，故Cl-最大；核外电子数相同时核电荷数越大半径越小，故大小关系为。 17． 水玻璃 有白色沉淀生成 防火剂 【详解】Na2SiO3溶液俗称水玻璃，已知H2CO3的酸性强于H2SiO3，故往Na2SiO3溶液中通入足量CO2气体发生的反应方程式为：Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓，现象是：有白色沉淀生成，Na2SiO3具有很强的耐热性，因此Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，可做防火剂，故答案为：水玻璃；有白色沉淀生成；防火剂。 18．(1)副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域，因此，又把副族元素称为过渡元素 (2)由元素的价电子结构和元素周期表中元素性质递变规律可知，在元素周期表中，同周期的元素从左到右非金属性渐强，同主族元素从上到下非金属性渐弱，结果使元素周期表右上角的元素主要呈现非金属性。处于非金属三角区边缘的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，因此，这些元素常被称之为半金属或准金属 (3)Cr和Cu的价层电子，它们的电子排布不符合构造原理，Mo、Ag、Au基态原子电子排布不符合构造原理 (4)119号元素基态原子最外层电子排布8s1，第八周期有50中元素 (5) 右下方的主族元素 【详解】（1）副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域，因此，又把副族元素称为过渡元素。 （2）由元素的价电子结构和元素周期表中元素性质递变规律可知，在元素周期表中，同周期的元素从左到右非金属性渐强，同主族元素从上到下非金属性渐弱，结果使元素周期表右上角的元素主要呈现非金属性。处于非金属三角区边缘的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，因此，这些元素常被称之为半金属或准金属。 （3）Cr的价层电子排布式为3d54s1，而不是3d44s2，不符合构造原理；Cu的价层电子排布式为3d104s1，而不是3d94s2，不符合构造原理；基态原子电子排布不符合构造原理的还有 Mo（4d55s1）、Ag（4d105s1）、Au（5d106s1）。 （4）119号元素基态原子位于第八周期第ⅠA族，最外层电子排布8s1，第八周期有50中元素。 （5）对角线规则：元素周期表中的某些主族元素其某些性质与右下方的主族元素元素相似。如铍、铝两元素的性质相似性：Al与酸反应的离子方程式为：、Be与酸反应的离子方程式为：；Al与碱反应的离子方程式为：、Be与碱反应的离子方程式为：；Al2O3与酸反应的离子方程式为：、BeO与酸反应的离子方程式为：；Al2O3与碱反应的离子方程式为：、BeO与酸反应的离子方程式为：；Al(OH)3与酸反应的离子方程式为：、Be(OH)2与酸反应的离子方程式为：；Al(OH)3与碱反应的离子方程式为：、Be(OH)2与碱反应的离子方程式为：。 19．(1)113～450℃ (2)-2，＋4，＋6 (3)H2O (水) (4) 【详解】（1）从表中氧族元素熔沸点的递变规律可以看出，从O到Te，熔点依次升高，所以硒的熔点应介于S和Te的熔点之间，熔点范围可能是113～450℃。故答案为：113～450℃； （2）从硫到硒，化合价都为－2，＋4，＋6，碲的主要化合价可能有-2，＋4，＋6。故答案为：-2，＋4，＋6； （3）在VIA族元素四种氢化物中，水分子间能形成氢键，分子间作用力大，而其余三种氢化物分子间不能形成氢键，分子间作用力相对于水小得多，沸点最高的是H2O (水)。故答案为：H2O (水)； （4）周期表中同主族从下到上，同周期从左到右，元素的非金属性增强，元素的氢化物稳定性增强，、较稳定的是。故答案为：。 20．(1)+6 (2) 第三周期第ⅠA族 1 (3) 0.5mol 1mol 0.2mol 【详解】（1）Na2FeO4中钠、氧化合价分别为+1、-2，根据化合价代数和为零，可知，铁化合价为+6； （2）钠为11号元素，元素在周期表中的位置是第三周期第ⅠA族，碱金属元素原子最外层的电子都是1个。 （3）镁铝合金与盐酸发生反应：Mg+2HCl=MgCl2+H22↑、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，n(H2)=11.2L÷22.4L/mol =0.5mol；设混合物中含有xmolMg，ymolAl，则有x+1.5y＝0.5 24x+27y＝10.2；解之得：x=0.2，y=0.2； ①氢气的物质的量是0.5mol。 ②反应过程中消耗盐酸的物质的量为2x+3y=2×0.2mol+3×0.2mol=1mol。 ③10.2g合金中镁的物质的量为0.2mol。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$