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专题5 微观结构与物质的多样性
一、单项选择题(本题共13小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题3分,共39分)
1.(2024·南通海安实验中学阶段练习)由下列图像所得结论正确的是( )
甲 乙
丙 丁
A.图甲表示向Ba(OH)2溶液中加入硫酸铜溶液时溶液导电能力的变化,AB段对应的离子方程式为Ba2++SBaSO4↓
B.图乙表示光照时新制氯水中氯离子浓度的变化,说明光照时HClO不断分解为HCl和O2
C.图丙表示第11~18元素原子的最外层电子数随原子序数的变化,说明随原子序数增大,原子的最外层电子排布呈现从1→稳定结构所需电子数的周期性变化
D.图丁表示第三周期主族元素最高化合价随原子序数的变化,说明随原子序数增大,主族元素的最高正价呈现从+1→+7的周期性变化
2.(2024·盐城期末)人们在金星大气中探测到PH3,据此推断金星大气层或存在生命。利用下列反应:P4+3KOH+3H2O3KH2PO2+PH3↑可制备PH3。下列说法正确的是( )
A.PH3可形成分子间氢键
B.K+的结构示意图为
C.H2O的电子式为H
D.KH2PO2中含有离子键和共价键
3.下列关于氢键的说法不正确的是( )
A.HF的沸点比HCl的沸点高,是由于HF分子间存在氢键
B.水在结冰时体积膨胀,是由于水分子之间存在氢键
C.NH3的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键
D.水分子和氨分子之间也能形成氢键
阅读下面资料,回答4~6题。
现代元素周期表是1869年俄国科学家门捷列夫首创。下图是扇形元素周期表,表中的“1、2、3、4”表示原子的核外电子层数,与现代元素周期表中的周期对应;“一、二、三……”与现代元素周期表中的族对应,共18列;“①②③④……”表示元素周期表中1~18号的部分元素。
4.下列关于该元素周期表的说法正确的是( )
A.①为Na
B.①②属于同一周期
C.③④原子的最外层电子数相同
D.①~⑨在现代元素周期表中均为短周期主族元素
5.下列说法正确的是( )
A.原子半径:②<⑤
B.简单气态氢化物的热稳定性:⑤<⑧
C.⑥⑨形成的化合物为离子化合物
D.⑦⑧的最高价氧化物的水化物均为强酸
6.③可以形成多种物质,其中两种物质的结构如下图。下列说法正确的是( )
足球烯 金刚石
A.足球烯为化合物
B.足球烯与金刚石互为同素异形体
C.两种物质的物理性质、化学性质完全相同
D.两种物质受热变成液体,吸收的热量均用于破坏原子间的共价键
7.(2024·无锡锡山高级中学阶段练习)下列结论正确的是( )
①原子半径:Cl>S>P ②气态氢化物的热稳定性:HF>HCl>PH3 ③离子还原性:S2->Cl->Br->I- ④元素的金属性:K>Na>Li ⑤酸性:H2SO4>HClO4 ⑥碱性:KOH>NaOH>Mg(OH)2
A.① B.③⑥ C.②④⑥ D.①③④
8.一种新型合成氨的方法如图所示。下列说法正确的是( )
A.N2的电子式为N︙︙N
B.NH3的水溶液能导电,NH3属于电解质
C.该过程的总反应为N2+6HCl3Cl2+2NH3
D.Mg3N2中既含有离子键又含有共价键
9.根据元素周期律,由下列事实进行归纳推测,推测不合理的是( )
选项
事实
推测
A
Ca与冷水较易反应,Mg与冷水较难反应
Be(铍)与冷水更难反应
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
Si是半导体材料,同族的Ge是半导体材料
ⅣA族元素的单质都是半导体材料
D
HCl在1 500 ℃时分解,HI在230 ℃时分解
HBr的分解温度介于两者之间
10.(2025·扬州中学阶段练习)已知X、Y、Z、W四种元素,原子序数小于18且依次增大。其中X元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍;Y元素最外层电子数比其次外层电子数多4个;Z元素原子最外层有1个电子;W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数。下列说法正确的是( )
A.W元素形成的阴离子的结构示意图为
B.化合物XY属于酸性氧化物
C.化合物Z2Y能与XY2发生氧化还原反应
D.化合物Z2W中阴、阳离子的最外层电子数均达到8个电子稳定结构
11.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表。
元素代号
原子半径/(10-10m)
主要化合价
最高正价
最低负价
X
1.86
+1
—
Y
0.99
+7
-1
Z
1.43
+3
—
M
1.60
+2
—
R
0.75
+5
-3
Q
0.74
—
-2
下列说法不正确的是( )
A.由元素X和Q组成的化合物可能含有共价键
B.X、Z、R的最高价氧化物对应水化物可彼此反应
C.离子半径:r(M2+)<r(R3-)
D.Z和Y形成的化合物为离子化合物
12.(2024·苏州实验中学阶段练习)短周期元素X、Y、Z、M、W的原子序数依次增大,其最高正化合价或最低负化合价与原子序数的关系如下图所示,下列说法不正确的是( )
A.X2W是共价化合物
B.元素X可能是Li元素
C.原子半径:r(M)>r(W)
D.元素Z的最高价氧化物的水化物具有两性
13.某种超分子(Q)的结构如图所示(短线代表共价键),W、X、Y、Z为原子序数依次递增的短周期元素,其中W、X、Z分别位于不同周期,W元素原子半径是周期表中最小的,Z是同周期中金属性最强的元素,下列说法正确的是( )
A.原子半径:Z>Y>X
B.Q中所有原子最外层均达到8电子稳定结构
C.最简单气态氢化物的稳定性:X<Y
D.Y、Z形成的化合物一定只含离子键
二、非选择题(本题共4小题,共61分)
14.(18分)Ⅰ.现有以下五种物质:
①Na ②金刚石 ③NaCl ④NH3 ⑤He
请用相应序号填空。
(1)熔化时只需要克服分子间作用力的是 。
(2)含有共价键的有 。
(3)既能表示物质组成又能表示单质分子的是 。
(4)熔化时能导电的是 。
(5)①②④三种物质熔点由高到低的顺序为 。
Ⅱ.下列各组物质中:
①液氯和氯气 ②白磷和红磷
③和
Cl和Cl
⑤(CH3)2CHCH3和CH3(CH2)2CH3
(1)互为同分异构体的有 (填序号,下同)。
(2)互为同素异形体的有 。
(3)互为同位素的有 。
(4)属于同一种物质的有 。
15.(14分)(2024·南通期末)作为元素周期律表现形式的元素周期表,是学习和研究化学的重要工具。下表为元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。回答下列问题(涉及相关元素时须用对应元素符号表示)
(1)推测原子序数为15的元素在周期表中的位置 。
(2)e、g两种元素对应简单离子半径由大到小的顺序是 。
(3)写出b单质和e的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应的化学方程式 。
(4)b、e按原子个数1∶2形成的化合物是一种溶剂,写出该化合物的电子式 。
(5)利用如图装置可比较b、d、f的非金属性强弱,则装置中试剂X为 ,试管中出现的现象是 。
(6)下列说法正确的是 (填字母)。
A.a的金属性强于g
B.h的简单氢化物热稳定性强于f的
C.在周期表中金属与非金属的分界处可以找到半导体材料
16.(14分)下图是元素周期表的一部分,回答下列问题。
(1)Ge的最高正价为 价,Bi的最高价氧化物为 (填化学式)。
(2)根据元素周期律推断:
①阴影部分元素最容易与氢气化合的是 (填元素符号)。
②H3AsO4、H2SeO4的酸性强弱:H3AsO4 (填“>”“<”或“=”,下同)H2SeO4。
③氢化物的还原性:H2O H2S。
(3)可在图中分界线(虚线部分)附近寻找 (填字母,下同)。
A.农药
B.合金材料
C.半导体材料
D.优良的催化剂
(4)镓(31Ga)的化合物氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)作为第三代半导体材料,具有耐高温、耐高电压等特性,随着5G技术的发展,它们的商用价值进入“快车道”。下列说法正确的是 。
A.原子半径:Ga>N
B.N的非金属性比O强
C.Ga的金属性比Al弱
D.As和Sb的氧化物可能是两性氧化物
17.(15分)(2024·南京期末)随着原子序数的递增,7种短周期元素(用字母表示)原子半径的相对大小、最高正化合价或最低负化合价的变化如图所示。
请回答下列问题:
(1)b在元素周期表中的位置是 。
(2)a、c、d可形成一种原子个数比为1∶1∶1的化合物,其电子式是 。
(3)比较d、e简单离子的半径大小 (用离子符号表示)。
(4)比较f、g的最高价氧化物的水化物的酸性强弱 (用化学式表示)。
(5)设计一个实验比较g的单质与I2的氧化性强弱 (须使用淀粉-KI溶液)。
(6)g的一种含氧酸钾盐(g元素为+1价)可与Fe(NO3)3溶液在强碱性条件下制取绿色消毒剂K2FeO4,反应的离子方程式为 ,反应每转移3 mol电子时,生成K2FeO4的物质的量为 。
参考答案
1.B AB段对应的离子方程式为Ba2++2OH-+Cu2++SBaSO4↓+Cu(OH)2↓,A错误;新制氯水中存在HClO,HClO不稳定,在光照条件下,易分解成HCl和氧气,使得溶液中氯离子浓度逐渐增大,B正确;通过该图只能说明11~18元素原子的最外层电子数随原子序数的增大,呈现从1→稳定结构所需电子数的变化,并不能据此说明呈周期性变化,C错误;图丁只能说明第三周期主族元素最高化合价随原子序数的变化呈现从+1→+7的变化,不能说明呈周期性变化,D错误。
2.D 氢键只存在于含有非金属性较强的N、O、F元素的分子之间,故PH3不能形成分子间氢键,A错误;K+的结构示意图为,B错误;H2O是共价化合物,故其电子式为H,C错误;KH2PO2是离子化合物,存在离子键,H2P中存在P—H键、P—O键,D正确。
3.C 4.D 5.C 6.B
7.C P、S、Cl都为第三周期元素,同一周期元素从左到右,原子半径减小,故原子半径:P>S>Cl,①错误;非金属元素的非金属性越强,其气态氢化物越稳定,非金属性:F>Cl>P,故②正确;非金属性越强,对应阴离子的还原性越弱,故还原性:S2->I->Br->Cl-,③错误;同族元素由上到下金属性增强,故金属性:K>Na>Li,④正确;非金属的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,则酸性:HClO4>H2SO4,⑤错误;元素的金属性越强,对应的氢氧化物的碱性越强,碱性:KOH>NaOH>Mg(OH)2,⑥正确。
8.C 氮气分子中氮原子之间共用3对电子且每个N原子含有1个孤电子对,N2的电子式为N︙︙,A错误;NH3的水溶液能导电,是一水合氨电离出离子,NH3不能发生电离,故NH3属于非电解质,B错误;由图可知,反应物为N2和HCl,生成物为Cl2和NH3,反应方程式为N2+6HCl3Cl2+2NH3,C正确;Mg3N2只含离子键,不存在共价键,D错误。
9.C ⅣA族元素不都位于金属元素和非金属元素分界线处,因此ⅣA族元素的单质不都是半导体材料,如单质碳是非金属,铅是金属,二者都不是半导体材料,C符合题意。
10.D X、Y、Z、W四种元素,原子序数小于18且依次增大。X元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍,则X为C元素,Y元素最外层电子数比其次外层电子数多4个,则Y为O元素,Z元素原子最外层有1个电子,Z为Na元素,W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数,则W为S元素。W形成的阴离子为S2-,其结构示意图为,A错误;化合物XY为CO,CO属于不成盐氧化物,不是酸性氧化物,B错误;化合物Z2Y为Na2O,XY2为CO2,Na2O和CO2反应生成Na2CO3,元素化合价没有发生变化,没有发生氧化还原反应,C错误;化合物Z2W为Na2S,其阴离子为S2-,阳离子为Na+,这两种离子最外层电子数均达到8电子稳定结构,D正确。
11.D
12.A 元素X、Y、Z、M、W的原子序数依次增大,根据最高正化合价或最低负化合价与原子序数的关系,X的最高价为+1,X是H元素或Li元素;Y的最高正价为+5,Y是N元素;Z的最高正价为+3,Z是Al元素;M的最高正价为+4,M是Si元素;W的最低正价为-2,W是S元素。X是H元素或Li元素,H2S、Li2S可能是共价化合物也可能是离子化合物,A错误;元素X可能是Li元素,B正确;同周期元素从左到右半径依次减小,原子半径:r(Si)>r(S),C正确;Z是Al元素,Al(OH)3具有两性,D正确。
13.C W、X、Y、Z为原子序数依次递增的短周期元素,其中W、X、Z分别位于不同周期,W元素原子半径是周期表中最小的,Z是同周期中金属性最强的元素,则W为H元素、Z为Na元素;由超分子中X、Y形成的共价键分别为4、2可知,X为C元素、Y为O元素。同周期元素,从左到右原子半径依次减小,则氧原子的原子半径小于碳原子,A错误;由图可知,Q中氢原子的最外层电子数为2,不是8电子稳定结构,B错误;同周期元素,从左到右元素的非金属性依次增强,最简单气态氢化物的稳定性依次增强,则甲烷的稳定性弱于水,C正确;过氧化钠是含有离子键和共价键的离子化合物,D错误。
14.答案 Ⅰ.(1)④⑤ (2)②④ (3)⑤ (4)①③
(5)②>①>④
Ⅱ.(1)③⑤ (2)② (3)④ (4)①
解析 Ⅰ.(1)分子晶体熔化时只需要克服分子间作用力,④NH3、⑤He属于分子晶体。(2)②金刚石是碳原子之间通过共价键形成空间网状结构的晶体;④NH3是分子晶体,N和H之间通过共价键形成NH3分子,所以含有共价键的有②④。(3)⑤He既能表示物质氦气,又能表示氦气分子。(4)金属和离子化合物在熔化时能导电,①为金属Na,③NaCl为离子化合物,两者熔化时能导电。(5)一般情况下,物质熔点由高到低的顺序为共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点变化范围很大,①Na属于金属晶体,钠的熔点较低,②金刚石属于共价晶体,④NH3属于分子晶体,三种物质熔点由高到低的顺序为②>①>④。
15.答案 (1)第三周期ⅤA族
(2)S2->K+
(3)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
(4)
(5)HClO4溶液 产生白色沉淀
(6)C
解析 根据元素周期表,a为Li,b为C,c为N,d为Si,e为S,f为Cl,g为K,h为Br。(1)原子序数为15的元素为磷元素,在元素周期表中的位置第三周期ⅤA族。(2)S、K两种元素对应简单离子的核外电子排布相同,原子序数大的半径小,则半径大小是S2->K+。(3)S的最高价氧化物对应水化物的浓溶液为浓硫酸,与碳单质反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。(4)C、S按原子个数1∶2形成的化合物是CS2,CS2的电子式为。(5)元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,根据强酸制弱酸,利用如图装置可比较C、Si、Cl的非金属性强弱,则装置中试剂X为HClO4溶液;高氯酸与碳酸钙反应生成二氧化碳,通入硅酸钠溶液中生成硅酸沉淀,试管中出现的现象是产生白色沉淀。(6)同主族元素,从上至下,元素的金属性增强,Li的金属性弱于K,A错误;元素的非金属性越强,简单氢化物越稳定,Br的简单氢化物的热稳定性弱于Cl的简单氢化物的热稳定性,B错误;在元素周期表中金属与非金属的分界处可以找到半导体材料,如Si,C正确。
16.答案 (1)+4 Bi2O5 (2)①F ②< ③< (3)C
(4)AD
解析 (1)Ge和C同主族,最高正价是+4价;Bi在ⅤA族,最正高价是+5价,最高价氧化物的化学式为Bi2O5。(2)①F元素的非金属性最强,所以阴影部分元素最容易与氢气化合的元素是F。②As和Se位于同一周期,同周期主族元素,从右到左,非金属性递减,最高价含氧酸的酸性减弱,所以酸性:H3AsO4<H2SeO4。③O、S位于同一主族,非金属性:O>S,还原性:S2->O2-,氢化物的还原性:H2O<H2S。(3)可在金属元素和非金属元素的分界线附近寻找半导体材料。(4)Ga位于元素周期表第四周期ⅢA族,N位于元素周期表第二周期ⅤA族,电子层数Ga大于N,故原子半径Ga大于N,A正确;同周期主族元素,从左到右,非金属性逐渐增强,故非金属性:O>N,B错误;Ga位于元素周期表第四周期ⅢA族,与Al元素在同一主族,同主族元素,从上到下,元素金属性递增,Ga金属性强于Al元素,C错误;As和Sb均在金属元素和非金属元素的分界线附近,它们既具有金属性也具有非金属性,故它们的氧化物可能有两性,D正确。
17.答案 (1)第二周期ⅤA族 (2)Na+H]-
(3)Na+>Al3+ (4)HClO4>H2SO4
(5)取少量淀粉-KI溶液于试管中,加入少量新制氯水,若溶液变为蓝色,证明Cl2的氧化性强于I2
(6)3ClO-+2Fe3++10OH-2Fe+3Cl-+5H2O
1 mol
解析 同周期元素,从左向右,原子半径逐渐减小,最高正化合价逐渐增大(O、F除外),最低负化合价的绝对值逐渐减小。依此规律并结合题图可推出图中所列各种元素:a原子半径最小,最高正化价为+1价,为H元素;b、c属于第二周期元素,最高或最低化合价分别为+5价、-2价,则分别是N、O元素;d、e、f、g为第三周期元素,最高或最低化合价分别为+1价、+3价、-2价、-1价,则可推出它们分别是Na、Al、S、Cl元素。(1)N元素在元素周期表中的位置是第二周期ⅤA族。(2)H、O、Na可形成一种原子个数比为1∶1∶1的化合物为NaOH,其电子式是Na+H]-。(3)电子层数相同时,原子序数越小则离子半径越小,因此Na+、Al3+简单离子的半径大小为Na+>Al3+。(4)同周期元素,从左到右,元素的非金属性逐渐增强,非金属性越强则最高价氧化物的水化物的酸性越强,非金属性:Cl>S,因此酸性:HClO4>H2SO4。(5)g的单质为Cl2,证明Cl2、I2的氧化性强弱的实验为取少量淀粉-KI溶液于试管中,加入少量新制氯水,若溶液变为蓝色,证明Cl2的氧化性强于I2。(6)氯元素的一种含氧酸钾盐(氯元素为+1价),为NaClO,NaClO与Fe(NO3)3溶液在强碱性条件下制取绿色消毒剂K2FeO4,反应的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-2Fe+3Cl-+5H2O;该反应中,铁元素从+3价升高到+6价,根据电子得失守恒有2Fe3+~2Fe~6e-,当反应每转移3 mol电子时,生成K2FeO4的物质的量为1 mol。
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