内容正文:
第一单元 元素周期律和元素周期表
第1课时 元素周期律
[学习目标] 1.通过分析1~18号元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的变化,总结出它们的递变规律,并由此认识元素周期律。 2.初步了解元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。
任务一 原子结构的周期性变化
1.原子序数
(1)概念:化学家按照 核电荷数 由小到大的顺序给元素依次编号,这种编号叫作原子序数。
(2)数量关系:原子序数= 核电荷数 = 质子数 = 核外电子数 。
2.原子结构变化规律
(1)原子最外层电子排布的规律性变化
由图可以看出:从3~18号元素随着原子序数的递增,最外层电子数重复出现从 1 递增到 8 的变化,说明元素原子的最外层电子排布呈现 周期性 变化。
(2)原子半径的变化规律(稀有气体元素除外)
结合教材P115表5-1的数据,以元素原子核电荷数为横坐标,原子半径为纵坐标,绘制折线图如图所示。
由图可以看出:3~9号元素及11~17号元素随核电荷数的递增,元素原子半径呈现由 大 到 小 的周期性变化。
[交流研讨] (1)如何比较判断H、Li、Na、K原子半径的大小?理由是什么?
提示:H、Li、Na、K原子最外层电子数相同,电子层数依次增多,故原子半径依次增大。
(2)如何比较Na+、Mg2+、Al3+半径的大小?
提示:Na+、Mg2+、Al3+的电子层结构相同,核外电子数相同,核电荷数逐渐增大,离子半径逐渐减小。
(3)试比较S2-、Al3+、Na+、Mg2+及O2-离子半径的大小,并指出判断依据。
提示:S2-比O2-多一个电子层,则S2-半径大于O2-,Al3+、Na+、Mg2+、O2-的电子层结构相同,Al3+的核电荷数比Mg2+大,Mg2+的核电荷数比Na+大,Na+的核电荷数大于O2-,则离子半径:S2->O2->Na+>Mg2+>Al3+。
“三看法”比较微粒半径的大小
一看层,层多径大;
二看核,层同核多径小;
三看电子,层同核同电子多径大,如半径:Cl->Cl、Fe2+>Fe3+。
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1.下列微粒半径大小比较正确的是( )
A.Na+<Mg2+<Al3+<O2- B.S2->Cl->Na+>Al3+
C.Na<Mg<Al<Si D.Cs<Rb<K<Na
答案:B
解析:四种离子核外电子排布相同,核电荷数越大,半径越小,应为O2->Na+>Mg2+>Al3+,A错误;S2-和Cl-,Na+和Al3+的核外电子排布分别相同,电子层数相同,微粒半径大小取决于核电荷数,S2-和Cl-比Na+和Al3+多一个电子层,微粒半径显然是前者大,B正确;电子层数相同,核电荷数越大,半径越小,应为Na>Mg>Al>Si,C错误;从Na→Cs电子层数越多,原子半径越大,应为Cs>Rb>K>Na,D错误。
2.下列四种微粒中,半径按由大到小的顺序排列的是( )
A.①>②>③>④ B.③>④>①>②
C.③>①>②>④ D.①>②>④>③
答案:C
解析:①为S,②为Cl,③为S2-,④为F。①②电子层数相同,比较核电荷数,核电荷数越大半径越小,故原子半径:S>Cl;①③电子层数、核电荷数相同,比较核外电子数,核外电子数越多半径越大,故微粒半径:S2->S;②④比较电子层数,电子层数越多半径越大,故原子半径:Cl>F,则微粒半径:S2->S>Cl>F。
3.试比较下列微粒的半径大小(填“>”“<”或“=”)。
(1)Mg Ca K;
(2)P S Cl;
(3)Fe3+ Fe2+ Fe;
(4)S2- Cl- Na+ Mg2+。
答案:(1)< < (2)> > (3)< < (4)> > >
任务二 元素性质的周期性变化
1.元素主要化合价的变化规律
(1)元素的最高正化合价=原子 最外层电子数 (O、F除外);元素的最低负化合价= 原子最外层电子数-8 。
(2)随着元素核电荷数的递增,元素的主要化合价呈现 周期性 变化。①随着原子序数的递增,元素的最高正化合价由 +1 递增到 +7 (O、F除外),②元素的最低负化合价由 -4 递增到 -1 。
2.金属性和非金属性
(1)金属性判断依据
通常情况下,元素原子失电子能力越强,元素的金属性越 强 ,它的单质越 容易 从水或酸中置换出氢,该元素最高价氧化物的水化物的碱性越 强 。
(2)非金属性判断依据
元素原子得电子能力越强,元素的非金属性越 强 ,它的单质越 容易 与氢气反应形成气态氢化物,气态氢化物的热稳定性越 强 ,该元素最高价氧化物的水化物的酸性越 强 。
3.元素金属性和非金属性的变化规律
(1)钠、镁、铝的金属性的递变规律
①钠、镁与水的反应
项目
钠
镁
实验操作
②镁、铝与盐酸的反应
实验操作:在两支试管中,分别放入已用砂纸打磨除去氧化膜的一小段镁条、一小块铝片。再向试管中加入2 mL 2 mol·L-1盐酸。
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③钠、镁、铝最高价氧化物对应水化物的碱性由强到弱的顺序为 NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 。
结论:金属性由强到弱的顺序为 Na>Mg>Al 。
(2)硅、磷、硫、氯非金属性的递变规律
①与氢气化合:反应条件:按Si、P、S、Cl顺序,其单质与氢气反应的条件逐渐变得容易。
②气态氢化物的稳定性(由弱到强): SiH4<PH3<H2S<HCl 。
③最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为 HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3 。
结论:非金属性由强到弱的顺序为 Cl>S>P>Si 。
(3)探究Al(OH)3的两性
①制备Al(OH)3的反应的化学方程式是 AlCl3+3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4Cl ,离子方程式是 Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N 。
②a.Al(OH)3与盐酸反应的离子方程式为 Al(OH)3+3H+Al3++3H2O 。
b.Al(OH)3与NaOH溶液反应的离子方程式为 Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]- 。
结论:Al(OH)3是两性氢氧化物,铝虽是金属,但已表现出一定的非金属性。
(4)11~17号元素性质递变规律
[交流研讨] (1)Na在反应中失去1个电子,而Mg在反应中失去2个电子,所以金属性顺序为Mg>Na,对吗?
提示:不对。元素金属性和非金属性强弱判断的依据是元素失去或得到电子的难易程度,与失去或得到电子的多少无关,金属性强弱顺序应为Na>Mg。
(2)已知HF是弱酸,酸性HCl>HF,是否可推断非金属性Cl>F?
提示:否。不能依据氢化物水溶液的酸性强弱判断元素的非金属性强弱,应该依据气态氢化物的稳定性判断,或根据最高价氧化物对应的水化物的酸性判断。
(3)将Cu加入含AgNO3的溶液中,能否发生反应?若能,写出反应的化学方程式,并说明Cu、Ag金属性的强弱。
提示:能。Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag;金属性Cu大于Ag。
1.根据含氧酸的强弱来判断元素的非金属性强弱时,一定用元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱比较。
2.比较元素金属性、非金属性强弱不能根据最外层电子数的多少或电子层数的多少,而应根据得失电子的难易程度。
1.下列图中横坐标均表示按顺序排列的11~17号元素的原子序数。根据图像变化趋势判断,纵坐标表示其最高化合价的是( )
答案:C
解析:11~17号元素,随原子序数的递增,最高化合价从+1→+7。
2.下列各组元素性质的递变规律说法错误的是( )
A.B、C、N原子最外层电子数依次增多
B.Na、Mg、Al元素最高正价依次升高
C.Li、Be、B原子半径依次增大
D.Be、Mg、Ca的电子层数依次增多
答案:C
解析:B、C、N原子的最外层电子数分别为3、4、5,A项正确;Na、Mg、Al元素的最高正价依次为+1、+2、+3价,B项正确;Li、Be、B属于同一周期的元素,原子半径随核电荷数增大依次减小,C项错误;Be、Mg、Ca的电子层数分别为2、3、4,D项正确。
3.下列事实不能用于比较元素金属性或非金属性强弱的是( )
A.Na比Mg与冷水反应剧烈,金属性:Na>Mg
B.F2比O2更容易与H2化合,非金属性:F>O
C.KOH的碱性强于 Ca(OH)2,金属性:K>Ca
D.盐酸的酸性强于H2SO3,非金属性:Cl>S
答案:D
解析:金属与水反应越剧烈,失电子能力越强,金属性越强,Na比Mg与冷水反应剧烈,则金属性:Na>Mg,A不符合题意;非金属性越强,非金属单质与氢气化合越容易,F2比O2更容易与H2化合,所以非金属性:F>O,B不符合题意;金属性越强,其最高价氧化物的水化物的碱性越强,KOH的碱性强于Ca(OH)2,所以金属性:K>Ca,C不符合题意;非金属性越强,最高价氧化物的水化物的酸性越强,虽然盐酸的酸性强于H2SO3,但盐酸是无氧酸,且H2SO3也不是S元素的最高价含氧酸,所以不能得出:非金属性:Cl>S,D符合题意。
从元素单质及其化合物的性质判断金属性和非金属性强弱
1.金属性比较
(1)在金属活动性顺序表中位置越靠前,金属性越强;
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(2)金属单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强;
(3)金属单质还原性越强或阳离子氧化性越弱,金属性越强;
(4)最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强;
(5)若Xn++YX+Ym+,则Y的金属性比X强。
2.非金属性比较
(1)与H2化合越容易或气态氢化物越稳定,非金属性越强;
(2)单质氧化性越强或简单阴离子还原性越弱,非金属性越强;
(3)最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性越强;
(4)若An-+BBm-+A,则B的非金属性比A强。
任务三 元素周期律
1.概念
元素的性质随着 核电荷数 的递增呈周期性变化的规律叫作元素周期律。
2.内容
随着 核电荷数 的递增,元素的 原子半径 (稀有气体元素除外)、元素的主要化合价(最高化合价和最低化合价)、元素的 金属 性和 非金属 性均呈现周期性变化。
3.实质
元素周期律是元素原子 核外电子排布 随着元素核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。
1.下列关于元素周期律的叙述不正确的是( )
A.Na、Mg、Al最外层电子数依次增多,其金属性依次减弱
B.P、S、Cl最高化合价依次升高,对应简单气态氢化物的稳定性依次增强
C.原子半径:Na<Al<Si<Cl
D.Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱
答案:C
解析:P、S、Cl的最高化合价分别为+5、+6、+7,由于P、S、Cl的非金属性依次增强,其对应的简单气态氢化物的稳定性也依次增强;原子半径:Na>Al>Si>Cl;因Na、Mg、Al的金属性依次减弱,则对应氢氧化物的碱性也依次减弱。
2.下列关于元素周期律的叙述正确的是( )
A.随着元素原子序数的递增,原子最外层电子数总是从1到8重复出现
B.元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化
C.随着元素原子序数的递增,元素的最高化合价从+1到+7(O、F除外),最低化合价从-7到-1重复出现
D.元素性质的周期性变化是指原子核外电子排布的周期性变化、原子半径的周期性变化及元素主要化合价的周期性变化
答案:B
解析:A项中,只有一个电子层时最外层电子数是从1到2;C项中,最低化合价从-4到-1重复出现;D项中,不包括核外电子排布的周期性变化。
3.(2024·保定市期末)下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )
A.热稳定性:HF>H2O B.氧化性:F2>Cl2
C.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 D.酸性:HCl>HF
答案:D
解析:A项,氟与氧电子层数相同,原子序数:F>O,非金属性:F>O,热稳定性:HF>H2O,能用元素周期律解释;B项,氯与氟最外层电子数相同,原子序数:F<Cl,非金属性:F>Cl,则氧化性:F2>Cl2,能用元素周期律解释;C项,钠、镁、铝电子层数相同,原子序数增大,金属性:Na>Mg>Al,碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,能用元素周期律解释;D项,HF、HCl均不是相应元素的最高价氧化物对应的水化物,两者酸性强弱不能用元素周期律解释。
1.元素的以下性质,随着原子序数递增不呈现周期性变化的是( )
A.化合价 B.原子半径
C.元素的金属性和非金属性 D.相对原子质量
答案:D
解析:元素的化合价、原子半径及金属性和非金属性都随着原子序数的递增呈周期性变化,而相对原子质量随原子序数的递增呈现增大的变化趋势,绝不会出现周期性的变化。
2.下列事实不能作为实验判断依据的是( )
A.Na和Mg分别与冷水反应,判断金属活动性强弱
B.铁投入CuSO4溶液中,能置换出铜,钠投入CuSO4溶液中不能置换出铜,判断钠与铁的金属活动性强弱
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C.酸性:H2CO3<H2SO4,判断硫与碳的非金属性强弱
D.O2与S分别与足量的H2反应,判断氧与硫元素的非金属性强弱
答案:B
解析:A项可作为判断金属活动性强弱的依据;因Na的金属活动性太强,与CuSO4溶液反应时会先与H2O反应,B项不能作为判断依据;C项中H2CO3、H2SO4都是对应元素的最高价含氧酸,由它们的酸性强弱可以推知硫的非金属性比碳强;D项所述符合根据非金属单质与H2反应难易判断非金属性强弱的依据。
3.已知1~18号元素的离子aA+、bB2+、cC2-、dD-具有相同的电子层结构;则下列叙述正确的是( )
A.质子数:a>b>d>c B.金属性:A>B>D>C
C.离子半径:C2->D->B2+>A+ D.原子半径:A>B>C>D
答案:D
解析:短周期元素的离子aA+、bB2+、cC2-、 dD-具有相同的电子层结构,则核外电子数相等,所以有:a-1=b-2=c+2=d+1,C、D为非金属,应处于第二周期,故C为O元素,D为F元素,A、B为金属应处于第三周期,A为Na元素,B为Mg元素。a-1=b-2=c+2=d+1,质子数:b>a>d>c,A错误;金属性:Na>Mg>O>F,B错误;电子层数相同,核电荷数越多半径越小,离子半径:O2->F->Na+>Mg2+,C错误;电子层数越多半径越大,电子层数相同,核电荷数越多半径越小,原子半径:Na>Mg>O>F,D正确。
4.用1~18号元素及其形成化合物的化学式填空。
(1)原子半径最小的元素是 。
(2)除稀有气体外,原子半径最大的元素是 ,它的原子结构示意图是 。
(3)与水反应最剧烈的金属是 。
(4)最稳定的气态氢化物是 。
(5)最高价氧化物的水化物中酸性最强的是 。
(6)最高价氧化物的水化物既能溶于强碱溶液又能溶于强酸溶液的元素是 ,写出其最高价氧化物的水化物溶于强碱溶液的离子方程式: 。
答案:(1)H (2)Na (3)Na (4)HF
(5)HClO4 (6)Al Al(OH)3+OH-Al+2H2O
课时测评26 元素周期律
(时间:45分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1-11题,每小题3分,共33分)
题点1 原子结构的周期性变化
1.如图表示1~18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化。该图中纵坐标表示( )
A.电子层数 B.最外层电子数
C.最高化合价 D.原子半径
答案:B
2.已知下列元素的原子半径
原子
N
S
O
Si
半径/10-10 m
0.75
1.02
0.74
1.17
根据以上数据,磷原子的半径可能是( )
A.0.80×10-10 m B.1.10×10-10 m
C.1.20×10-10 m D.0.70×10-10 m
答案:B
解析:根据原子半径的变化规律,同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,r(S)<r(P)<r(Si),同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,r(P)>r(N),可得r(P)在1.02×10-10m~1.17×10-10m之间,故选B。
题点2 元素的性质的变化规律
3.下列各组元素是按最高正价由高到低、负价绝对值由低到高顺序排列的是( )
A.Na、Mg、Al B.F、O、N
C.N、O、F D.S、P、Si
答案:D
解析:A项中最高正价由低到高,且无负价;B、C两项中F无正价;D项中各元素的最高正价分别为+6、+5、+4,负价绝对值分别为2、3、4,D正确。
4.下列说法正确的是( )
A.11~17号元素的原子半径越小越容易失去电子
B.一般元素的最高化合价与元素原子核外电子排布有关
C.从Li→F、Na→Cl,元素的最高化合价均呈现从+1价→+7价的变化
D.电子层数相同的原子,其最外层电子数均呈现从1到8的周期性变化
答案:B
解析:O无最高正价,F无正价,C错误;H、He的最外层电子数从1到2,D错误。
5.下列比较镁和铝金属性强弱的方法正确的是( )
A.将空气中放置已久的两种元素的单质分别与热水作用,比较产生气泡的快慢
B.比较两种金属的熔点
C.氢氧化镁碱性比氢氧化铝强
D.将形状、大小相同的两种金属单质和足量盐酸反应,比较产生气体的量
答案:C
解析:空气中放置已久的两种元素的单质表面均能生成氧化物薄膜,与热水均不反应,A错误;熔点与金属性无直接关系,B错误;通过最高价氧化物的水化物的碱性可以比较金属性,碱性越强,对应元素的金属性越强,C正确;形状、大小相同的两种金属单质的物质的量不同,与足量盐酸反应产生氢气的体积不同,不能比较金属性,应比较形状、大小相同的两种金属单质和同浓度同体积盐酸反应产生气体的速率,D错误。
6.下列事实与推论相符的是( )
选项
事实
推论
A
H2O的沸点比H2S的沸点高
非金属性:O>S
B
盐酸的酸性比H2S的酸性强
非金属性:Cl>S
续表
选项
事实
推论
C
钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
金属性:Na>K
D
HF的热稳定性比HCl的强
非金属性:F>Cl
答案:D
解析:物质沸点的高低与元素的非金属性强弱无关,A项错误;HCl和H2S均是无氧酸,不能用其酸性大小比较元素的非金属性,B项错误;元素的金属性越强,其单质与水或酸反应越剧烈,钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈,则金属性:K>Na,C项错误;元素的非金属性越强,其气态氢化物的热稳定性越强,HF的热稳定性比HCl的强,则非金属性:F>Cl,D项正确。
题点3 元素周期律
7.下列有关物质性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )
A.稳定性:H2O>H2S
B.F2与H2的反应比Cl2与H2的反应剧烈
C.碱性:NaOH>Mg(OH)2
D.酸性:HCl>H2CO3
答案:D
解析:非金属性:O>S,则气态氢化物的稳定性:H2O>H2S,A项正确;非金属性:F>Cl,故F2与H2的反应比Cl2与H2的反应剧烈,B项正确;金属性:Na>Mg,则最高价氧化物的水化物的碱性:NaOH>Mg(OH)2,C项正确;HCl不是Cl的最高价含氧酸,所以不能用元素周期律解释,D项不正确。
8.电子层数相同的三种元素X、Y、Z,已知最高价氧化物对应的水化物的酸性HXO4>H2YO4>H3ZO4,则下列判断错误的是( )
A.原子序数:X<Y<Z
B.气态氢化物的稳定性:HX>H2Y>ZH3
C.非金属性:X>Y>Z
D.气态氢化物的还原性:HX<H2Y<ZH3
答案:A
解析:根据题意分析,X、Y、Z的最高正价分别为+7、+6、+5,非金属性X>Y>Z,原子序数X>Y>Z,气态氢化物的稳定性HX>H2Y>ZH3,气态氢化物的还原性HX<H2Y<ZH3,故A错误。
9.某元素R的原子序数小于18,该元素的原子得到1个电子后形成具有稀有气体元素原子的电子层结构的离子,该元素可形成含氧酸HRO3,下列说法中不正确的是( )
A.R元素的最高正价是+7价 B.R元素还可形成其他含氧酸
C.R元素原子的最外层电子数为7 D.R元素的原子序数为7
答案:D
解析:根据R元素的原子获得1个电子后形成具有稀有气体元素原子的电子层结构的离子,且原子序数小于18,表明R可能为F或者Cl,又由于R元素可形成含氧酸HRO3,可见R元素只能是氯,最外层电子数为7,最高正价为+7价,A正确,C正确、D错误;HRO3为HClO3,R元素还可形成HClO4、HClO等含氧酸,B正确。
10.如图表示部分前18号元素的原子半径和最高正价、最低负价随原子序数的变化情况,下列有关说法正确的是( )
A.最高正价的顺序:g>c>b
B.形成的简单离子半径:d>e>b>c
C.d与c形成的化合物中阴、阳离子个数比不一定为1∶2
D.简单气态氢化物的稳定性:g>f>a
答案:D
解析:由原子半径大小,结合化合价可知,a为C,b为N,c为O,d为Na,e为Al,f为S,g为Cl,以此分析解答。Cl的最高正价为+7价,N的最高正价为+5价,O没有最高正价,故A错误;核外电子排布相同时,核电荷数越大离子半径越小,则简单离子半径:b>c>d>e,故B错误;钠元素与氧元素可以形成氧化钠和过氧化钠,阴、阳离子个数比均为1∶2,故C错误;非金属性越强,简单氢化物越稳定,非金属性:Cl>S>C,因此简单气态氢化物的稳定性:g>f>a,故D正确。
11.原子序数依次增大的W、Q、X、Y、Z元素,且原子序数不大于20。W元素最外层电子数是次外层的3倍;在11~17号元素中,Q是原子半径最大的元素;X是地壳中含量最高的金属元素,Y元素最高正化合价与最低负化合价之和为4,Z的原子序数比Q多8。下列判断正确的是( )
A.原子半径:r(Q)>r(X)>r(Y)>r(Z)
B.简单氢化物的热稳定性:Y>W
C.最高价氧化物对应水化物的碱性:Q>X>Z
D.Q、Y、X最高价氧化物对应水化物两两之间均能反应
答案:D
解析:根据题中信息,W元素最外层电子数是次外层的3倍,则W为O元素;在11~17号元素中,Q是原子半径最大的元素,则Q为Na元素;X是地壳中含量最高的金属元素,则X为Al元素;Y元素最高正化合价与最低负化合价之和为4,则Y为S元素;Z的原子序数比Q多8,则Z为K元素。同一周期元素从左向右原子半径逐渐减小,Na(Q)、Al(X)、S(Y)位于第三周期从左到右,K(Z)比第三周期元素均多一个电子层,则原子半径大小为r(Z)>r(Q)>r(X)>r(Y),A错误;非金属性:O>S,则简单氢化物的热稳定性:W>Y,故B错误;金属性:K>Na>Al,则最高价氧化物对应水化物的碱性:Z>Q>X,故C错误;Na、Al、S的最高价氧化物对应水化物分别为氢氧化钠、氢氧化铝和硫酸,两两之间相互反应,故D正确。
12.(18分)A、B、C、D四种元素的核电荷数依次增多,它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等;D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。回答以下问题:
(1)四种元素的符号依次是A ;B ;C ;D 。它们的原子半径由大到小的顺序是 。
(2)写出四种元素最高价氧化物的水化物的化学式: ,分别比较酸性或碱性的强弱: 。
(3)写出A、B两种元素气态氢化物的分子式: ,比较其稳定性: 。
答案:(1)S Cl K Ca r(K)>r(Ca)>r(S)>r(Cl)
(2)H2SO4、HClO4、KOH、Ca(OH)2 酸性:HClO4>H2SO4,碱性:KOH>Ca(OH)2
(3)HCl、H2S HCl>H2S
解析:因A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等,所以A的核电荷数为2×8=16,A为硫元素;D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半,则D原子的核电荷数是(2+8)×2=20,为钙元素。根据核电荷数依次增大并都能形成电子层数相同的离子,排除氩元素,B为氯元素,C为钾元素。
13.(9分)下表所列是原子序数小于18的六种元素的原子半径及主要化合价(已知铍元素的原子半径为0.089 nm)。
元素代号
A
B
C
原子半径/nm
0.037
0.143
0.102
主要化合价
+1
+3
+6,-2
元素代号
D
X
Y
原子半径/nm
0.099
0.074
0.075
主要化合价
-1
-2
+5,-3
(1)C离子结构示意图为 。
(2)B的最高价氧化物对应的水化物与Y的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为 。
(3)关于C、D 两种元素说法正确的是 (填字母)。
a.简单离子的半径:D>C
b.气态氢化物的稳定性D比C强
c.最高价氧化物对应的水化物的酸性C比D强
(4)在100 mL 18 mol/L的C的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液中加入过量的铜片,加热使其充分反应,产生气体的体积为6.72 L(标准状况下),则该反应过程中转移的电子数为 。
答案:(1) (2)Al(OH)3+3H+Al3++3H2O (3)b (4)0.6NA
解析:根据表格进行分析,A的主要化合价为+1价,且其原子半径小于Be,故A为H元素;C和X都有-2价,C还有+6价,故C为S元素;B的主要化合价为+3价,其原子半径大于S,则B为Al元素;D和X的主要化合价为-1价和-2价,根据原子半径可判断D为Cl元素,X为O元素;Y的主要化合价是+5价和-3价,原子半径大于氧原子而小于氯原子,则Y是N元素。(1)C为硫元素,其最外层有6个电子,易得到两个电子形成8电子稳定结构的硫离子,其离子结构示意图为。(2)B的最高价氧化物对应的水化物为氢氧化铝,Y的最高价氧化物对应的水化物为硝酸,二者发生反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。(3)C为S元素,D为Cl元素,硫离子和氯离子均有三个电子层,且电子数均为18,电子层数相同时,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子半径C>D,故a项错误;非金属性Cl>S,则气态氢化物的稳定性D比C强,故b项正确;非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,则最高价氧化物对应的水化物的酸性D比C强,c项错误。(4)C为硫元素,C的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液为浓硫酸,浓硫酸和铜反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,硫元素化合价从+6价降低到+4价,得到2个电子。反应中生成二氧化硫物质的量为=0.3 mol,则转移电子的物质的量为0.6 mol,数目为0.6NA。
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