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专题六　物质结构　元素周期律
【知识重构】
　元素周期表
　　1.常考元素在元素周期表中的分布
　　2.元素的位置关系和原子序数关系的应用
(1)同一周期中相邻元素的原子序数一般比左边元素原子序数大1,比右边元素的原子序数小1。
(2)同主族相邻周期元素的原子序数关系的应用。
　　3.四大高频规律
规律 比较方法
金属性 与非金 属性 元素金属性、非金属性强弱的本质。 (1)原子越容易失去电子,金属性就越强; (2)原子越容易得到电子,非金属性就越强; (3)元素非金属性和金属性的强弱,取决于其原子得失电子的难易程度
判断元素金属性、非金属性强弱的事实依据。 (1)置换反应:强的置换弱的(适用于金属也适用于非金属); (2)单质与水或酸反应越剧烈,或最高价氧化物对应水化物的碱性越强,则金属性越强; (3)单质与氢气反应越容易,生成的气态氢化物的稳定性越强,或最高价氧化物对应水化物的酸性越强,则非金属性越强
原子或 离子半 径比较
熔、沸点 比较 (1)根据物质状态判断。 物质沸点高低按常温下的状态:固体>液体>气体。如NaCl>H2O>CO2。 (2)根据物质不同结构特点判断。 一般情况下,熔、沸点:共价晶体(金刚石、二氧化硅)>离子晶体(NaCl、K2S)>分子晶体(硫、干冰)。 (3)分子晶体的分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高,反之越低。 ①组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,物质的熔、沸点越高。如CH4范德华力,所以存在分子间氢键的物质的沸点高于只存在范德华力的物质。如乙醇>氯乙烷;HF>HCl。 ③同分异构体中,具有分子间氢键的物质沸点高于具有分子内氢键的物质
化学键与物 质类别规律
　常考元素推断
元素 排布特点(结构特征) 性质特征
H ①最外层只有一个电子; ②族序数等于周期数; ③1H中无中子; ④原子半径最小 ①单质密度最小的元素; ②宇宙中含量最多的元素
Li ①周期数是族序数2倍的元素; ②最外层电子数是内层电子数的一半 电池材料
C ①族序数等于周期数2倍的元素; ②最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素 ①形成化合物种类最多的元素; ②某种单质是自然界中硬度最大的物质; ③气态氢化物中氢的质量分数最高的元素; ④某种核素考古时用于测定文物年代
N — ①空气中含量最多的元素; ②气态氢化物的水溶液呈碱性的元素; ③元素的气态氢化物能和它的最高价氧化物对应的水化物发生反应生成一种盐; ④某种氢化物可作为液态燃料; ⑤常见氢化物可作制冷剂
O ①族序数等于周期数3倍的元素; ②最外层电子数是最内层电子数的3倍; ③最外层电子数是电子层数的3倍; ④最高正化合价不等于族序数的元素 ①地壳中含量最多的元素; ②最简单氢化物在通常情况下呈液态的元素; ③某种单质可杀菌、消毒、漂白
Na ①周期数是族序数3倍的元素; ②原子半径最大的短周期元素; ③L层电子数为8,与H同主族的短周期元素 ①短周期中金属性最强的元素; ②单质能在常温下与水反应放出气体的短周期金属元素
Al ①族序数等于周期数的元素 ②同周期中简单离子半径最小的元素 ①最高价氧化物及其对应的水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素; ②氧化物可作耐火材料; ③地壳中含量最多的金属元素; ④单质与强酸或强碱反应均能产生H2
Si ①最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素; ②最外层电子数是次外层电子数的一半的元素 ①单质是重要的半导体材料; ②氧化物可用作光导纤维; ③最高价氧化物对应的水化物难溶于水
P 最外层电子数是内层电子总数的一半的元素 ①组成骨骼和牙齿的必要元素; ②某种单质和其氢化物都能自燃
S ①族序数等于周期数2倍的元素; ②与氧同主族的短周期元素; ③最外层电子数是电子层数的2倍的元素 ①某种氧化物可作漂白剂和防腐剂; ②最高价氧化物对应水化物的浓溶液是常见的干燥剂; ③元素的氢化物和它的最高价氧化物对应水化物的浓溶液可发生氧化还原反应
Cl 第三周期主族元素中原子半径最小的元素 ①最高价氧化物对应的水化物的酸性最强; ②单质或其氧化物可用于自来水的杀菌消毒; ③与同周期半径最大的金属元素组成的化合物的溶液呈中性
说明:如果题干没有指明是短周期元素,所推断元素中可能会出现第四周期元素,如K、Ca等
【题型解码】
题型1　文字陈述型元素推断
例1　(2024·新课标卷)我国科学家最近研究的一种无机盐Y3[Z(WX)6]2纳米药物具有高效的细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍,X和Y的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z的M层未成对电子数为4。下列叙述错误的是 (　　)
A.W、X、Y、Z四种元素的单质中Z的熔点最高
B.在X的简单氢化物中X原子轨道杂化类型为sp3
C.Y的氢氧化物难溶于NaCl溶液,可以溶于NH4Cl溶液
D.Y3[Z(WX)6]2中WX-提供电子对与Z3+形成配位键
变式1　(2024·浙江1月选考)X、Y、Z、M和Q五种主族元素,原子序数依次增大,X原子半径最小,短周期中M电负性最小,Z与Y、Q相邻,基态Z原子的s能级与p能级的电子数相等。下列说法不正确的是 (　　)
A.沸点:X2Z>X2Q
B.M与Q可形成化合物M2Q、M2Q2
C.化学键中离子键成分的百分数:M2Z>M2Q
D.Y与Q离子空间结构均为三角锥形
题型2　嵌入物质转化的元素推断
例2　(2024·辽宁高考)如下反应相关元素中,W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,基态Y、Z原子有两个未成对电子,Q是ds区元素,焰色试验呈绿色。下列说法错误的是 (　　)
QZY4溶液QZX4Y4W12溶液
A.单质沸点:Z>Y>W
B.简单氢化物键角:X>Y
C.反应过程中有蓝色沉淀产生
D.QZX4Y4W12是配合物,配位原子是Y
变式2　(2024·河北高考)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR+YW3+XZ2+W2ZQWXZ3+YW4R,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是 (　　)
A.原子半径:WB.第一电离能:XC.单质沸点:ZD.电负性:W题型3　物质结构式型元素推断
例3　(2024·湖北高考)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是 (　　)
A.电负性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
变式3　(2024·全国甲卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数,化合物W+[ZY6]-可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是 (　　)
A.X和Z属于同一主族
B.非金属性:X>Y>Z
C.气态氢化物的稳定性:Z>Y
D.原子半径:Y>X>W
　　1.化学键信息:能形成1个共价键的元素为H、F、Cl,能形成4个共价键的元素为C、Si,能形成2个共价键的元素为O、S。
2.特别提醒:B、N通过形成配位键也可以形成4个共价键。
3.根据形成的简单阴、阳离子可确定原子的最外层电子数,如X2+和Y2-,即X、Y原子最外层电子数分别为2和6。
4.化合价信息:化合物中各元素化合价代数和为0,结合某些常见元素的化合价或化学键,可确定未知元素的化合价,间接确定最外层电子数。
【真题改编】
(选择题1~8题,每题3分,共24分)
1.(2023·全国甲卷改编)W、X、Y、Z为短周期主族元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等,WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是 (　　)
A.原子半径:X>W
B.Z的含氧酸是强酸
C.YX对应的水化物具有两性
D.原子的得电子能力:X>Z
2.(2023·全国乙卷改编)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成,溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2-与Y2+具有相同的电子层结构。下列叙述正确的是 (　　)
A.X的常见化合价有-1、-2
B.W的最高价氧化物是电解质
C.原子半径大小为Y>X>W
D.W单质只有3种同素异形体
3.(2023·湖北高考改编)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的同一短周期元素,其中X、Y、Z相邻,W的核外电子数与X的最外层电子数相等,Z2是氧化性最强的单质,4种元素可形成离子化合物(XY)+(WZ4)-。下列说法正确的是 (　　)
A.分子的极性:WZ3B.X与Y形成的二元化合物最多有5种
C.简单阴离子的半径:XD.最高价氧化物对应的水化物的酸性:W>X
4.(2023·湖南高考改编)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素,基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是 (　　)
A.原子半径:XB.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
C.电负性:Y>X>Z>W
D.能与水反应生成气体的单质只有Y的单质
5.(2023·辽宁高考改编)某种镁盐具有良好的电化学性能,其阴离子结构如图所示。W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素,W、Y原子序数之和等于Z,Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法正确的是 (　　)
　　L为
A.W与X的化合物为极性分子
B.第一电离能:Z>X>Y
C.Q的氧化物是两性氧化物
D.该阴离子中不含有配位键
6.(2023·广东高考改编)化合物XYZ4ME4可作肥料,所含的5种元素位于主族,在每个短周期均有分布,仅有Y和M同族。Y的基态原子价层p轨道半充满,X的基态原子价层电子排布为nsn-1,X与M同周期,E在地壳中含量最多。下列说法正确的是 (　　)
A.元素电负性:E>Y>Z
B.1 mol M4中含有的共价键数目为4NA
C.半径:X2+>E2-
D.YZ3和Y的空间结构均为三角锥形
7.(2023·浙江6月选考改编)X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、Y元素相邻。基态X原子核外有2个未成对电子,W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是 (　　)
A.电负性:Z>Y>X>W
B.第一电离能:Y>Z>X
C.W2X2与水反应生成的产物之一是非极性分子
D.Y、Z、W原子形成最外层8电子稳定结构的简单离子的半径:Y>Z>W
8.(2023·浙江1月选考改编)X、Y、Z、M、Q五种短周期元素,原子序数依次增大。X的2s轨道全充满,Y的s能级电子数量是p能级的两倍,M是地壳中含量最多的元素,Q是纯碱中的一种元素。下列说法不正确的是 (　　)
A.气态氢化物的沸点:ZB.X的第一电离能一定小于Y
C.Q与M组成的化合物中可能含有非极性键
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:Z>Y
【新题快递】
(选择题1~10题,每题3分,共30分)
1.前四周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大,其中Y、Z同周期,Z、W同主族;X、Y、Z是人体内含量最高的三种元素,X、Y、Z、W、Q五原子核外电子数之和为51。下列叙述合理的是 (　　)
A.原子半径:XB.X、Y形成的化合物沸点低于X、Z形成的化合物
C.这些元素组成的三元化合物都可溶于水
D.将Q的一种化合物加入煤中可避免煤燃烧产生的W的某种氧化物污染空气
2.已知X、Y、Z、G、M五种短周期元素的原子半径与最高(最低)化合价的关系如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.气态氢化物的热稳定性:GB.元素的电负性:XC.元素最高价氧化物对应水化物的酸性:ZD.化合物MZ2中含有离子键和非极性共价键
3.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的四种短周期元素,Y是地壳中含量最高的元素,X、Y形成的某种固体化合物可表示为XX,基态Z原子的核外电子有6种空间运动状态,基态Z原子和基态W原子均只含有1个单电子。下列说法不正确的是 (　　)
A.简单离子的半径大小:Z>X>Y
B.Z与X、Y能形成离子化合物
C.Y的单质分子中可能含有极性键
D.W与Z的最高价氧化物对应的水化物之间能发生反应
4.物质E由短周期元素组成,其分子式为X2W7YZ,其中每个原子都达到稳定结构。W是质量最轻的元素,基态X原子和基态Z原子具有相同的单电子数,基态Z原子的s轨道电子总数和p轨道电子总数均为4。W、X、Y和Z的原子序数之和为22。下列叙述正确的是 (　　)
A.原子半径:ZB.气态氢化物的稳定性:ZC.E一定只含极性键
D.电负性:Y5.X、Y、Z、W、M是原子序数依次增大的短周期主族元素,且位于三个不同周期,Z与Y和W都相邻,且Y、Z、W三种元素原子的最外层电子数之和为16。下列说法错误的是 (　　)
A.原子半径:Z>W>M>X
B.Z和W都有同素异形体
C.最高价氧化物对应水化物的酸性:YD.X与其他四种元素都可以形成18电子分子
6.W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中W、X元素形成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,Z的最外层电子数是Y的最外层电子数的3倍。下列说法正确的是 (　　)
A.离子半径:Z>Y>X>W
B.上述四种元素中Y可能是非金属元素
C.Y、Z最高价氧化物对应的水化物一定能相互反应
D.X、Y形成的化合物不一定是离子化合物
7.一种结构有趣的“糖葫芦”分子如图所示,其中W、X、Y、Z四种元素位于同一主族的相邻周期,X的电负性大于Z,工业上利用沸点差异从空气中分离出Y的单质。E是短周期元素,E与Y的价电子数之和与Mg的质子数相同,W3-与E-的电子层结构相同。下列说法错误的是 (　　)
A.分子中W、Z的杂化轨道类型不相同
B.第一电离能:W>E>X
C.X的氢化物XH3的VSEPR模型为四面体形
D.简单离子半径:W>E
8.短周期主族元素W、X、Y、Z、M的原子序数依次增大,构成的一种共价化合物R的结构如图所示。其中W的一种同位素没有中子,X、Z、M的最外层电子数之和为16,Z、M同主族。下列说法正确的是 (　　)
A.五种元素均位于元素周期表的p区
B.第一电离能:Z>Y
C.简单离子半径:Y>Z
D.W、Y、Z形成的化合物中均只含共价键
9.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中X、W元素的价电子数等于其周期数,基态Z原子的核外电子填充了3个能级且有2个未成对电子。它们形成的一种化合物P的结构式如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.仅由X与Y形成的化合物中不可能含非极性共价键
B.气态氢化物的稳定性:Z>Y
C.工业上用热还原法制取W的单质
D.YZ2的空间结构为V形,属于含有极性键的极性分子
10.前四周期元素X、Y、Z、Q、W的原子序数依次增大,基态X原子的半径是所有原子中最小的,Y与X可形成X2Y、X2Y2,二者在室温下均为无色液体,基态Z原子的M能层上p轨道为半充满状态,Y、Q同主族,基态W原子的价层电子排布为3d54s2。下列说法不正确的是 (　　)
A.电负性:ZB.简单离子半径:Z>Q>Y>X
C.同周期中第一电离能比Q大的元素只有1种
D.X、Y、W三种元素形成的某些化合物,可存在于某些使用后的碱性电池中
【原创好题】
(选择题1~5题,每题3分,共15分)
1.(陈述型推断)短周期主族元素W、R、X、Y、Z的原子序数依次增大,基态W原子核外每个能级上的电子数均相等,X的价层电子排布为nsnnp2n。短周期中,Y的原子半径最大,Z的最高价氧化物对应的水化物和Z的氢化物在水中都完全电离。下列叙述错误的是 (　　)
A.第一电离能:R>X>W
B.化学键中离子键的百分数:Y2XC.气态氢化物的稳定性:X>R
D.工业上采用电解法制备Y单质
2.(图表型推断)短周期主族元素a、b、c、d的原子半径与价层电子数关系如图所示。基态b和c原子最外层能层符号相同。下列叙述正确的是 (　　)
A.最高价氧化物对应的水化物的酸性:b>c
B.c和d的气态氢化物相遇产生“白烟”
C.bd3和cd3分子都是极性分子
D.c2a4中范德华力大于氢键
3.(结构型推断)短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大,由这四种元素组成的一种面粉发泡剂(M)广泛用于食品工业。M的结构式如图所示。基态R原子最外层电子数等于其电子层数的3倍。下列叙述错误的是 (　　)
A.气态氢化物的沸点:R>Z>Y
B.电负性:YC.M分子中σ键、π键数目之比为11∶3
D.上述四种元素只能组成2种离子化合物
4.(片段型推断)X、Y、Z、G是短周期主族元素,在周期表中相对位置如图所示。已知:气态氢化物中,X的沸点高于G。下列叙述正确的是 (　　)
A.原子半径:Z>G>Y>X
B.GY5是非极性分子
C.XY3分子呈平面三角形
D.Z单质的熔点低于G单质的熔点
5.(组成型推断)前20号元素W、X、Y、M的原子序数依次增大,牙齿表面的保护层Q的组成为M10(YX4)6(XW)2。W2X2、W2X分子分别为18电子、10电子分子。基态Y原子最外层电子占据M层,Y原子的质子数等于最外层电子数的3倍,Q中阳离子有18个电子。下列叙述错误的是 (　　)
A.YW3分子的VSEPR模型为四面体形
B.基态M原子的4s电子云轮廓图为球形
C.MW2和MX2中阳离子、阴离子个数之比相同
D.M(XW)2、M3(YX4)2都是强电解质
参考答案
例1　A
【元素推断】W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍,则W为C;每个周期的第ⅡA和第ⅤA族元素的第一电离能都比左右相邻元素的高,由于配合物Y3[Z(WX)6]2中Y在外界,Y可形成简单阳离子,则Y属于金属元素,故X和Y分别为N和Mg;Z的M层未成对电子数为4,则其3d轨道上有4个未成对电子,其价层电子排布为3d64s2,Z为Fe,Y3[Z(WX)6]2为Mg3[Fe(CN)6]2。
解析　W、X、Y、Z四种元素的单质中,N元素的单质可以形成分子晶体,Mg和Fe均可以形成金属晶体,C元素既可以形成金刚石又可以形成石墨,石墨的熔点最高,A项不正确;X的简单氢化物是NH3,其中N原子轨道杂化类型为sp3,B项正确;Y的氢氧化物是Mg(OH)2,其属于中强碱,难溶于水,故其难溶于NaCl溶液,但NH4Cl电离产生的N可以破坏Mg(OH)2的沉淀溶解平衡,因此Mg(OH)2可以溶于NH4Cl溶液,C项正确;Mg3[Fe(CN)6]2中CN-提供电子对与Fe3+形成配位键,D项正确。
变式1　D　解析　X原子半径最小,X为H,短周期元素中M的电负性最小,则M为Na,基态Z原子的s能级与p能级的电子数相等,则Z为O,Z与Y、Q相邻,Y为N,Q为S。水分子之间存在氢键,则H2O的沸点高于H2S,A项正确;Na与O可形成Na2O、Na2O2,O与S同族,化学性质相似,Na与S可形成Na2S、Na2S2,B项正确;Na2O的电子式为Na+]2-Na+,Na2S的电子式为Na+]2-Na+,电负性差值越大,离子键百分数越大,O的电负性大于S的,则Na2O离子键成分的百分数大于Na2S的,C项正确;N中的中心原子N为sp2杂化,孤电子对数为0,空间结构为平面三角形,S中的中心原子S为sp3杂化,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,D项错误。
例2　D
【元素推断】Q是ds区元素,焰色试验呈绿色,则Q为Cu;空间运动状态数是指电子占据的轨道数,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,则X为第二周期元素,满足此条件的主族元素有N(1s22s22p3)、O(1s22s22p4)、F(1s22s22p5);X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态Y、Z原子有两个未成对电子,若Y、Z为第二周期元素,则满足条件的可能为C(1s22s22p2)或O(1s22s22p4),C的原子序数小于N的,所以Y不可能为C,若Y、Z为第三周期元素,则满足条件的可能为Si(1s22s22p63s23p2)或S(1s22s22p63s23p4),Y、Z可与Cu形成CuZY4,而O、Si、S中只有O和S形成的S才能形成CuZY4,所以Y、Z分别为O、S,则X只能为N;W能与X形成WX3,则W为第ⅠA族或第ⅦA族元素,但W的原子序数小于N的,所以W为H,综上所述,W、X、Y、Z、Q分别为H、N、O、S、Cu。
解析　W、Y、Z分别为H、O、S,S单质常温下呈固态,其沸点高于氧气和氢气,O2和H2均为分子晶体,O2的相对分子质量大于H2的,O2的范德华力大于H2的,所以沸点S>O2>H2,A项正确;Y、X的简单氢化物分别为H2O和NH3,H2O的键角为105°,NH3的键角为107°,所以键角大小为X>Y,B项正确;向硫酸铜溶液中通入氨气,氨气不足时生成蓝色沉淀氢氧化铜,氨气过量时氢氧化铜溶解,生成[Cu(NH3)4]SO4,即反应过程中有蓝色沉淀产生,C项正确;QZX4Y4W12为[Cu(NH3)4]SO4,其中铜离子提供空轨道,NH3的N原子提供孤电子对,两者形成配位键,配位原子为N,D项错误。
变式2　C
【元素推断】侯氏制碱法主反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。
解析　一般原子的电子层数越多,半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,则原子半径大小为HCl2>O2,C项正确;电负性大小为Cl>H>Na,D项错误。
例3　D
【元素推断】主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,则Z有4个能层。根据这4种元素形成的化合物的结构可以推断,W、X、Y、Z分别为H、O、S、K。
解析　W和Y可以形成H2S,其中S显-2价,因此,电负性S>H,A项不正确;H2SO3是中强酸,而H2SO4是强酸,因此,在相同条件下,后者的酸性较强,B项不正确;H只有1个电子,O的2p轨道上有4个电子,O有2个未成对电子,C项不正确;K的氧化物溶于水且与水反应生成KOH,S的氧化物溶于水且与水反应生成H2SO3或H2SO4,因此,氧化物溶于水所得溶液的pH的大小关系为 K>S,D项正确。
变式3　A
【元素推断】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,且能形成离子化合物W+[ZY6]-,则W为Li或Na;又由于W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数,若W为Na,X原子序数大于Na,则W和X原子序数之和大于18,不符合题意,因此W只能为Li;由于Y可形成Y-,故Y为第ⅦA主族元素,且原子序数Z大于Y,故Y不可能为Cl,因此Y为F,X的原子序数为10-3=7,X为N;根据W、Y、Z形成离子化合物W+[ZY6]-可知,Z显+5价,则Z为P。综上所述,W为Li,X为N,Y为F,Z为P。
解析　X为N,Z为P,X和Z属于同一主族,A项正确;非金属性F>N>P,B项错误;元素的非金属性越强,其气态氢化物的稳定性越强,即气态氢化物的稳定性HF>PH3,C项错误;同周期主族元素原子半径随着原子序数的增大而减小,故原子半径Li>N>F,D项错误。
1.D　解析　W、X、Y、Z为短周期主族元素,原子序数依次增大,Y的最外层电子数与其K层电子数相等,则Y原子的核外电子排布为2、8、2,Y为Mg;WX2是形成酸雨的物质之一,其为NO2,则W为N,X为O;W、X、Y、Z最外层电子数之和为19,则Z原子的最外层电子数为6,Z为S。从而得出W、X、Y、Z分别为N、O、Mg、S。W、X分别为N、O,二者位于元素周期表中第二周期,且左右相邻,则原子半径N>O,A项不正确;Z为S,其含氧酸中H2SO4为强酸,但H2SO3为弱酸,B项不正确;YX对应的水化物为Mg(OH)2,具有碱性,C项不正确;X、Z分别为O、S,非金属性O>S,则原子的得电子能力O>S,D项正确。
2.A　解析　W、X、Y为短周期元素,原子序数依次增大,简单离子X2-与Y2+具有相同的电子层结构,则它们均为10电子微粒,X为O,Y为Mg,W、X、Y组成的物质溶于稀盐酸有无色无味的气体产生,则W为C,产生的气体为二氧化碳。X为O,氧的常见价态有-1价和-2价,如H2O2和H2O,A项正确;W为C,最高价氧化物是CO2,是非电解质,B项错误;原子半径大小为Mg>C>O,C项错误;W为C,碳的同素异形体有金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等,D项错误。
3.A　解析　由于Z2是氧化性最强的单质,则Z为F,W、X、Y、Z为原子序数依次增大的同一短周期元素,其中X、Y、Z相邻,则X、Y分别为N、O,W的核外电子数与X的最外层电子数相等,则W为B。WZ3为BF3,为非极性分子,XZ3是NF3,为极性分子,则分子的极性WZ3Y>Z,C项错误;W为B,X为N,最高价氧化物的水化物的酸性W4.C　解析　基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,则X的电子排布式为1s22s22p4,X为O,基态O原子的未成对电子数为2,Y和Z的未成对电子数分别为1和3,且原子序数为前20,则Z的价层电子排布为ns2np3,Z的原子序数大于O,所以Z为P,Y的原子序数在O和P之间,基态Y原子未成对电子数为1,则Y可能为F(1s22s22p5)或Na(1s22s22p63s1)或Al(1s22s22p63s23p1),由于W为金属元素,W和Y可形成WY2,Y不可能为金属元素,所以Y只能是F,根据化合物中正、负化合价的代数和为0可知,W为Ca。X为O,Y为F,Z为P,W为Ca,原子半径FO>P>Ca,C项正确;F2能与水反应生成O2,Ca能与水反应生成H2,所以能与水反应生成气体的单质有F2和Ca,D项错误。
5.C　解析　W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素,W形成1个单键且核电荷数最小,W为H,X形成4个单键,核电荷数大于H且小于其他三种元素,X为C,Y形成2个单键且核电荷数大于X,Y为O,W、Y原子序数之和等于Z,Z为F,Y原子价电子数为Q原子价电子数的2倍,则Q为Al。综上所述,W、X、Y、Z、Q依次为H、C、O、F、Al。W与X形成的化合物不一定为极性分子,如CH4是非极性分子,A项错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势(但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于其相邻元素),则第一电离能F>O>C,B项错误;Q为Al,Al2O3为两性氧化物,C项正确;该阴离子中L与Q之间有配位键,D项错误。
6.A　解析　化合物XYZ4ME4所含的5种元素位于主族,在每个短周期均有分布,其中一种元素是H元素,而E在地壳中含量最多,则E为O;Y和M同族,Y的基态原子价层p轨道半充满,则Y、M处于第ⅤA族,X与M同周期,只能是Z元素处于第一周期,所以Z为H;X的基态原子价层电子排布为nsn-1,可知n=2或n=3,5种元素仅有Y和M同族,则n只能等于3,因为n=2时,X为Li,与H元素同主族,故X为Mg,M为P、Y为N。由分析可知,X为Mg,Y为N,Z为H,M为P,E为O。电负性大小为O>N>H,A项正确;1 mol P4中共价键的数目为6NA,B项错误;Mg2+和O2-的核外电子层结构相同,Mg的核电荷数大,半径小,即离子半径Mg2+7.B　解析　X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,位于第二周期,基态X原子核外有2个未成对电子,其电子排布式为1s22s22p2,则X为C,且只有X、Y元素相邻,Y为N,Z与X、Y不相邻,原子序数大于C和N,Z为F,W原子在同周期中原子半径最大,W为Na。X为C,Y为N,Z为F,W为Na,电负性F>N>C>Na,A项正确;第一电离能F>N>C,B项错误;W2X2为Na2C2,与水反应生成C2H2和NaOH,C2H2为非极性分子,C项正确;离子半径的大小顺序为N3->F->Na+,D项正确。
8.A　解析　Y的s能级电子数量是p能级的两倍,Y为C,X的2s轨道全充满,原子序数X1.D　解析　X、Y、Z是人体含量最高的三种元素,且原子序数依次增大,所以X是H,Y是C,Z是O;W和Z同主族,所以W是S;五种元素核外电子数之和是51,所以Q是Ca。原子半径H2.A　解析　由图可知,X为O、Y为N、Z为Cl、G为P、M为Mg。元素的非金属性越强,气态氢化物的热稳定性越强,氧元素的非金属性强于磷元素的,则水的稳定性强于磷化氢的,A项正确;一般来说,同周期元素,从左到右非金属性依次增强,电负性依次增大,则氧元素的电负性大于氮元素的,B项错误;同周期元素从左到右,非金属性依次增强,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强,则高氯酸的酸性强于磷酸的,C项错误;氯化镁是只含有离子键的离子化合物,D项错误。
3.A　解析　X、Y、Z、W是原子序数依次增大的四种短周期元素,Y是地壳中含量最高的元素,Y为O;X与Y能形成化合物XX,X的化合价为+5价,故X是N;基态Z原子的核外电子有6种空间运动状态,基态Z原子和基态W原子均只含有1个单电子,Z是Na,W是Al或Cl。X、Y、Z分别为N、O、Na,它们形成的三种简单离子的电子层结构相同,核电荷数越大,则离子半径越小,所以离子半径大小为N3->O2-> Na+,A项不正确;Na与N、O能形成离子化合物Na3N、Na2O,B项正确;O3分子是极性分子,所含化学键是极性键,C项正确;NaOH溶液与Al(OH)3、HClO4均能反应,D项正确。
4.A　解析　质量最轻的元素为H,故W为H,基态Z原子的s轨道电子总数和p轨道电子总数均为4,则基态Z原子的电子排布式为1s22s22p4,则Z为O,基态X原子和基态Z原子具有相同的单电子数,有2个单电子,X可能为Si或C,又因为 W、X、Y和Z的原子序数之和为22,故X为C,则Y为N,该物质为C2H7NO。原子半径大小顺序为r(C)>r(N)>r(O),A项正确;元素的非金属性越强,其气态氢化物的稳定性越强,O的非金属性强于N,故H2O的稳定性强于NH3,B项错误;E的结构可能为H2NCH2CH2OH、H2NCH2OCH3等,故E中可能含有非极性键,C项错误;电负性C5.C　解析　X、Y、Z、W、M是原子序数依次增大的短周期主族元素,且位于三个不同周期,则X一定位于第一周期,X为H。Z与Y和W都相邻,则这三种元素在周期表中的相对位置关系可能有
Y Z W
、
Y Z
W
和
Y
Z W
三种情况,Y、Z、W三种元素原子的最外层电子数之和为16,设Z的最外层电子数为x,若为第一种情况,则有3x=16,x为分数,不合理;若为第二种情况,则有3x-1=16,x为分数,不合理;若为第三种情况,则有3x+1=16,解得x=5,合理。综上可知,Y、Z、W三种元素分别为N、P、S,则M为Cl。同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,原子半径P>S>Cl>H,A项正确;P有白磷、红磷等单质,S有S2、S6、S8等单质,B项正确;N元素的非金属性强于P的,最高价氧化物对应水化物的酸性HNO3>H3PO4,C项错误;H与N、P、S、Cl分别形成的N2H4、PH3、H2S、HCl都是18电子分子,D项正确。
6.C　解析　W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中W、X元素形成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,形成的气体为NH3,则W为H,X为N;Z的最外层电子数是Y的最外层电子数的3倍,Y的最外层电子数可以是1或2,假设Y的最外层电子数是1,则Z的最外层电子数为3,推出Y为Na,Z为Al,假设Y的最外层电子数为2,则Z的最外层电子数为6,Y为Mg,Z为S。根据上述分析可知,如果四种元素分别为H、N、Na、Al,则离子半径大小顺序是N3->Na+>Al3+>H+;如果四种元素分别为H、N、Mg、S,则离子半径大小顺序是S2->N3->Mg2+>H+,A项错误。根据上述分析可知,Y可能为Na,也可能为Mg,都属于金属元素,B项错误。Y如果是Na,则其最高价氧化物对应的水化物为NaOH,Z为Al,其最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3,氢氧化铝为两性氢氧化物,能与NaOH发生反应;Y如果是Mg,则其最高价氧化物对应的水化物是Mg(OH)2,Z为S,其最高价氧化物对应的水化物为H2SO4,氢氧化镁与硫酸能发生中和反应,C项正确;Na3N、Mg3N2都属于离子化合物,D项错误。
7.B　解析　此题可以从成键数出发进行推断,W、X、Y和Z均能与其他原子共用3个电子对,则它们均为第ⅤA族元素;工业上利用沸点差异从空气中分离出Y的单质,则Y是N;E是短周期元素,且W3-与E-的电子层结构相同,则W是P,E是Cl;X的电负性大于Z的,则X为As、Z为Sb。W为P,P的价层电子对数为3,采用sp2杂化,Z为Sb,Sb的价层电子对数为4,采用sp3杂化,A项正确;第一电离能大小为Cl>P>As,B项错误;X是As,AsH3中As的价层电子对数为4,其VSEPR模型为四面体形,C项正确;简单离子半径P3->Cl-,D项正确。
8.C　解析　W的一种同位素没有中子,则W为H;根据元素成键特点,X形成四个键,即X为C;Z形成两个键,Z为O;X、Z、M最外层电子数之和为16,则M为S;五种元素原子序数依次增大,因此Y为N。氢元素位于元素周期表的s区,A项错误;基态N原子核外2p轨道电子处于半充满状态,比较稳定,第一电离能N>O,B项错误;电子层数越多,离子半径越大,核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以简单离子半径N3->O2-,C项正确;W、Y、Z形成的化合物HNO3中只含共价键,而NH4NO3中含离子键和共价键,D项错误。
9.B　解析　由题干信息可知,X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中X、W元素的价电子数等于其周期数,则为H、Be、Al中的一种;基态Z原子的核外电子填充了3个能级且有2个未成对电子,Z为C或O;在化合物P中,X只形成1个共价键,Y形成4个共价键,Z形成2个共价键,则Z为O,Y为C,X为H,W形成3个共价键,故W为Al。X为H、Y为C,故仅由X与Y形成的化合物中可能含非极性共价键,如CH2CH2、CH3CH3,A项错误;非金属性O>C,故气态氢化物的稳定性H2O>CH4,即Z>Y,B项正确;W为Al,工业上用电解熔融的Al2O3的方法制取Al的单质,而不是采用热还原法,C项错误;CO2的空间结构为直线形,含有极性键,正电中心与负电中心重合,为非极性分子,D项错误。
10.C　解析　前四周期元素X、Y、Z、Q、W的原子序数依次增大,其中基态X原子的半径是所有原子中最小的,则X为H元素;Y与X可形成X2Y、X2Y2,二者在室温下均为无色液体,则Y为O元素,基态Z原子的M能层上p轨道为半充满状态,其价层电子排布为3s23p3,则Z为P元素;W原子的价层电子排布为3d54s2,则W为Mn元素;Y、Q同主族,由Y为O元素可知,Q为S元素。由分析可知,Y、Z、Q分别为O、P、S,根据同一周期从左往右元素的电负性依次增大,同一主族从上往下元素的电负性依次减小,故电负性O>S>P,A项正确;X、Y、Z、Q分别为H、O、P、S,电子层数越多,离子半径越大,电子层数相同,核电荷数越大,离子半径越小,简单离子半径P3->S2->O2->H+,B项正确;同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势,第ⅡA族与第ⅢA族、第ⅤA族与第ⅥA族反常,故同周期中第一电离能比Q大的元素有P、Cl、Ar,C项错误;X、Y、W三种元素形成的化合物如MnO(OH)可存在于使用后的碱性锌锰电池中,D项正确。
1.B　解析　依题意,W原子的电子排布式为1s22s22p2,W为C;X原子的价层电子排布为2s22p4,X为O;根据原子序数递增顺序,R为N。短周期中,Na的原子半径最大,故Y为Na。HClO4、HCl都是强酸,它们在水中都完全电离,Z为Cl。N、O、C的第一电离能依次减小,A项正确;形成化学键的元素电负性差值越大,则形成化学键中离子键百分数越大,O的电负性大于Cl的,故离子键的百分数大小为Na2O>NaCl,B项错误;H2O比NH3稳定,C项正确;钠单质是活泼金属,工业上电解熔融氯化钠制备钠单质,D项正确。
2.B　解析　根据原子半径和价层电子数关系可知,c为N,d为Cl。由于b和c位于同一周期(基态原子价层能层符号相同),所以b为B。a原子半径小于B,故a为H。H3BO3的酸性比HNO3的弱,A项错误;HCl和NH3相遇产生“白烟”(生成NH4Cl固体),B项正确;BCl3为平面三角形分子,是非极性分子,C项错误;肼(N2H4)分子间存在氢键,范德华力较弱,氢键大于范德华力,D项错误。
3.D　解析　依题意,R为O。由M的结构式可知,X为H,Y为C,Z为N。CH4、NH3、H2O的沸点依次升高,A项正确;电负性O>N>C,B项正确;M分子中,单键都是σ键,双键中有1个σ键和1个π键,1个M分子含11个σ键、3个π键,C项正确;上述四种元素除组成NH4HCO3、(NH4)2CO3外,还能组成有机酸铵盐,如HCOONH4、CH3COONH4、NH4OOC—COONH4等,D项错误。
4.B　解析　根据原子序数递变顺序以及它们在周期表中的位置可知,X为N,G为P,Z为Si,Y为F。N的原子半径大于F的,A项错误;PF5分子中无孤电子对,正、负电荷中心重合,PF5为非极性分子,B项正确;NF3分子中N原子的价层电子对数为4,成键电子对数为3,NF3分子的空间结构为三角锥形,C项错误;硅单质是共价晶体,磷单质是分子晶体,Si的熔点高于P4的,D项错误。
5.C　解析　依题意,Y有3个电子层,设Y的原子序数为a,则有a=(a-10)×3,a=15。即Y为P。由于W2X2分子、W2X分别是18电子、10电子分子,所以W为H,X为O。根据Q中元素化合价,H为+1价,O为-2价,P为+5价,则M为+2价。又因为Q中阳离子有18个电子,M为Ca。PH3分子中P原子价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体形,A项正确;Ca原子的最外层电子排布式为4s2,4s电子云轮廓图为球形,B项正确;CaH2Ca2++2H-,CaO2Ca2++,阳离子、阴离子个数之比分别为1∶2、1∶1,C项错误;溶于水的Ca(OH)2、Ca3(PO4)2能完全电离,它们都是强电解质,D项正确。

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