第四章 物质结构 元素周期律 单元同步测试题
一、单选题
1．一种由短周期元素组成的化合物，其结构如下图所示。X、Y、Z、Q、R位于同一周期，且原子序数依次递增，Z、Q的核电荷数之和等于R的最外层电子数的2倍。下列判断错误的是
A．离子半径：X
C．元素的非金属性：Z
2．短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大，X、Y、R原子的最外层电子数之和等于Z原子的价电子数。科学家首次合成了化合物M，其结构式如图所示。下列说法错误的是
A．简单离子半径： B．最简单氢化物的稳定性：
C．Y的最高价氧化物对应的水化物是弱酸 D．Z和R组成的化合物只含离子键
3．X、Y、Z、M、W为原子序数依次增大的前20号主族元素。X的最高正价为同周期主族元素中最高的，Y的原子半径小于X，Z的单质在足量空气中完全燃烧，产物中有两种离子化合物和一种非金属单质，M的原子半径是同周期中最小的，W属于第ⅡA元素。下列说法错误的是
A．M的一种气态氧化物可作为高效消毒剂
B．元素Y和W组成的二元化合物能与水反应放出大量热
C．X、Y、Z、M、W中金属性最强的是W
D．简单离子半径：
4．四种短周期元素的相关信息如下表所示。下列分析错误的是
元素 相关信息
X 存在多种同素异形体，可用于制作钻头、电极和纳米材料
Y 最外层电子数是内层电子数的3倍
Z 短周期元素中最高价氧化物对应水化物碱性最强
W 内层电子数与最外层电子数之比为5：3
A．非金属性：
B．氢化物沸点：
C．Z的最高价氧化物既可以与X的最高价氧化物反应也可以与W的最高价氧化物反应
D．Y与Z形成的化合物中可能同时存在离子键和非极性共价键
5．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X、Y同周期并相邻，Y是组成水的元素之一，Z在短周期主族元素中金属性最强，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，下列判断正确的是
A．W位于第3周期第Ⅶ族
B．简单氢化物稳定性：X>Y
C．Z与W形成的化合物是离子化合物
D．X、Y、Z三种元素组成的化合物水溶液呈酸性
6．下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法不正确的是
A．
B．
C．途径Ⅰ生成HCl放出热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定
D．按照Cl、Br、I的顺序，依次增大
7．如图是部分短周期元素的原子序数与某种常见化价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法中正确的是
A．e元素在淡水中含量过高会出现水华现象
B．气态氢化物的稳定性：
C．c元素的氧化物可溶于b元素最高价氧化物对应水化物的水溶液
D．a和b形成的化合物不可能含共价键
8．下列说法中正确的是
A．分子中既含极性键，又含非极性键
B．只含H、N、O三种元素的化合物，可能是离子化合物，也可能是共价化合物
C．非金属元素组成的化合物只含共价键
D．钠的单质在空气中燃烧生成只含离子键的化合物
9．一种高效电解质的结构如图所示，W、Y、X、Z、Q均为短周期元素，且原子序数依次增大，X与Q同族，Y和Z的原子序数之和与Q相等。下列说法正确的是
A．氧化物对应的水化物的酸性：Q
D．W单质在空气中燃烧的产物是W2O2
10．科学家发现了一种新型的氮分子，其化学式为N4，下列有关N4说法正确的是
A．N4的摩尔质量为56g
B．N4与N2互为同素异形体
C．1molN4的体积约为22.4L
D．等质量的N4和N2所含氮原子数之比为2∶1
11．某新型透明高硬度防弹材料由三种短周期元素组成，原子序数依次增大，元素的简单氢化物呈碱性且分子间能形成氢键，元素最外层电子数是电子层数的三倍，元素的离子半径为同周期中最小。下列说法不正确的是：
A．X、Y元素所能形成的氢化物都不止一种
B．元素的单质与元素最高价氧化物的水化物能发生反应产生
C．简单离子的半径
D．与形成的化合物不止一种
12．M、W、X、Y、Z是五种原子序数依次增大的短周期主族元素，其原子序数之和为31；其中Y的最外层电子数等于 X 的核外电子总数；五种主族元素组成的化合物Q的结构如图所示。下列说法错误的是
A．原子半径：
B．X 的氧化物属于酸性氧化物
C．Y 元素组成的最常见单质和M的单质，在加热条件下生成的化合物中只含离子键
D．在Q 的结构中，除M外，其余原子最外层均满足8 电子稳定结构
13．某固体混合物可能含有Al、、、、、中的一种或几种，现对该混合物做如图实验，所得现象和有关数据如图(气体体积均已换算成标准状况下的体积)。下列说法错误的是
A．“步骤①”中发生了反应
B．“步骤②”和“步骤③”中反应消耗的的物质的量之比大于
C．混合物中一定含有Al、、、，不含有
D．混合物中一定不含有，可能含有和
14．利用如图所示装置制备氯气并检验其性质，下列说法不正确的是
(说明：Ⅰ为湿润的有色布条，Ⅱ为，Ⅲ为干燥的有色布条)
A．装置甲中可以选用漂粉精固体和浓盐酸制备
B．装置乙的作用是作安全瓶和除去中的
C．装置丙中有色布条Ⅰ褪色，说明具有漂白性
D．装置丁中无色溶液逐渐变为橙黄色，说明氯元素的非金属性强于溴元素
二、非选择题
15．宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一，根据所学知识回答下列问题：
(1)铜器在空气中久置会和空气中的水蒸气、、作用产生绿锈，该绿锈俗称铜绿【主要成分为】，铜绿能与酸反应生成铜盐、和。将少量的铜绿粉末加入足量的稀盐酸中，可观察到的现象为 ，写出反应的离子方程式： 。
(2)利用同位素的放射性可进行医疗诊断。、等放射性核素制成的适当活度的放射源，可治疗某些浅表疾病。的质子数与中子数的差值为 ，的原子结构示意图为 ，与具有相同的 (填“质子数”或“中子数”)。
(3)KOH、和三种无色溶液是实验室常用的化学试剂，仅选用一种试剂把它们鉴别出来，该试剂可能为 (填化学式)。
(4)高铁酸钠()是一种新型绿色消毒剂。
①一种制备反应的离子方程式可表示为，请用双线桥法表示电子转移的方向和数目： 。
②已知：在处理饮用水的过程中铁元素会被转化为，进而在水中产生胶体，胶体具有吸附性。在处理饮用水的过程中被 (填“氧化”或“还原”)。写出区分胶体与溶液的实验方法名称： 。
16．根据实验现象书写方程式：
Ⅰ．某同学进行如下实验：
(1)加热NaHCO3的化学方程式： 。
(2)一段时间后可以观察到澄清石灰水变浑浊，原因是 (用化学方程式表示，下同)，再过一段时间后变澄清，发生的反应是 。
Ⅱ．另一位同学进行如下实验：
(3)开始时，溶液的红色没有明显变化，也没有明显的气泡产生，反应的离子方程式为： 。
(4)继续滴加盐酸，溶液的浅红色褪去，有大量气泡出现，反应的离子方程式为： 。
Ⅲ．书写方程式：
(5)实验室检验Al3+的离子方程式： 、 。
(6)实验室制备Al(OH)3的离子方程式： 、 (写出两种方法)
(7)除去Fe2O3中的Al2O3，可以选用的试剂是： ，反应的离子方程式是 。
(8)打磨过的铝条与NaOH反应的离子方程式： 。
17．为治理汽车尾气中的NO和CO对环境的污染，可在汽车排气管上安装催化转化器，发生的反应为2NO＋2CO=N2＋2CO2。
(1)碳元素的化合价 (填“升高”或“降低”)，被 (填“氧化”或“还原”)，CO是 剂(填“氧化”或“还原”)，NO是 剂(填“氧化”或“还原”)，发生 反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)用单线桥表示此反应中的电子转移情况2NO＋2CO=N2＋2CO2： 。
(3)若反应中消耗了2molCO，则生成N2的物质的量为 mol，转移电子的物质的量为 mol。
(4)H2S与CO2在高温下反应可生成氧硫化碳(COS)，氧硫化碳分子中所有原子均满足最外层8电子稳定结构，其结构式为 。
18．人们为了揭示原子结构的奥秘，经历了漫长的探究过程。以下是英国科学家卢瑟福进行的探究。1911 年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子(即氦原子核)轰击金属箔实验。结果发现：发现绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数α粒子发生角度比汤姆森模型所预言的大得多的偏转，大约有极少数的阿尔法粒子偏转角大于 90°，甚至观察到偏转角等于 150°的散射，称大角散射，无法用汤姆森模型说明。1911 年卢瑟福提出原子的有核模型(又称原子的核式结构模型)，与正电荷联系的质量集中在中心形成原子核，电子绕着核在核外运动，由此导出α粒子散射公式，说明了 α粒子的大角散射。人类对原子结构的认识永无止境。
(1)根据上文中的表达。绝大多数α粒子是按照上图中类似 (填写路径编号)路径穿越金箔的；
(2)上图中所示的线条中，不可能是α粒子在该实验中的运动轨迹的是 (填写路径编号)；
(3)正电子、负质子都属于反粒子，它们与普通的电子、质子的质量与电量均相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的反物质。请你推测反氢原子的结构：
①反氢原子中含有一个带 电荷的质子和一个带 电荷的电子；
②反氢原子失去一个电子后所形成的离子符号 。(元素符号不变)
参考答案：
1．B
【分析】由图及题意可得，X为Li，Y为B，Z为C，Q为O，R为F；
【详解】A．电子层数越多简单离子半径越大，电子层数相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，故离子半径：X(Li+)
C．主族元素同周期从左往右非金属性逐渐增强，则元素非金属性：Z(C)
故选B。
2．D
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大，X能形成1个共价键、Y形成4个共价键，Z形成2个共价键，X是H元素、Y是C元素、Z是O元素，X、Y、R原子的最外层电子数之和等于Z原子的价电子数，R是Na元素。
【详解】A．核外电子排布完全相同，质子数越多半径越小，简单离子半径：O2->Na+，故A正确；
B．同周期元素从左到右，元素非金属性增强，气态氢化物的稳定性增强，则最简单氢化物的稳定性：H2O>CH4，故B正确；
C．C元素的最高价氧化物对应的水化物H2CO3是弱酸，故C正确；
D．O和Na组成的化合物Na2O2中含离子键、共价键，故D错误；
选D。
3．B
【分析】X的最高正价为同周期主族元素中最高的，结合原子序数可知X应为第二周期元素，而第二周期中O无最高正价，F无正价，则该周期中最高正价最高的为N，则X为N，Y的原子半径小于X，则Y位于第二周期，可能为O或F，镁单质在足量空气中完全燃烧，产物中有氧化镁、氮化镁两种离子化合物，同时能与二氧化碳反应生成碳单质，Z为Mg；M的原子半径是同周期中最小的，M位于第三周期，M为Cl，W属于第ⅡA元素。W只能位于第四周期，W为Ca。
【详解】A．M为Cl，其氧化物ClO2具有强氧化性，是一种高效消毒剂，故A正确；
B．若Y为F，F与Ca形成的CaF2不能与水反应，故B错误；
C．由以上分析可知，五种元素中金属性最强的为Ca，故C正确；
D．简单离子半径Cl->Ca2+>N3- >F-或O2->Mg2+，故D正确；
故选：B。
4．B
【分析】短周期元素中，元素存在多种同素异形体，可用于制作钻头、电极和纳米材料，则X为C元素；Y元素原子最外层电子数是内层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故Y为O元素；短周期元素最高价氧化物的水化物碱性最强，则Z为Na元素；内层电子数与最外层电子数之比为5：3，最外层电子数为6，所以W为S元素，据此分析：
【详解】A．X、Y、W分别为C、O、S元素，非金属大小为O＞S＞C，A正确；
B．并没有说是最简单的氢化物，B错误；
C．Z的最高价氧化物为Na2O，X的最高价氧化物为CO2，W的最高价氧化物为SO3，氧化钠既可以与二氧化碳反应，也可以与三氧化硫反应，C正确；
D．Y与Z形成的Na2O2既含有离子键，又含有非极性共价键，D正确；
故选B。
5．C
【分析】X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，X、Y同周期并相邻，且Y是组成水的元素之一，则Y为O元素，X为C元素，Z在同周期主族元素中金属性最强，则Z为Na元素，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，则W为Cl元素。
【详解】A．W为Cl元素，位于第3周期第ⅦA族，故A错误；
B．Y为O元素，X为C元素，非金属性越大，简单氢化物越稳定，故X
D．X、Y、Z三种元素组成的化合物为碳酸钠，碳酸钠水溶液呈碱性，故D错误；
故答案为C。
6．D
【详解】A．形成新的化学键放热，，A正确；
B．反应热与反应途径无关，，B正确；
C．反应热等于旧键断裂吸收的能量之和与新键形成放出的能力之和的差，途径Ⅰ生成HCl放出热量比生成HBr的多，说明HCl的能量低于HBr，能量越低越稳定，C正确；
D．键、键、键的键能依次减小，断裂化学键需要吸收的能量依次减小，所以途径Ⅱ吸收的热量依次减小，依次减小，D错误；
故选D。
7．C
【详解】a常显价，即a为O，b常显价，原子序数增大，则b为，c常显价，c为常显价，d为P，e是S。P元素在淡水中含量过高会出现水华现象，A错误；氢化物的稳定性与非金属性有关，非金属性越强，氢化物越稳定，非金属性，氢化物的稳定性，B错误；氧化铝为两性氧化物，可与氢氧化钠溶液反应，C正确；a和b形成的化合物是和只含离子键，既有离子键又有共价键，D错误。
8．B
【详解】A项，没有同种元素之间的共价键，因而不含非极性键，错误；B项，为离子化合物，为共价化合物，正确；C项，非金属元素组成的化合物可能含有共价键，也可能含有离子键，如，错误；D项，中存在共价键，错误。
9．C
【分析】W、Y、X、Z、Q均为短周期元素，且原子序数依次增大，W可以形成正一价阳离子，所以W为IA族元素，X与Q同族，又Q能共用六对电子则X与Q为VIA族元素，X原子序数小于Q且为短周期元素，所以X为O、Q为S、W为Li；Z能共用一对电子，所以Z为VII A族元素，又其原子序数比O大比S小，所以Z为F；Y和Z的原子序数之和与Q相等，所以Y的原子序数为16-9=7，即Y为N，综上所述W为Li、Y为N、X为O、Z为F、Q为S。
【详解】A．元素的非金属性越强，最高价氧化物的水化物的酸性越强，硫元素的最高价氧化物的水化物为H2SO4，氮元素的最高价氧化物的水化物为HNO3，但氮元素的其他价态氧化物的水化物如HNO2为弱酸，其酸性比H2SO4弱，故A错误；
B．非金属性强弱：F>O>N>S，元素的非金属性越强，气态氢化物越稳定，则稳定性强弱为：HF>H2O>NH3>H2S,故B错误；
C．由于电负性O>N，一个水分子可以与另外四个水分子间形成氢键，即水分子间比氨分子间更易形成氢键，且NH3在常温常压是气态、H2O在常温常压是液态，所以沸点H2O>NH3，故C正确；
D．Li在空气中燃烧的产物是Li2O，故D错误；
故答案为：C。
10．B
【详解】A．N4的摩尔质量为56g/mol，单位错误，A错误；
B．N4与N2是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，B正确；
C．没有指明标准状况这一条件，C错误；
D．等质量的N4和N2所含氮原子数之比为1∶1，D错误；
答案选B。
11．B
【分析】原子序数依次增大，X元素的简单氢化物呈碱性且分子间能形成氢键，故X是N元素，Y元素最外层电子数是电子层数的三倍，故Y是O元素，Z元素的离子半径为同周期中最小，故Z是Al元素。
【详解】A．X元素所能形成的氢化物NH3、N2H4，Y元素所能形成的氢化物H2O、H2O2，A正确；
B．X元素最高价氧化物的水化物为HNO3，Al与浓HNO3常温下钝化，加热下反应生成NO2，B错误；
C．电子层数越多，半径越大，电子层数相同，核电荷数越大，半径越小，故简单离子的半径X>Y>Z，C正确；
D．X与Y形成的化合物为NO、NO2，D正确；
故选D。
12．B
【分析】M、W、X、Y、Z是五种原子序数依次增大的短周期主族元素，Y的最外层电子数等于 X 的核外电子总数，Y形成两对共用电子对，X形成4对共用电子对，则X为C，Y为O；Z形成1对共用电子对，W形成4对共用电子对，但Q中阴离子带1个单位负电荷，则Z为F，W为B，五种原子的原子序数之和为31，M的原子序数为31-5-6-8-9=3，则M为Li；
【详解】A．同周期从左到右原子半径依次减小，故原子半径：，选项A正确；
B．X 的氧化物CO2属于酸性氧化物，但CO属于不成盐氧化物，选项B错误；
C．Y 元素组成的最常见单质O2和M的单质Li，在加热条件下生成的化合物Li2O中只含离子键，选项C正确；
D．在Q 的结构中，除M外，其余原子C、O、B、F最外层均满足8 电子稳定结构，选项D正确；
答案选B。
13．D
【分析】加过量浓溶液后加热，产生白色沉淀，久置无明显变化，判断沉淀为，混合物中含有（质量为），不含；“步骤①”产生标准状况下气体经过碱石灰后体积不变，经过浓硫酸后剩余气体，故“步骤①”产生的气体为氢气和氨气，依据，可推出混合物中含铝单质（质量为），含（质量为）；“步骤②”最多得到白色沉淀[，物质的量为]，说明混合物中不含；由质量守恒得知混合物中还含有，质量为；
【详解】A．“步骤①”中涉及铝与氢氧化铝反应，发生了反应，选项A正确；
B．“步骤②”为H++OH-=H2O和，“步骤③”为，二者反应消耗的的物质的量之比因过量氢氧根离子过量而大于，选项B正确；
C．根据分析可知，混合物中一定含有Al、、、，不含有，选项C正确；
D．混合物中一定不含有和，含有 ，选项D错误；
答案选D。
14．C
【分析】装置甲中制备氯气，在装置乙中除去氯气中的氯化氢，装置丙中分别将氯气通入到湿润的有色布条和干燥的有色布条，装置丁中氯气置换出溴单质，用装置戊进行尾气处理。
【详解】A．漂粉精固体和浓盐酸在不加热条件下即可制备，故A正确；
B．装置乙中的长颈漏斗可以起到平衡压强的作用，饱和食盐水可以除去中的，故B正确；
C．有色布条Ⅰ为湿润的有色布条，是氯气与水反应生成的次氯酸使布条褪色，无法说明具有漂白性，故C错误；
D．装置丁中氯气置换出溴单质，使无色溶液逐渐变为橙黄色，说明氯元素的非金属性强于溴元素，故D正确；
故选C。
15．(1) 固体溶解，有气泡产生且溶液由无色变为蓝色
(2) 2(或-2) 质子数
(3)(或其他合理答案)
(4) 还原 丁达尔效应
【详解】（1）铜绿的主要成分为，少量的铜绿能与足量的稀盐酸发生反应生成氯化铜、二氧化碳和水，离子方程式：，可观察到固体溶解，有气泡产生且溶液由无色变为蓝色的现象。
（2）为15号元素，质子数为15，中子数为32-15=17，则质子数与中子数的差值为2(或-2)；的原子结构示意图为；与都属于磷元素，质子数均为15，中子数分别为17和16，故二者具有相同的质子数；
（3）能与反应生成气体，能与生成沉淀，与KOH可发生中和反应（没有明显现象），则用可鉴别KOH、和三种无色溶液；
（4）①反应中氯元素的化合价由+1价降低至-1价，铁元素的化合价由+3价升高至+6价，则，用双线桥法表示电子转移的方向和数目：；
②处理饮用水的过程中铁元素被转化为，铁元素的化合价由+6价降低至+3价，则在处理饮用水的过程中被还原；Fe(OH)3胶体为红褐色，区分胶体与溶液的方法为丁达尔效应，具体操作为用激光笔照射液体，从垂直于光束的方向观察，若是胶体则可以看到一条光亮的“通路”。
16．(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7) 溶液
(8)
【详解】（1）碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，故为。
（2）碳酸氢钠分解生成的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，发生反应。后澄清石灰水又变浑浊，反应为。
（3）碳酸钠和盐酸开始反应生成碳酸氢钠，无气泡，离子方程式为。
（4）继续滴加盐酸，碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳离子方程式为。
（5）实验室加入氢氧化钠溶液检验Al3+，现象为先生成氢氧化铝沉淀，后继续滴加氢氧化钠溶液白色沉淀又消失。
（6）实验室中铝盐中加入氨水制备氢氧化铝沉淀，为；或偏铝酸盐中通入CO2生成氢氧化铝沉淀，为。
（7）除去Fe2O3中的Al2O3，可以选用的试剂为氢氧化钠溶液，离子方程式为。
（8）铝和氢氧化钠溶液反应的离子方程式为。
17．(1) 升高 氧化 还原 氧化 还原
(2)
(3) 1 4
(4)O=C=S
【详解】（1）碳元素化合价由CO中的+2价到CO2中的+4价，化合价升高，物质所含元素化合价升高被氧化是还原剂，NO在反应中生成N2气，N元素化合价降低被还原是氧化剂，发生还原反应；
（2）用单线桥表示的电子转移情况是 ；
（3）根据反应2NO＋2CO=N2＋2CO2，得出反应中消耗了2molCO，则生成N2的物质的量是1mol，碳元素化合价共升高4，电子转移的物质的量是4mol；
（4）CO2和氧硫化碳(COS)结构相似，结构式也相似，CO2结构式为O=C=O，因此COS的结构式为O=C=S，每个原子都满足8电子稳定结构。
18．(1)b
(2)a
(3) 负 正 H-
【详解】（1）发现绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔，故绝大多数α粒子是按照上图中类似b路径穿越金箔的；
（2）α粒子(即氦原子核)带正电荷，原子核带正电荷，故会相互排斥而不是吸引，故不可能是α粒子在该实验中的运动轨迹的是a；
（3）①氢原子中含有一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子，则反氢原子中含有一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子；
②反氢原子失去一个电子后形成带负电荷的离子，H-。
