第五章原子结构与元素周期律第一讲原子结构一、选择题1．不具有放射性的同位素称之为稳定同位素，稳定同位素分析法近20年来在植物生理学、生态学和环境科学研究中获得广泛应用。如在陆地生态系统研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作环境分析指示物。下列有关说法正确的是( )A．34S原子核内中子数为16B．1HO和1HO的相对分子质量不同C．13C和15N原子的原子序数相差2D．2H＋结合OH－的能力比1H＋的更强解析 A项中34S的中子数为34－16＝18，不正确；B项中H2O的相对分子质量由H和O的质量数决定，两个分子中O的质量数不同，故B项正确；C项中原子序数之差由质子数决定，应该为1，C项不正确；D中2H＋和1H＋化学性质相同，故D项不正确。答案 B2．短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，乙位于第ⅤA族，甲和丙同主族，丁原子最外层电子数与电子层数相等，则(双选)( )A．原子半径：丙>丁>乙B．单质的还原性：丁>丙>甲C．甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物D．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应解析 在中学化学中只有氨气的水溶液才显碱性，因为短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，所以甲是H，乙是N；甲和丙同主族，因此丙只能是Na，这说明丁属于第三周期，根据丁原子最外层电子数与电子层数相等，所以丁是Al。同周期元素自左向右原子半径逐渐减小，金属性逐渐减弱，所以选项A正确，B不正确，还原性应该是Na＞Al＞H；Na属于活泼金属，其氧化物Na2O属于离子化合物，C不正确；乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物分别为HNO3(强酸)、NaOH(强碱)、Al(OH)3(两性氢氧化物)，因此选项D也是正确的。答案 AD3．2022年4月，科学家成功合成了一种拥有117个质子的新元素。科学家用Ca轰击6\nBk，生成了6个拥有117个质子的新原子，其中的5个原子有176个中子，1个原子有177个中子。下列有关说法正确的是( )A．第117号元素是副族元素B.Bk的质量数为97C．第117号元素是非金属元素D.Ca2＋的中子数比核外电子数多10解析 A项，第117号元素在元素周期表中的第17列即ⅦA族；B项，质子数是97，质量数是249；C项，在周期表中同一主族，从上到下，元素的金属性增强，所以117号可能为金属元素。答案 D4．氢化锂(LiH)、氘化锂(LiD)、氘化锂(LiT)在一定条件下都可产生极高的能量，被广泛应用在火箭推进剂和核反应中。下列有关说法中，正确的是( )A．LiH、LiD、LiT互为同素异形体B．LiH、LiD、LiT中氢元素的化合价均为＋1C．H、D、T之间互称为同位素D．LiH、LiD、LiT在反应中常作氧化剂解析 同一元素的不同单质之间互为同素异形体，LiH、LiD、LiT是化合物，不是单质，但是H、D、T的最外层电子数相同，它们的化学性质相同，所以LiH、LiD、LiT的化学性质相似，其中Li显＋1价，H、D、T均显－1价，在化学反应中－1价的H容易发生氧化反应生成H2，所以氢化锂作还原剂，所以A、B、D均错误。答案 C5．元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法正确的是( )A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高C．P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素解析 对应主族元素的原子其最高化合价等于元素原子的最外层电子数，但氟元素无正价，氧元素没有最高化合价，A不正确；在多电子原子中，电子的能量是不相同的。在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高，B不正确；P、S、Cl均属于第三周期的元素，且原子序数依次递增，所以非金属性依次增强，所以得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强，选项C正确；元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素一般既有金属性又有非金属性，在周期表中第三纵行到第十纵行，包括7个副族和1个Ⅷ共同组成了过渡元素，因此选项D也不正确。6\n答案 C6．氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素，在计算式34.969×75.77%＋36.966×24.23%＝35.453中( )A．75.77%表示35Cl的质量分数B．24.23%表示35Cl的丰度C．35.453表示氯元素的相对原子质量D．36.966表示37Cl的质量数解析 34.969和75.77%分别表示35Cl的相对原子质量和丰度。答案 C7．科学家最近发现两种粒子：第1种是只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”；第2种是由四个氧原子构成的分子。下列有关这两种粒子的说法不正确的是（）A.“四中子”不显电性B.“四中子”的质量数为4C.第2种粒子是氧元素的另一种同位素D.第2种粒子是O2的同素异形体解析 O2与O4是氧元素形成的不同单质,它们互为同素异形体。答案 C8．一个12C原子的质量为akg，一个12C16O2分子的质量为bkg，若以12C16O2中的一个氧原子质量的作为相对原子质量标准，则12C16O2的相对分子质量为( )A.B.C.D.解析 一个16O原子的质量为kg，所以相对原子质量的标准为×，所以12C16O2的相对分子质量为，故B正确。答案 B6\n二、非选择题9．甲、乙、丙、丁为前三周期元素形成的微粒，它们的电子总数相等，均为14。已知甲、乙、丙为双原子分子或负二价双原子阴离子，丁为原子。(1)丙与钙离子组成的离子化合物跟水反应产生一种可燃性气体，反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙在高温时是一种还原剂，请用化学方程式表示它在工业上的一种重要用途：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在一定条件下，甲与O2反应的化学方程式是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)丁的元素符号是________，它的原子结构示意图为__________________________________________________________________________________________________________。(5)丁的氧化物的晶体结构与____________的晶体结构相似。解析 本题是一道综合性很强的推断题，它把等电子微粒结构与性质有机结合起来有效地考查考生综合分析能力，同时具有一定的开放性(填CO的用途)。解答本题的突破口是“丙与钙离子组成的离子化合物跟水反应产生一种可燃性气体”，而丙为负二价双原子的离子，且电子总数为14，根据中学化学课本介绍的两种负二价阴离子O和C，可知丙为C。电子总数为14的原子是硅原子。由相同元素组成的双原子分子为N2。乙在高温下是一种还原剂且为14个电子，则乙为CO，CO在工业上主要是用来冶炼金属，如炼铁等。答案 (1)CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋C2H2↑(2)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(或其他答案)(3)N2＋O22NO(4)Si (5)金刚石6\n10．短周期的三种元素X、Y、Z，原子序数依次变小，原子核外电子层数之和是5。X元素原子最外电子层上的电子数是Y和Z两元素原子最外电子层上的电子数的总和；Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍，X和Z可以形成XZ3的化合物。请回答：(1)X元素的名称是________________；Y元素的名称是________________；Z元素的名称是________________。(2)XZ3化合物的分子式是_____________________________________________。(3)分别写出X、Y的含氧酸的分子式________________、________________解析 由Y入手进行推断，Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍，可推断Y为C，不可能是S(S为3个电子层，若为S，另外两种元素只可能为H和He，与题意不符)，由XZ3结合题设可推断为NH3。答案 (1)氮 碳 氢 (2)NH3(3)HNO3或HNO2、H2CO3或H2C2O4等有机酸11．A、B、C、D四种短周期元素，原子序数依次增大，离子半径依次减小，A与C可形成原子个数比分别为1∶1和1∶2的两种离子化合物，A与D的原子序数之和等于B与C的原子序数之和，请回答下列问题。(1)写出元素符号：B____________，D____________。(2)A、C形成的离子化合物与CO2发生氧化还原反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(3)B、C形成的化合物溶于水时，溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小的顺序为________________。解析 A、C能形成1∶1和1∶2两种离子化合物故：A为O，C为Na。A、B、C、D原子序数增大，而离子半径依次减小，推知可能为电子层结构相同的离子。A形成O2－，C形成Na＋，D可能形成Mg2＋、Al3＋。又知A、D原子序数之和等于B、C原子序数之和，故D为Mg，B为F。答案 (1)F Mg(2)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2(3)c(Na＋)>c(F－)>c(OH－)>c(H＋)12．元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大。已知Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4，M元素原子的最外层电子数与次外层电子数之比为3∶4，且M原子的质子数是Y原子的2倍；N－、Z＋、X＋的半径逐渐减小；化合物XN在常温下为气体，据此回答下列问题：(1)写出Z与N形成的化合物的化学式____________________________________。(2)X与Y可分别形成10电子和18电子的分子，写出该18电子分子转化成10电子分子的化学方程式________________(分解反应)。(3)下图表示由上述元素组成的两种气体分子在一定条件下的密闭容器中充分反应前后6\n的转化关系，请写出该转化过程的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________。(4)A、B均为由上述五种元素中的三种元素组成的强电解质，且组成元素的原子个数之比为1∶1∶1。若在各自的水溶液中，A能抑制水的电离，B能促进水的电离，则A的化学式为______________，B的化学式为______________。解析 由题意知Y只能为O元素，M为S元素，结合N－、Z＋、X＋的半径逐渐减小，XN常温下为气体，可判N为Cl元素，Z为Na元素，X为氢元素。答案 (1)NaCl(2)2H2O22H2O＋O2↑(3)2SO2＋O22SO3(4)NaOH NaClO或NaHS6
