【高考真题解密】高考化学真题题源——专题05《元素周期律及其应用》母题解密（全国通用）

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专题05 元素周期律及其应用

【母题来源】2022年全国甲卷
【母题题文】Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期，X、Y相邻，Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是
A．非金属性：
B．单质的熔点：
C．简单氢化物的沸点：
D．最高价含氧酸的酸性：
【答案】D

【试题解析】
Q、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Q与X、Y、Z不在同一周期，Y原子最外层电子数为Q元原子内层电子数的2倍，则Q应为第二周期元素，X、Y、Z位于第三周期，Y的最外层电子数为4，则Y为Si元素，X、Y相邻，且X的原子序数小于Y，则X为Al元素，Q、X、Y、Z的最外层电子数之和为19，则Q、Z的最外层电子数之和为19-3-4=12，主族元素的最外层电子数最多为7，若Q的最外层电子数为7，为F元素，Z的最外层电子数为5，为P元素，若Q的最外层电子数为6，为O元素，则Z的最外层电子数为6，为S元素，若Q的最外层电子数为5，为N元素，Z的最外层电子数为7，为Cl元素；综上所述，Q为N或O或F，X为Al，Y为Si，Z为Cl或S或P，据此分析解题。
A．X为Al，Q为N或O或F，同一周期从左往右元素非金属性依次增强，同一主族从上往下依次减弱，故非金属性：Q>X，A错误；
B．由分析可知，X为Al属于金属晶体，Y为Si属于原子晶体或共价晶体，故单质熔点Si>Al，即Y>X，B错误；
C．含有氢键的物质沸点升高，由分析可知Q为N或O或F，其简单氢化物为H2O或NH3或HF，Z为Cl或S或P，其简单氢化物为HCl或H2S或PH3，由于前者物质中存在分子间氢键，而后者物质中不存在，故沸点Q>Z，C错误；
D．元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性越强，P、S、Cl的非金属性均强于Si，因此最高价含氧酸酸性：Z>Y，D正确；
故答案为：D。

【命题意图】
本题考查元素周期律的应用，进行元素推断，判断元素及其化合物的性质，如微粒半径、化学键、酸碱性等。
【命题方向】
高考对本讲内容的考查空间很大，知识面很广，主要考查原子结构中各种微粒关系，结合原子结构图式进行分析判断和简单计算，对1～20号元素原子结构的考查是重点，注意规律和结论的应用。其次以元素化合物为载体，综合应用元素周期表和元素周期律，可集判断、实验、计算于一体。题型稳定。另外高考对化学键的考查主要是围绕电子式正误判断、化学键与物质类别和性质的关系两方面进行、题目基础性强，一般不独立命题。通常为选择题的一个选项和基础填空。2023年高考仍然以短周期元素原子或离子结构特征及核外电子排布规律为背景，考查原子结构、元素周期律和常见物质的相关性质；或者以“残缺的”元素周期表或元素性质的递变规律为切入点，考查元素的“位-构-性”关系；结合元素化合物和化学反应原理等基础知识，采用框图或文字叙述形式，考查元素推断、元素周期律的综合运用。
【得分要点】
本题考查元素周期表和元素周期律的知识，准确判断出元素是解答的关键，注意从元素及其化合物知识的角度去判断，例如制冷剂、淡黄色沉淀和刺激性气味气体等，然后再根据元素周期律的知识进行解答，这就需要掌握（非）金属性的强弱、微粒半径的大小比较等知识，因此平时学习中要夯实基础知识，同时应注意知识的灵活运用。

掌握 “位—构—性”的转化应用

（1）性质与位置的互推
①根据元素的性质可以推知元素在周期表中的位置，如同周期主族元素A、B、C的金属性逐渐增强，则可知A、B、C在同周期中按C、B、A的顺序从左向右排列。
②根据元素在周期表中的位置关系可以推断元素的性质，如A、B、C三元素在同一主族中从上往下排列，则A、B、C的单质氧化性依次减弱或还原性依次增强。
（2）结构与性质的互推
①若某主族元素的最外层电子数小于4，则该元素容易失电子；若该元素的最外层电子数大于4，则该元素容易得电子。
②若某主族元素容易得电子，则可推知该元素的最外层电子数大于4；若该元素容易失电子，则可推知该元素的最外层电子数小于4。
（3）结构与位置的互推
由原子序数确定主族元素位置方法：只要记住了稀有气体元素的原子序数
(He－2、Ne－10、Ar－18、Kr－36、Xe－54、Rn－86)，就可确定主族元素的位置。
①若比相应的稀有气体元素多1或2，则应处在下周期的第ⅠA族或第ⅡA族，如88号元素：88－86＝2，则应在第七周期ⅡA族；
②若比相应的稀有气体元素少1～5时，则应处在同周期的ⅢA族～ⅦA族，如84号元素应在第六周期ⅥA族。

1．（2022·湖北·华中师大一附中模拟预测）由四种原子序数依次增大的短周期元素W、X、Y、Z形成的一种化合物结构如图所示。该化合物应用在新型电池中，其中W为电负性最大的元素，X为第三周期离子半径最小的元素，该分子中所有原子均达到8电子结构。下列说法中错误的是

A．基态原子未成对电子数：W=X=Z B．简单氢化物的沸点：W>Z
C．和均为极性分子 D．第一电离能：W>Z>Y>X
【答案】C
【解析】W为电负性最大的元素，所以是F；X为第三周期离子半径最小的元素，所以是Al；根据Z的成键特点可知Z为Cl，根据该分子中所有原子均达到8电子结构，可知Y为P，综上可知，W为F、X为Al、Y为P、Z为Cl。
A．F、Al、Cl基态原子未成对电子数均为1，A正确；
B．HF分子间能形成氢键，所以沸点HF>HCl，B正确；
C．和空间构型分别为正三角形和三角锥形，前者为非极性分子，后者为极性分子，C错误；
D．第一电离能F>Cl>P>Al，D正确；
故选C。
2．（2022·湖北·华中师大一附中模拟预测）短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，由这四种元素组成的一种化合物的结构式为，该化合物在食品行业中常作为防腐剂和酸洗剂。下列说法正确的是
A．简单氢化物的热稳定性：X＞Y
B．ZW与Z2Y2中所含化学键类型相同
C．ZW溶于水所得溶液能使紫色石蕊溶液变蓝
D．X、Y、Z组成的盐可治疗胃酸过多
【答案】C
【解析】由W、X、Y、Z组成的盐中各元素形成的化学键，可确定W、X、Y、Z的最外层电子数分别为1、4、6、1，从而确定W、X、Y、Z分别为H、C、O、Na。
A．X、Y分别为C、O，C的非金属性小于O，所以简单氢化物的热稳定性：H2O＞CH4，A不正确；
B．ZW与Z2Y2分别为NaH、Na2O2，前者只含离子键，后者含有离子键和共价键，二者所含化学键类型不完全相同，B不正确；
C．ZW为NaH，溶于水后与水发生反应，生成NaOH和H2，NaOH溶液呈碱性，能使紫色石蕊溶液变蓝，C正确；
D．X、Y、Z分别为C、O、Na，组成的盐Na2CO3具有较强的碱性，会腐蚀胃粘膜，不能用于治疗胃酸过多，D不正确；
故选C。
3．（2022·河北秦皇岛·三模）1919年卢瑟福用α粒子(He)轰击某原子核实现了首次人工核转变，核反应为He+X →Y+H。已知：Y 元素原子的最外层电子数为其内层电子总数的3倍。下列说法正确的是
A．16Y2和17Y2互为同素异形体
B．X、Y的非金属性：X>Y
C．最简单氢化物的沸点：Y D．仅由上述主族元素形成的化合物中可能含离子键
【答案】D
【解析】Y 元素原子的最外层电子数为其内层电子总数的3倍，故Y为O元素，根据质子守恒，Z=7，X为N元素。
A．16Y2和17Y2 是同种单质，而同素异形体是同种元素形成的不同单质，A错误；
B．非金属性O>N，B错误；
C．N和O形成的最简单氢化物为NH3和H2O，相同物质的量情况下水中形成的氢键个数多，沸点H2O高于NH3，C错误；
D．上述元素有H、 N、O，可形成NH4NO3，是离子化合物，含离子键，D正确；
故选D。
4．（2022·河南·模拟预测）X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素。已知X与Y形成的某一化合物易生成二聚体(常温下为无色气体)，Z的简单离子半径在其所在周期中最小，W原子的最外层电子数是其他三种元素原子最外层电子数之和的。下列说法正确的是
A．X与Y形成的化合物均易溶解于水中
B．四种元素的最简单氢化物均含有共价键
C．W的氢化物在其同族元素中的沸点最高
D．元素Y与W形成的化合物超过3种
【答案】D
【解析】短周期主族元素中X、Y可形成一种易形成二聚体分子的化合物，可推断X为氮，Y为氧，X与Y形成的NO2可形成二聚体无色的N2O4气体，Z的简单离子半径在其所在周期最小，可推断为铝，则W的最外层电子数=(5+6+3)/2=7，W为氯元素，据此可分析解答。
A．N与O形成的NO难溶于水，A选项错误；
B．H元素与Al元素形成离子化合物，不含共价键，B选项错误；
C．Cl(W)所在主族中的F元素的氢化物HF分子间有氢键，沸点高于其它同主族元素的氢化物，C选项错误；
D．O与Cl形成的化合物有Cl2O、Cl2O3、ClO2、Cl2O5、Cl2O7等，D选项正确；
答案选D。
5．（2022·河北石家庄·二模）一种外用消炎药主要成分的结构如图所示。分子结构中的苯环和甲基部分已给出，X、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中X的原子序数大于碳，W与Y同主族。下列说法正确的是

A．原子半径：Z>Y>X
B．简单氢化物的沸点：Y>M>X
C．WY2能够使紫色石蕊试液褪色
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：M>W
【答案】D
【解析】X、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中X的原子序数大于碳，W与Y同主族，且根据价键可推知W为S、Y为O、X为N，则原子序数大于S的M为Cl，Z离子带一个单位正电荷，为Na。
A．原子半径：Z(Na) >X(N) >Y(O)，选项A错误；
B．NH3、H2O均存在氢键，简单氢化物的沸点：Y(H2O)>X(NH3)>M(HCl)，选项B错误；
C．WY2为SO2，溶于水生成亚硫酸呈酸性，能够使紫色石蕊试液变红，但不褪色，选项C错误；
D．非金属性越强最高价氧化物的水化物的酸性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性：M>W，选项D正确；
答案选D。
6．（2022·安徽·合肥市第八中学模拟预测）W、X、Y、Z为原子序数增大的短周期不同主族元素，W的简单氢化物可用作制冷剂。Y单质既能溶于强酸也能溶于强碱。Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和。下列叙述不正确的是
A．简单氢化物的沸点：W＞Z
B．Z分别与X、Y组成的二元化合物中，化学键均为离子键
C．简单离子的半径大小为：Z＞W＞X＞Y
D．工业上常用电解熔融盐的方法制备X
【答案】B
【解析】氨气易液化，因此液氨气化时吸收大量热，可作制冷剂，W为氮元素，既能溶于强酸也能溶于强碱的单质Y为金属Al，四种元素不同主族，Z的最外层电子数是W(氮)和X的最外层电子数之和。满足条件的W、X、Y、Z可能为N、Na、Al、S或N、Mg、Al、Cl，据此可分析解答。
A．NH3分子间有氢键，沸点比没有氢键的H2S、HCl要高，A选项正确；
B．S、Cl和Na、Mg、Al形成的二元化合物中AlCl3是共价键形成的共价化合物，B选项错误；
C．离子半径的大小由电子层数和核电荷数决定，因此简单离子半径大小顺序为S2->Cl->N3->Na+>Mg2+>Al3+，C选项正确；
D．工业上常用电解熔融NaCl、MgCl2的方法制备Na、Mg，D选项正确；
答案选B。
7．（2022·河南·模拟预测）最近，科学家发现对LiTFSI(一种亲水有机盐)进行掺杂和改进，能显著提高锂离子电池传输电荷的能力。LiTFSI的结构如图所示，其中A、B、C、D为同一短周期元素，C与E位于同一主族。

下列叙述正确的是
A．C是空气中含量最高的元素
B．简单气态氢化物的稳定性：D>C>E
C．该化合物中只有A、C、D元素原子的最外层满足8电子稳定结构
D．Al3+与E的简单阴离子在溶液中能大量共存
【答案】B
【解析】依据LiTFSI的结构图，初步判断A、B、C、D、E的共价键的成键数目分别为4、2、2、1、6；结合C与E位于同一主族，首先明确C为O，E为S；再依据A、B、C、D为同一短周期元素，明确A为C，D为F；回看LiTFSI的结构图，它是由和带一个单位负电荷的阴离子形成，由此可见B已经形成的共价键数目为2，但是带有一个单位负电荷，故B为N；
A．空气中含量最高的元素为N，而C为O元素，B才是N元素，A错误；
B．D、C、E的简单气态氢化物分别为、、，F和O同周期，非金属性F>O，则相应的气态氢化物稳定性为>；O和S同主族，非金属性O>S，则相应的气态氢化物稳定性为>，故D、C、E的简单气态氢化物的稳定性为>>，B正确；
C．8电子稳定结构即每个原子最外层都有8个电子，A为C，成键数为4，最外层电子数为4，和为8，满足8电子稳定结构；C为O，成键数为2，最外层电子数为6，和为8，满足8电子稳定结构；D为F，成键数为1，最外层电子数为7，和为8，满足8电子稳定结构；B为N，成键数为2，带一个单位负电荷，最外层电子数为5，和为8，满足8电子稳定结构；E为S，成键数为6，最外层电子数为6，和不为8，不满足8电子稳定结构；故该化合物中只有A、B、C、D元素原子的最外层满足8电子稳定结构，C错误；
D．与在溶液中相互促进水解，趋于完全，离子方程式为 不能共存，D错误；
故合理选项为B。
8．（2022·河南·二模）X、Y、Z、W四种主族元素，原子序数依次增大，且均不大于20，四种元素核电荷数之和为46，X、Y两种元素能够形成两种化合物，其中一种化合物被称为生命的源泉。Z元素是一种重要的“成盐元素”，其形成的一种盐在海水中含量最高，其单质通过电解该盐溶液获得。下列关于四种元素说法错误的是
A．X2Y2、ZY2、 W(ZY)2均是常见的杀菌消毒剂，三者作用原理相同
B．WX2中X元素的检验方法可以将WX2固体置于氧气流中灼烧并将产物通过无水硫酸铜
C．WZ2、WY2两种化合物中阴阳离子个数比均为1 ： 2
D．可以通过XZY、ZY2等物质中的元素化合价来比较Y、Z两种元素的非金属性强弱
【答案】C
【解析】X、Y两种元素能够形成两种化合物，其中一种化合物被称为生命的源泉。则X、Y分别为H、O。Z形成的一种盐在海水中含量最高，Z为Cl。四种元素核电荷数之和为46，则W为20号元素Ca。
A．三种物质分别为H2O2、ClO2、Ca(ClO)2，三者均具有较强的氧化性，可利用氧化性进行消毒杀菌，A项正确；
B．CaH2与O2反应变为H2O遇CuSO4溶液变蓝，说明X为H元素，B项正确；
C．WZ2、WY2分别为CaCl2和CaO2，前者是由Ca2+和2个Cl-组成阴阳离子之比为1:2，而后者是由Ca2+和阴阳离子之比为1:1，C项错误；
D．XZY、ZY2为HClO和ClO2中Cl均呈现出了正价而O均呈现出负价，说明O的电子能力强于Cl，所以O的非金属性强于Cl，D项正确；
故选C。
9．（2022·安徽·模拟预测）某物质在水溶液中得到了如图所示的结构，虚线表示氢键，其中X、Y、Z和M是原子序数依次增大的短周期元素。下列说法错误的是

A．非金属性： Z＞Y
B．该结构中Z均满足8电子稳定结构
C．M的焰色试验呈黄色
D．氢键的存在使该物质在水中的溶解性较大
【答案】D
【解析】X、Y、Z和M是原子序数依次增大的短周期元素，M形成+1价阳离子，M是Na元素；X形成1个共价键，X是H元素；Y形成4个共价键，Y是C元素；Z形成2个共价键，Z是O元素。
A．同周期元素从左到右非金属性增强，非金属性： O＞C，故A正确；
B．O最外层有6个电子，该化合物中O显-2价，O均满足8电子稳定结构，故B正确；
C．M是Na元素，Na元素的焰色试验呈黄色，故C正确；
D．该物质是碳酸氢钠，碳酸氢根离子通过氢键形成双聚离子，不利于和水分子形成氢键，所以氢键的存在使该物质在水中的溶解性降低，故D错误；
选D。
10．（2022·陕西·西安中学模拟预测）短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的阴离子和He原子具有相同的电子层结构，X的一种核素常用于考古文物年代，Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，W、X、Y原子的最外层电子数总和等于Z的原子序数，下列推断错误的是
A．原子半径：Z＞X＞Y＞W
B．最简单气态氢化物稳定性：X＞Y
C．化合物ZYW中既含有离子键又含共价键
D．由上述四种元素组成的化合物的水溶液可能呈碱性
【答案】B
【解析】W的阴离子和He原子具有相同的电子层结构，则W是H元素，14C用于考古断代，故X是C元素，Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，Y是O元素，H、C、O的最外层电子数总和等于11，则Z是Na元素，由此解答。
由上述分析可知，W、X、Y、Z分别是H、C、O、Na；
A．原子半径大小顺序为Na>C>O>H，即为Z>X>Y>W，故A正确；
B．由于O的非金属性强于C，故H2O的稳定性强于CH4，故B错误；
C．化合物ZYW为NaOH，既含离子键又含共价键，故C正确；
D．该四种元素可以形成NaHCO3，其水溶液呈碱性，故D正确；
答案选B。
11．（2022·江西·临川一中模拟预测）一种由前20号主族元素组成的化合物的结构如图所示，X、Y、Z、W原子序数依次增大且总和为44，Y、Z的最外层电子数相同。下列叙述错误的是

A．该化合物具有氧化性
B．ZY2因其具有强还原性而使品红褪色
C．简单离子半径：Z>W
D．WX与X2Y反应能生成X2
【答案】B
【解析】由图分析可知，X为H元素，Y为O元素，Z为S元素，W为K元素，据此答题。
A该化合物的化学式为KHSO4，硫原子的化合价为+6价，最高价只能降低则具有氧化性，A项正确；
B．SO2具有漂白性，其漂白原理为SO2能与有色物质如品红生成不稳定的无色物质，加热后恢复原来的颜色，B项错误；
C．相同电子层结构的离子，核电荷数越大离子半径越小，则＞，C项正确；
D．KH能与H2O发生归中反应生成氢气，化学方程式为，D项正确；
答案选B。
12．（2022·湖南·长郡中学模拟预测）我国嫦娥五号探测器带回1.731kg的月球土壤，经分析发现其构成与地球土壤类似。土壤中含有的短周期元素A、B、C、D，原子序数依次增大，最外层电子数之和为15。B、C、D为同周期相邻元素，且均不与A同族。下列结论正确的是
A．离子半径大小顺序：C＞B＞A B．C单质的导电性能弱于D单质
C．化合物BA中的化学键为离子键 D．D的最高价氧化物的水化物的酸性强于碳酸
【答案】C
【解析】短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大，最外层电子数之和为15， B、C、D为同周期相邻元素，B、C、D最外层电子数之和可能为9或12，若B、C、D最外层电子数之和为9，则A最外层电子数为6，则A、B、C、D依次为O、Mg、Al、Si；若B、C、D最外层电子数之和为12，则A最外层电子数为3，B、C、D为同周期相邻元素，且均不与A同族，所以这种情况不符合题意，所以A、B、C、D依次为O、Mg、Al、Si，据此答题。
A．Mg2+、Al3+、O2-电子层结构相同，质子数越多，离子半径越小，所以Al3+半径最小，O2-半径最大 ，A错误；
B．C单质为铝单质，铝属于导体，导电性很强，D单质为硅，为半导体，半导体导电性介于导体和绝缘体之间，故C单质的导电性强于D单质的，B错误；
C．MgO是由镁离子和氧离子通过离子键结合而成的离子化合物，C正确；
D．Si的最高价氧化物的水化物为硅酸，非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性就越强，同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，所以硅酸酸性弱于碳酸，D错误；
故选C。
13．（2022·陕西·西北工业大学附属中学模拟预测）阿散酸是一种饲料添加剂，其结构如图所示。其中As位于元素周期表中第四周期第ⅤA族，X、Y、Z均属于短周期主族元素，且X、Y、Z对应的单质在常温常压下均为气体，Z的原子半径在元素周期表中最小，下列说法不正确的是

A．X的氢化物的沸点高于As的氢化物的沸点
B．Y的单质与X的氢化物可以发生置换反应
C．工业上可以采用液化法分离X的单质和Y的单质
D．XY2中每个原子均满足8电子稳定结构
【答案】D
【解析】X、Y、Z均属于短周期主族元素，且X、Y、Z对应的单质在常温常压下均为气体，Z的原子半径在元素周期表中最小，Z为氢元素，X为氮元素，Y为氧元素。
A．氨气分子间存在氢键，故氨气的沸点高于砷化氢，A正确；
B．氨气和氧气反应能生成氮气和水，B正确；
C．工业上用液化法分离氮气和氧气，C正确；
D．二氧化氮中的氮原子不满足8电子结构，D错误；
故选D。