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专练 24 元素周期律及其应用
授课提示：对应学生用书47页
1．[2022·全国甲卷]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：X>Q
B．单质的熔点：X>Y
C．简单氢化物的沸点：Z>Q
D．最高价含氧酸的酸性：Z>Y
答案：D
解析：Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，Y原子最外层电子数是
Q原子内层电子数的2倍，则Q为第二周期元素，Y的最外层电子数为4且与Q位于不同
周期，故其位于第三周期，则Y为Si；X与Y相邻，X为Al；根据4种元素原子最外层电
子数之和为19，可知Q与Z最外层电子数之和为12，Q、Z可能是O、S，也可能是N、
Cl，还可能是F、P。A项，Al的非金属性弱于第二周期的N、O、F，错误；B项，铝是金
属晶体，熔点比单质硅（共价晶体）低，错误；C项，Q的简单氢化物存在分子间氢键，
故沸点高，错误；D项，Z是原子序数大于Y的同周期元素，非金属性：Z>Y，最高价含
氧酸的酸性：Z>Y，正确。
2．现有4种短周期主族元素X、Y、Z和Q，原子序数依次增大，其中Z、Q在同一周
期。相关信息如下表：
元素 相关信息
X 最外层电子数是核外电子总数的一半
Y 最高化合价和最低化合价之和为0
Z 单质为淡黄色固体，常存在于火山喷口附近
Q 同周期元素中原子半径最小
下列说法正确的是 （ ）
A．常温时，X单质能与水发生剧烈反应
B．Y与Q元素组成的YQ 分子，空间构型为正四面体
4
C．Y、Z、Q的最高价氧化物对应水化物的酸性依次减弱
D．第五周期且与Q同主族元素的单质在常温常压下呈液态
答案：B
解析：Be的金属性弱于Mg，常温时镁和冷水不反应，因此Be单质不能与水发生剧烈
反应，A错误；Y与Q元素组成的CCl 或SiCl 分子，空间构型均为正四面体，B正确；
4 4
Y、Z、Q三种元素的非金属性逐渐增强，非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸
性越强，C错误；第五周期且与Cl同主族元素的单质是碘，碘在常温常压下呈固态，D错
误。
3．[2023·全国乙卷]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＋具有相同的电子结构。下列叙
述正确的是（ ）
A．X的常见化合价有－1、－2
B．原子半径大小为Y>X>W
C．YX的水合物具有两性
D．W单质只有4种同素异形体
答案：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组成的物质能溶于稀盐
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，据此解答。X为O，氧的常见价态有－1价和－2价，如HO 和HO，A正确；W为C，X为O，
2 2 2
Y为Mg，同主族时电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，原子序数越小，原子
半径越大，所以原子半径大小为：Y＞W＞X，B错误；Y为Mg，X为O，他们可形成
MgO，水合物为Mg（OH） ，Mg（OH） 只能与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，所
2 2
以YX的水合物没有两性，C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，种类不止四种，D错误；故选A。
4．[北京卷]下列性质的比较，不能用元素周期律解释的是（ ）
A．酸性：HClO＞HSO ＞HSiO
4 2 3 2 3
B．碱性：KOH＞NaOH＞LiOH
C．热稳定性：HO＞HS＞PH
2 2 3
D．非金属性：F＞O＞N
答案：A
解析：同周期主族元素从左到右随着原子序数的增大，原子得电子能力逐渐增强，最
高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，非金属性：Cl＞S＞Si，则最高价含氧酸的酸性：
HSiO ＜HSO ＜HClO ，HSO 不是S对应的最高价含氧酸，不能用元素周期律解释，A
2 3 2 4 4 2 3
项错误；Li、Na、K随着电子层数的增大，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，则
最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，B项正确；同主族元素从上到下得电子能力逐
渐减弱，对应简单氢化物的稳定性逐渐减弱，则稳定性 HO强于HS，同周期主族元素从
2 2
左到右随着原子序数的增大，原子得电子能力逐渐增强，对应简单氢化物的稳定性逐渐增
强，则稳定性HS强于PH ，C项正确；同周期主族元素从左到右随着原子序数的增大，
2 3
原子得电子能力逐渐增强，对应单质的非金属性逐渐增强，D项正确。
5．[山东卷]X、Y为第三周期元素，Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的
一种化合物能以[XY ]＋[XY ]－的形式存在，下列说法错误的是（ ）
4 6
A．原子半径：X>Y
B．简单氢化物的还原性：X>Y
C．同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D．同周期中第一电离能小于X的元素有4种
答案：D
解析：根据同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，知原子半径P>Cl，A项正确；
非金属性：PHCl，B项正确；同周期元素中Cl的非金
3
属性最强，因此Cl 的氧化性最强，C项正确；同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大
2
趋势，但P由于3p能级上半充满，为稳定结构，其第一电离能大于S的第一电离能，故同
周期中第一电离能小于P的元素有Na、Mg、Al、Si、S，共5种，D项错误。
6．[2022·海南卷]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在同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．XW 是非极性分子
3
B．简单氢化物沸点：X>Y
C．Y与Z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
答案：C
解析：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N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。NCl 分
3
子的空间构型为三角锥形，其正负电荷的中心不重合，属于极性分子，A错误；HO和
2
NH 均含有氢键，但HO分子形成的氢键更多，故沸点HO＞NH ，B错误；O元素与Na
3 2 2 3
元素形成的化合物NaO、NaO 均为离子化合物，C正确；N、O、Na三种元素组成的化
2 2 2
合物NaNO 呈中性、NaNO 呈碱性，D错误。
3 2
7.[2024·甘肃重点中学联考]现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T。R原子最外层电子数
是电子层数的2倍，Y与Z能形成ZY、ZY 型离子化合物，Z与T形成的化合物ZT能破
2 2 2 2
坏水的电离平衡。五种元素的原子半径与原子序数的关系如图所示。下列推断正确的是（
）
A．最简单氢化物的沸点排序：Y>T>R
B．原子半径和离子半径均满足：YR>T
答案：A
解析：短周期主族元素中，原子最外层电子数是电子层数的 2倍的元素为C和S，由
图中原子半径和原子序数关系可知R为C；Y与Z能形成ZY、ZY 型离子化合物，结合
2 2 2
题图知Y为O，Z为Na；Z与T形成的化合物ZT能破坏水的电离平衡，则T为S；X的
2
原子半径最小，原子序数最小，则X为H。相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质
沸点越高，又因为水分子间存在氢键，故沸点：HO>HS>CH ，A项正确；氧原子半径小
2 2 4
于钠原子半径，氧离子和钠离子的核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，故
钠离子半径小于氧离子半径，B 项错误；最高价氧化物对应的水化物的酸性
HSO >H CO ，C项错误；元素非金属性越强，其单质氧化性越强，非金属性：O>S>C，
2 4 2 3
故单质氧化性O>S>C，D项错误。
2
8．[综合创新]短周期元素W、X、Y、Z、Q的原子序数依次增大，c、d、e、f、h是
由这些元素组成的二元化合物，自然界中硬度最大的单质和 a都由X组成，b由W、Y、Q
三种元素组成，d能使品红溶液褪色，e是液体，上述物质的转化关系如图所示（个别产物
略去）。下列说法错误的是（ ）
A．二元化合物沸点：e>d>c
B．简单氢化物的热稳定性：Q>Y>X
C．元素的非金属性：Y>X>W
D．原子半径的大小：Z>Q>Y
答案：B
解析：自然界中硬度最大的单质和a都由X组成，则X应为C元素，a为木炭；d能使
品红溶液褪色，则d应为SO ；e是液体，结合题给转化关系及b由W、Y、Q三种元素组
2
成，可推出b为HSO ，c为CO ，e为HO；e和h反应生成b，结合e、b的化学式及h是
2 4 2 2
二元化合物，可知h为SO ，d和g在催化剂、加热条件下生成h，则g为O，c和f反应生
3 2
成g，f是二元化合物，则f为NaO 。综上所述，W、X、Y、Z、Q分别为H、C、O、
2 2
Na、S。水分子间存在氢键，水的沸点较高，CO 、SO 常温下为气体，其相对分子质量越
2 2
大，沸点越高，故沸点由大到小的顺序为HO>SO >CO ，A项正确；元素非金属性越强，
2 2 2
简单氢化物越稳定，非金属性：O>S>C，则简单氢化物的热稳定性：HO>HS>CH ，B项
2 2 4
错误；同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，故非金属性：O>C，H的非金属性较
弱，则非金属性：O>C>H，C项正确；同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，同主
族元素随原子核外电子层数增多，原子半径增大，则原子半径的大小关系为 Na>S>O，D
项正确。
9．[2024·四川师大附中月考]几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示：
元素代号 X Y Z W V原子半径/pm 160 143 70 66 110
主要化合价 ＋2 ＋3 ＋5、－3 －2 ＋5、＋3、－3
下列叙述正确的是（ ）
A.X、Y元素的最高价氧化物对应水化物的碱性：X＜Y
B．简单离子半径：Z＜W＜X＜Y
C．一定条件下，W的单质可以将Z的单质从其氢化物中置换出来
D．X与Z形成的化合物为共价化合物
答案：C
解析：原子的电子层数越多，其原子半径越大；同一周期元素，原子半径随着原子序
数的增大而减小；同一主族元素，原子半径随着原子序数的增大而增大；主族元素中，一
般最高正化合价与其主族序数相同，最低负价＝主族序数－8，根据表中数据知，X为Mg
元素、Y为Al元素、Z为N元素、W为O元素、V为P元素。X为Mg元素、Y为Al元素，
两者位于同一周期相邻主族，金属性：Mg＞Al，最高价氧化物对应水化物的碱性：Mg＞
Al，A错误；具有相同核外电子排布的离子，核电荷数越大半径越小，所以简单离子半径：
Y＜X＜W＜Z，B错误；一定条件下，氧气可以和氨气反应生成水和氮气，C正确；Mg与
N形成的化合物为MgN，为离子化合物，D错误。
3 2
10．[河北卷]如图所示的两种化合物可应用于阻燃材料和生物材料的合成。其中 W、
X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X和Z同主族，Y原子序数为W原子价电子
数的3倍。下列说法正确的是（ ）
A．X和Z的最高化合价均为＋7价
B．HX和HZ在水中均为强酸，电子式可表示为H∶X∶与H∶Z∶
C．四种元素中，X原子半径最大，Y原子半径最小
D．Z、W和氢三种元素可形成同时含有离子键和共价键的化合物
答案：D
解析：由题图和题意可知，X和Z分别是F、Cl；又Y原子序数为W原子价电子数的
3倍且题给化合物中Y、W分别可形成5、3个共价键，故W、Y分别为N、P。F只有－
1、0两种价态，没有最高正价，A错误；HCl为强酸，HF为弱酸，B错误；根据元素周期
律可知，四种元素原子半径由大到小的顺序为P>Cl>N>F，即Y>Z>W>X，C错误；Cl、
N、H三种元素可形成离子化合物NH Cl，其既含有离子键又含有共价键，D正确。
4
11．[2024·湖北荆州质检]如图所示，已知A是短周期元素中金属性最强的元素，D的
离子半径是同周期元素简单离子中最小的，X的简单气态氢化物能与X的最高价氧化物对
应的水化物反应，Y的最外层电子数是A和X的最处层电子数之和，Z的一种核素质量数
为35，中子数为18，下列说法错误的是（ ）
A．D的氧化物与A、Z的最高价氧化物对应的水化物均能发生反应
B．简单气态氢化物的稳定性：Y＞X
C．最高化合价：Y＞X＞D
D．由A、Y、Z三种元素形成的化合物一定既含离子键又含共价键答案：C
解析：根据A是短周期元素中金属性最强的元素可知，A为Na，X、Y的原子序数均
小于11，前10号元素中，只有N元素的简单气态氢化物能与其最高价氧化物对应的水化
物反应（NH ＋HNO===NHNO ），故X为N，Y的最外层电子数是Na和N最外层电子
3 3 4 3
数之和，且原子序数小于Na，故Y为O，根据质量数－中子数＝质子数，可知Z的质子数
为35－18＝17，故Z为Cl，D的原子序数位于Na和Cl之间，且D的离子半径是同周期元
素简单离子中最小的，故D为Al。Al O 能分别与NaOH、HClO 反应，A正确；O的非金
2 3 4
属性比N强，故简单气态氢化物的稳定性：HO＞NH ，B正确；O的最高价为＋2价
2 3
（OF ），N的最高价为＋5价，Al的最高价为＋3价，C错误；由Na、O、Cl三种元素形
2
成的化合物可表示为NaClO，属于离子化合物，含有离子键，ClO中含有共价键，D正确。
x
12．[2024·湖南长沙雅礼中学月考]下列数据或事实所呈现的规律不能用元素周期律解
释的是（ ）
A.
化学方程式 K
F
2
＋H 2⇌2HF 1.8×1036
Cl
2
＋H 2⇌2HCl 9.7×1012
Br
2
＋H 2⇌2HBr 5.6×107
B.
最高价含氧酸 酸性强弱
HClO 强酸
4
HPO 中强酸
3 4
HSiO 弱酸
2 3
C.
简单气态氢化物 分解温度/℃
HO ＞2 000
2
HS ≈300
2
HSe ≈160
2
D.
共价键 键能/（kJ·mol－1）
C—C 347
C===C 620
C≡C 812
答案：D
解析：F、Cl、Br为同主族元素，核电荷数越大，非金属性越弱，生成的HX越不稳定，
K越小，A不符合题意；Si、P、Cl为同周期主族元素，核电荷数越大，非金属性越强，其
最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则酸性：HClO ＞HPO ＞HSiO ，B不符合题意；
4 3 4 2 3
O、S、Se为同主族元素，核电荷数越大，非金属性越弱，对应的简单氢化物越不稳定，即
HO最稳定，HSe最不稳定，C不符合题意；碳碳单键键长最长，键能最小，而碳碳三键
2 2
键长最短，键能最大，与元素周期律无关，D符合题意。
