第四章 智能作业2 元素周期表 核素

(2024·广西河池高一期末)下列元素不属于第三周期主族元素的是(　　)

• A: Al
• B: P
• C: Cl
• D: Ar

解析:

Ar为第三周期0族元素，其他都是第三周期主族元素，故选D。

(2024·安徽宿州灵璧中学高一联考)1869年俄国化学家门捷列夫制作出了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，成为化学发展史上重要里程碑之一。下列有关元素周期表的说法错误的是(　　)

• A: 周期的序数就是该周期元素所具有的电子层数
• B: 副族完全由长周期元素构成
• C: 35号元素位于元素周期表中第四周期第ⅦA族
• D: 主族元素都是短周期元素

(2023·广东佛山高一检测)下列关于元素周期表的说法不正确的是(　　)

• A: 副族元素全部是金属元素
• B: X²⁺的核外电子数为18，则X在第四周期第ⅡA族
• C: 最外层电子数是2的元素一定为第ⅡA族的元素
• D: 元素周期表一共有18个纵列，但只有16个族

解析:

元素周期表中，副族元素均为金属元素，故A正确；X²⁺的核外电子数为18，质子数为18+2=20，则X为Ca元素，在周期表中位于第四周期第ⅡA族，故B正确。

(2024·海南长流中学高一期末)甲、乙是元素周期表中同一主族的两种元素，若甲的原子序数为x，则乙的原子序数不可能是(　　)

• A: x+12
• B: x+10
• C: x+8
• D: x+18

解析:

甲、乙是元素周期表中同一主族的两种元素，若甲、乙分别是第一周期和第二周期的元素，原子序数相差2；若甲、乙分别是第一周期和第三周期的元素，原子序数相差10；若甲、乙分别是第二周期和第三周期或第三周期和第四周期的第ⅠA~ⅡA族的元素，原子序数相差8；若甲、乙分别是第三周期和第四周期的第ⅢA族~ⅦA族的元素或第四、第五周期的元素等，原子序数相差18；原子序数不可能相差12，故选A。

原子序数为x的E元素在周期表中位于A、B、C、D四种元素中间(如图所示)，则A、B、C、D四种元素(镧系、锕系、0族元素除外)的原子序数之和不可能是(　　)

• A: 4x
• B: 4x+14
• C: 4x+10
• D: 4x+6

解析:

E元素位于图中A、B、C、D四种元素的中间，其原子序数为x，因E元素的上方和左侧均有元素，则E不可能位于第一、二周期。当E元素位于第三周期时，E元素只能位于副族元素的右侧，或当E元素位于第四周期且在副族元素左侧时，A、B、C、D四种元素的原子序数分别为x-1、x-8、x+1、x+18，此时A、B、C、D四种元素的原子序数之和为4x+10；当E元素位于第四周期且在副族元素右侧或第五周期且在副族元素左侧时，A、B、C、D四种元素的原子序数分别为x-1、x-18、x+1、x+18，此时A、B、C、D四种元素的原子序数之和为4x；当E元素位于第五周期且在副族元素右侧时，A、B、C、D四种元素的原子序数分别为x-1、x-18、x+1、x+32，此时A、B、C、D四种元素的原子序数之和为4x+14；当E元素位于第六周期时，只能在副族元素右侧，A、B、C、D四种元素的原子序数分别为x-1、x-32、x+1、x+32，此时A、B、C、D四种元素的原子序数之和为4x；综上所述，A、B、C、D四种元素的原子序数之和可能为4x、4x+10、4x+14，不可能是4x+6，D项符合题意。

(2023·湖南湘潭高一期末)在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕元素的相关信息如图，下列说法错误的是(　　)

• A: ¹⁴⁴Nd原子核内有84个中子
• B: ¹⁴⁴Nd、¹⁴⁶Nd互为同位素
• C: ¹⁴⁴Nd、¹⁴⁶Nd的化学性质有很大不同
• D: 图中“144.2”表示Nd元素的相对原子质量

解析:

¹⁴⁴Nd原子核内含有的中子数为144-60=84，A正确；¹⁴⁴Nd、¹⁴⁶Nd的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素，B正确；¹⁴⁴Nd、¹⁴⁶Nd互为同位素，核外电子数相同，因此化学性质相同，C错误；根据元素周期表的结构可知图中“144.2”表示Nd元素的相对原子质量，D正确。

锂在核工业中应用广泛，如${\mathrm{ }}_3^6$Li和${\mathrm{ }}_3^7$Li可作核反应堆最佳热载体，${\mathrm{ }}_3^7$LiH和${\mathrm{ }}_3^7$LiD用作高温堆减速剂。下列有关说法错误的是(　　)

• A: ${ }_3^6$Li和${\mathrm{ }}_3^7$Li互为同位素
• B: ${\mathrm{ }}_3^7$LiH和${\mathrm{ }}_3^7$LiD化学性质几乎完全相同
• C: ${\mathrm{ }}_3^7$LiH和${\mathrm{ }}_3^7$LiD中质子总数相同
• D: ${\mathrm{ }}_3^6$Li和${\mathrm{ }}_3^7$Li属于同种核素

解析:

${ }_3^6$Li和${\mathrm{ }}_3^7$Li质子数相同，中子数不同，互为同位素，故A正确；${\mathrm{ }}_3^7$LiH和${\mathrm{ }}_3^7$LiD都是由锂元素和氢元素组成的化合物，是同种物质，化学性质几乎完全相同，故B正确；${\mathrm{ }}_3^7$LiH和${\mathrm{ }}_3^7$LiD都是锂元素和氢元素组成的化合物，质子数相同，故C正确；${\mathrm{ }}_3^6$Li和${\mathrm{ }}_3^7$Li互为同位素，为不同的核素，故D错误。

(2024·福建福州一中高一期末)氧元素有${\mathrm{ }}_{\mathrm{ }\mathrm{ }8}^{16}$O、${\mathrm{ }}_{\mathrm{ }\mathrm{ }8}^{17}$O、${\mathrm{ }}_{\mathrm{ }\mathrm{ }8}^{18}$O三种核素，氢元素有${\mathrm{ }}_1^1$H、${\mathrm{ }}_1^2$H、${\mathrm{ }}_1^3$H三种核素，则由上述核素组成的相对分子质量为20的水分子的种类有(　　)

• A: 2种
• B: 3种
• C: 4种
• D: 5种

解析:

由${\mathrm{ }}_1^1$H、${\mathrm{ }}_1^2$H、${\mathrm{ }}_1^3$H与${\mathrm{ }}_{\mathrm{ }\mathrm{ }8}^{16}$O、${\mathrm{ }}_{\mathrm{ }\mathrm{ }8}^{17}$O、${\mathrm{ }}_{\mathrm{ }\mathrm{ }8}^{18}$O构成的水分子中，相对分子质量为20的有${\mathrm{ }}_1^1{{\mathrm{H}}_2}_{\mathrm{ }\mathrm{ }8}^{18}$O、${\mathrm{ }}_1^2{{\mathrm{H}}_2}_{\mathrm{ }\mathrm{ }8}^{16}$O、${\mathrm{ }}_1^1{\mathrm{H}}_1^3{\mathrm{H}}_8^{16}$O、${\mathrm{ }}_1^1{\mathrm{H}}_1^2{\mathrm{H}}_8^{17}$O，共计4种，故选C。

(2023·黑龙江高一期末)A、B、C均为短周期元素，它们在周期表中的相对位置如图所示。已知 B、C两元素在周期表中族序数之和是A元素族序数的2倍；B、C元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则A、B、C分别为(　　)

• A: Be、Na、Al
• B: O、P、Cl
• C: C、Al、P
• D: B、Mg、Si

解析:

设A元素的原子序数为x，则B的原子序数为x+8-1，C的原子序数为x+8+1，因为B、C元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则有x+8-1+x+8+1=4x，解得x=8，所以A为O，B、C两元素在周期表中族序数之和是A元素族序数的2倍，则B为P，C为Cl，故B符合题意。

(2023·云南保山高一期末)俄美科学家用${\mathrm{ }}_{20}^{40}$Ca轰击${\mathrm{ }}_{97}^{249}$Bk(锫)成功合成了一种拥有117个质子的新元素Ts。下列事实与结论都正确的是(　　)

• A: 答案A　
• B: 答案B　
• C: 答案C　
• D: 答案D

解析:

¹⁰⁶Pd和¹¹⁴Pd为质子数相同、中子数不同的同种元素的原子，二者互为同位素，它们的化学性质相同，物理性质不同，结论不正确，A错误；${\mathrm{ }}_{117}^{293}$Ts和${\mathrm{ }}_{117}^{294}$Ts是质子数相同、中子数不同的同种元素的原子，它们占的百分比不一定相等，其相对原子质量不一定为293.5，结论错误，B错误；第七周期0族元素的原子序数为118，所以117号元素在第七周期第ⅦA族，电子层数=周期数，最外层电子数=族序数，117号元素的原子核外有7个电子层，最外层有7个电子，事实与结论均正确，C正确；质子数决定元素的种类，¹⁰⁶Pd和¹¹⁴Pd的质子数相同，${ }_{117}^{293}$Ts和${\mathrm{ }}_{117}^{294}$Ts的质子数相同，共有4种不同元素，共有6种核素，事实与结论均错误，D错误。

(2023·山东菏泽高一期末)在一定条件下，$\mathrm{R}{\mathrm{O}}_3^{n-}$和I^-发生反应的离子方程式为$\mathrm{R}{\mathrm{O}}_3^{n-}$+6I^-+6H⁺R^-+3I₂+3H₂O，则$\mathrm{R}{\mathrm{O}}_3^{n-}$中R元素的化合价及R在元素周期表中的位置是(　　)

• A: +5价，第ⅤA族
• B: +5价，第ⅦA族
• C: +7价，第Ⅶ族
• D: +7价，第ⅤA族

解析:

依据电荷守恒有-n-6+6=-1，解得n=1，$\mathrm{R}{\mathrm{O}}_3^{n-}$为$\mathrm{R}{\mathrm{O}}_3^{-}$，氧为-2价，设R的化合价为x，有x-3×2=-1，解得x=+5，R能形成-1价阴离子，则R位于元素周期表的第ⅦA族。

(2023·湖北恩施高一期末)在元素周期表中，相邻元素即同周期左右紧挨，或同主族上下紧挨，下列元素与第三周期第ⅥA族元素一定不相邻的是(　　)

• A: 电子总数是最内层电子数4倍的元素
• B: 最外层电子数是最内层电子数2.5倍的主族元素
• C: 最外层电子数是次外层电子数0.5倍的主族元素
• D: 质子数为34的元素

解析:

第三周期第ⅥA族元素为S，与S元素相邻的元素为O、P、Cl和Se。A项，电子总数是最内层电子数4倍的元素为O，与S元素一定相邻；B项，最外层电子数是最内层电子数2.5倍的主族元素，最外层电子数为5，可以为N元素或P元素，可能与S元素相邻；C项，主族元素最外层电子数为1~8，最外层电子数是次外层电子数0.5倍的主族元素为Si或Li，与S元素一定不相邻；D项，质子数为34的元素为Se，与S元素一定相邻。

(2023·无锡高一检测)请按要求填空：

(1)简单原子的原子结构可用下图形象地表示：

其中“”表示质子或电子，“”表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是　　　(填字母，下同)。

A.①②③是三种不同的核素

B.①②③具有相同的质量数

C.①②③互为同位素

D.①②③核外电子数不同

(2)科学家已发现一种新型氢分子(H₃)，则相同条件下，等质量的H₃和H₂相同的是　　　　　　。

A.分子数　　　　　　　　　　B.原子数

C.体积　　　　　　　　　　　D.电子数

(3)与10 g D₂O含有相同电子数的NH₃在标准状况下的体积是　　　　　。

(4)已知：2Na+2H₂O2NaOH+H₂↑，将23 g钠与过量的重水(D₂O)反应，产生气体的质量是　　　。

答案:

(1)AC　(2)BD　(3)11.2 L　(4)2 g

解析:

(3)10 g D₂O物质的量为$\frac{10\mathrm{ }\mathrm{g}}{20\mathrm{ }\mathrm{g}·\mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}}$=0.5 mol，含有电子的物质的量为5 mol，含有相同电子数的NH₃为0.5 mol，标准状况下体积为0.5 mol×22.4 L·mol^-1=11.2 L。(4)23 g钠物质的量为1 mol，与过量的重水(D₂O)发生反应2Na+2D₂O2NaOD+D₂↑，产生气体的物质的量为0.5 mol，质量是0.5 mol×4 g·mol^-1=2 g。

Ⅰ.碘⁃131是元素碘(元素周期表中第53号元素)的一种放射性同位素，符号为¹³¹I。在核医学中，¹³¹I以NaI溶液的形式直接用于甲状腺功能检查和甲状腺疾病。

(1)¹³¹I原子的质量数为　　　　　　　，中子数为　　　　　。

(2) ¹³¹I和¹²⁷I互为同位素，这两种原子的中子数差值为　　　　　。

(3)碘元素在元素周期表中位于第　　　　周期第　　　　　族。

Ⅱ.X、Y、Z和W代表原子序数依次增大的四种短周期元素，它们满足以下条件： 元素周期表中，Z与Y相邻，Z与W也相邻；Y、Z和W三种元素的原子最外层电子数之和为17。回答下列问题：

(4)Y、Z和W三种元素是否位于同一周期？　　　　(填“是”或“否”)，理由是　　　　　　。

(5)Y是　　　　，Z是　　　　，W是　　　　(填元素符号)。

(6)X、Y、Z和W可组成一种化合物，其原子个数之比为8∶2∶4∶1。写出该化合物的名称及化学式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

答案:

(1)131　78　(2)4　(3)五　ⅦA　(4)否　若三者处于同一周期，则最外层电子数之和不可能为17　(5)N　O　S　(6)硫酸铵、(NH₄)₂SO₄

解析:

(1)¹³¹I原子的质量数是131，碘元素是元素周期表中第53号元素，故质子数是53，中子数为131-53=78。(2)¹³¹I和¹²⁷I互为同位素，质子数相等，两种原子的中子数差值=131-127=4。(3)元素周期表中第54号元素为0族元素，碘元素是第53号元素，故碘元素在元素周期表中第五周期第ⅦA族。(4)任取同周期连续相邻的三种元素，其原子的最外层电子数之和均不可能等于17。(5)根据原子序数关系X<Y<Z<W和它们的相邻关系，可知短周期中只有两种形式：

设Z的原子最外层电子数为a，若为A型：Y、W原子最外层电子数分别为a、a+1，则有a+a+a+1=17，解得a=$\frac{16}{3}$，而最外层电子数必为整数，舍去；若为B型：Y、W原子最外层电子数分别为a-1、a，则有a-1+a+a=17，解得a=6，符合题意，所以Z为O，Y为N，W为S。(6)根据化合物中原子个数比X∶N∶O∶S=8∶2∶4∶1，以及N、O、S通常所显示的化合价(N显-3价，O显-2价，S显+6价)判断，X的化合价为+1价，结合X的原子序数小于氮元素可推知其为氢元素，所以该化合物为硫酸铵，其化学式为(NH₄)₂SO₄。