2026年科普知识竞赛卷化学元素周期表应用题解析

2026年科普知识竞赛卷化学元素周期表应用题解析一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在化学元素周期表中，第3周期从Na到Ar的元素中，原子半径最大的元素是（）A.Na，因为其电子层数最多B.Mg，因为其最外层电子数最少C.Al，因为其核电荷数最小D.Si，因为其位于周期表中间位置解析：Na到Ar属于同一周期，原子半径从左到右逐渐减小，主要原因是核电荷数增加导致电子云被更强吸引。Na位于周期最左侧，电子层数相同但核电荷最小，因此半径最大。选项A正确，其他选项均因对周期性规律理解错误而排除。2.下列哪种化学性质在元素周期表中呈现明显的周期性变化？（）A.元素的熔点B.元素的电负性C.元素的化学式D.元素的原子质量解析：电负性是元素吸引电子的能力，在周期表中呈现明显的周期性变化——同一周期从左到右逐渐增强，同一主族从上到下逐渐减弱。选项B正确。元素熔点变化复杂，无固定周期性；化学式与具体化合物相关；原子质量随原子序数线性增加，非周期性变化。3.在元素周期表中，位于第1族第1周期的元素是（）A.H，因为其最外层有1个电子B.Li，因为其电子排布简单C.Na，因为其金属性强D.Fr，因为其原子半径最大解析：第1族第1周期仅包含氢元素（H），其电子排布为1s¹，最外层有1个电子。其他选项均位于不同周期或族。选项A正确。4.下列哪种元素在元素周期表中属于金属元素？（）A.F，因为其电负性最大B.Ne，因为其化学性质稳定C.Ca，因为其最外层有2个电子D.Cl，因为其能形成盐类解析：金属元素通常位于周期表左侧和中间，具有失电子倾向。Ca（钙）属于第2族碱土金属，最外层有2个电子易失电子形成阳离子。选项C正确。F和Cl为非金属，Ne为惰性气体。5.在元素周期表中，卤素元素位于（）A.第1族B.第17族C.第18族D.第16族解析：卤素元素包括F、Cl、Br、I等，位于第17族，最外层有7个电子，化学性质活泼。选项B正确。6.下列哪种元素在元素周期表中属于过渡金属？（）A.Al，因为其位于周期表中间B.Fe，因为其能形成多种化合物C.Ar，因为其化学性质稳定D.K，因为其金属性强解析：过渡金属位于周期表第3至12族，具有d电子层未填满。Fe（铁）属于第8族过渡金属，能形成多种价态化合物。选项B正确。Al为第13族，Ar为惰性气体，K为第1族碱金属。7.在元素周期表中，原子序数为35的元素是（）A.Br，因为其位于第17族B.Cl，因为其电负性高C.As，因为其位于金属与非金属分界线D.Kr，因为其原子半径小解析：原子序数为35的元素是溴（Br），位于第17族卤素。选项A正确。Cl原子序数为17，As为33，Kr为36。8.下列哪种化学性质在元素周期表中呈现递减趋势？（）A.元素的电离能B.元素的原子半径C.元素的电负性D.元素的熔点解析：同一周期从左到右，原子核对外层电子吸引力增强，电离能逐渐增大。选项A正确。原子半径、电负性、熔点均呈现不同规律变化。9.在元素周期表中，位于第14族的元素是（）A.C，因为其能形成多种有机物B.Si，因为其位于金属与非金属分界线C.Ge，因为其原子序数为32D.P，因为其能形成磷化物解析：第14族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb，其中C（碳）和Si（硅）为非金属或类金属。选项B正确。Ge原子序数为32，P为第15族。10.下列哪种元素在元素周期表中属于惰性气体？（）A.He，因为其原子最外层已满B.O，因为其能形成氧化物C.Na，因为其金属性强D.Cl，因为其能形成盐类解析：惰性气体位于第18族，最外层电子层已满，化学性质极不活泼。He（氦）是第18族第1周期元素。选项A正确。二、填空题（每题2分，共20分）1.在元素周期表中，原子序数为12的元素是________，其位于第________族，最外层电子数为________个。参考答案：Mg，第2族，2个2.元素周期表中，同一主族元素从上到下，原子半径逐渐________，电负性逐渐________。参考答案：增大，减小3.位于元素周期表第1族的金属元素包括________、________、________等。参考答案：Li、Na、K4.元素周期表中，位于金属与非金属分界线的元素通常具有________性质，如________元素。参考答案：半金属（类金属），Si5.在元素周期表中，原子序数为53的元素是________，其位于第________族，属于________元素。参考答案：I，第17族，非金属6.元素周期表中，同一周期从左到右，元素的金属性逐渐________，非金属性逐渐________。参考答案：减弱，增强7.过渡金属通常位于元素周期表的________至________族，其特点是________。参考答案：第3族，第12族，d电子层未填满8.在元素周期表中，卤素元素包括________、________、________、________。参考答案：F、Cl、Br、I9.元素周期表中，原子序数为10的元素是________，其最外层电子排布为________。参考答案：Ne，2s²2p⁶10.元素周期表中，位于第16族的元素包括________、________、________、________。参考答案：O、S、Se、Te三、判断题（每题2分，共20分）1.在元素周期表中，原子半径随原子序数增大而单调递减。（×）解析：同一周期内原子半径递减，但不同周期间受电子层数影响，如Na（11）>Mg（12）。2.元素周期表中，第18族元素称为碱金属。（×）解析：第18族为惰性气体，碱金属位于第1族。3.元素周期表中，非金属元素通常位于周期表右上角。（√）解析：除H外，非金属主要位于右上角（F、O等）及部分右上方的类金属。4.过渡金属通常具有多种价态和催化活性。（√）解析：过渡金属d电子层未填满，易形成多种阳离子，如Fe²⁺/Fe³⁺，且常用于催化剂。5.在元素周期表中，同一主族元素化学性质完全相同。（×）解析：化学性质相似但非完全相同，如F、Cl性质相似但F更活泼。6.元素周期表中，原子序数为9的元素是F，其电负性最大。（√）解析：F（氟）位于第17族，电负性为4.0，周期表中最大。7.元素周期表中，金属元素通常能形成离子化合物。（√）解析：金属易失电子形成阳离子，与非金属形成离子键，如NaCl。8.元素周期表中，惰性气体元素最外层电子数为8（除He为2）。（√）解析：He（2s²）外层2电子，其他惰性气体（2s²2p⁶）外层8电子。9.元素周期表中，同一周期元素从左到右，电离能逐渐增大。（√）解析：核电荷增加，电子更难失，电离能递增。10.元素周期表中，位于金属与非金属分界线的元素通常具有半导体性质。（√）解析：如Si、Ge，介于金属和非金属之间，导电性介于两者之间。四、简答题（每题2分，共16分）1.简述元素周期表中原子半径变化的规律及其原因。参考答案：同一周期从左到右，原子半径逐渐减小；原因：核电荷数增加，电子云被更强吸引。同一主族从上到下，原子半径逐渐增大；原因：电子层数增加，电子云扩展。2.解释为什么过渡金属具有多种价态。参考答案：过渡金属d电子层未填满，部分d电子和最外层s电子可参与成键，导致可形成多种价态阳离子，如Fe²⁺/Fe³⁺。3.比较卤素元素和氧族元素的性质差异。参考答案：卤素（F-Cl-Br-I）为非金属，电负性递减，主要形成-1价阴离子；氧族（O-S-Se-Te）为非金属，电负性递减，可形成-2价阴离子及多种正价态。4.说明为什么惰性气体元素化学性质极不活泼。参考答案：惰性气体最外层电子层已满（He为2，其他为8），达到稳定结构，不易得失电子，因此化学性质极不活泼。5.解释元素周期表中金属与非金属分界线的作用。参考答案：分界线两侧元素性质过渡，如Al（金属）和Si（类金属），此类元素兼具金属性和非金属性，常用于半导体材料。6.为什么同一周期元素从左到右，电负性逐渐增强？参考答案：核电荷数增加，原子核对最外层电子吸引力增强，同时电子层数不变，导致电负性递增。7.简述元素周期表中元素分区（s、p、d、f区）的划分依据。参考答案：按原子未成对电子填充的亚层划分——s区（1s）、p区（2s、2p）、d区（3s、3d）、f区（4f）。8.为什么Ca（钙）比K（钾）更稳定？参考答案：Ca（20号）和K（19号）同周期，Ca为后继元素，核电荷更强，电子更难失，因此化学性质更稳定。五、应用题（每题4分，共24分）1.某元素X位于元素周期表第4周期第14族，其原子最外层电子排布为4s²4p²，请回答：（1）X是什么元素？（2）X的常见化合价有哪些？（3）X的单质在常温下呈什么状态？参考答案：（1）Si（硅），原子序数为14。（2）+2、+4，如SiO₂（+4）、Si₂H₆（+2）。（3）固态，灰黑色固体，有金属光泽。2.某化合物A由元素Y和Z组成，Y位于第1族第3周期，Z位于第16族第2周期，请回答：（1）Y和Z分别是什么元素？（2）A的化学式是什么？（3）A的晶体类型是什么？参考答案：（1）Y为Na（钠），Z为O（氧）。（2）Na₂O₂（过氧化钠）。（3）离子晶体，由Na⁺和O₂²⁻构成。3.某元素M位于元素周期表第5周期第17族，其原子最外层电子排布为5s²5p⁵，请回答：（1）M是什么元素？（2）M的常见阴离子是什么？（3）M与H形成的化合物有哪些？参考答案：（1）Cl（氯），原子序数为17。（2）Cl⁻（氯离子）。（3）HCl（盐酸）、HClO（次氯酸）、HClO₃（氯酸）、HClO₄（高氯酸）。4.某元素W位于元素周期表第3周期第13族，其原子最外层电子排布为3s²3p¹，请回答：（1）W是什么元素？（2）W的常见化合价有哪些？（3）W与O形成的氧化物有哪些？参考答案：（1）Al（铝），原子序数为13。（2）+3，如Al₂O₃（+3）、AlCl₃（+3）。（3）Al₂O₃（氧化铝）、Al₂O（亚氧化铝，不稳定）。5.某元素T位于元素周期表第4周期第8族，其原子最外层电子排布为3d⁶4s²，请回答：（1）T是什么元素？（2）T的常见价态有哪些？（3）T与Cl形成的化合物有哪些？参考答案：（1）Fe（铁），原子序数为26。（2）+2、+3，如FeCl₂（+2）、FeCl₃（+3）。（3）FeCl₂、FeCl₃。6.某元素Q位于元素周期表第2周期第15族，其原子最外层电子排布为2s²2p³，请回答：（1）Q是什么元素？（2）Q的常见化合价有哪些？（3）Q与H形成的化合物有哪些？参考答案：（1）N（氮），原子序数为7。（2）-3、+3、+5，如NH₃（-3）、N₂O₃（+3）、HNO₃（+5）。（3）NH₃（氨）、N₂H₄（肼）、HNO₃（硝酸）。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A2.B3.A4.C5.B6.B7.A8.A9.B10.A二、填空题1.Mg，第2族，2个2.增大，减小3.Li、Na、K4.半金属（类金属），Si5.I，第17族，非金属6.减弱，增强7.第3族，第12族，d电子层未填满8.F、Cl、Br、I9.Ne，2s²2p⁶10.O、S、Se、Te三、判断题1.×2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.√10.√四、简答题1.同一周期从左到右，原