2020版高考一轮复习化学新课改省份专用学案：第八章第5课时　应用层面——“位、构、性”关系的综合推断

第5课时　应用层面——“位、构、性”关系的综合推断

元素推断题集基本概念、基本理论及元素化合物的知识于一身，具有综合性强、思维容量大的特点，是每年高考全国卷的必考题型，特别是近几年试题中，元素推断题的灵活性和综合性逐年增强，主要表现在条件渗透交叉、题眼隐藏较深等，增加了考生寻找题目题眼的难度。解答这些元素推断题，不仅要求学生掌握必要的知识，还要求学生有一定的逻辑推理能力，其考查主要有以下三种题型，其解题思路如下图。

题型一　依据元素原子结构的特征推断元素　　　

利用原子结构、核外电子排布特征为元素推断的突破口，是元素推断的重要类型之一，题目通常以文字叙述的形式给出元素原子的核外电子排布，位置关系等关键信息。解题时可结合短周期元素的原子结构及元素的特殊性质，对元素进行合理的推断。

[典例1]　有五种元素X、Y、Z、Q、T。X元素为主族元素，X原子的M层上有两个未成对电子且无空轨道；Y原子的价电子排布为3d64s2；Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道；Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子；T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是(　　)

A．元素Y和Q可形成化合物Y2Q3

B．X与T的最高价氧化物对应的水化物，前者的酸性比后者强

C．X和Q结合生成的化合物为离子化合物

D．ZQ2是极性键构成的直线形分子

[解题流程]

第一步：挖掘题干信息，确定元素名称

第二步：依据元素周期律，判断选项的正误

[答案]　C

[备考方略]

1．根据1～36号元素的原子核外电子排布特点推断元素

(1)原子核内无中子的原子是H。

(2)最外层s原子轨道只含一个单电子的短周期元素是H、Li、Na。

(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C。

(4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是O。

(5)短周期元素中，电子层数和最外层电子数相等的元素是H、Be、Al。

(6)短周期元素原子的价电子中有3个未成对电子的是N和P。

(7)N层过渡元素中，外围电子排布处于半满状态的是Cr。

(8)N层过渡元素中，外围电子排布处于全满状态的是Zn。

(9)前四周期元素中，价电子中未成对电子数最多的是Cr。

(10)第四周期元素最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子的是Cu。

2．根据核外电子的排布三大规律推断元素

(1)最外层电子规律

(2)“阴三、阳四”规律

某元素阴离子最外层电子数与次外层电子数相等，该元素位于第三周期；若为阳离子，则位于第四周期。如S2－、K＋最外层电子数与次外层电子数相等，则S位于第三周期，K位于第四周期。

(3)“阴上、阳下”规律

电子层结构相同的离子，若电性相同，则位于同周期，若电性不同，则阳离子位于阴离子的下一周期。如O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋电子层结构相同，则Na、Mg、Al位于O、F的下一周期。

[对点练1]　a、b、c、d为短周期元素，a的M电子层有1个电子，b的最外层电子数为内层电子数的2倍，c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍，c与d同周期，d的原子半径小于c。下列叙述错误的是(　　)

A．d元素的非金属性最强

B．它们均存在两种或两种以上的氧化物

C．只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物

D．b、c、d分别与氢形成的化合物中化学键均为极性共价键

解析：选D　短周期元素中M层电子数是1，则a的核外电子排布是2、8、1，a是Na元素；b的最外层电子数为内层电子数的2倍，则b核外电子排布是2、4，b是C元素；c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍，则c是S元素；c、d的原子处于同一周期，d的原子半径小于c，根据元素周期律可知d是Cl元素。A项，在上述元素中非金属性最强的元素是Cl元素，正确；B项，Na可以形成Na2O、Na2O2两种氧化物，C可以形成CO、CO2两种氧化物，S可以形成SO2、SO3两种氧化物，而Cl元素则可以形成Cl2O、ClO2、ClO3等多种价态的氧化物，正确；C项，Na是金属元素，可以与非金属元素C、S、Cl形成离子化合物，正确；D项，C元素可以与H元素形成乙烷，该分子中含有非极性键，错误。

[对点练2]　原子序数小于36的四种元素，分别位于不同周期，其中a原子核是一个质子，b原子核外电子有6种不同的运动状态，b与c可形成正四面体形分子，d原子外围电子排布为3d104s1，下列说法不正确的是(　　)

A．a、b元素形成的一系列化合物中，其中a元素质量分数的最大值为25%

B．四种元素中电负性最大的是b

C．c所形成的气态氢化物，在其同主族元素的气态氢化物中沸点最低

D．四种元素中第一电离能最小的是d

解析：选B　a原子核是一个质子，则a为氢元素；b原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则b为碳元素；d原子外围电子排布为3d104s1，则d为铜元素，b与c可形成正四面体形分子，且四种元素分别位于不同周期，则c为Cl元素；C、H形成的化合物为烃，其中含氢量最大的为甲烷，最大含氢量为×100%＝25%，故A正确；四种元素中氯元素非金属性最强，其电负性最大，故B错误；c为Cl元素，位于ⅦA族，该族元素中，HF沸点最高，其他气态氢化物的相对分子质量越大，分子间作用力越大，其沸点越高，所以HCl的沸点最低，故C正确；铜为金属，其他为非金属，所以铜的第一电离能最小，故D正确。

题型二　依据元素周期表的“片段结构”推断元素　　　　

残缺元素周期表型推断题一般给出两种信息：,一是给出局部的元素周期表，展示出几种不同元素的相对位置；,二是给出某种元素的位置特征、原子结构特征或由该元素形成的单质或化合物的特殊性质。解答此类题目时，要先根据给出的某种元素的特殊结构或性质，确定该元素在周期表中的位置，然后以此为“坐标原点”，根据其他元素与该元素的位置关系，进而确定其他未知的元素。

[典例2]　(2017·全国卷Ⅲ)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是(　　)

A．氢化物沸点：W<Z

B．氧化物对应水化物的酸性：Y>W

C．化合物熔点：Y2X3<YZ3

D．简单离子的半径：Y<X

[解题流程]

第一步：挖掘题干信息，确定元素名称与位置

第二步：根据元素周期表、周期律判断递变规律

[答案]　D

[归纳总结]

1．元素周期表中短周期的特殊结构的应用

(1)元素周期表中第一周期只有两种元素H和He，H元素所在的第ⅠA族为元素周期表的左侧边界，第ⅠA族左侧无元素分布。

(2)He为0族元素，0族元素为元素周期表的右侧边界，0族元素右侧没有元素分布。

利用这个关系可以确定元素所在的周期和族。

2．熟悉主族元素在周期表中的特殊位置

[对点练3]　(2018·浙江4月选考)四种短周期元素X、Y、Z和W在周期表中的位置如图所示，原子序数之和为48。下列说法不正确的是(　　)

A．原子半径(r)大小比较：r(X)>r(Y)

B．X和W可形成共价化合物XW3

C．W的非金属性比Z的强，所以W氢化物的沸点比Z的高

D．Z的最低价单核阴离子的失电子能力比Y的强

解析：选C　设Y的原子序数为y，则X、Z、W的原子序数分别为y－1、y＋8、y＋9；由题意得y－1＋y＋y＋8＋y＋9＝48，故y＝8，X、Y、Z、W分别为N、O、S、Cl四种元素。同周期主族元素随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，故A项正确；N元素最外层为5个电子，Cl元素最外层为7个电子，可形成NCl3的共价化合物，B项正确；非金属性的强、弱与对应氢化物的沸点高低没有因果关系，C项错误；S2－失电子能力比O2－的强，D项正确。

[对点练4]　元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布为ns(n－1)np(n＋1)，则下列说法不正确的是(　　)

A．Y元素原子的外围电子排布为4s24p4

B．Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族

C．X元素所在周期中所含非金属元素最多

D．Z元素原子的核外电子排布式为

1s22s22p63s23p63d104s24p3

解析：选A　Y元素原子的外围电子排布为ns(n－1)np(n＋1)，s能级最多容纳2个电子，故n－1＝2，解得n＝3，故Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，Y为S元素，由X、Y、Z在周期表中的位置可知，X为F元素，Z为As元素。

题型三　依据元素及其化合物的性质推断元素　　　　

利用元素及其化合物特殊组成与特殊性质的元素推断题，题目一般通过文字叙述提供某些元素及其化合物的相关性质如能腐蚀玻璃、黄绿色气体等，解题时抓住这些关键特性，首先确定其为何种元素，然后以此为突破口，推知其他未知元素。

[典例3]　(2018·全国卷Ⅲ)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是(　　)

A．原子半径大小为W＜X＜Y＜Z

B．X的氢化物水溶液酸性强于Z的

C．Y2W2与ZW2均含有非极性共价键

D．标准状况下W的单质状态与X的相同

[解题流程]

第一步：挖掘题干信息，确定元素名称

第二步：根据元素周期律，判断选项的正误

[答案]　D

[归纳总结]　常见元素及其化合物的特性

[对点练5]　(2018·全国卷Ⅰ)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是(　　)

A．常温常压下X的单质为气态

B．Z的氢化物为离子化合物

C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性

D．W与Y具有相同的最高化合价

解析：选B　可腐蚀玻璃的物质是HF。以此为切入点，根据题意进行元素推断，可知W是氟、X是钠或镁、Y是氯、Z是钾或钙。常温常压下，钠或镁的单质是固体，A项错误；钾或钙是活泼金属元素，氢是非金属元素，KH和CaH2都是离子化合物，B项正确；KCl和CaCl2水溶液呈中性，C项错误；氯有最高化合价＋7，氟没有正价，D项错误。

[对点练6]　原子序数依次增大的X、Y、Z、M、W五种短周期元素，其中X是周期表中原子半径最小的元素，Y、Z同周期，X、M同主族；X、Y、W的最外层电子数之和为12；Z的单质为空气中含量最高的成分，W的最高价和最低价代数和为6。下列说法中正确的是(　　)

A．根据价层电子对互斥理论知化合物ZX3的空间构型为三角锥形

B．Y的电负性比Z的电负性强

C．W的氧化物对应的水化物一定是强酸

D．原子半径：W＞M＞Z＞Y

解析：选A　原子序数依次增大的X、Y、Z、M、W五种短周期元素，其中X是周期表中原子半径最小的元素，则X为H元素；Z的单质为空气中含量最高的成分，则Z为N元素；Y、Z同周期，X、M同主族，结合原子序数大小可知M为Na元素；W的最高价和最低价代数和为6，则W位于ⅦA族，W的原子序数大于Na，则W为Cl元素；X、Y、W的最外层电子数之和为12，Y的最外层电子数＝12－1－7＝4，其原子序数小于N，则Y为C元素，ZX3为NH3，分子的空间构型为三角锥形，故A正确；Y为C、Z为N元素，根据硝酸的酸性大于碳酸可知非金属性：N大于C，则电负性N＞C，即Y＜Z，故B错误；W为Cl元素，其含氧酸次氯酸为弱酸，故C错误；电子层越多，原子半径越大，电子层相同时，核电荷数越大，原子半径越小，则原子半径大小为M＞W＞Y＞Z，故D错误。