高中化学人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律第二节 元素周期律学案设计

拓展与归类·专题研析　以元素推断为背景的物质结构与性质

元素推断是考试中一种常见题型，在选择题中常出现，需要我们根据结构特点、性质特点、定量计算和运用相关的基础知识解决问题。如图所示：

在此基础上，针对题目按以下具体方法进行推断：

具体情况如下：

1．根据原子序数推断元素在周期表中的位置

记住稀有气体元素的原子序数：2、10、18、36、54、86。用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素的原子序数，即得该元素所在的纵列数；再运用纵列数与族序数的关系确定元素所在的族。这种元素的周期数比相应的稀有气体元素的周期数大1。

2．依据元素“位—构—性”关系推断

(1)结构与位置互推问题是解题的基础

①掌握几个关系式：电子层数＝周期序数；质子数＝原子序数；最外层电子数＝主族序数；主族元素的最高正价＝主族序数，最低负价＝主族序数－8。

②熟练掌握周期表中的一些特殊规律，如各周期元素种数；稀有气体的原子序数及在周期表中的位置；同族上下相邻元素原子序数的关系等。

(2)性质与位置互推问题是解题的关键

熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：元素的金属性、非金属性；气态氢化物的稳定性；最高价氧化物对应水化物的酸碱性；单质的氧化性、还原性。

(3)结构和性质的互推问题是解题的要素

①最外层电子数决定元素原子的氧化性和还原性。

②原子半径决定了元素单质的性质；离子半径决定了元素所组成化合物的性质。

③同主族元素的原子最外层电子数相同，性质相似。

④判断元素金属性和非金属性的方法。

3．根据位置上的特殊性确定元素在周期表中的位置(常见“突破口”)。

(1)主族序数等于周期数的短周期元素：H、Be、Al。

(2)主族序数等于周期数2倍的元素：C、S。

(3)最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C、Si。

(4)短周期中最高正价是最低负价绝对值3倍的元素：S。

4．根据元素性质、存在、用途的特殊性推断元素种类(常见“突破口”)。

(1)形成化合物种类最多的元素、或单质是自然界中硬度最大的物质的元素、或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素：C。

(2)空气中含量最多的元素、或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。

(3)地壳中含量最多的元素、或气态氢化物的沸点最高的元素、或气态氢化物在通常情况下呈现液态的元素：O。

(4)单质最轻的元素：H。

(5)最活泼的非金属元素：F。

(6)最活泼的金属元素：Cs。

(7)最轻的金属元素：Li。

(8)单质的着火点最低的非金属元素：P。

5．根据元素周期表结构推断

(1)最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素；最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族(He)元素；最外层电子数为8的元素是稀有气体元素(He除外)。

(2)在周期表中，第ⅡA与ⅢA族元素的原子序数差别有三种情况：①第一～三周期(短周期)元素原子序数相差1；②第四、五周期相差11；③第六、七周期相差25。

(3)同主族相邻元素的原子序数差别有两种情况①第ⅠA、ⅡA族，上一周期元素的原子序数＋上一周期元素的种数＝下一周期元素的原子序数；②第ⅢA～ⅦA族，上一周期元素的原子序数＋下一周期元素的种数＝下一周期元素的原子序数。

(4)元素周期表中金属和非金属之间有一分界线，分界线右上方的元素为非金属元素，分界线左下方的元素为金属元素(H除外)，分界线两边的元素一般既有金属性，也有非金属性。

(5)对角线规则：沿周期表中金属与非金属分界线方向对角(左上角与右下角)的两主族元素性质相似，这一规律以第二、三周期元素间尤为明显。

 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的阴离子的核外电子数与Y原子的核外内层电子数相同，X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，工业上采用液态空气分馏方法来生产供医疗急救用的Y的单质，Z与W同族。下列说法正确的是(　B　)

A．原子半径：W<X<Y<Z

B．化合物熔点：XY2<Z2Y

C．X的简单氢化物的热稳定性比Y的强

D．W与Z形成的化合物属于共价化合物

【解析】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，则X为碳元素；工业上采用液态空气分馏方法来生产供医疗急救用的Y的单质，则Y为氧元素，W的阴离子的核外电子数与Y原子的核外内层电子数相同则为2，原子序数比X小，则W为氢元素；Z与W同族且原子序数大于Y，则Z为钠元素。同主族元素原子半径从上到下依次增大，同周期元素原子半径从左到右依次减小，故原子半径：W(H)<Y(O)<X(C)<Z (Na)，选项A错误；常温下CO2为气态，Na2O为固态，化合物熔点：XY2(CO2)<Z2Y(Na2O)，选项B正确；元素非金属性越强其简单氢化物的稳定性越强，则X的简单氢化物CH4的热稳定性比Y的简单氢化物H2O弱，选项C错误；W与Z形成的化合物NaH属于离子化合物，选项D错误。

 元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相对位置如图所示，其中R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸。则下列判断正确的是(　B　)

A．非金属性：X＞T

B．原子半径：X＞T

C．气态氢化物稳定性：R＜T＜Q

D．R、T、Q的最高正价相同

【解析】R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸，说明R为F元素，由元素在周期表中的位置可知，T为Cl元素，Q为Br元素，X为S元素，Z为Ar元素。同周期主族元素自左而右非金属性增强，所以非金属性：X＜T，A错误；同周期元素，原子半径随着核电荷数的递增从左到右依次减小，B正确；同主族元素自上而下，非金属性减弱，所以非金属性：F＞Cl＞Br，非金属性越强，气态氢化物越稳定，所以稳定性：HF＞HCl＞HBr，C错误；R为F元素，没有正价，D错误。

 推断下列微粒的名称。

(1)离子化合物AB，阳离子比阴离子多一个电子层，1 mol AB中含12 mol电子，则化合物的名称为__氢化钠__。

(2)由第三周期元素的原子半径最大的阳离子和原子半径最小的阴离子形成的化合物的名称为__氯化钠__。

【解析】(1)AB为离子化合物，则A为金属元素，B为非金属元素，A可能为Li、Be、Na，B可能为H、O、F，阳离子比阴离子多一个电子层，1 mol AB中含12 mol电子的是氢化钠。

(2) 第三周期元素原子半径最大的阳离子为Na＋，原子半径最小的阴离子为Cl－，二者结合形成氯化钠。

1．X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在元素周期表中的位置如表所示，这四种元素的原子最外层电子数之和是24，下列说法中正确的是(　D　)

A．原子半径：W＞Z＞Y＞X

B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞W

C．四种元素的单质中，W单质的熔、沸点最高

D．X的气态氢化物可与它的最高价氧化物的水化物发生反应

【解析】X、Y、Z、W均为短周期元素，根据它们在元素周期表中的位置，设X的最外层电子数是a，则Y、Z的最外层电子数均是a＋1，W的最外层电子数是a＋2，这四种元素的原子最外层电子数之和是24，因此a＋a＋1＋a＋1＋a＋2＝24，解得a＝5，所以X是N，Y是O，Z是S，W是Cl。同周期元素自左向右原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径：Z＞W＞X＞Y，故A错误；非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，非金属性：Cl＞S，则最高价氧化物对应水化物的酸性：W＞Z，故B错误；四种元素的单质中，单质硫的熔、沸点最高，故C错误；X的气态氢化物氨气可与它的最高价氧化物的水化物硝酸发生反应生成硝酸铵，故D正确。

2．短周期主族元素X、Y、Z的单质m、n、p在通常状况下均为气态，并有下列转化关系(反应条件略去)：

其中双原子单质分子中，单质m含共用电子对数最多，甲含有10电子，乙含有18电子。下列说法正确的是(　D　)

A．X是同周期中非金属性最强的元素

B．元素X、Y、Z的原子半径大小关系为X<Y<Z

C．Z的氧化物对应水化物的酸性在主族元素中最强

D．化合物丙是离子化合物，既含离子键又含共价键

【解析】根据信息，推出X为N，Y为H，Z为Cl，化合物甲为NH3，化合物乙为HCl，化合物丙为NH4Cl，同周期元素从左向右非金属性增强，即第ⅦA族的元素F非金属性最强，故A错误；原子的电子层数越多，半径越大，即半径由大到小的顺序是Cl>N>H，故B错误；应比较最高价氧化物对应水化物的酸性，HClO是弱酸，HClO4的酸性在主族元素中最强，故C错误；丙为NH4Cl，NH和Cl－之间是离子键，NH中N和H之间是共价键，故D正确。

3．W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是(　B　)

A．元素X、Y、Z的原子半径大小关系为X<Y<Z

B．阴离子的还原性：W>Z

C．氧化物的水化物的酸性：Y<Z

D．X与Y不能存在于同一离子化合物中

【解析】W、X、Y、Z四种元素均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，故W是第一周期的H元素，X是第二周期的N元素，Y、Z是第三周期元素，因为四种元素的原子最外层电子数之和为18，故Y、Z最外层电子数之和为18－(1＋5)＝12，又因为第三周期主族元素最外层电子排布是1～7，故只有Y的最外层电子数是5，Z的最外层电子数是7才能满足条件，则Y是P元素，Z是Cl元素。元素X、Y、Z的原子半径大小关系为N<Cl<P，A不正确；Cl元素的非金属性强于H元素，元素得电子能力越强，其对应阴离子越难失去电子，故对应阴离子的还原性：Cl－弱于H－，B正确；P元素的非金属性弱于Cl元素的非金属性，元素非金属性越弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱，故酸性：H3PO4<HClO4，题目中未说明“最高价”，C不正确；铵盐是离子化合物，N和P可能存在于同一离子化合物中，如(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等，D不正确。

4．如图是部分短周期元素(A、B、C、D、E)的原子序数(a、b、c、d、e)与其某种常见化合价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是　　　(　C　)

A． 31D和33D属于同种核素

B．简单气态氢化物的热稳定性：A>D>E

C．B、C的最高价氧化物对应的水化物之间能发生反应

D．A和B形成的化合物中不可能含共价键

【解析】根据题图中短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系，可推出A为O，B为Na，C为Al，D为P，E为S。31P和33P是磷元素的两种核素，属于同种元素的不同种核素，A项错误；元素非金属性越强，对应简单气态氢化物的热稳定性越强，热稳定性：H2O>H2S>PH3，B项错误；氢氧化铝具有两性，可以与氢氧化钠反应，C项正确；Na2O2中O原子间含有共价键，D项错误。

5．短周期元素W、X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，其中Y元素的原子最外层电子数是K层电子数的两倍，下列说法中不正确的是(　A　)

A．原子半径大小：Y>Z>X>W

B．Y、Z常见的氢化物的热稳定性：HZ>YH4

C．W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的强

D．W、Z和氢三种元素可以形成离子化合物

【解析】根据题意，Y元素的原子最外层电子数是K层电子数的两倍，故Y为硅元素，结合各元素在周期表的相对位置，推断出X为氧，Z为氯，W为氮。氮的原子半径比氧的原子半径大，即W>X，A错误；稳定性：HCl>SiH4，B正确；酸性：HNO3>H2SiO3，C正确；N、Cl、H三种元素可以形成NH4Cl，为离子化合物，D正确。

6．下列说法正确的是(　B　)

A．原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族

B．D－核外有36个电子，则元素D位于第四周期第ⅦA族

C．位于同一主族的甲、乙两种元素，甲的原子序数为x，则乙的原子序数可能为x＋4

D．位于同一周期的甲、乙两种元素，甲位于第ⅠA族，原子序数为x，乙位于第ⅢA族，则乙的原子序数可能为x＋19

【解析】氢和锂两种元素原子序数之差为2，是同一主族的元素，故A错误；D－核外有36个电子，则D原子有35个电子，为Br元素，位于第四周期第ⅦA族，故B正确；同主族相邻两周期的元素原子序数差值可能为2、8、18、32等，所以同一主族的甲、乙两种元素，甲的原子序数为x，则乙的原子序数不可能为x＋4，故C错误；同一周期第ⅠA族与第ⅢA族元素之间原子序数之差可能为2、12和26，故D错误。