(新高考)高考化学一轮复习讲义第5章第28讲元素推断与无机物的性质(含解析)

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1．同一元素的“位—构—性”关系
2．元素推断的一般思路
3．推断题要点总结
(1)结构与位置互推是解题的核心
①掌握四个关系式
a．电子层数＝周期数；b.质子数＝原子序数；c.最外层电子数＝主族序数；d.主族元素的最高正价＝主族序数(O、F除外)，负价＝主族序数－8。
②熟练掌握周期表的结构及周期表中的一些特殊规律
a．“凹”型结构的“三短四长，七主七副八零完”；b.各周期元素种类；c.稀有气体元素的原子序数及在周期表中的位置；d.同主族上下相邻元素原子序数的关系。
(2)熟记常见元素及其化合物的特性
①形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中存在的硬度最大的物质的元素、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、气态氢化物水溶液呈碱性的元素：N。
③地壳中含量最多的元素：O。
④常见的具有漂白性的物质：氯水、SO2、Na2O2、双氧水等。
⑤单质是最活泼的非金属元素、无正价的元素或无含氧酸的非金属元素、气态氢化物的水溶液可腐蚀玻璃的元素、气态氢化物最稳定的元素、阴离子还原性最弱的元素：F。
⑥单质密度最小的元素：H；密度最小的金属元素：Li。
⑦常温下单质呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。
⑧最高价氧化物及其水化物既能与强酸又能与强碱反应的元素：Al。
⑨元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能化合的元素：N；能发生氧化还原反应的元素：S。
eq \(○,\s\up1(10))元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。
题型一 元素周期表片断结构型推断
例1 W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，X、Y、Z原子的最外层电子数之和为15，X、Y、Z三种元素在周期表中的相对位置如图所示。W与X以原子个数比为2∶1形成的化合物常用作火箭燃料。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径：Y>X>W
B．热稳定性：W2Y>XW3
C．Z的最高价氧化物是酸性氧化物，不能与任何酸反应
D．ZY2的化学键类型与MgCl2相同
答案 B
解析 设Z的最外层电子数为a，由X、Y、Z原子的最外层电子数之和为15可得a＋(a＋1) ＋(a＋2)＝15，解得a＝4，则Z为Si元素、X为N元素、Y为O元素，由W与X以原子个数比为2∶1形成的化合物常用作火箭燃料可知，W为H元素。电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则氮离子的离子半径大于氧离子，故A错误；元素的非金属性越强，氢化物的热稳定性越强，氧元素的非金属性强于氮元素，则水的稳定性强于氨气，故B正确；硅元素的最高价氧化物为二氧化硅，能与氢氟酸反应，故C错误；二氧化硅为共价化合物，化合物中含有共价键，氯化镁为离子化合物，化合物中含有离子键，化学键类型不相同，故D错误。
变式 短周期元素m、n、p、q在元素周期表中的相对位置如图所示，其中m的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能反应。下列说法正确的是( )
A.非金属性：m>n
B．氢化物的稳定性：nq
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：p>q
答案 C
解析 m的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能反应，说明m 为氮元素，则n为氧元素，p为硫元素，q为氯元素。同周期元素从左到右，非金属性逐渐增强，则氮和氧比较，氧的非金属性强，故A错误；同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，非金属性越强，其气态氢化物越稳定，则水的稳定性强于硫化氢，故B错误；硫离子和氯离子电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，所以硫离子半径大，故C正确；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性：Cl>S，则高氯酸的酸性强于硫酸，故D错误。
元素周期表片断结构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。
题型二 文字叙述型推断
例2 (2022·广东珠海模拟)W、X、Y、Z、R是五种原子序数依次增大的短周期主族元素，其中，W和Y同主族，X和Z同主族，X离子和Y离子电子层结构相同。W和X形成的最简单气态化合物在水中呈碱性，Y和R形成化合物YR。下列说法正确的是( )
A．原子半径：r(Z)＞r(Y)＞r(X)＞r(W)
B．X、Z、R三种元素简单气态氢化物稳定性最差的是Z
C．R元素最高价氧化物对应水化物的化学式为H2RO4
D．Y的单质在空气中燃烧生成的物质化学式为Y2O
答案 B
解析 根据W和X形成的最简单气态化合物在水中呈碱性，可知该化合物为NH3，即W、X分别为H、N元素；根据W和Y同主族、X和Z同主族，可知Y为Na元素，Z为P元素；根据Y和R形成化合物YR，可知R为Cl元素。原子半径的大小顺序：Na＞P＞N＞H，A项错误；N、P、Cl中非金属性最弱的是P，即PH3的稳定性最差，B项正确；Cl元素最高价为＋7价，其最高价氧化物对应的水化物为HClO4，C项错误；单质Na在空气中燃烧生成Na2O2，D项错误。
变式 (2019·全国卷Ⅲ，9)X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是( )
A．熔点：X的氧化物比Y的氧化物高
B．热稳定性：X的氢化物大于Z的氢化物
C．X与Z可形成离子化合物ZX
D．Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸
答案 B
解析 MgO为离子晶体，碳的氧化物为分子晶体，故镁的氧化物的熔点高于碳的氧化物，A错误；非金属性：C>Si，故氢化物的热稳定性：CH4>SiH4，B正确；C、Si形成的化合物SiC为共价化合物，C错误；Mg能溶解在浓硝酸中，Si不与浓硝酸反应，D错误。
题型三 结构型推断
例3 X、Y、Z、W是同周期原子序数依次增大的主族元素，且原子序数总和为28，四种元素与锂组成的盐是一种新型锂离子电池的电解质，结构如图，下列说法错误的是( )
A．该化合物中，X、Y、Z、W之间均为共价键
B．在该物质中X原子满足8电子稳定结构
C．W的氢化物易溶于水，且水溶液是强酸
D．Z与Y形成的化合物不一定与碱反应
答案 C
解析 由结构确定Z是氧，Y是碳，再根据同周期原子序数依次增大和原子序数之和为28，W只能是F，X只能是B。由图可知，该化合物中，X、Y、Z、W之间均为共价键，故A正确；X形成3个共价键和1个配位键，还得到1个电子，X原子满足8电子稳定结构，故B正确；W的氢化物是HF，易溶于水，但水溶液是弱酸，故C错误；Z与Y形成的化合物可以是CO或者是CO2，CO与碱不反应，CO2与碱反应，故D正确。
变式 科学家利用四种原子序数依次递增的短周期元素W、X、Y、Z“组合”成一种超分子，该超分子具有高效的催化性能，其分子结构如图所示。W、X、Z分别位于不同周期，Z的原子半径在同周期元素中最大。(注：实线代表共价键，其他重复单元的W、X未标注)下列说法不正确的是( )
A．Y单质的氧化性在同主族中最强
B．离子半径：Z>Y
C．Z与Y可组成两种离子化合物
D．简单氢化物的热稳定性：Y>X
答案 B
解析 根据图示可知W形成1个共价键，又是四种元素中原子序数最小的元素，X形成4个共价键且W、X、Z分别位于不同周期，则W是H元素，X是C元素，Z是Na元素，Y形成2个共价键，原子序数比C大，比Na小，则Y是O元素。同一主族的元素，原子序数越大，单质的氧化性就越弱，由于O是其所在主族中原子序数最小的元素，故O2的氧化性在其所在主族中最强，A正确；O2－、Na＋的核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径就越小，所以离子半径：ZZ
B．化合物XW中的化学键为离子键
C．Y单质的导电性能弱于Z单质的
D．Z的氧化物的水化物的酸性强于碳酸
答案 B
解析 O原子有两层，Mg、Al、Si均有三层且原子序数依次增大，故原子半径大小顺序为Mg＞Al＞Si＞O，即X>Y>Z>W，A错误；化合物XW即MgO为离子化合物，其中的化学键为离子键，B正确；Y单质为铝单质，铝属于导体，导电性很强，Z单质为硅，为半导体，半导体导电性介于导体和绝缘体之间，故Y单质的导电性能强于Z单质的，C错误；Z的氧化物的水化物为硅酸，硅酸酸性弱于碳酸，D错误。
3．(2021·广东，13)一种麻醉剂的分子结构式如图所示。其中，X的原子核只有1个质子；元素Y、Z、W原子序数依次增大，且均位于X的下一周期；元素E的原子比W原子多8个电子。下列说法不正确的是( )
A．XEZ4是一种强酸
B．非金属性：W＞Z＞Y
C．原子半径：Y＞W＞E
D．ZW2中，Z的化合价为＋2价
答案 C
解析 氯元素非金属性较强，其最高价氧化物对应的水化物HClO4是一种强酸，故A正确；同一周期元素从左到右非金属性逐渐增强，所以非金属性：F>O>C，故B正确；同一周期元素从左到右原子半径逐渐减小，同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大，电子层数越多半径越大，所以原子半径：Cl>C>F，故C错误；OF2中，F为－1价，则O的化合价为＋2价，故D正确。
4．(2021·湖南，7)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Y的原子序数等于W与X的原子序数之和，Z的最外层电子数为K层的一半，W与X可形成原子个数比为2∶1的18e－分子。下列说法正确的是( )
A．简单离子半径：Z>X>Y
B．W与Y能形成含有非极性键的化合物
C．X和Y的最简单氢化物的沸点：X>Y
D．由W、X、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性
答案 B
5．(2021·浙江6月选考，15)已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如下所示，其中Y的最高化合价为＋3。下列说法不正确的是( )
A．还原性：ZQ2Y>Z
C．Y的最高价氧化物的水化物是中强酸
D．该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
答案 C
解析 氯化钠是强酸强碱盐，其水溶液呈中性，A项错误；元素非金属性顺序为Z(Cl)>Y(P)>X(Si)，B项错误；磷的最高价氧化物是P2O5，其对应的水化物为H3PO4，是中强酸，C项正确；2个硅原子和1个P原子形成2个共价键，阴离子得到1个电子，所以该化合物中磷原子最外层达到8电子稳定结构，D项错误。
9．短周期元素T、X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T的单质在一定条件下能与W的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应并生成两种酸性气体，则下列相关说法正确的是( )
A．离子半径：X