05 考向5 利用物质的结构特点推断元素（附答案解析）-备战2023年高考化学大二轮专题突破系列（全国通用）

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利用物质的结构特点推断元素
【研析真题•明方向】
1．(2022·湖南卷)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示)，X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素，W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是(　　)

A．原子半径：X＞Y＞Z B．非金属性：Y＞X＞W
C．Z的单质具有较强的还原性 D．原子序数为82的元素与W位于同一主族
2．(2021·湖北卷)某离子液体的阴离子的结构如图所示，其中W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期非金属元素，W是有机分子的骨架元素。下列说法正确的是(　　)

A．Z元素的最高价态为+7 B．基态原子未成对电子数：W>Y
C．该阴离子中X不满足8电子稳定结构 D．简单氢化物水溶液的pH：X>M
3．(2021·广东卷)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
4．(2021·河北卷)(多选)下图所示的两种化合物可应用于阻燃材料和生物材料的合成。其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X和Z同主族，Y原子序数为W原子价电子数的3倍。下列说法正确的是(　　)

A．X和Z的最高化合价均为＋7价
B．HX和HZ在水中均为强酸，电子式可表示为与
C．四种元素中，Y原子半径最大，X原子半径最小
D．Z、W和氢三种元素可形成同时含有离子键和共价键的化合物
5．(2021·辽宁卷)某多孔储氢材料前驱体结构如图，M、W、X、Y、Z五种元素原子序数依次增大，基态Z原子的电子填充了3个能级，其中有2个未成对电子。下列说法正确的是(　　)

A．氢化物沸点：X>Y B．原子半径：MY>Z
D．Y与W形成的两种常见化合物，中心原子的杂化方式相同
7．科学家研制出了一种漂白效率极高的新型漂白剂(结构如图所示)，其中W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。常温下，0.1 mol·L－1 Z的氢化物的水溶液pH＝1，且Z与Y位于不同周期。下列叙述正确的是(　　)

A．原子半径：Z＞Y＞X＞W B．氢化物的沸点：X＞Y＞Z＞W
C．X的氧化物的水化物是强酸 D．Y的某种单质具有杀菌消毒作用
8．科学家合成出了一种用于分离镧系金属的化合物A(如图所示)，短周期元素X、Y、Z原子序数依次增大，其中Z位于第三周期。Z与Y2可以形成分子ZY6，该分子常用作高压电气设备的绝缘介质。下列关于X、Y、Z的叙述，正确的是(　　)

A．离子半径：Y>Z B．氢化物的稳定性：X>Y
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>Z D．化合物A中，中心原子X、Z均为sp3杂化
9．X、Y、Z、W是短周期同一周期的主族元素，原子序数依次增大；基态X的价电子轨道表示式为，Z最外层电子数是其次外层电子数的3倍；四种元素与锂组成的化合物结构如图(箭头表示配位键)。下列说法正确的是(　　)

A．四种元素中第一电离能最大的是Z
B．Y和Z形成的化合物常温下均易溶于水
C．X的最高价氧化物的水化物是一种强酸
D．Z和W分别与氢元素形成的10电子化合物的沸点：前者高于后者
10．2020年某科研团队经多次实验发现一种新型漂白剂(结构见下图)，可用于漂白蚕丝等织品，其组成元素均为短周期元素，W、X对应的简单离子核外电子排布相同，且W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，下列说法错误的是(　　)

A．四种元素中X的电负性最大 B．该物质中含有2 mol配位键
C．Y的最高价氧化物的水化物是一元弱酸 D．离子半径：Z＋W
B．简单离子半径：Z>Q>W
C．简单阴离子的还原性：Q>Z>X
D．简单气态氢化物的稳定性：Y>Z>Q
13．LiY2Z4XW2能够在锂离子电池负极形成稳定、低阻抗的SEI膜，帮助锂离子电池在高温环境中获得良好性能。[Y2Z4XW2]－的结构如图，图中原子最外层都达到8电子稳定结构，X、Y、Z、W位于同一短周期，元素X的最外层电子数是其内层电子数的1.5倍，W是同周期中原子半径最小的元素。下列说法正确的是(　　)

A．该结构中，X、Y、Z之间形成的化学键均为共价键
B．Y和Z形成的化合物都能和碱发生反应
C．X、Y的最高价氧化物对应的水化物均是强酸
D．Z和W分别与氢元素形成的10电子化合物的沸点：后者高于前者
14．X、Y、Z、W是原子序数依次增大的4种短周期元素，其中Y和Z的单质是组成空气的主要成分，W的原子半径是短周期主族元素中最大的，X、Y、Z三种元素可组成一种化合物M，M的结构式为。下列说法正确的是(　　)
A．M中各原子均达8电子稳定结构
B．由Y、Z、W三种元素形成的化合物只有一种
C．Y、Z、W形成的简单离子半径大小顺序为W>Y>Z
D．M可作还原剂，与Cl2反应生成1 mol Y2时失去2 mol e－
15．一种由短周期主族元素组成的化合物(如下图所示)，常用作氧化剂、漂白剂、消毒剂等，其中 X、Y、Z、W的原子序数依次增大，且 X、Y、Z的原子序数之和与 W的原子序数相等。下列有关叙述错误的是(　　)

A．该化合物中 W和 Z的化合价分别为 ＋6价、－2价
B．W的氢化物具有还原性
C．该化合物中 Y、Z、W不全满足 8电子稳定结构
D．Y的最高价氧化物的水化物为强酸
16．一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
17．萝卜硫素(结构如图所示)是具有抗癌和美容效果的天然产物之一、该物质由 A、W、X、Y、Z 五种短周期主族元素构成，已知该五种元素的原子序数依次增大，Y、Z 原子核外最外层电子数相等。下列有关说法正确的是(　　)

A．Y与Z具有相同的最高正化合价
B．X和Z的简单氢化物水溶液均呈酸性
C．WYZ分子中各原子最外层都满足8电子稳定结构
D．W、X、Y三种元素的最简单氢化物热稳定性最大的是W的最简单氢化物
18．锂金属电池的电解液在很大程度上制约着锂电池的发展，某种商业化锂电池的电解质的结构如图所示。已知短周期主族元素X、Y、Z、M和W的原子序数依次增大，且0.1 mol·L－1 XW的水溶液呈酸性且pH>1。下列说法正确的是(　　)

A．元素的非金属性：X>Z B．简单氢化物的沸点：M>W>Z
C．简单离子半径：W>M D．Li2ZM3为弱电解质
【题型特训•练高分】
1．分属周期表前三周期的四种元素W、X、Y、Z可形成结构如下的物质，该物质中所有原子均满足稳定结构，W的原子序数最大，Y、Z处于同一周期。下列说法错误的是(　　)

A．X、Z可形成具有强氧化性的高效消毒剂
B．Y的最高价氧化物对应的水化物中，除了氢原子外所有原子满足8电子稳定结构
C．由Z和W形成的化合物中可以存在共价键
D．X、Y、Z的原子半径从大到小为： Y>Z>X
2．科学家利用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，其分子结构示意图如图所示(图中实线代表共价键，其他重复单元的W、X未标注)。W、X、Z分别位于不同周期，Z的原子半径在其所在周期中最大。下列说法错误的是(　　)

A．Z元素的金属性在其所在周期中最强 B．W与Z可形成离子化合物
C．单核离子半径：ZZ>X
B．简单气态氢化物稳定性：Z>Y
C．Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸
D．该化合物中，X、Y、Z之间均为共价键
4．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”成一种具有高效催化性能的超分子，其分子结构示意图如图(实线代表共价键)。W、X、Z分别位于不同周期，Z是同周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是(　　)

A．原子半径Z>Y>X>W
B．Y与W、X、Z均可形成至少两种化合物
C．1 mol ZW与水发生反应生成1 mol W2，转移电子2 mol
D．Y与Z可组成阴、阳离子数之比为1∶1的离子化合物
5．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W原子的最外层电子数等于Y原子最外层电子数的2倍，四种元素形成的一种化合物的结构如图所示，该化合物的阴离子中每个原子的最外层均满足8电子稳定结构。下列说法正确的是(　　)

A．原子半径：XZ
D．Y、Z的简单离子均可抑制水的电离
8．X、Y、Z、W为原子序数依次增大的4种短周期主族元素，Z元素的气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物可以形成离子化合物。这4种元素形成某有机物的结构简式如图。下列说法正确的是（　　）

A．含氧酸的酸性：Z>Y
B．原子半径：XH2S，正确。
3．C。解析：X的原子核内只有1个质子，则X为H；元素Y、Z、W原子序数依次增大，且均位于X的下一周期，再根据题给麻醉剂分子结构式中各原子的成键情况，可知Y、Z、W分别为C、O、F；元素E的原子比W原子多8个电子，E为Cl。XEZ4为HClO4，是一种强酸，A说法正确；非金属性：F>O>C，即W>Z>Y，B说法正确；电子层数多的原子半径大，当电子层数相同时，核电荷数大的原子半径小，则原子半径：Cl>C>F，即E>Y>W，C说法错误；OF2中F为－1价，O为＋2价，D说法正确。
4．CD。解析：由题图和题意可知，X和Z分别是F、Cl；又Y原子序数为W原子价电子数的3倍且题给化合物中Y、W分别可形成5、3个共价键，故W、Y分别为N、P。F只有－1、0两种价态，没有最高正价，A错误；HCl为强酸，HF为弱酸，B错误；根据元素周期律可知，四种元素原子半径由大到小的顺序为P>Cl>N>F，即Y>Z>W>X，C正确；Cl、N、H三种元素可形成离子化合物NH4Cl，其既含有离子键又含有共价键，D正确。
5．D。解析：由题干信息可知，基态Z原子的电子填充了3个能级，其中有2个未成对电子，故Z为C或者O，根据多孔储氢材料前驱体结构图可知Y周围形成了4个单键，再结合信息M、W、X、Y、Z五种元素原子序数依次增大，故Y为N，Z为O，M只形成一个单键，M为H，X为C，则W为B，据此分析解题。X、Y的氢化物分别为CH4和NH3，由于NH3存在分子间氢键，故氢化物沸点：X＜Y，A错误；根据同一周期从左往右原子半径依次减小，同一主族从上往下依次增大，故原子半径：MY，故A错误；水分子间形成氢键，熔沸点较高，气态氢化物的熔沸点：Y>W，故B正确； S2－比O2－多一个电子层，O2－与F－电子层结构相同，核电荷数大的半径小，简单阴离子半径：W>Y>Z，离子半径越大，离子还原性越强，简单阴离子的还原性：W>Y>Z，故C正确；Y与W形成的两种常见化合物SO2和SO3，中心原子的价层电子对数分别为2＋＝3、3＋＝3，中心原子的杂化方式相同，均为sp2杂化，故D正确。
7．D。解析：由新型漂白剂的结构可知，W形成的价键数为4，X形成的价键数为3，Y形成的价键数为2，Z形成的价键数为1；W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，常温下，0.1 mol·L－1 Z的氢化物的水溶液pH＝1，则Z为Cl；Z与Y位于不同周期，则Y为O元素、W为C元素、X为N元素，据此分析解题。
8．D。解析：短周期元素 X、Y、Z原子序数依次增大，观察负离子结构为，Y形成一个共价键，为－1价，不是第三周期元素，且原子序数大于X，应为F元素又因为Z与Y2可以形成分子ZY6，且Z位于第三周期，所以Z为S元素；X得到一个电子成4个共价键，说明其最外层为3个电子，为B元素，据此分析解答。A.电子层数：F－B，则氢化物稳定性：BH3Na＋即Y>Z>W，C项不符合题意；D.M为NH2OH，其中H是＋1价，O是－2价，N是－1价，每生成1个N2，N元素化合价升高，失去2个电子，所以生成1 mol N2时失去2 mol电子，D项符合题意；故正确选项为D。
15．A。解析：由题意可知，X、Y、Z、W均属于短周期元素且原子序数依次增大，由结构简式可知，X能形成1个共价键，推测X是H；Y能形成4个共价键，推测Y是C或N；W能形成6个共价键，推测W是S，Z能形成2个共价键，推测Z为O，又因为X、Y、Z的原子序数之和与W的原子序数相等，所以Y只能是N，该化合物为(NH4)2S2O8，据此作答。A.由图可知，该化合物中存在—O—O—键，则O的化合价存在－1价，故该化合物中氧的化合价为－1、－2价，A项错误；B.W的氢化物为H2S，硫元素为最低价－2价，所以具有还原性，B项正确；C.该化合物中，N原子形成4个共价键满足8电子稳定结构，形成2个共价键的O原子满足8电子稳定结构，形成1个共价键的O原子还会得到一个电子，也满足8电子稳定结构，S原子形成6个共价键，则S原子最外层有12个电子，不满足8电子的稳定结构，C项正确；D.N的最高价氧化物的水化物为硝酸，属于强酸，D项正确；答案选A。
16．C。解析：X的原子核内只有1个质子，则X为H；元素Y、Z、W原子序数依次增大，且均位于X的下一周期，再根据题给麻醉剂分子结构式中各原子的成键情况，可知Y、Z、W分别为C、O、F；元素E的原子比W原子多8个电子，E为Cl。XEZ4为HClO4，是一种强酸，A说法正确；非金属性：F>O>C，即W>Z>Y，B说法正确；一般电子层数多的原子半径大，当电子层数相同时，核电荷数大的原子半径小，则原子半径：Cl>C>F，即E>Y>W，C说法错误；OF2中F为－1价，O为＋2价，D说法正确。
17．C。解析：通过给出的结构式可知，萝卜硫素含氢元素、碳元素，又该物质由五种短周期元素构成可知W、X、Y、Z中有一种是C，由“萝卜硫素：推知其中含硫元素，结合结构简式中的成键数目可知，Z为S，Y为O，W为C，X为N。A.Y为O，非金属性较强，一般没有正价，Z 为S，最高正化合价为＋6价，两者不具有相同的最高正化合价，选项A错误；B.X和 Z 的简单氢化物水溶液氢硫酸呈酸性，氨水呈碱性，选项B错误；C.WYZ分子为S===C===O，分子中各原子最外层都满足 8 电子稳定结构，选项C正确；D.W、X、Y 三种元素的最简单氢化物热稳定性最大的是Y 的最简单氢化物H2O，选项D错误；答案选C。
18．B。解析：根据价键理论和0.1 mol·L－1 XW的水溶液的pH>1，可初步分析，X为H，Y或Z可能为第ⅣA族元素，M为第ⅥA族元素，W为第ⅦA族元素，而氢卤酸的水溶液为弱酸的只有HF，可确定W为F，那么M为O，由此可知，Y和Z只有一个属于第ⅣA族元素，再结合Y元素的成键特征可知，Y为B、Z为C。A.元素的非金属性C>H，选项A错误；B.简单氢化物的沸点H2O>HF>CH4，选项B正确；C.电子层数相同，核电荷数越小，离子半径越大，则简单离子半径O2－>F－，选项C错误；D.Li2CO3为强电解质，选项D错误；答案选B。
【题型特训•练高分】
1．B。解析：周期表前三周期的四种元素W、X、Y、Z可形成结构如下的物质，该物质中所有原子均满足稳定结构，根据图示可知，W为＋1价阳离子，且W的原子序数最大，则W为Na元素，说明X、Y、Z位于前2周期；Y、Z处于同一周期，则Y、Z位于第二周期，阴离子带2个负电荷，Y为B元素；Z能够形成2个共价键，则Z为O元素；X形成1个共价键，为H元素，据此解答。根据分析可知，W为Na，X为H，Y为B，Z为O元素；A.H、O形成的H2O2具有强氧化性，故A正确；B.Y的最高价氧化物的水化物是硼酸，硼酸结构式为，该分子中H、B都没有达到8电子稳定结构，故B错误；C.Z、W形成的化合物过氧化钠中含有共价键，故C正确；D.同一周期从左向右原子半径逐渐减小，电子层数越多原子半径越大，则原子半径大小为：Y＞Z＞X，故D正确；答案选B。
2．D。解析：根据图示可知W形成1个共价键，又是短周期中原子序数最小的元素，说明W原子核外只有1个电子，则W是H元素，X形成4个共价键，则X是C元素，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，则Z是Na元素，Y形成2个共价键，原子序数比C大，比Na小，说明Y原子核外有2个电子层，最外层有6个电子，则Y是O元素。A.同一主族的元素，原子序数越大，金属性越强；同一周期的元素，原子序数越大，金属性越弱，可知Na元素的金属性在其所在周期中最强，A项正确；B.W是H元素，Z是Na元素，则W与Z可形成离子化合物NaH，B项正确；C.Y是O，Z是Na元素，O2－、Na＋核外电子排布都是2、8，电子排布相同，离子的核电荷数越大，离子半径就越小，所以离子半径：ZX，D项错误；综上所述答案为D。
3．C。解析：短周期主族元素X、Y、Z、W中W原子序数最大，可形成W＋，故W为Na；X原子序数最小，只能形成一个共价键，X为H；X、Y、Z、W的原子序数总和为24，故Y、Z原子序数之和为12，Z原子可形成三个共价键，原子序数大于Y，故Z为N，Y为B。原子半径：Na>B>N>H，A正确；非金属性N>B，简单气态氢化物稳定性Z>Y，B正确；H3BO3(硼酸)为一元弱酸，C不正确；由阴离子的结构式可知D正确。
4．B。解析：W、X、Y、Z 为短周期元素，原子序数依次递增，Z是同周期中金属性最强的元素，且W、X、Z分别位于不同周期，可推知，Z为Na，W为H；X、Y位于第二周期， 由超分子的结构示意图知，X连四条键、Y连两条键，则X为C，Y为O。原子半径Na>C>O>H，即Z>X>Y>W，故A错误；O与H可形成H2O、 H2O2，O与C可形成CO、CO2，O与Na可形成NaO、Na2O2，故B正确；1 mol NaH和H2O发生反应生成1 mol H2，NaH＋H2O=== H2↑＋NaOH，1 mol NaH反应转移1 mol电子，故C错误；O与Na形成的离子化合物为Na2O和Na2O2，二者阴、阳离子个数比均为1∶2，故D错误。故答案选B。
5．D。解析：由化合物的结构示意图知，X为＋1价离子、Y为＋3价离子，则X为ⅠA、Y为ⅢA，短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大， W 原子的最外层电子数等于 Y 原子的最外层电子数的 2 倍，即6个，W为ⅥA，则W为氧、X为钠、Y为铝，该化合物的阴离子中每个原子的最外层均满足 8 电子稳定结构，则Z共用4对电子对，Z原子的最外层电子数为4，Z为硅。A.O原子核外电子只有2层，钠、铝和硅原子核外电子有3层，同周期从左到右原子半径递减，原子半径由大到小的顺序为X＞Y＞Z＞W，故A错误；B.Si与 NaOH溶液反应，水才是氧化剂， NaOH只是一种反应物，既不是氧化剂也不是还原剂，故B错误；C.Z为Si，与Z相邻的短周期同族元素为C，形成的氢化物是烃，随着碳原子数增大，烃的熔、沸点升高，则熔、沸点不一定低于H2O，故C说法错误；D.W 与 Z 形成的晶体为二氧化硅晶体，结构中最小环为十二元环，故D说法正确；故选D。
6．D。解析：化合物A（如图所示）是一种常用的分析试剂，Y元素的阴离子与He具有相同的核外电子层结构，Y形成1个共价键，则Y为H；X、W、Z为同一短周期元素，X与Y（H）形成的阳离子应该为铵根离子，则X为N；Z形成1个共价键，Z、W形成带1个单位负电荷的阴离子，则Z为F，W为B元素，以此分析解答。结合分析可知，X为N，Y为H，Z为F，W为B元素，A.非金属性NMg2＋>Al3＋，故C正确；D.Mg2＋、Al3＋均为可水解的弱离子，均可促进水的电离，故D错误。
8．D。解析：X、Y、Z、W为原子序数依次增大的4种短周期主族元素，Z元素的气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物可以形成离子化合物，则Z为N元素；这4种元素形成某有机物的结构简式如图，—YX3应该为甲基，则X为H，Y为C元素；—WX应该为—OH，则W为O元素，以此分析解答。
结合分析可知，X为H，Y为C，Z为N，W为O元素，A.没有指出元素最高价，无法比较C、N的含氧酸酸性强弱，故A错误；B.同一周期从左向右原子半径逐渐减小，H的原子半径最小，则原子半径：X