2024届高中化学一轮复习课件：证据推理——元素综合推断

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探究点1　文字描述型元素综合推断
例1 Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19,Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是(　 )A.非金属性:X>QB.单质的熔点:X>YC.简单氢化物的沸点:Z>QD.最高价含氧酸的酸性:Z>Y
[解析] Q、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Q与X、Y、Z不在同一周期,Y原子最外层电子数为Q原子内层电子数的2倍,则Q应为第二周期元素,X、Y、Z位于第三周期,Y的最外层电子数为4,则Y为Si元素,X、Y相邻,且X的原子序数小于Y,则X为Al元素,Q、X、Y、Z的最外层电子数之和为19,则Q、Z的最外层电子数之和为19-3-4=12,主族元素的最外层电子数最多为7,若Q的最外层电子数为7,为F元素,Z的最外层电子数为5,为P元素,若Q的最外层电子数为6,为O元素,则Z的最外层电子数为6,为S元素,若Q的最外层电子数为5,为N元素,Z的最外层电子数为7,为Cl元素。
X为Al,Q为N或O或F,非金属性:Q>X,A错误;由分析可知,X为Al,属于金属晶体,Y为Si,属于共价晶体,故单质熔点Si>Al,即Y>X,B错误;若Q为O,Z为S,则沸点H2O>H2S,若Q为N,Z为Cl,则沸点NH3>HCl,若Q为F,Z为P,则沸点HF>PH3,故简单氢化物的沸点Q>Z,C错误;元素的非金属性越强,其最高价含氧酸的酸性越强,P、S、Cl的非金属性均强于Si,因此最高价含氧酸的酸性:Z>Y,D正确。
[方法技巧]1.元素推断中主族元素及其化合物的物理性质(1)颜色:①常温下,单质为有色气体的元素是F、Cl。②常温下,单质为淡黄色固体的元素是S。③焰色试验现象呈黄色的元素是Na,呈紫色的元素是K(透过蓝色钴玻璃观察)。(2)状态:常温下,单质呈液态的非金属元素是Br。(3)气味:能形成有臭鸡蛋气味的化合物的非金属元素是S。(4)熔点:单质熔点最高的非金属元素是C;氧化物熔点最高的非金属元素是Si。(5)溶解性:气态氢化物极易溶于水的元素是N或Cl。(6)导电性:单质能导电的非金属元素是C;单质属于半导体材料的是Si(短周期)。(7)晶体类型:单质及其最高价氧化物都是共价晶体的元素是Si。
2.元素推断中短周期主族元素及其化合物的化学性质(1)空气中含量最多的元素、气态氢化物的水溶液呈碱性的元素是N。(2)最高价氧化物及对应水化物既能与强酸反应又能与强碱反应的元素是Al。(3)最高价氧化物对应水化物与其气态氢化物可形成离子化合物的元素是N。(4)单质(O3)及其氢化物(H2O2)均具有漂白性的元素是O。(5)盐溶液加入NaOH溶液并加热,产生使红色石蕊试纸变蓝的气体,该元素是N。(6)最高价氧化物对应水化物的酸性(碱性)最强的元素是Cl(Na)。(7)单质与水反应最剧烈的金属元素是Na,非金属元素是F。
变式题 X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大的前四周期元素,X和Y可以形成一种红棕色气体,Z是同周期元素中原子半径最大的元素,Q是地壳中含量最高的金属元素,R的基态原子中有6个未成对电子。下列说法正确的是( 　)A.原子半径:r(Q)>r(Y)>r(X)B.电负性:X>Y>ZC.R位于元素周期表中第四周期第ⅣB族D.Z的最高价氧化物对应水化物的碱性比Q的强
[解析] X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大的前四周期元素,X和Y可以形成一种红棕色气体,推测该气体是NO2则X为N,Y为O;Q是地壳中含量最高的金属元素,则Q为Al;Z是同周期元素中原子半径最大的元素,则Z为Na;由R的基态原子中有6个未成对电子可知其价层电子排布为3d54s1,则R为Cr。同主族元素从上到下原子半径增大,同周期主族元素从左到右原子半径减小,故原子半径为Al>N>O,即r(Q)>r(X)>r(Y),A错误;同周期元素从左到右电负性增强,故O>N>Na,即电负性:Y>X>Z,B错误;R的价电子数为6,R位于元素周期表中第四周期第ⅥB族,C错误;Z为Na,Z的最高价氧化物对应的水化物为NaOH,为强碱,Q的最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3,属于两性氢氧化物,故NaOH碱性比Al(OH)3的强,D正确。
探究点2　片段周期表型元素综合推断
例2 短周期主族元素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.电负性:Z>X>Y B.氧化物对应水化物的酸性:Y>WC.含Y元素的盐溶液均呈酸性 D.简单离子的半径:YCl>Al,A错误;Al(OH)3显两性,氮元素的氧化物对应的水化物HNO3、HNO2均显酸性,B错误;含Al元素的盐溶液可能呈酸性(如AlCl3),也可能呈碱性(如NaAlO2),C错误;Al3+和O2-的电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,D正确。
【信息解读】推断四种短周期主族元素的思路如下:(1)短周期主族元素W、X、Y和Z相对位置 W、X处于第二周期,Y、Z处于第三周期;(2)四种元素原子的最外层电子数之和为21,假设Y的最外层电子数为a,则有a+(a+2)+(a+3)+(a+4)=21,解得a=3 Y为Al;(3)结合元素在周期表中相对位置 W为N,X为O,Z为Cl。
[方法技巧] 解答周期表片段型元素推断题的思路如下:
探究点3　物质结构型元素综合推断
例3 某多孔储氢材料前驱体结构如图所示,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.气态氢化物的沸点:X>YB.原子半径:MW>ZC.气态氢化物的稳定性:Y>X>WD.元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
[解析]由四种元素的相对位置关系推知,X、Y处于第二周期,Z、W处于第三周期。W原子的质子数是其最外层电子数的三倍,则W是P,从而推知X、Y、Z分别为N、O、Si。原子半径:Si>P>N>O,A错误;元素的非金属性:N>P>Si,则最高价含氧酸的酸性:HNO3>H3PO4>H2SiO3,B正确;元素的非金属性:O>N>P,则气态氢化物的热稳定性:H2O>NH3>PH3,C正确;N和P处于第ⅤA族,最高化合价为+5价,Si处于第ⅣA族,最高化合价为+4价,D正确。
10. 甲~庚元素在周期表中的相对位置如图,已知己元素基态原子的M层有6种运动状态不同的电子,甲和丁在同一周期,甲原子最外层与最内层具有相同电子数。下列判断正确的是(　 )A.丙与戊的原子序数相差25B.丙的最高价为+3价,它与丁的性质具有相似性C.简单离子半径:乙>己>甲D.气态氢化物的稳定性:庚甲,选项C错误;非金属性越强,气态氢化物越稳定,同周期自左而右非金属性增强,同主族自上而下非金属性减弱,则气态氢化物的稳定性:庚>己>戊,选项D错误。
11.如图为元素周期表的一部分。X、Y、Z、W为短周期元素,其中Y元素的原子最外层电子数是其电子层数的3倍。下列说法正确的是 (　 ) A.Y的氢化物的沸点一定比X氢化物的沸点高B.Z的氧化物对应水化物的酸性比W的弱C.ZY2、XW4与Na2Z的化学键类型相同D.根据元素周期律,可以推测存在TZ2和TW4
[解析] X、Y、Z、W为短周期元素,Y元素的原子最外层电子数是其电子层数的3倍,则Y为O元素,根据X、Y、Z、W、T在元素周期表中的相对位置关系可知,X为C元素,Z为S元素,W为Cl元素,T为Ge元素。Y的氢化物分别是H2O、H2O2,H2O、H2O2常温下都呈液态,X的氢化物为烃,烃分子中碳原子数不同,沸点差别很大,故Y的氢化物的沸点不一定比X氢化物的沸点高,A项错误; Z的氧化物对应的水化物可能是硫酸或亚硫酸,W的氧化物对应的水化物可能是次氯酸、氯酸或高氯酸等,因此Z的氧化物对应水化物的酸性不一定比W的弱,如HClO属于弱酸,H2SO4属于强酸,B项错误;SO2、CCl4的化学键类型为极性共价键,而Na2S的化学键类型为离子键,C项错误;Ge与C同族,根据元素周期律可知,存在GeS2和GeCl4,D项正确。
12.一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>YC.原子半径:Y>W>ED.ZW2中,Z的化合价为+2价
探究点三 物质结构型元素综合推断
[解析] X的原子核只有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,则Y、Z、W三种元素位于第二周期,由分子结构式可知,Y为C,Z为O,W为F;元素E的原子比W原子多8个电子,则E为Cl。HClO4是一种强酸,A项正确。同一周期主族元素,非金属性从左到右逐渐增强,则非金属性F>O>C,B项正确。一般电子层数越多原子半径越大,电子层数相等,核电荷数越大原子半径越小,则原子半径Cl>C>F,即E>Y>W,C项错误。OF2中,F为-1价,则O的化合价为+2价,D项正确。
13.由短周期元素组成的一种药物分子的结构式如图所示。其中,X原子的核外电子只有一种运动状态;元素Y、Z、W、E原子序数依次增大,基态W与E价层电子排布均为ns2np5。下列说法不正确的是 (　 )A.元素电负性大小:X