重难点10 元素推断与元素周期律-2024年高考化学【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

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元素推断与元素周期律因涉及元素“位—构—性”的关系，考察知识面比较广，历来都是高考的重点和热点。它既考查元素在周期表中的位置，又考查元素原子结构，还考查元素及其化合物的重要性质，更为重要的是考查三者之间的内在联系及元素周期性的变化规律。
预测2024年高考试题，仍然以短周期元素为背景，考查原子结构、元亲周期律和常见物质的相关性质。主要有一下几种考察形式：
（1）以“残缺的”元素周期表或元素性质的递变规律为切入点，考查元素的“位-构-性”关系；
（2）结合元素化合物的特殊性质，采用框图或文字叙述形式，考查元素推断、元素周期律的综合运用；
（3）结合陌生复杂化合物的结构式，从化学键角度进行元素推断，进而对原子结构、元素周期表和元素周期律进行考查。
题型依然会以选择题为主，难度变化不大。
【策略1】熟练掌握原子结构、核素、同位素的概念
（1）原子的构成
（2）抓住描述对象，突破“四同”判断
①同位素——原子，如 eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H。
②同素异形体——单质，如O2、O3。
③同系物——化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3。
④同分异构体——化合物，如正戊烷、新戊烷。
（3）常见的重要核素及其应用
（4）核反应方程示例：核聚变、核裂变属于核反应，不是化学变化。
核反应遵循的两守恒：①反应前后质量数之和不变。
②反应前后质子数之和不变。
【策略2】牢记10e－和18e－微粒的判断与应用
（1）寻找10电子微粒和18电子微粒的方法
①10电子微粒：以Ne为核心，推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属元素的化合物。
②18电子微粒：以Ar为核心，推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属元素的化合物。
CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH……
（2）记忆其他等电子微粒
“2电子”的粒子：He、H－、Li＋、Be2＋、H2。
“9电子”的粒子：—F、—OH、—NH2、—CH3(取代基)。
“14电子”的粒子：Si、N2、CO。
“16电子”粒子：S、O2、C2H4、HCHO。
【策略3】掌握元素周期表的结构特点
注意事项：
①ⅠA族元素不等同于碱金属元素，H元素不属于碱金属元素。
②元素周期表第18列是0族，不是ⅧA族，第8、9、10三列是Ⅷ族，不是ⅧB族。
（1）周期(7个横行，7个周期)
（2）族(18个纵列，16个族)
①主族：由短周期元素和长周期元素共同组成的族：ⅠA～ⅦA族。
②副族：仅由长周期元素组成的族：ⅠB～ⅦB族。
③Ⅷ族：包括8、9、10三个纵列。
④0族：第18纵列，该族元素又称为稀有气体元素。
（3）元素周期表的应用
（4）直接相邻的“┳”型、“┻”型、“＋”型原子序数关系
【策略4】掌握主族元素的周期性变化规律
（1）“三看”法快速判断简单微粒半径的大小
一看电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
三看核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
（2）对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素有些性质是相似的，如：
（3）规避金属性和非金属性判断中的易错点
①关注关键词“最高价”，根据元素氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时，必须是其最高价氧化物的水化物。
②关注关键词“难易”，判断元素非金属性或金属性的强弱，依据是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。
（4）元素金属性和非金属性强弱的判断方法
【策略5】熟悉电离能、电负性的概念及变化规律
1．电离能
（1）规律
①同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，从左到右总体呈现增大的变化趋势。同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)，因p轨道处于全空或半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能分别大于同周期相邻的第ⅢA族和第ⅥA族元素，如第一电离能：Mg>Al，P>S。
②同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。
③同种原子：随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越多，再失去电子需克服的电性引力越来越大，消耗的能量越来越大，逐级电离能越来越大(即I1C，B正确；
C．Q为Al，Al2O3为两性氧化物，C正确；
D．该阴离子中L与Q之间形成配位键，D正确；
故答案选A。
考向二 根据“文字叙述”推断
3．（2023·湖南·统考高考真题）日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知：X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2：1：3。下列说法正确的是
A．电负性：X>Y>Z>W
B．原子半径：XW，A错误；
B．同一周期原子半径从左到右依次减小，同一主族原子半径从上到下依次增大，故四种原子的原子半径大小为：YX>Y
C．氢化物的沸点：X>YD．W与Y形成的化合物为分子晶体
【答案】A
【详解】基态X的原子最外层有3个未成对电子，次外层电子仅有1种空间运动状态，则X为N，Y的单质在空气中的含量位居第二，则Y的单质为氧气，则Y为O，根据同周期元素“序大径小”，同主族元素“序大径大”，Z是短周期主族元素中原子半径最大的元素，则Z为Na，基态W的原子最外层电子排布式为，且为主族元素，则W为K，据此分析。
A．同周期电离能呈增大趋势，同主族电离能逐渐减小，但IIA、IVA元素电离能大于IIIA、VIA电离能。由分析可知，X为N，Y为O，Z为Na，则第一电离能X>Y>Z，A正确；
B．W为K，X为N，Y为O，同周期电负性逐渐增大，同主族电负性逐渐减小，则电负性：WAl(OH)3，即Y>Z，故D错误；
故本题选B。
3．（2023·浙江绍兴·统考一模）有不同主族的五种元素W、X、Y、Z、Q，原子序数依次增大，其中W、X、Y、Z属于短周期元素，X最外层电子数是其周期数的2倍，可用于自来水消毒，W和X形成的化合物种类繁多。下列说法正确的是
A．常温下，为气态，各原子均满足8电子稳定结构
B．Q的单质常温下一定能与水反应，且比钠剧烈
C．X的氢化物一定不如Y的氢化物稳定
D．W、X、Y形成的物质可能具有杀菌消毒作用
【答案】D
【详解】X最外层电子数是其周期数的2倍，则X为C，W和X形成的化合物种类繁多，且原子序数比X小，则W为H，可用于自来水消毒，则Y为O，Z为Cl，五种元素在不同主族，且Q的原子序数最大，则Q可能为：Ca、Ga、As等以此解题。
A．由分析可知，为CH3Cl，其中H原子不满足8电子稳定结构，A错误；
B．由分析可知，Q可能为：Ca、Ga、As等，当Q为As时常温下不能和水反应，B错误；
C．Y的氢化物如果为过氧化氢，较不稳定，C错误；
D．W、X、Y形成的物质可以为甲醛，其水溶液福尔马林具有杀菌消毒作用，D正确；
故选D。
4．（2023·湖北武汉·校考模拟预测）已知前四周期元素X、Y、Q、R、Z和W在周期表中的位置如图所示，其中Z位于ds区，基态W原子的价电子中在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等。下列说法正确的是
A．最高正化合价：X=Q＜Y=R
B．基态Z原子的价电子排布为3d104s1
C．X和Q的第一电离能都高于同周期相邻元素
D．R最高价氧化物的水化物不能与其最低价氢化物反应
【答案】C
【详解】已知前四周期元素X、Y、Q、R、Z和W在周期表中的位置如图所示，基态W原子的价电子中，在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等，其价电子排布式为4s24p2，则W为Ge元素；其中Z位于ds区，根据相对位置，则Z是Zn元素，根据元素相对位置，可知X是N，Y是O，Q是P，R是S元素，然后根据元素周期律及物质的性质分析解答。
根据上述分析可知：X是N，Y是O，Q是P，R是S，Z是Zn，W是Ge元素。
A．一般元素的最高正化合价与族序数相等，等于原子最外层电子，同一主族元素的最高正化合价相等，但由于O元素的原子半径小，在形成化合物时容易获得电子，因此没有与族序数相等的最高化合价，所以元素的最高化合价关系为：Y＜X=Q＜R，A错误；
B．Z是Zn元素，根据构造原理可知基态Zn原子的价电子排布为3d104s2，B错误；
C．一般情况下同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增大，但当元素处于第ⅤA 时，其第一电离能大于同一周期相邻元素，X是N，Q是P，二者属于第ⅤA元素，Y是O，R是S，二者属于第ⅤA元素，故X和Q的第一电离能都大于同周期相邻元素，C正确；
D．R是S，其最高价氧化物的水化物是H2SO4，最低价氢化物是H2S，浓H2SO4具有强的氧化性，会与具有还原性的H2S发生氧化还原反应产生S、H2O，D错误；
故合理选项是C。
5．（2023·广东惠州·统考模拟预测）X、Y、Z、W、P、Q为短周期元素，其中Y的原子序数最小，它们的最高正价与原子半径关系如图所示。下列说法正确的是
A．Y在元素周期表中位于p区B．第一电离能：
C．氧化物对应水化物的酸性：D．电负性：
【答案】D
【详解】由题干图示信息可知，X为+1价，原子半径最大，故X为Na，Y为+2价，原子序数最小，Y为Be，Z为+4价，原子半径大于Y，故Z为Si，W为+5价，原子半径小于Y，W为N，P为+6价，则P为S，Q为+7价，则Q为Cl，据此分析解题。
A．由分析可知，Y为Be，故Y在元素周期表中位于s区，A错误；
B．由分析可知，X为Na、Z为Si、P为S、Q为Cl，为同一周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势，故第一电离能Cl＞S＞Si＞Na即Q >P> Z>X，B错误；
C．由分析可知，Q为Cl、P为S、Z为Si，其最高价氧化物对应水化物的酸性为HClO4＞H2SO4＞H2SiO3即Q>P>Z，但不是最高价氧化物对应水化物的酸性则无此规律，如H2SO4＞HClO，C错误；
D．由分析可知，Z为Si、P为S、Q为Cl，为同周期元素，随原子序数的增大电负性增强，电负性：Cl>S>Si，即，D正确；
故选：D。
6．（2023·河北保定·校联考三模）一种由短周期主族元素组成的化合物，其阴离子结构如图所示。W、X、Y、Z原子序数之和为20，下列有关叙述不正确的是
A．稳定性：ZW4S，故A错误；
B．电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子的离子半径越小，则硫离子的离子半径大于氯离子，故B错误；
C．硫化氢与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫和水，故C正确；
D．过氧化氢分子是含有极性键和非极性键的共价化合物，故D错误；
故选C。
15．（2023·浙江·校联考模拟预测）LDFCB是电池的一种电解质，该电解质阴离子由同周期元素原子W、X、Y、Z且原子序数依次增大，其结构如下图，Y的最外层电子数等于X的核外电子总数，四种原子最外层电子数之和为20，下列说法正确的是
A．X的杂化方式是
B．四种元素形成的简单氢化物中Z的沸点最高
C．电负性：
D．元素Z的最高价氧化物的水化物为一元强酸
【答案】C
【详解】同周期元素W、X、Y、Z中，Y的最外层电子数等于X的核外电子总数，说明这四种元素位于第二周期；根据图示可，Y可形成2个共价键，位于第VIA族，则Y为O元素；X为6号C元素；Z只能形成1个共价键，为与VIIA族，则Z为F元素；四种元素最外层电子数之和为20，W的最外层电子数为20-4-6-7=3，为B元素，所以W、X、Y、Z分别为：B、C、O、F，据此解答；
A．X为C，形成一个双键和三个单键，杂化方式是sp2，A错误；
B．四种元素最简单氢化物分别为BH3、CH4、H2O、HF，由于水和氟化氢均含有氢键，所以其沸点较前两者高，但由于相同物质的量的水中含所有的氢键数比氟化氢中的氢键数多，所以水的沸点比氟化氢高，B错误；
C．非金属性越强电负性越大，则电负性：Z>Y>X>W，C正确；
D．元素Z为F元素，F元素无正化合价，D错误；
答案选C。
元素推断与元素周期律
考向一 根据“微粒结构式”推断
考向二 根据“文字叙述”推断
考向三 根据“元素周期表片段”推断
考向四 根据“原子结构”推断
考向五 根据“物质性质”推断
核素
eq \\al(235,92)U
eq \\al(eq \\al(14, ),6)C
eq \\al(2,1)H
eq \\al(3,1)H
eq \\al(eq \\al(18, ),8)O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
碳­14的β衰变
eq \\al(14,6)C→eq \\al(14,7)N＋eq \\al(0,－1)e
钋­209的α衰变
eq \\al(209,84)P→eq \\al(205,82)Pb＋eq \\al(4,2)He
卢瑟福发现质子
eq \\al(14,7)N＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(17,8)O＋eq \\al(1,1)H
查德威克发现中子
eq \\al(9,4)Be＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(12,6)C＋eq \\al(1,0)n
铀核裂变反应
eq \\al(235,92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(89,36)Kr＋eq \\al(144,56)Ba＋3eq \\al(1,0)n
短周期
长周期
周期序数
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
2
8
8
18
18
32
32
0族元素原子序数
2
10
18
36
54
86
118
项目
同周期(左→右)
同主族(上→下)
原子结构
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
离子半径
阳离子逐渐减小
阴离子逐渐减小
r(阴离子)＞r(阳离子)
逐渐增大
性质
化合价
最高正化合价由＋1→＋7
(O、F除外)
负化合价＝－(8－主族序数)
相同，
最高正化合价＝主族序数
(O、F除外)
元素的金属性和非金属性
金属性逐渐减弱
非金属性逐渐增强
金属性逐渐增强
非金属性逐渐减弱
离子的氧化性、还原性
阳离子氧化性逐渐增强
阴离子还原性逐渐减弱
阳离子氧化性逐渐减弱
阴离子还原性逐渐增强
气态氢化物的稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
金属性比较
本质
原子越易失电子，金属性越强
判断依据
①在金属活动性顺序中位置越靠前，金属性越强
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
③单质还原性越强或简单阳离子氧化性越弱，金属性越强
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
⑤若Xn＋＋Y→X＋Ym＋，则Y的金属性比X强
非金属性比较
本质
原子越易得电子，非金属性越强
判断依据
①与H2化合越容易或气态氢化物越稳定，非金属性越强
②单质氧化性越强或简单阴离子还原性越弱，非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
④若An－＋B→Bm－＋A，则B的非金属性比A强
甲
乙
丙
丁
戊
元素
相关信息
X
最外层电子数是核外电子总数的一半
Y
最高化合价和最低化合价之和为零
Z
单质为淡黄色固体，常存在于火山喷口附近
Q
同周期元素中原子半径最小
X
Y
Q
R
Z
W