2020版高考一轮复习化学新课改省份专用学案：第八章第5课时　应用层面——“位、构、性”关系的综合推断

第5课时　应用层面——“位、构、性”关系的综合推断元素推断题集基本概念、基本理论及元素化合物的知识于一身，具有综合性强、思维容量大的特点，是每年高考全国卷的必考题型，特别是近几年试题中，元素推断题的灵活性和综合性逐年增强，主要表现在条件渗透交叉、题眼隐藏较深等，增加了考生寻找题目题眼的难度。解答这些元素推断题，不仅要求学生掌握必要的知识，还要求学生有一定的逻辑推理能力，其考查主要有以下三种题型，其解题思路如下图。 题型一　依据元素原子结构的特征推断元素　　　  利用原子结构、核外电子排布特征为元素推断的突破口，是元素推断的重要类型之一，题目通常以文字叙述的形式给出元素原子的核外电子排布，位置关系等关键信息。解题时可结合短周期元素的原子结构及元素的特殊性质，对元素进行合理的推断。[典例1]　有五种元素X、Y、Z、Q、T。X元素为主族元素，X原子的M层上有两个未成对电子且无空轨道；Y原子的价电子排布为3d64s2；Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道；Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子；T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是(　　)A．元素Y和Q可形成化合物Y2Q3B．X与T的最高价氧化物对应的水化物，前者的酸性比后者强C．X和Q结合生成的化合物为离子化合物D．ZQ2是极性键构成的直线形分子[解题流程]第一步：挖掘题干信息，确定元素名称第二步：依据元素周期律，判断选项的正误选项判断依据结论AFe与O可形成化合物Fe2O3正确BS的非金属性强于P，则最高价氧化物对应的水化物的酸性：H2SO4>H3PO4正确CX(S)与Q(O)结合形成的化合物为SO2、SO3，均为共价化合物错误DCO2分子中碳氧原子间为极性键，为直线形结构正确 [答案]　C [备考方略]1．根据1～36号元素的原子核外电子排布特点推断元素(1)原子核内无中子的原子是H。(2)最外层s原子轨道只含一个单电子的短周期元素是H、Li、Na。(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C。(4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是O。(5)短周期元素中，电子层数和最外层电子数相等的元素是H、Be、Al。(6)短周期元素原子的价电子中有3个未成对电子的是N和P。(7)N层过渡元素中，外围电子排布处于半满状态的是Cr。(8)N层过渡元素中，外围电子排布处于全满状态的是Zn。(9)前四周期元素中，价电子中未成对电子数最多的是Cr。(10)第四周期元素最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子的是Cu。2．根据核外电子的排布三大规律推断元素(1)最外层电子规律最外层电子数(N)3≤N<8N＝1或2N>次外层电子数元素在周期表中的位置ⅢA族～ⅦA族第ⅠA族、第ⅡA族、第Ⅷ族、副族、0族元素氦第二周期(Li、Be除外)(2)“阴三、阳四”规律某元素阴离子最外层电子数与次外层电子数相等，该元素位于第三周期；若为阳离子，则位于第四周期。如S2－、K＋最外层电子数与次外层电子数相等，则S位于第三周期，K位于第四周期。(3)“阴上、阳下”规律电子层结构相同的离子，若电性相同，则位于同周期，若电性不同，则阳离子位于阴离子的下一周期。如O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋电子层结构相同，则Na、Mg、Al位于O、F的下一周期。[对点练1]　a、b、c、d为短周期元素，a的M电子层有1个电子，b的最外层电子数为内层电子数的2倍，c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍，c与d同周期，d的原子半径小于c。下列叙述错误的是(　　)A．d元素的非金属性最强B．它们均存在两种或两种以上的氧化物C．只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物D．b、c、d分别与氢形成的化合物中化学键均为极性共价键解析：选D　短周期元素中M层电子数是1，则a的核外电子排布是2、8、1，a是Na元素；b的最外层电子数为内层电子数的2倍，则b核外电子排布是2、4，b是C元素；c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍，则c是S元素；c、d的原子处于同一周期，d的原子半径小于c，根据元素周期律可知d是Cl元素。A项，在上述元素中非金属性最强的元素是Cl元素，正确；B项，Na可以形成Na2O、Na2O2两种氧化物，C可以形成CO、CO2两种氧化物，S可以形成SO2、SO3两种氧化物，而Cl元素则可以形成Cl2O、ClO2、ClO3等多种价态的氧化物，正确；C项，Na是金属元素，可以与非金属元素C、S、Cl形成离子化合物，正确；D项，C元素可以与H元素形成乙烷，该分子中含有非极性键，错误。[对点练2]　原子序数小于36的四种元素，分别位于不同周期，其中a原子核是一个质子，b原子核外电子有6种不同的运动状态，b与c可形成正四面体形分子，d原子外围电子排布为3d104s1，下列说法不正确的是(　　)A．a、b元素形成的一系列化合物中，其中a元素质量分数的最大值为25%B．四种元素中电负性最大的是bC．c所形成的气态氢化物，在其同主族元素的气态氢化物中沸点最低D．四种元素中第一电离能最小的是d解析：选B　a原子核是一个质子，则a为氢元素；b原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则b为碳元素；d原子外围电子排布为3d104s1，则d为铜元素，b与c可形成正四面体形分子，且四种元素分别位于不同周期，则c为Cl元素；C、H形成的化合物为烃，其中含氢量最大的为甲烷，最大含氢量为×100%＝25%，故A正确；四种元素中氯元素非金属性最强，其电负性最大，故B错误；c为Cl元素，位于ⅦA族，该族元素中，HF沸点最高，其他气态氢化物的相对分子质量越大，分子间作用力越大，其沸点越高，所以HCl的沸点最低，故C正确；铜为金属，其他为非金属，所以铜的第一电离能最小，故D正确。题型二　依据元素周期表的“片段结构”推断元素　　　　残缺元素周期表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。[典例2]　(2017·全国卷Ⅲ)短周期元素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．氢化物沸点：W<ZB．氧化物对应水化物的酸性：Y>WC．化合物熔点：Y2X3<YZ3D．简单离子的半径：Y<X[解题流程]第一步：挖掘题干信息，确定元素名称与位置 第二步：根据元素周期表、周期律判断递变规律选项判断依据结论AW(N)的氢化物是NH3，存在分子间氢键，而Z(Cl)的氢化物是HCl，不存在分子间氢键，故NH3的沸点比HCl的沸点高错误BY(Al)的氧化物对应的水化物为Al(OH)3，显两性，而W(N)的氧化物对应水化物为HNO3、HNO2，均显酸性错误CY2X3(Al2O3)为离子化合物，熔点高，而YZ3(AlCl3)为共价化合物，熔点低错误DY的简单离子为Al3＋，X的简单离子为O2－，两离子的核外电子数相同，具有相同核外电子数的离子，核电荷数越大，离子半径越小正确 [答案]　D [归纳总结]1．元素周期表中短周期的特殊结构的应用(1)元素周期表中第一周期只有两种元素H和He，H元素所在的第ⅠA族为元素周期表的左侧边界，第ⅠA族左侧无元素分布。(2)He为0族元素，0族元素为元素周期表的右侧边界，0族元素右侧没有元素分布。利用这个关系可以确定元素所在的周期和族。2．熟悉主族元素在周期表中的特殊位置族序数等于周期数的元素H、Be、Al族序数等于周期数2倍的元素C、S族序数等于周期数3倍的元素O周期数是族序数2倍的元素Li、Ca周期数是族序数3倍的元素Na、Ba最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素H、C、Si最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素S除H外，原子半径最小的元素F [对点练3]　(2018·浙江4月选考)四种短周期元素X、Y、Z和W在周期表中的位置如图所示，原子序数之和为48。下列说法不正确的是(　　)XY  ZWA．原子半径(r)大小比较：r(X)>r(Y)B．X和W可形成共价化合物XW3C．W的非金属性比Z的强，所以W氢化物的沸点比Z的高D．Z的最低价单核阴离子的失电子能力比Y的强解析：选C　设Y的原子序数为y，则X、Z、W的原子序数分别为y－1、y＋8、y＋9；由题意得y－1＋y＋y＋8＋y＋9＝48，故y＝8，X、Y、Z、W分别为N、O、S、Cl四种元素。同周期主族元素随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，故A项正确；N元素最外层为5个电子，Cl元素最外层为7个电子，可形成NCl3的共价化合物，B项正确；非金属性的强、弱与对应氢化物的沸点高低没有因果关系，C项错误；S2－失电子能力比O2－的强，D项正确。[对点练4]　元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布为ns(n－1)np(n＋1)，则下列说法不正确的是(　　)  X Y Z  A．Y元素原子的外围电子排布为4s24p4B．Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族C．X元素所在周期中所含非金属元素最多D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3解析：选A　Y元素原子的外围电子排布为ns(n－1)np(n＋1)，s能级最多容纳2个电子，故n－1＝2，解得n＝3，故Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，Y为S元素，由X、Y、Z在周期表中的位置可知，X为F元素，Z为As元素。题型三　依据元素及其化合物的性质推断元素　　　　利用元素及其化合物特殊组成与特殊性质的元素推断题，题目一般通过文字叙述提供某些元素及其化合物的相关性质如能腐蚀玻璃、黄绿色气体等，解题时抓住这些关键特性，首先确定其为何种元素，然后以此为突破口，推知其他未知元素。[典例3]　(2018·全国卷Ⅲ)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是(　　)A．原子半径大小为W＜X＜Y＜ZB．X的氢化物水溶液酸性强于Z的C．Y2W2与ZW2均含有非极性共价键D．标准状况下W的单质状态与X的相同[解题流程]第一步：挖掘题干信息，确定元素名称第二步：根据元素周期律，判断选项的正误选项判断依据结论A原子半径大小顺序为Y(Na)>Z(Cl)>W(O)>X(F)错误BHF为弱酸，HCl强酸，故酸性：HCl>HF错误CNa2O2中既含离子键，又含非极性共价键，ClO2中只含极性共价键，不含非极性共价键错误D标准状况下，O2、O3与F2均为气态正确 [答案]　D [归纳总结]　常见元素及其化合物的特性物质特性推断元素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电负性最大的元素F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氢化物在通常情况下呈液态的元素O最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素或阳离子的氧化性最弱的元素Cs单质最易着火的非金属元素P焰色反应呈黄色的元素Na焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素K单质密度最小的元素H单质密度最小的金属元素Li常温下单质呈液态的非金属元素Br常温下单质呈液态的金属元素Hg最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素Al元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物发生氧化还原反应的元素S常见的一种元素存在几种单质的元素C、P、O、S [对点练5]　(2018·全国卷Ⅰ)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是(　　)A．常温常压下X的单质为气态B．Z的氢化物为离子化合物C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性D．W与Y具有相同的最高化合价解析：选B　可腐蚀玻璃的物质是HF。以此为切入点，根据题意进行元素推断，可知W是氟、X是钠或镁、Y是氯、Z是钾或钙。常温常压下，钠或镁的单质是固体，A项错误；钾或钙是活泼金属元素，氢是非金属元素，KH和CaH2都是离子化合物，B项正确；KCl和CaCl2水溶液呈中性，C项错误；氯有最高化合价＋7，氟没有正价，D项错误。[对点练6]　原子序数依次增大的X、Y、Z、M、W五种短周期元素，其中X是周期表中原子半径最小的元素，Y、Z同周期，X、M同主族；X、Y、W的最外层电子数之和为12；Z的单质为空气中含量最高的成分，W的最高价和最低价代数和为6。下列说法中正确的是(　　)A．根据价层电子对互斥理论知化合物ZX3的空间构型为三角锥形B．Y的电负性比Z的电负性强C．W的氧化物对应的水化物一定是强酸D．原子半径：W＞M＞Z＞Y解析：选A　原子序数依次增大的X、Y、Z、M、W五种短周期元素，其中X是周期表中原子半径最小的元素，则X为H元素；Z的单质为空气中含量最高的成分，则Z为N元素；Y、Z同周期，X、M同主族，结合原子序数大小可知M为Na元素；W的最高价和最低价代数和为6，则W位于ⅦA族，W的原子序数大于Na，则W为Cl元素；X、Y、W的最外层电子数之和为12，Y的最外层电子数＝12－1－7＝4，其原子序数小于N，则Y为C元素，ZX3为NH3，分子的空间构型为三角锥形，故A正确；Y为C、Z为N元素，根据硝酸的酸性大于碳酸可知非金属性：N大于C，则电负性N＞C，即Y＜Z，故B错误；W为Cl元素，其含氧酸次氯酸为弱酸，故C错误；电子层越多，原子半径越大，电子层相同时，核电荷数越大，原子半径越小，则原子半径大小为M＞W＞Y＞Z，故D错误。