2021年高考化学一轮复习讲义 第5章 专题突破21　“位—构—性”综合推断题的解题方法

专题突破21　“位—构—性”综合推断题的解题方法考情分析　元素周期表和元素周期律是高考考查的热点和重点，主要以选择题的形式考查元素在周期表中的位置、结构与性质的关系。如2019年全国卷Ⅰ第13题，卷Ⅱ第9题，2018年全国卷Ⅰ第12题，卷Ⅱ第10题；2017年全国卷Ⅰ第12题，卷Ⅱ第9题等，都是结合原子结构、元素周期表、元素及其化合物知识的综合考查。一、依据元素原子结构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，是元素推断题的重要类型之一，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。1．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。2．根据元素在周期表中位置，确定其化合物的化学式知道元素在周期表中的主族序数后，根据化合价规律就可以写出它的化合物的化学式，例如(用R代表元素)： ⅣAⅤAⅥAⅦA氢化物RH4RH3H2RHR最高价氧化物RO2R2O5RO3R2O7最高价含氧酸H4RO4或H2RO3H3RO4或HRO3H2RO4HRO4  二、依据元素周期表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。1．元素周期表中短周期特殊结构的应用(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 三、依据元素及其化合物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，是近几年高考的热点题型，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。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地壳中含量最多的元素或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 题组一　结构特点与元素在周期表中的位置相结合推断1．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如下图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，下列说法不正确的是(　　)A．原子半径：W>Z>Y>XB．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>ZC．最简单气态氢化物的热稳定性：Y>X>W>ZD．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等答案　A解析　在短周期元素中，W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，则W是15号的P元素，根据元素在周期表中的相对位置关系可确定：X是N元素，Y是O元素；Z是Si元素。2．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(　　)  WX Y   Z 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答案　D解析　设W原子的最外层电子数为x，由图表可知，四种元素原子的最外层电子数之和＝x＋x＋1＋x－2＋x＋2＝21，解得x＝5，则W为N元素、X为O元素、Y为Al元素、Z为Cl元素。NH3分子间有氢键，其沸点比HCl高，故A错误；Al(OH)3显两性，N元素的氧化物对应的水化物HNO3、HNO2均显酸性，故B错误；Al2O3是离子晶体，熔点高，而AlCl3是分子晶体，熔点低，故C错误；Al3＋和O2－结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，故D正确。题组二　结构特点与物质特性或用途相结合推断3．(2019·河北衡水中学高三第一次联合考试)X、Y、Z、R、W是原子序数依次递增的五种短周期主族元素，它们所在周期数之和为11，其中Y元素最高与最低化合价的代数和为2，Y和Z的单质生成的化合物是一种传递神经信息的“信使分子”，R的原子半径是五种元素中最大的，Y和W是同族元素。下列说法错误的是(　　)A．简单离子的还原性：Y>ZB．R的单质可能是金属或非金属C．由X、Z和W构成的酸一定是三元酸D．标准状况下，1 mol YZ与0.5 mol Z2混合后所得气体的体积一定小于22.4 L答案　C解析　Y元素为N元素，W元素为P元素，“信使分子”为NO，则Z元素为O元素；R的原子半径是五种元素中最大的，所以应为第三周期的Na、Mg、Al或Si，则X元素为H元素。A项，还原性：N3－>O2－，正确；B项，R可能为Na、Mg、Al或Si，是金属或非金属，正确；C项，H、O、P也可能构成一元酸HPO3等，错误；D项，由于2NO2N2O4，所以1 mol NO与0.5 mol O2混合后所得气体的物质的量小于1 mol，其体积在标准状况下一定小于22.4 L，正确。4．(2019·河南省大象联考高三高考质量测评) 蒙脱石散是一种温和的止泻剂，适合儿童使用。其主要成分是由A、B、D、E四种原子序数依次增大的短周期元素组成的物质D4[E4B10(BA)8]，其中D元素是地壳中含量最高的金属元素，E元素的单质常用来制造太阳能电池，A3B＋和BA－含有相同的电子数。下列说法错误的是(　　)A. 原子半径：D>E>B>AB. 简单氢化物的稳定性：E>BC. A、B组成的一种化合物是绿色氧化剂D. 含E的一种盐溶液常作木材防火剂答案　B解析　根据分析可知：A为H，B为O，D为Al，E为Si。同周期元素，从左到右原子半径依次减小，原子半径：Al>Si>O>H，故A正确；非金属性越强，简单氢化物的稳定性越大，非金属性：O>Si，则简单氢化物的稳定性：H2O>SiH4，故B错误；H2O2是绿色氧化剂，故C正确；Na2SiO3的水溶液常作木材防火剂，故D正确。题组三　结构特点与物质转化相结合推断5．(2016·全国卷Ⅰ，13)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物，n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，q的水溶液具有漂白性，0.01 mol·L－1r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)A．原子半径的大小W<X<YB．元素的非金属性Z>X>YC．Y的氢化物常温常压下为液态D．X的最高价氧化物的水化物为强酸答案　C解析　由n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，可知Z元素为Cl，n为Cl2，再根据q的水溶液具有漂白性，可知q为HClO，由0.01 mol·L－1 r溶液的pH为2，可判断r为一元强酸，则r为HCl，然后根据n和p的反应条件，以及s通常是难溶于水的混合物，可知p为烷烃，s为烷烃的氯代物；根据题意，W、X、Y、Z是短周期原子序数依次增加的四种元素，可进一步推知W、X、Y、Z分别为H、C、O、Cl。A项，根据原子半径的变化规律，可知原子半径：H<O<C，错误；B项，根据同周期元素非金属性的变化规律，可知非金属性：O＞C，再由CCl4、ClO2中化合价的正负，可知非金属性：O＞Cl＞C，错误；C项，氧的氢化物可能为H2O或H2O2，常温常压下二者均为液态，正确；D项，碳的最高价氧化物的水化物H2CO3为弱酸，错误。6．短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，由这些元素组成的常见物质的转化关系如下图，其中a、b、d、g为化合物，a为淡黄色固体，c是Z的单质，该单质与沸水反应，且该单质可制造照明弹；f为固体单质。下列有关说法正确的是(　　)A．简单离子半径：Y>Z>XB．元素的非金属性：W>XC．最高价氧化物对应水化物的碱性：Y>ZD．X、Y两种元素组成的化合物只含离子键答案　C解析　a为淡黄色固体，且为常见化合物，故a为Na2O2，c能与沸水反应，还可制造照明弹，故c为Mg单质，即Z为Mg，Y为Na；f为固体单质，根据图中各物质的转化关系可知f为C单质，故W为C，X为O；转化关系图中b为CO2，d为Na2CO3，e为O2，g为MgO。简单离子半径O2－>Na＋>Mg2＋，A项错误；非金属性：C<O，B项错误；NaOH的碱性比Mg(OH)2的强，C项正确；O、Na可组成Na2O、Na2O2，前者只含离子键，后者含离子键和共价键，D项错误。7．(2020·天津市第一中学高三上学期第三次月考)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次递增，a、b、c、d、e、f是由这些元素组成的化合物，d是淡黄色粉末，m为元素Y的单质，通常为无色无味的气体。上述物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)A．简单离子半径：Z<YB．d中既含有离子键又含有共价键， 其中阳离子和阴离子的数目之比为2∶1C．简单气态氢化物的热稳定性：Y>XD．由上述4种元素组成的化合物的水溶液一定显酸性答案　D解析　短周期元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次递增，a、b、c、d、e、f 是由这些元素组成的化合物，d 是淡黄色粉末，d为Na2O2，m为元素Y的单质，通常为无色无味的气体，则m为O2，则Y为O元素，根据图示转化关系可知：a为烃，b、c分别为CO2、H2O，e、f分别为Na2CO3、NaOH，结合原子序数可知，W为H，X为C，Y为O，Z为Na，据此解答。Z、Y的离子具有相同电子层结构，原子序数越大，其相应的离子半径就越小，所以简单离子半径：Z＜Y，选项A正确；过氧化钠为离子化合物，含有离子键和共价键，含有阳离子钠离子和阴离子过氧根离子，阳离子和阴离子的数目之比为2∶1，选项B正确；元素非金属性越强，其对应的氢化物越稳定，由于元素的非金属性：Y>X，所以简单气态氢化物的热稳定性：Y＞X，选项C正确；上述4种元素组成的化合物是NaHCO3，该物质属于强碱弱酸盐，其水溶液水解显碱性，选项D错误。题组四　结构特点与物质的微观结构相结合推断8．(2019·南阳市第一中学高三上学期第二次开学考试)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、Z位于同主族，四种元素组成的一种化合物的结构式为。下列说法不正确的是(　　)A．W的最简单氢化物的稳定性比X的弱B．X、Y形成的化合物水溶液显碱性C．W与Y形成的化合物中一定含有离子键D．原子半径：Y>Z>X>W答案　D解析　本题主要考查原子结构与元素周期律的知识，侧重考查学生元素推断和知识迁移能力。W、X、Y、Z四种元素依次为O、F、Na、S。氧的非金属性比氟的弱，稳定性：H2O<HF，A项正确；NaF溶液显碱性，B项正确；Na2O2和Na2O中均含有离子键，C项正确；原子半径：Na>S>O>F，D项错误。9．(2019·全国卷Ⅰ，13)科学家合成出了一种新化合物(如图所示)，其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是(　　)A．WZ的水溶液呈碱性B．元素非金属性的顺序为X>Y>ZC．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HPO3、H3PO4，它们均是中强酸，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。