2022届高考化学一轮复习讲义学案第5章 热点题型6　元素“位—构—性”综合推断题的解题策略

热点题型6　元素“位—构—性”综合推断题的解题策略

——证据推理与模型认知

[热点精讲]

1．建立“位—构—性”关系模型

2．结构与位置互推是解题的核心

(1)掌握四个关系式：①电子层数＝周期序数；②质子数＝原子序数；③最外层电子数＝主族序数；④主族元素的最高正价＝主族序数(O、F除外)，最低负价＝主族序数－8。

(2)熟练掌握周期表的结构及周期表中的一些特殊规律：

①“凹”型结构的“三短四长七刚满，七主七副八零完”；②各周期元素种数；③稀有气体元素的原子序数及在周期表中的位置；④同主族上下相邻元素原子序数的关系。

3．性质与位置互推是解题的关键

熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：(1)元素的金属性、非金属性；(2)气态氢化物的稳定性；(3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性；(4)金属与水或酸反应置换H2的难易程度。

4．结构和性质的互推是解题的要素

(1)电子层数和最外层电子数决定元素原子的金属性和非金属性；(2)同主族元素最外层电子数相同，化学性质相似；(3)正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点；(4)判断元素金属性和非金属性的强弱。

5．元素推断题中常用到的推断依据

(1)气态氢化物的水溶液呈碱性或气态氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物发生化合反应的元素：N。

(2)最活泼的非金属元素或无正化合价的主族元素或无氧酸可腐蚀玻璃的元素或简单气态氢化物最稳定的元素或简单阴离子的还原性最弱的元素：F。

(3)焰色试验呈黄色的元素：Na；焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素：K。

(4)地壳中含量最多的金属元素：Al；地壳中含量最多的元素：O。

(5)元素的简单氢化物和其最高价氧化物对应的水化物能发生氧化还原反应，或元素的简单氢化物能和其氧化物在常温下反应生成该元素对应的单质，该元素是S。

(6)单质为黄绿色气体的元素：Cl。

(7)可组成红棕色有刺激性气味气体的两种元素：O、N。

6．熟记主族元素的价电子排布式

ⅠA：ns1　ⅡA：ns2　ⅢA：ns2np1　ⅣA：ns2np2

ⅤA：ns2np3　ⅥA：ns2np4　ⅦA：ns2np5

7．掌握第四周期副族元素的价电子排布式

Sc：3d14s2　Ti：3d24s2　V：3d34s2　Cr：3d54s1

Mn：3d54s2　Fe：3d64s2　Co：3d74s2　Ni：3d84s2

Cu：3d104s1　Zn：3d104s2

8．理解电离能与金属性与金属元素价态的关系，电负性与非金属性及组成化合物所形成化学键的关系。

[热点精练]

依据结构特点或在元素周期表中的位置推断

宏观辨识与微观探析

1．X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等；Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是(　　)

A．X元素的氢化物的水溶液显碱性

B．Z元素的离子半径大于W元素的离子半径

C．Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应

D．Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点

解析：选C。通过分离液态空气可得到的单质是N2或O2，则X可能为N或O，由于氧元素的氢化物——H2O呈中性，故A错误；Y元素原子最外层上s、p电子数相等，即最外层电子排布式为ns2np2，Y可能为C或Si，由于C的最高价氧化物CO2常温下呈气态，因此其熔点和沸点都很低，故D错误；Z元素的＋2价阳离子核外电子排布与氖原子相同，因此Z为Mg，Mg在一定条件下可与O2或N2反应，故C正确；W元素原子的M层有1个未成对的p电子，则其最外层电子排布式可能为3s23p1或3s23p5，则W可能为Al或Cl，由于离子半径Cl－＞Mg2＋＞Al3＋，故B错误。

2．A、B、C、D、E是原子序数依次增大的短周期元素，A和D、C和E分别为同主族元素，E的原子序数是C的2倍，B的最外层电子数是A的4倍，下列叙述正确的是(　　)

A．A与C形成的化合物中不可能含有非极性键

B．C原子的电子排布图为

C．BE2的中心原子采取sp2杂化

D．E的原子半径小于D的原子半径

解析：选D。由题意可推知，A为H、B为C(碳)、C为O、D为Na、E为S。A项，H2O2中含有非极性键，错误；B项，氧原子的两个单电子自旋方向应相同，错误；C项，CS2的中心C原子采取sp杂化，错误；D项，原子半径：S＜Na，正确。

3.四种短周期主族元素在周期表中的位置如图所示。Y的价电子排布式为ns2np4，则下列说法正确的是(　　)

A．同周期中比Y的第一电离能大的元素只有2种

B．1 mol Z单质与足量的水反应，转移的电子数为NA

C．X的一种单质分子呈正四面体结构，键角为109°28′

D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞M

解析：选D。根据Y的价电子排布式可知，Y为O，所以M为S、X为P、Z为Cl。A项，在第二周期中，比O的第一电离能大的有N、F、Ne，错误；B项，Cl2和H2O的反应是可逆反应，1 mol Cl2与足量水反应，转移电子数小于NA，错误；C项，白磷是正四面体结构，但键角为60°，错误。

依据结构特点及物质的特性或用途推断

宏观辨识与微观探析

4．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子的价电子排布式为nsnnpn＋2，Y是至今发现的非金属性最强的元素，Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，W的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正确的是(　　)

A．Y的单质与X的简单氢化物反应生成两种酸

B．在晶体W中，1个晶胞含有8个W原子

C．在工业生产中，电解熔融的Z的氯化物可得单质Z

D．在第二周期中，Y的第一电离能最大

解析：选B。根据题意，X为O，Y为F，Z为Al，W为Si。

5．(双选)短周期主族元素X、Y、Z、W、N的原子序数依次增大，X的原子在元素周期表中原子半径最小，Y的次外层电子数是其电子总数的1/4，离子化合物ZX2是一种储氢材料，W与Y属于同一主族，NY2是医学上常用的水消毒剂、漂白剂。下列叙述正确的是(　　)

A．Y和W分别与X形成的简单化合物的热稳定性：X2Y>X2W

B．离子半径由小到大的顺序为Z2＋<Y2－<N－<W2－

C．ZX2和NY2中化学键一致，且微粒个数之比均为1∶2

D．HxN的水溶液加入NayW中生成有臭鸡蛋气味的气体，可证明非金属性：N>W

解析：选AB。短周期主族元素X、Y、Z、W、N的原子序数依次增大，X的原子在元素周期表中原子半径最小，则X为氢元素；Y的次外层电子数是其电子总数的1/4，则Y为氧元素；离子化合物ZX2是一种储氢材料，根据化合价可知，Z为镁元素；W与Y属于同一主族，则W为硫元素；NY2是医学上常用的水消毒剂、漂白剂，则NY2为ClO2，N为氯元素。

依据物质的转化关系推断

证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析

6．(2020·山东等级考模拟)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A、B、C、D、E为上述四种元素中的两种或三种所组成的化合物。已知A的相对分子质量为28，B分子中含有18个电子，五种化合物间的转化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．X、Y组成化合物的沸点一定比X、Z组成化合物的沸点低

B．Y的最高价氧化物的水化物为弱酸

C．Y、Z组成的分子可能为非极性分子

D．W是所在周期中原子半径最小的元素

解析：选A。由转化关系并借助A的相对分子质量为28和B是18电子的分子推知：A为乙烯、B为氯化氢、C为氯乙烷、D为水、E为乙醇；则X、Y、Z、W分别对应元素为H、C、O、Cl。A.X、Y组成的化合物为烃类物质，沸点可能高于X、Z组成的化合物H2O或H2O2，错误；B.Y的最高价氧化物对应的水化物为H2CO3，属于弱酸，正确；C.Y、Z组成的分子可能为非极性分子，如CO2，正确；D.W是Cl，是所在周期中原子半径最小的元素，正确。

7．短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。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－1 r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．第一电离能：X＞Y＞W

B．Y的简单氢化物常温常压下呈液态，主要是因为分子间存在氢键

C．X的最简单氢化物中，中心原子采取sp2杂化

D．Z的氧化物对应的水化物中，在同周期中，酸性最强

解析：选B。由n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，可知Z为Cl元素，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大的四种元素，可进一步推知W、X、Y分别为H、C、O。A项，第一电离能为Y(O)＞X(C)＞W(H)；C项，CH4中C原子采取sp3杂化；D项，Cl的最高价含氧酸HClO4酸性最强。

8．(双选)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。在如图所示的物质转化关系中，p、q、m、n分别是元素W、X、Y、Z的气体单质，p和s均为有色气体，v的水溶液呈碱性。常温下，0.1 mol·L－1 t溶液与0.1 mol·L－1 u溶液的pH均为1。下列说法不正确的是(　　)

A．在Y2X4中，一个分子中含有5个σ键

B．X2Z比较稳定的原因是存在分子间氢键

C．s溶于水的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1

D．利用Y的简单氢化物可以检验运输p的管道是否漏气

解析：选BC。根据题图所示的物质转化关系可知，m、n放电条件下反应生成r，r与n反应生成有色气体s，结合题意知m为氮气，n为氧气，r为一氧化氮，s为二氧化氮，t为硝酸；另一有色气体单质p是氯气，q是氢气，v为氨，u为氯化氢。则X、Y、Z、W分别为氢、氮、氧、氯。A项，N2H4的结构式为，一个N2H4分子中有5个σ键，正确；B项，H2O比较稳定的原因是氧氢键的键能大，错误；C项，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，错误；D项，3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl，有白烟生成，可用此原理检验运输Cl2的管道是否漏气。