课件 高考化学一轮复习第六单元 物质结构 元素周期律 发展素养(七)　证据推理——元素综合推断

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发展素养(七)　证据推理——元素综合推断
探究点1　文字描述型元素综合推断探究点2　片段周期表型元素综合推断探究点3　物质结构型元素综合推断作业手册
探究点1　文字描述型元素综合推断
例1 [2023·浙江卷] X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、 Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是(　 )A.第一电离能:Y>Z>XB.电负性:Z>Y>X>WC.Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径:WY>X,故A错误;根据同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,则电负性:Z>Y>X>W,故B正确;Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子分别为F-、Na+,根据同电子层结构核多径小,简单离子的半径:Wr(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主族元素,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是同周期主族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逐渐增大,同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径为r(Al)>r(N)>r(O),即r(Q)>r(X)>r(Y),A错误;同周期主族元素从左到右电负性逐渐增强,故O>N,金属元素的电负性小于非金属元素,即电负性:Y>X>Z,B错误;R的价层电子数为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的碱性比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 [2024·天津南开区模拟] 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Na[Al(OH)4]),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。
【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 [2024·四川成都七中模拟] 一种工业洗涤剂中间体的结构式如图所示,其中短周期元素X、Y、Z、Q、W原子的半径依次增大,X和W同主族但不相邻,Y和Q最外层电子数之和是Z原子L层电子数的2倍,下列说法正确的是(　 )A.X、Z、Q、W均可与Y形成二元化合物B.简单离子半径:W>Z>YC.Y的氢化物的稳定性和沸点都高于Q的氢化物D.X、Y、Z三种元素只能形成共价化合物
[解析] 短周期元素X、Y、Z、Q、W原子的半径依次增大,X和W同主族但不相邻,再结合该物质的结构式可得X为H,W为Na,Y和Q最外层电子数之和是Z原子L层电子数的2倍,则Y为O,Z为N,Q为C。H与O可形成H2O、H2O2,N与O可形成NO2、NO2等,C与O可形成CO、CO2,Na与O可形成Na2O、Na2O2,故A正确;核外电子排布相同的简单离子,核电荷数越大,简单离子半径越小,简单离子半径:N3->O2->Na+,故B错误;O与C有多种氢化物,稳定性和沸点无法比较,故C错误;H、N、O三种元素可形成离子化合物如NH4NO3,故D错误。
【方法技巧】 (1)原子形成共价键数目与主族序数的关系
(2)短周期主族元素原子的成键数目和成键方式
变式题 [2024·河北沧州八校联考] W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,且X、Y、Z位于同一周期。无机物[YW4]+[ZXY]-与某种有机物(如图)互为同分异构体。下列说法中错误的是( 　)A.电负性:XZ>Y>XB.键角:H2ZWD.电负性:Y>Z
[解析] X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素,X的核外电子总数与其周期数相同,则X为氢元素;Z的最外层电子数为其内层电子数的3倍,则Z为氧元素;Z与W同主族,则W为硫元素;Y的基态原子的价层电子中有3个未成对电子,则Y为氮元素。电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,则简单离子半径:O2-H2S,B错误;非金属性:O>S,则气态氢化物的热稳定性:H2O>H2S,C正确;电负性:NW>YB.简单离子还原性:Z>W>XC.原子半径:Y>W>XD.简单氢化物的沸点:X>Y>W
[解析] 基态X原子的2p轨道上,有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反,则X为O元素;基态W原子的电子总数是其最高能级电子数的4倍,则W为S元素;Y原子M层上有两个未成对电子,则Y为Si;短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,则Z为P元素。Z为P,W为S,Y为Si,P原子3p轨道电子为半充满稳定状态,故第一电离能:Z>W>Y,A正确;非金属性越强,单质氧化性越强,而相应简单阴离子的还原性越弱,则简单离子还原性:Z>W>X,B正确;
同一周期主族元素从左到右原子半径逐渐变小,Y和W为第三周期元素,X为第二周期元素,则原子半径:Y>W>X,C正确;Y为Si,简单氢化物为SiH4,W为S,简单氢化物为H2S,H2S的相对分子质量大于SiH4,则简单氢化物的沸点:W>Y,D错误。
4. [2023·湖南长郡中学模拟] W、X、Y、Z为四种原子序数依次增大的短周期非金属主族元素,其中只有X、Y位于同周期,四种元素可形成航天飞船的火箭推进剂[XW4]+[ZY4]-,W与X的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数。下列说法错误的是( 　)A.W、X、Y、Z的最高正价均等于其最外层电子数B.X的气态氢化物处于液态时常用来作制冷剂,与其存在分子间氢键有关C.简单阴离子的还原性:X>YD.W、X、Z均可与Y形成两种或两种以上的化合物
[解析] W、X、Y、Z为四种原子序数依次增大的短周期非金属主族元素,其中只有X、Y位于同周期,则W位于第一周期,W为H;X、Y位于第二周期,Z位于第三周期,X和W可以形成[XW4]+,则X为N,W与X的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数,则Y为O;Z和Y可以形成[ZY4]-,则Z为Cl。W、X、Y、Z分别为H、N、O、Cl,O没有+6价,其化合价最高为+2价,A错误;X为N,氮的气态氢化物为NH3,液氨常用来作制冷剂,是因为氨分子之间存在分子间氢键,汽化时吸收大量的热,B正确;
非金属性越强,其简单阴离子还原性越弱,非金属性:O>N,则简单阴离子的还原性:X>Y,C正确;H、N、Cl均可与O形成两种或两种以上的化合物:H2O、H2O2,NO、NO2、N2O5等,Cl2O、ClO2等,D正确。
5. [2024·河北衡水中学调研] 短周期元素W、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示,其中W的简单气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能相互反应,下列说法错误的是(　 )A.基态X原子的轨道表示式为 B.第一电离能:W>XC.简单氢化物的稳定性:X>YD.Z的氧化物对应的水化物为强酸
探究点二 片段周期表型元素综合推断
[解析] 短周期元素W的简单气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能相互反应,则W为N;根据各元素在周期表中的相对位置可知,X为O,Y为S,Z为Cl。X为O,基态O原子的轨道表示式为 ,A正确;W为N,X为O,同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但是第ⅤA族元素的第一电离能高于第ⅥA族元素,故第一电离能:N>O,B正确;X为O,Y为S,同一主族,从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,元素的简单氢化物的稳定性逐渐减弱,故稳定性:H2O>H2S,C正确;Z为Cl元素,其氧化物对应的水化物不一定是强酸,如HClO是弱酸,D错误。
6. 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的氢化物为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所含化学键类型为极性共价键,而Na2S所含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。
7. [2024·湖北武汉华师一附中模拟] X、Y、Z、W、Q均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;Q的最高价氧化物对应的水化物是一种二元酸。下列说法正确的是(　 )A.第一电离能:Q>W>ZB.X与氢元素能组成直线形分子C.X、Z元素形成的单质晶体类型一定相同D.Q元素的两种常见氧化物分子里键角相同
[解析] X、Y、Z、W、Q均为短周期元素,Q的最高价氧化物对应的水化物是一种二元酸,则Q为S元素,根据其相对位置可知,X为C元素、Y为Al元素、Z为Si元素、W为P元素。同一周期随着原子序数增大,第一电离能呈增大趋势,P的3p轨道为半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素,故第一电离能:P>S>Si,A错误;乙炔(C2H2)属于直线形分子,B正确;
C元素形成的单质可能是共价晶体如金刚石,也可能是混合型晶体如石墨,可能是分子晶体如C60,C错误;SO2和SO3中硫原子均为sp2杂化,但是二氧化硫分子的中心S原子存在一个孤电子对,孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,故两者的键角不相等,D错误。
8. 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=QZC.原子半径:Z>X>Y>WD.Z的最高价氧化物对应的水化物为强酸
[解析] 短周期元素W只形成1个共价键,其中W、X、Y、Z的原子序数依次增大且X与Y、Z均相邻,则W是H元素;由化合物的结构可知,X形成4个共价键且阳离子带一个单位正电荷,则X是N元素,Y能够形成2个共价键,且可以与H形成共价键,则Y是O;根据Z在周期表中与N元素相邻,原子序数大于O,则Z是P元素。根据物质结构可知该化合物的化学式是NH4H2PO4,其中P元素的化合价为+5价,A正确。
X是N,Z是P,二者位于同一主族,它们形成的简单氢化物NH3、PH3都是由分子构成的物质,但由于NH3分子之间存在氢键,增加了分子之间的作用力,导致物质的沸点升高,故简单氢化物的沸点:NH3>PH3,B正确。同一周期主族元素,原子序数越大,原子半径越小;不同周期元素,一般电子层数越多,原子半径就越大,则四种元素的原子半径大小关系为Z(P)>X(N)>Y(O)>W(H),C正确。Z是P元素,P的最高价氧化物对应的水化物是H3PO4,H3PO4属于中强酸,不属于强酸,D错误。
13.[2023·辽宁沈阳一模] 如图所示的有机化合物是核酸病毒保存液的重要成分之一。其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,只有X和Y同周期,Z的价层电子数等于X的原子序数。下列说法中正确的是(　 )A.第一电离能:X>YB.W、Y、Z可形成离子化合物C.分子中可能所有原子均共面D.X、Y、Z的简单氢化物均是强酸
[解析] 根据结构式中W、X、Y、Z的成键特征及原子序数大小可得X为C,W为H,只有X和Y同周期,Y为N,Z的价层电子数等于X的原子序数,Z为S。第一电离能:N>C,A错误;H、N、S可形成离子化合物NH4HS,B正确;该分子中与S原子相连的N原子为sp3杂化,故所有原子不可能都共平面,C错误;C、N、S的简单氢化物分别为CH4、NH3、H2S,三者都不是强酸,D错误。
14.已知X、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的5种短周期主族元素,Y、Z、W、M位于同一周期,这5种元素可与氯元素形成一种离子型材料,可吸附甲醇,部分晶体结构如图所示,已知[Z(WX2)3]+中所有原子共平面。下列说法错误的是(　 )A.[Z(WX2) 3]+的化学式为[C(NH2)3]+B.基态原子的第一电离能:Z