鲁科版高考化学一轮复习第5章第26讲元素“位—构—性”关系及应用课时学案

这是一份鲁科版高考化学一轮复习第5章第26讲元素“位—构—性”关系及应用课时学案，共24页。
“位—构—性”的相互关系
“位—构—性”的相互关系
(1)“位—构—性”的三个数量关系式
①电子层数＝周期序数
②质子数＝原子序数＝核外电子数＝核电荷数
③最外层电子数＝主族序数＝主族最高正价＝8－|最低负价|(氧、氟除外)
(2)原子序数的大小与元素在周期表中位置和主要化合价关系
①若一种阳离子与一种阴离子电子层结构相同，则“阴前阳后”或“阴上阳下”，阴离子在前一周期，阳离子在后一周期，阳离子的原子序数大。
②同周期元素的简单阳离子与阴离子相比，阴离子原子序数大，电子层数相差1层。
③在短周期元素中，元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般一致，即“价奇序奇，价偶序偶”。
④同周期元素的第ⅡA族与第ⅢA族的原子序数差为1或11或25。
(2022·海南等级考，T11)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X、Y同周期并相邻，Y是组成水的元素之一，Z在同周期主族元素中金属性最强，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，下列判断正确的是( )
A．XW3是非极性分子
B．简单氢化物沸点： X>Y
C．Y与Z形成的化合物是离子化合物
D．X、Y、Z三种元素组成的化合物水溶液呈酸性
[思路分析] 第一步：审信息——定元素
第二步：析选项——定正误
A．NCl3为三角锥形分子，为极性分子，错误；B.简单氢化物沸点：NH3Y
B．简单氢化物沸点：XZ>Y>M
B．原子半径：M>Y>Z>N
C．简单氢化物沸点：Z>Y
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>Z
D [Y的一种同位素可用于考古断代，说明Y为C元素；根据Y、Z、M、N位于同一周期，M得到1个电子形成了4对共用电子，知M为B元素；Z能形成三个共价键，则Z为N元素；N能形成一个共价键，则N为F元素。HNO3的酸性大于H2CO3的酸性， D错误。]
2．一种新型过渡金属螯合物离子的结构如图所示，X、Y、Z、M是原子序数依次增大的短周期非金属元素，基态M原子的2p轨道上只有1个未成对电子，基态Q3＋的3d轨道上只有1对成对电子。下列说法正确的是( )
A．该离子中Q的d轨道都参与了成键
B．简单氢化物的沸点：Y>Z>M
C．第一电离能：Z>X>Y
D．Y可以形成分子式为H2YO2的含氧酸
CD [X、Y、Z、M是原子序数依次增大的短周期非金属元素，基态M原子的2p轨道上只有1个未成对电子，则M为F；基态Q3＋的3d轨道上只有1对成对电子，则基态Q原子电子排布式为[Ar]3d74s2，Q为C；图示中X只形成1个共价键，则X为H；Y形成4个共价键，则Y为C；Z形成3个共价键，则Z为N。]
3．大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子，如图是一种离子液体。其中X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期非金属元素，X、Z在元素周期表中处于相邻位置。下列说法错误的是( )
A．X的简单气态氢化物溶于水显碱性
B．基态原子未成对电子数：X>Y
C．第一电离能：Y>Z>X
D．简单氢化物的熔沸点：Y>X>Z
C [X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期非金属元素，X、Z在元素周期中处于相邻位置。结合离子中各元素的成键情况，可推知X为N元素，Z为P元素，Y为F元素。同一周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，所以第一电离能：Y(F)＞X(N)，第3周期P相对于N来说，电子层数增多，所以第一电离能较N的小，即上述三种元素的第一电离能大小：Y>X>Z，C错误。]
根据物质性质及转化反应进行元素推断
1．单质或化合物具有“特性”的元素
(1)形成化合物种类最多的元素或对应单质是自然界中硬度最大的物质的元素：C。
(2)空气中含量最多的元素或简单气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。
(3)地壳中含量最多的元素或简单氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。
(4)地壳中含量最多的金属元素或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。
(5)最活泼的非金属元素或无正化合价的元素或无含氧酸的非金属元素或无氧酸可腐蚀玻璃的元素或气态氢化物最稳定的元素或阴离子的还原性最弱的元素：F。
(6)最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物的碱性最强的元素或阳离子的氧化性最弱的元素：Cs。
(7)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。
(8)单质密度最小的元素：H；单质密度最小的金属元素：Li。
(9)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。
(10)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应的元素：N；元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生氧化还原反应的元素：S。
(11)单质为常见的半导体材料的元素：Si、Ge。
(12)元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素的单质的元素：S。
(13)元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。
2．常见物质的转化
(1)直线转化
N2或NH3―→NO―→NO2―→HNO3
S或H2S―→SO2―→SO3―→H2SO4
C或CxHy―→CO―→CO2―→H2CO3
Na―→Na2O―→Na2O2―→NaOH
(2)其他转化
、、
、。
X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，且X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的eq \f(1,2)。甲、乙、丙、丁是由这些元素组成的二元化合物，M是某种元素对应的单质，乙和丁的组成元素相同，且乙是一种“绿色氧化剂”，化合物N是具有漂白性的气体(常温下)。上述物质间的转化关系如图所示(部分反应物和生成物已省略)。下列说法正确的是( )
A．原子半径：r(Y)>r(Z)>r(W)
B．化合物N和乙烯均能使溴水褪色，其原理相同
C．含W元素的盐溶液可能显酸性、中性或碱性
D．Z与X、Y、W形成的化合物中，各元素均满足8电子结构
[思路分析]
M为O2―→丙为H2S―→甲为硫化物
根据题意可确定甲为Na2S，故X、Y、Z、W分别为H、O、Na、S。
[答案] C
1．(2022·济南模拟)已知X、Y、Z是三种原子序数依次增大的短周期元素。甲、乙、丙分别是三种元素形成的单质，A、B、C、D分别是由三种元素中的两种形成的化合物，且A与C中均含有10个电子。它们之间转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．原子半径：Z>Y>X
B．X与Y形成的化合物只含极性键
C．Y有多种同素异形体，且均具有高熔点、高沸点、硬度大的性质
D．简单气态氢化物的稳定性：AZ>X，错误；B项，X为H元素，Y为C元素，二者形成的化合物，如CH4只含极性键，C2H6、C2H4等既含有极性键，也含有非极性键，错误；C项，Y为C元素，C元素有多种同素异形体，其中金刚石具有高熔点、高沸点、硬度大的性质，而石墨质地软，错误；D项，A是CH4，C是H2O，元素的非金属性：O>C，元素的非金属性越强，其最简单的氢化物的稳定性就越强，所以简单气态氢化物的稳定性：AY>X>W
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>X
C．简单阴离子的还原性：Z>W
D．W、Y、Z组成的化合物只含共价键
B [M溶液中滴入氯化铁溶液变红，说明溶液中含有硫氰根离子，加入NaOH溶液后加热，生成的气体能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明原溶液中含有铵根离子，则M为NH4SCN，W、X、Y、Z的原子序数依次增大，则W为H元素，X为C元素，Y为N元素，Z为S元素，四种原子最外层电子数总和等于S的原子序数16，符合题意，据此分析解答。]
3．(2022·石家庄模拟)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的简单氢化物可用作制冷剂，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后，加入稀盐酸，有黄色沉淀析出，同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是 ( )
A．X的简单氢化物的热稳定性比W的强
B．Y的简单离子与X的具有相同的电子层结构
C．Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红
D．Z与X属于同一主族，与Y属于同一周期
C [短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的简单氢化物可用作制冷剂，该氢化物应为NH3，则W为N元素；Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的，则Y为Na元素；由X、Y、Z三种元素形成的一种盐溶于水后，加入稀盐酸，有黄色沉淀析出，同时有刺激性气体产生，则符合条件的盐为Na2S2O3，反应中生成S和SO2，从而推知X为O元素，Z为S元素。]
1．(2022·辽宁选择性考试，T5)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是( )
A．X能与多种元素形成共价键
B．简单氢化物沸点： ZZ
D．电负性：WY>Z
B．非金属性：Y>X>W
C．Z的单质具有较强的还原性
D．原子序数为82的元素与W位于同一主族
C [由共价化合物的结构可知，X、W形成4个共价键，Y形成2个共价键，Z形成1个共价键，X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，W的原子序数等于X与Y的原子序数之和，则X为C元素、Y为O元素、Z为F元素、W为Si元素。]
3．(2022·全国乙卷，T11)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于电讯器材、高级玻璃的制造。W、X、Y、Z为短周期元素，原子序数依次增加，且加和为21。YZ2分子的总电子数为奇数常温下为气体。该化合物的热重曲线如图所示，在200 ℃以下热分解时无刺激性气体逸出。下列叙述正确的是( )
A．W、X、Y、Z的单质常温下均为气体
B．最高价氧化物的水化物酸性：YX>Y
B．W与Y能形成含有非极性键的化合物
C．X和Y的最简单氢化物的沸点：X>Y
D．由W、X、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性
B [Z的最外层电子数为K层的一半，则Z的最外层电子数为1，又W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，则Z不可能为氢、锂元素，故Z为第三周期的Na元素。Y的原子序数等于W与X的原子序数之和，且Y的原子序数小于11，又W与X可形成原子个数比为2∶1的18 e－分子，分析可知N2H4符合题意，故W为氢元素、X为氮元素，则Y为氧元素。Z、X、Y的简单离子核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，即简单离子半径：Z＜Y＜X，A错误；W与Y能形成H2O2，既含有极性键又含有非极性键，B正确；X和Y形成的最简单氢化物分别为NH3和H2O，常温下，NH3为气态，H2O为液态，故H2O的沸点更高，C错误；由H、N、O三种元素所组成的化合物NH3·H2O的水溶液呈碱性，D错误。]
5．(2021·山东等级考，T4)X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的一种化合物能以[XY4]＋[XY6]－的形式存在。下列说法错误的是( )
A．原子半径：X>Y
B．简单氢化物的还原性：X>Y
C．同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D．同周期中第一电离能小于X的元素有4种
D [Y位于第三周期，且最高正价与最低负价的代数和为6，则Y是Cl元素，由X、Y形成的阴离子和阳离子的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期，且P的原子序数小于Cl，则P原子的半径大，即原子半径X>Y，A项不符合题意；两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，PH3的还原性强，即X>Y，B项不符合题意；同周期元素从左往右，金属性减弱，非金属性增强，则金属单质还原性减弱，非金属单质的氧化性增强，所以Cl2的氧化性最强，C项不符合题意；同一周期元素从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，所以有5种，D项符合题意。]
课时分层作业(二十六) 元素“位—构—性”关系及应用
一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)
1．著名的观赏石——崂山璐石的主要成分可表示为Y3[Z4O10](OH)2·W3(OH)6，其中W、Y、Z表示三种原子序数依次增大的第3周期元素，W没有未成对电子，Z的最高正价与最低负价的代数和为0。下列说法错误的是( )
A．Y的简单离子半径在同周期元素中最小
B．Z的简单氢化物分子间存在氢键
C．W、Y、Z的最高价氧化物的水化物都属于弱电解质
D．三种元素的电负性由大到小的顺序为Z>Y>W
B [W、Y、Z为原子序数依次增大的第3周期元素，W没有未成对电子，则W为Mg元素；Z的最高正价与最低负价的代数和为0，则Z为Si元素；结合原子序数关系知，Y为Al元素。SiH4之间不存在氢键，B错误。]
2．英国科学家查德威克用α粒子(即氦核eq \\al(4,2)He)轰击某金属原子eq \\al(A,Z)X发现了中子，该反应还得到eq \\al(2M, M)Y，反应方程式为eq \\al(4,2)He＋eq \\al(A,Z)X―→eq \\al(2M, M)Y＋eq \\al(1,0)n。其中X、Y元素原子的L电子层的电子数之比为1∶2。下列说法错误的是( )
A.eq \\al(A,Z)X原子核内中子数与质子数相等
B．X的氢氧化物与Al(OH)3性质相似
C．Y有多种不同的含氧酸
D．X、Y的电负性：XW
C [令Z的原子序数为x，则Y为x－1，W为x＋1＋8，故x－1＋x＋1＋8＝3x，x＝8，根据位置可知X为Si，Y为N，Z为O，W为Cl。]
5．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，X和Y同主族，X的最外层电子排布式为nsnnpn＋1，W与X、Z可形成化合物[XW4]＋[WZ]－。下列叙述正确的是( )
A．原子半径：Z>Y>X>W
B．X单质的化学性质比Y活泼
C．X、Y、Z的最高价含氧酸均是强酸
D．基态Y原子的第一电离能大于Z
D [X的最外层电子排布式为nsnnpn＋1，n为2，X是N；X和Y同主族，则Y是P；根据W与X、Z形成的化合物结构，可知W是H，Z是S。]
6.X、Y、Z、M、N为五种原子序数依次增大的短周期主族元素，由这五种元素组成的化合物A为一种绿色环保型杀菌剂，同时也是国际上肯定的纯棉、涤棉织物永久性阻燃剂，其结构如图所示。已知Z是地壳中含量最高的元素，且Z、N同主族。下列说法正确的是( )
A．YZ、YZ2均是极性分子
B．X、Y、Z、M对应的原子半径顺序为M>Z>Y>X
C．Y、Z与X均可以形成含有非极性共价键的化合物
D．M、N的最高价氧化物对应的水化物均为强酸
C [Z是地壳中含量最高的元素，故Z为O元素；X、Y、Z、M、N为五种原子序数依次增大的短周期主族元素，且Z、N同主族，故N为S元素，可得化合物A中[NZ4]为SOeq \\al(2－,4)，则剩余部分为＋1价的阳离子；X形成一个共价键，Y形成四个共价键，且原子序数都在O元素之前，可推知X为H元素，Y为C元素，M形成四个共价键，连接四个—CH2OH，形成＋1价的阳离子，且M的原子序数在O元素之后，可推知M为P元素。]
7.短周期主族元素W、X、Y、Z位于三个不同周期，且原子序数依次增大，X、Y、Z形成的一种化合物在强碱性溶液中会形成一种离子，其结构如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．原子半径：Z>Y>X>W
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>Z
C．ZXeq \\al(2－,3)的空间结构为平面三角形
D．同周期中第一电离能小于X的元素有四种
D [短周期主族元素W、X、Y、Z位于三个不同周期，且原子序数依次增大，则W为H元素；根据题图离子结构可知，X、Z位于第ⅥA族，则X为O元素，Z为S元素；Y元素可能位于第ⅠA族或第ⅦA族，Y的原子序数在O和S之间，且Y与S形成共价键，Y只能是F元素。]
二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
8．已知反应M＋N===P＋Q，这四种物质是由原子序数依次增大的前20号元素X、Y、Z、W组成的，其中只有X与W同主族，Y与Z同周期；元素X、Y、W的族序数之和等于Z的族序数；元素W的周期数等于Y与Z的周期数之和，也等于Y原子的最外层电子数；物质M、P均由四种元素组成，物质N、Q均由三种元素组成，M、N的化学式分别为WXY2Z4、W2YZ3。下列说法正确的是( )
A．四种元素的原子半径：W>Z>Y>X
B．Y、Z氢化物的沸点：Z>Y
C．物质M、P均属于酸式盐，含有完全相同的化学键
D．物质M、N可以用酸性高锰酸钾溶液来鉴别
D []
9．现有W、X、Y、Z四种短周期元素。W分别与X、Y、Z结合生成甲、乙、丙三种化合物，且甲、乙、丙每种分子中都含有10个电子。Y和Z化合生成丁，有关物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．W、Y、Z三种元素可能组成离子化合物
B．Z的最高价氧化物对应的水化物一定为强酸
C．原子半径：W