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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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这是一份课件 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，共58页。PPT课件主要包含了作业手册等内容，欢迎下载使用。
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:W
(5)溶解性:气态氢化物极易溶于水的元素是N或Cl。(6)导电性:单质能导电的非金属元素是C;单质属于半导体材料的是Si(短周期)。(7)晶体类型:单质及其最高价氧化物都是共价晶体的元素是Si。
2.元素推断中短周期主族元素及其化合物的化学性质(1)空气中含量最多的元素、气态氢化物的水溶液呈碱性的元素是N。(2)最高价氧化物及对应水化物既能与强酸反应又能与强碱反应的元素是Al。(3)最高价氧化物对应的水化物与其气态氢化物可形成离子化合物的元素是N。(4)单质(O3)及其氢化物(H2O2)均具有漂白性的元素是O。(5)盐溶液加入NaOH溶液并加热,产生使红色石蕊试纸变蓝的气体,该元素是N。(6)最高价氧化物对应水化物的酸性(碱性)最强的元素是Cl(Na)。(7)单质与水反应最剧烈的金属元素是Na,非金属元素是F。
变式题 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,Z是同周期主族元素中原子半径最大的元素,Q是地壳中含量最高的金属元素,R的基态原子中有6个未成对电子。下列说法正确的是( )A.原子半径:r(Q)>r(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:Y
【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:XNH3,B错误;C、N、O与H分别形成CH4、C2H6等,NH3、N2H4,H2O、H2O2,均至少两种氢化物,C正确;乙基属于推电子基,受乙基的影响,有机物C2H5NH2结合质子的能力强于NH3,D正确。
探究点一 文字描述型元素综合推断
1. [2024·广东广州期初调研] 短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,基态X、Z、W原子均有两个单电子,W与Z同主族。下列说法错误的是( )A.第一电离能:Y>ZB.简单离子还原性:W>ZC.氧化物对应水化物的酸性:Y>WD.X、Y的氢化物分子中均可能存在非极性键
[解析] 短周期基态X、Z、W原子均有两个单电子,则核外电子排布式可能为1s22s22p2、1s22s22p4、1s22s22p63s23p2、1s22s22p63s23p4,即可能为C、O、Si、S,W与Z同主族且Z的原子序数小于W,故X为C,Z为O,W为S,Y为N。基态N的核外电子排布式为1s22s22p3,2p轨道为半充满稳定状态,则第一电离能:N>O,A正确;S2-的还原性大于O2-,B正确;未强调最高价氧化物对应的水化物,无法比较,C错误;C的氢化物C2H6中存在C—C非极性键,N的氢化物N2H4中存在N—N非极性键,D正确。
2. [2023·河北衡水中学调研] 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,Y的基态原子的价层电子中有3个未成对电子,Z的最外层电子数为其内层电子数的3倍;Z与W同主族。下列说法正确的是( )A.简单离子半径:W>Z>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:N
[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=Q
一般情况下同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大呈增大趋势,但当元素处于第ⅤA族时,其第一电离能大于同一周期相邻元素,X是N,Q是P,二者属于第ⅤA族元素,Y是O,R是S,二者属于第ⅥA族元素,故X和Q的第一电离能都大于同周期相邻元素,C正确;R是S,其最高价氧化物对应的水化物是H2SO4,最低价氢化物是H2S,浓H2SO4具有强的氧化性,会与具有还原性的H2S发生氧化还原反应,D错误。
9. [2024·湖北武汉部分重点中学联考] M、N、Z、Y、X、T是原子半径依次增大的短周期主族元素,基态N原子核外电子有5种空间运动状态,并有1个单电子,这六种元素形成的一种化合物结构如图所示。下列说法正确的是( )A.与Y同周期且第一电离能大于Y的元素仅有1种B.该化合物中含有离子键、共价键和配位键C.六种元素中,X的最高价含氧酸的酸性最强D.M与X、Y形成的化合物中,前者的沸点一定低于后者
探究点三 物质结构型元素综合推断
10.[2023·河北石家庄二十七中模拟] 由短周期元素组成的一种药物分子的结构式如图所示。其中,X原子的核外电子只有一种运动状态;元素Y、Z、W、E原子序数依次增大,基态W与E价层电子排布均为ns2np5。下列说法不正确的是 ( )A.元素电负性大小:YC>F,所以气态氢化物分子的键长大小:H—F
[解析] 根据同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子结构,可知Y能形成2个共价键,Y是第ⅥA族元素,Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,则X是C元素、Y是O元素;Z形成1个共价键,Z是F元素;四种原子最外层电子数之和为20,则W是B元素。同周期元素从左到右,第一电离能总体呈增大趋势,第一电离能由大到小依次是F>O>C>B,A正确;O2-、F-电子层排布相同,核电荷数越大离子半径越小,简单离子的半径:O2->F-,B错误;元素非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,酸性 H2CO3>H3BO3,C错误;B、F形成的化合物BF3分子中,B原子不满足8电子稳定结构,D错误。
12.[2023·辽宁本溪期初调研] 一种由四种短周期主族元素组成的化合物(如图所示)可用作化肥和木材、纸张、织物的防火剂,也用于制药和反刍动物饲料添加剂,其中W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且X与Y、Z均相邻。下列有关说法错误的是 ( )A.该化合物中Z的化合价为+5价B.简单氢化物的沸点:X>ZC.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
由分析可知,Z为C、W为N、M为O,根据同一周期从左往右元素第一电离能呈增大趋势,第ⅤA族元素的第一电离能高于同周期相邻元素,故基态原子的第一电离能为C
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:W
(5)溶解性:气态氢化物极易溶于水的元素是N或Cl。(6)导电性:单质能导电的非金属元素是C;单质属于半导体材料的是Si(短周期)。(7)晶体类型:单质及其最高价氧化物都是共价晶体的元素是Si。
2.元素推断中短周期主族元素及其化合物的化学性质(1)空气中含量最多的元素、气态氢化物的水溶液呈碱性的元素是N。(2)最高价氧化物及对应水化物既能与强酸反应又能与强碱反应的元素是Al。(3)最高价氧化物对应的水化物与其气态氢化物可形成离子化合物的元素是N。(4)单质(O3)及其氢化物(H2O2)均具有漂白性的元素是O。(5)盐溶液加入NaOH溶液并加热,产生使红色石蕊试纸变蓝的气体,该元素是N。(6)最高价氧化物对应水化物的酸性(碱性)最强的元素是Cl(Na)。(7)单质与水反应最剧烈的金属元素是Na,非金属元素是F。
变式题 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,Z是同周期主族元素中原子半径最大的元素,Q是地壳中含量最高的金属元素,R的基态原子中有6个未成对电子。下列说法正确的是( )A.原子半径:r(Q)>r(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:Y
【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:X
探究点一 文字描述型元素综合推断
1. [2024·广东广州期初调研] 短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,基态X、Z、W原子均有两个单电子,W与Z同主族。下列说法错误的是( )A.第一电离能:Y>ZB.简单离子还原性:W>ZC.氧化物对应水化物的酸性:Y>WD.X、Y的氢化物分子中均可能存在非极性键
[解析] 短周期基态X、Z、W原子均有两个单电子,则核外电子排布式可能为1s22s22p2、1s22s22p4、1s22s22p63s23p2、1s22s22p63s23p4,即可能为C、O、Si、S,W与Z同主族且Z的原子序数小于W,故X为C,Z为O,W为S,Y为N。基态N的核外电子排布式为1s22s22p3,2p轨道为半充满稳定状态,则第一电离能:N>O,A正确;S2-的还原性大于O2-,B正确;未强调最高价氧化物对应的水化物,无法比较,C错误;C的氢化物C2H6中存在C—C非极性键,N的氢化物N2H4中存在N—N非极性键,D正确。
2. [2023·河北衡水中学调研] 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,Y的基态原子的价层电子中有3个未成对电子,Z的最外层电子数为其内层电子数的3倍;Z与W同主族。下列说法正确的是( )A.简单离子半径:W>Z>Y>XB.键角:H2Z
[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-
[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=Q
一般情况下同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大呈增大趋势,但当元素处于第ⅤA族时,其第一电离能大于同一周期相邻元素,X是N,Q是P,二者属于第ⅤA族元素,Y是O,R是S,二者属于第ⅥA族元素,故X和Q的第一电离能都大于同周期相邻元素,C正确;R是S,其最高价氧化物对应的水化物是H2SO4,最低价氢化物是H2S,浓H2SO4具有强的氧化性,会与具有还原性的H2S发生氧化还原反应,D错误。
9. [2024·湖北武汉部分重点中学联考] M、N、Z、Y、X、T是原子半径依次增大的短周期主族元素,基态N原子核外电子有5种空间运动状态,并有1个单电子,这六种元素形成的一种化合物结构如图所示。下列说法正确的是( )A.与Y同周期且第一电离能大于Y的元素仅有1种B.该化合物中含有离子键、共价键和配位键C.六种元素中,X的最高价含氧酸的酸性最强D.M与X、Y形成的化合物中,前者的沸点一定低于后者
探究点三 物质结构型元素综合推断
10.[2023·河北石家庄二十七中模拟] 由短周期元素组成的一种药物分子的结构式如图所示。其中,X原子的核外电子只有一种运动状态;元素Y、Z、W、E原子序数依次增大,基态W与E价层电子排布均为ns2np5。下列说法不正确的是 ( )A.元素电负性大小:Y
[解析] 根据同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子结构,可知Y能形成2个共价键,Y是第ⅥA族元素,Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,则X是C元素、Y是O元素;Z形成1个共价键,Z是F元素;四种原子最外层电子数之和为20,则W是B元素。同周期元素从左到右,第一电离能总体呈增大趋势,第一电离能由大到小依次是F>O>C>B,A正确;O2-、F-电子层排布相同,核电荷数越大离子半径越小,简单离子的半径:O2->F-,B错误;元素非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,酸性 H2CO3>H3BO3,C错误;B、F形成的化合物BF3分子中,B原子不满足8电子稳定结构,D错误。
12.[2023·辽宁本溪期初调研] 一种由四种短周期主族元素组成的化合物(如图所示)可用作化肥和木材、纸张、织物的防火剂,也用于制药和反刍动物饲料添加剂,其中W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且X与Y、Z均相邻。下列有关说法错误的是 ( )A.该化合物中Z的化合价为+5价B.简单氢化物的沸点:X>ZC.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
由分析可知,Z为C、W为N、M为O,根据同一周期从左往右元素第一电离能呈增大趋势,第ⅤA族元素的第一电离能高于同周期相邻元素,故基态原子的第一电离能为C
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