2021版新高考化学一轮鲁科版教师用书：第4章高考专题讲座3元素推断试题的分类突破

 (三)　元素推断试题的分类突破

根据原子结构与物质组成推断

1．元素推断中常用的两条规律

(1)最外层电子规律

(2)“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——“阴上阳下”规律。

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．物质的特殊组成

(1)O与H可形成H2O、H2O2。

(2)O与Na可形成Na2O、Na2O2。

(3)C与H可形成多种烃类物质(如CH4、C2H4、C2H2等)。

(4)N与H可形成NH3、N2H4、NH4H。

(5)O与S可形成SO2、SO3。

(6)N的含氧酸有HNO2、HNO3。

(7)S的含氧酸有H2SO4、H2SO3。

(8)Cl的含氧酸有HClO、HClO2、HClO3、HClO4。

(9)Si的含氧酸有H2SiO3、H4SiO4。

(10)N与O可形成N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。

3．原子核外电子排布特点

(1)根据核外运动状态不同的电子个数推测核外电子数。

(2)根据轨道电子的数目推测，

如2p轨道上有2个未成对电子的原子有C和O。

(3)根据价电子排布式确定元素，如3d64s2的原子为Fe,3d54s1为Cr。

[典例导航]

(2016·全国卷Ⅱ，T9)a、b、c、d为短周期元素，a的原子中只有1个电子，b2－和c＋的电子层结构相同，d与b同族。下列叙述错误的是(　　)

A．a与其他三种元素分别形成的二元化合物中其化合价均为＋1

B．b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物

C．c的原子半径是这些元素中最大的

D．d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性

[思路点拨]　

[答案]　A

(1)NaH的电子式为________。

(2)d与a、c形成的化合物的化学式为________，在水溶液中呈________性，其原因是_____________________________________________________________

____________________________________________________________________

_______________________________________________(用离子方程式表示)。

(3)b2－、c＋、d2－的半径大小顺序为________(用离子符号表示)。

(4)b与c形成的化合物为________。

[答案]　(1)Na＋[H]－　(2)NaHS　碱　HS－＋H2OH2S＋OH－

(3)S2－>O2－>Na＋

(4)Na2O、Na2O2

[对点训练]

1．(2019·长春模拟)已知A、B、C均为短周期元素，A、B同周期，A、C的最低价离子分别为A2－和C－，B2＋和C－具有相同的电子层结构，下列说法中正确的是(　　)

A．离子半径：A2－>C－>B2＋

B．C元素的最高正化合价为＋7

C．对应气态氢化物的稳定性：H2A>HC

D．还原性：C－>A2－

A　[由A、C的最低价离子分别为A2－和C－，知A为第ⅥA族元素，C为第ⅦA族元素，B2＋和C－具有相同的电子层结构，则B在C的下一周期，又A、B、C均为短周期元素，故B为Mg，C为F，A、B同周期，则A为S。离子的电子层数越多，半径越大，具有相同核外电子结构的离子，核电荷数越大，半径越小，故：S2－>F－>Mg2＋，A项正确；C为F，F无正价，B项错误；非金属性：S<F，所以稳定性：H2S<HF，C项错误；元素的非金属性越强，对应阴离子的还原性越弱，则还原性：S2－>F－，D项错误。]

2．(2019·西安模拟)现有A、B、C、D、E原子序数依次增大的五种元素，它们位于元素周期表的前4周期。A元素原子的核外电子数与其所在周期数相等；B元素原子核外在3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相同；D元素原子核外有8个运动状态不同的电子；E元素是生活中应用最广泛的金属元素，且E元素的基态原子有4个未成对电子。请回答下列问题：

(1)E元素基态原子的核外价电子排布式为________，价电子排布图为_______________________________________________________________。

(2)用元素符号表示B、C、D三种元素的第一电离能由低到高的排序_____________________________________，电负性由小到大的顺序为______

__________________________________________________________________。

(3)A元素与B、C元素可形成化合物B2A4、C2A4，其结构式分别为______________、________________。

(4)E3＋比E2＋稳定的原因是________________________________________

__________________________________________________________________

________________________________________________________________。

(5)B、D核外未成对电子数分别为________、________。

[解析]　由题意知A为H，B为C，C为N，D为O，E为Fe。

[答案]　(1)3d64s2　

(2)C<O<N　C<N<O　(3) 　　(4)E3＋的3d轨道为半充满状态，能量低、稳定　(5)2　2

依据元素周期表的“片段结构”推断元素

1．同主族上下相邻周期元素的原子序数关系

(1)若在ⅠA族或ⅡA族，原子序数之差为上周期所包含的元素种数。

(2)若在ⅢA～ⅦA族，原子序数之差为下周期所包含的元素种数。

如第3周期和第4周期的同族相邻元素，若在ⅠA或ⅡA族，原子序数之差为8；若在ⅢA～ⅦA族，原子序数之差为18。

2．熟悉第1到第4周期主族元素在周期表中的特殊位置

(1)族序数等于周期数的元素：H、Be、Al、Ge。

(2)族序数等于周期数2倍的元素：C、S。

(3)族序数等于周期数3倍的元素：O。

(4)周期数是族序数2倍的元素：Li、Ca。

(5)周期数是族序数3倍的元素：Na。

(6)最高正价与最低负价代数和为零的元素：H、C、Si、Ge。

(7)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S、Se。

(8)除H外，原子半径最小的元素：F。

[典例导航]

(2017·全国卷Ⅲ，T12)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(　　)

A．氢化物沸点：W<Z

B．氧化物对应水化物的酸性：Y>W

C．化合物熔点：Y2X3<YZ3

D．简单离子的半径：Y<X

[思路点拨]　

确定W、X、Y、Z

D　[设W的最外层电子数为x，则得x－2＋x＋x＋1＋x＋2＝21，故x＝5，故W、X、Y、Z分别为N、O、Al、Cl。]

(1)Z在周期表中的位置为______________________________________。

(2)W与X最简单氢化物的还原性______(填化学式，下同)强，稳定性______强。

(3)Y的最高价氧化物的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式为______________________________________________________________。

(4)Z的含氧酸有________(写化学式，下同)，其中酸性最强的为________，氧化性最强的为________。

[答案]　(1)第3周期ⅦA族　(2)NH3　H2O

(3)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O

(4)HClO、HClO2、HClO3、HClO4　HClO4　HClO

[对点训练]

3．(2019·重庆名校联考)X、Y、Z、W是元素周期表中的短周期元素，在元素周期表中的位置关系如图所示。Y的最简单氢化物为甲，甲能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，W的简单气态氢化物为乙，甲、乙混合时有白烟生成。下列判断正确的是(　　)

A．第一电离能：X＞Y

B．白烟的成分为离子化合物，但其中含有共价键

C．Z、W的质子数之和与最外层电子数之和的比为2∶1

D．X的最简单氢化物比Y的最简单氢化物稳定

B　[Y的最简单氢化物为甲，甲能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，W的简单气态氢化物为乙，甲、乙混合时有白烟生成，则甲是NH3，乙为HCl，所以Y是N、W是Cl，则X是C、Z是Al。第一电离能：N＞C，故A错误；白烟的成分NH4Cl是离子化合物，铵根离子和氯离子之间存在离子键，NH中N、H原子之间存在共价键，故B正确；Al、Cl的质子数之和为30，最外层电子数之和为10，二者之比为3∶1，故C错误；N的非金属性比C强，则NH3比CH4稳定，故D错误。]

4．(2019·沈阳质检)已知X、Y、Z、M、Q是原子序数依次增大的五种短周期主族元素，其中Z是金属元素，Y是地壳中含量最高的元素，X、Y、M在元素周期表中的相对位置关系如图，下列说法正确的是(　　)

A．五种元素中原子半径最大的是Q，离子半径最大的是M的离子

B．电负性：X＞Q＞M

C．Y与Z形成的化合物一定是碱性氧化物

D．Z与Q形成的化合物的水溶液可能显酸性

D　[根据Y是地壳中含量最高的元素推出Y为O，再由X、Y、M在元素周期表中的相对位置推出，X、M分别为C、S；由Z是金属元素，且原子序数大于O推出，Z为Na、Mg、Al中的一种；Q是原子序数大于S的短周期主族元素，则Q为Cl。五种元素中原子半径最大的是Z，A项错误；电负性：Cl＞S＞C，B项错误；Y(O)和Z(Na、Mg、Al中的一种)形成的化合物有Na2O2、Na2O、MgO、Al2O3，Na2O2、Al2O3均不属于碱性氧化物，C项错误；Z(Na、Mg、Al中的一种)与Q(Cl)可形成NaCl、MgCl2或AlCl3，MgCl2、AlCl3的水溶液均显酸性，D项正确。]

元素推断与物质推断的融合

1．以常见元素及其化合物特性为突破口

(1)形成化合物种类最多、单质是自然界中硬度最大、气态氢化物中氢元素的质量分数最大的元素：C。

(2)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。

(3)地壳中含量最多的元素或气态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。

(4)地壳中含量最多的金属元素：Al。

(5)最活泼的非金属元素或无正价的元素或无含氧酸的非金属元素或无氧酸(气态氢化物)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)焰色反应呈黄色的元素：Na。

(7)单质密度最小的元素：H；密度最小的金属元素：Li。

(8)常温下单质呈液态的非金属元素：Br，金属元素：Hg。

(9)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。

(10)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物发生化合反应的元素：N；能发生氧化还原反应的元素：S。

(11)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单质的元素：S。

(12)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。

(13)短周期元素构成的化合物：①0.01 mol·L－1的溶液pH＝12(常温)为NaOH溶液；②0.01 mol·L－1的溶液pH<2(常温)可能为H2SO4溶液；③0.01 mol·L－1的溶液pH＝2(常温)可能为HNO3、HCl、HClO4溶液。

2．单质及化合物的常见转化

(1)直线型转化关系

ABC

①X为O2

NaNa2ONa2O2

N2NONO2或NH3NONO2

SSO2SO3或H2SSO2SO3

CCOCO2或CH4COCO2

②X为CO2

NaOHNa2CO3NaHCO3

③X为强酸，如HCl

NaAlO2Al(OH)3AlCl3

Na2CO3NaHCO3CO2

④X为强碱，如NaOH

AlCl3Al(OH)3NaAlO2

(2)交叉型转化关系

(3)三角型转化关系

[典例导航]

(2018·全国卷Ⅲ，T13)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是(　　)

A．原子半径大小为W<X<Y<Z

B．X的氢化物水溶液酸性强于Z的

C．Y2W2与ZW2均含有非极性共价键

D．标准状况下W的单质状态与X的相同

[思路点拨]　

黄绿色气体―→该气体为Cl2NaClO―→Y为Na、Z为Cl、W为O―→X为F

D　[根据题目给出的原子序数大小关系、元素在周期表中的位置关系、物质的颜色以及转化关系，首先推出黄绿色气体为Cl2，联想氯及其化合物的转化关系：NaClO＋2HCl(浓)===Cl2↑＋NaCl＋H2O，对照盐YZW的组成以及Cl2与NaOH溶液反应等信息得出W为O，X为F，Y为Na，Z为Cl。

根据元素周期律，可知原子半径：Na>Cl>O>F，A项错误；HF是弱酸，HCl为强酸，酸性：HF<HCl，B项错误；Na2O2中O—O键之间以非极性键结合，ClO2的结构式为O—Cl—O，含极性共价键，C项错误；标准状况下，O2、O3与F2均为气态，D项正确。]

(1)YZW与浓盐酸反应的离子方程式为____________________

____________________________________________________。

(2)YZW含有化学键为________，其电子式为________。

(3)题中黄绿色气体与冷烧碱溶液反应的化学方程式为

____________________________________________________。

[答案]　(1)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O

(2)离子键、共价键　Na＋[]－

(3)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O

[对点训练]

5．(2019·洛阳统考)元素X、Y、Z、W、M、N的原子序数依次增大，X与M、W与N分别同主族，且元素X、Y、Z、W分属两个短周期，四者的原子序数之和为22，最外层电子数之和为16，在化合物Y2X2、Z2X4、X2W2中，相应分子内各原子最外层电子都满足稳定结构，Z2X4可以作火箭燃料，X2W2为18电子分子。均含X、W、M、N四种元素的两种常见化合物相互反应有带刺激性气味的气体放出。下列叙述错误的是(　　)

A．Y位于元素周期表的第2周期ⅣA族

B．X、Y、Z、W、M的原子半径由大到小的顺序为M>Y>Z>W>X

C．X、Z、W形成的盐中只含有离子键

D．产生有刺激性气味气体的反应的离子方程式为H＋＋HSO===H2O＋

SO2↑

C　[根据Z2X4可以作火箭燃料，推知Z2X4是N2H4，又由元素X、Y、Z的原子序数依次增大，且化合物Y2X2中各原子最外层电子都满足稳定结构，则Z为氮元素，X为氢元素，Y为碳元素。由题意知，X2W2为H2O2，则W为氧元素。X与M、W与N分别同主族，根据题干中“均含X、W、M、N四种元素的两种常见化合物相互反应有带刺激性气味的气体放出”，并结合原子序数依次增大知，M为钠元素，N为硫元素。Y是碳元素，碳位于第2周期ⅣA族，A项正确；同周期元素，从左到右原子半径依次减小，同主族元素，原子的电子层数越多，原子半径越大，故原子半径大小顺序为Na>C>N>O>H，B项正确；由H、N、O组成的盐只能是铵盐，铵盐中含有离子键和共价键，C项错误；H、O、Na、S四种元素组成的常见化合物是NaHSO3、NaHSO4，NaHSO4在水溶液中完全电离出

H＋，反应的离子方程式为H＋＋HSO===H2O＋SO2↑，D项正确。]

6．(2019·武汉模拟)短周期元素W、X、Y、Z、Q的原子序数依次增大，c、d、e、f、h是由这些元素组成的二元化合物，自然界中硬度最大的单质和a都由X组成，b由W、Y、Q三种元素组成，d能使品红溶液退色，e是液体，上述物质的转化关系如图所示(个别产物略去)。下列说法错误的是(　　)

A．二元化合物沸点：e>d>c 

B．简单氢化物的稳定性：Q>Y>X

C．元素的非金属性：Y>X>W

D．原子半径的大小：Z>Q>Y

B　[自然界中硬度最大的单质和a都由X组成，则X应为C元素，a为木炭；d能使品红溶液退色，则d应为SO2；e是液体，结合题给转化关系及b由W、Y、Q三种元素组成，可推出b为H2SO4，c为CO2，e为H2O；e和h反应生成b，结合e、b的化学式及h是二元化合物，可知h为SO3，d和g在催化剂、加热条件下生成h，则g为O2，c和f反应生成g，f是二元化合物，则f为Na2O2。综上所述，W、X、Y、Z、Q分别为H、C、O、Na、S。]