专题复习 高考化学 考点28 元素位置、原子结构、元素性质之间的相互推断 讲义

这是一份专题复习 高考化学 考点28 元素位置、原子结构、元素性质之间的相互推断 讲义，共21页。试卷主要包含了“位”、“构”、“性”关系等内容，欢迎下载使用。
1．“位”、“构”、“性”关系
同一元素的“位、构、性”关系可表示如下：
2．“位”、“构”、“性”关系的应用
（1）应用一：结构与位置互推
（2）应用二：性质与位置互推
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，根据元素性质可以推知元素在周期表中的位置，根据元素在周期表中的位置可以推知元素性质。
（3）应用三：结构与性质互推
①最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要因素。
②原子半径决定了元素单质的性质；离子半径决定了元素组成化合物的性质。
③同主族元素最外层电子数相同，性质相似。
考向一 文字叙述式“位—构—性”推断
典例1 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，Y与X形成的某气态化合物可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，Z的质子数比Y多1，非金属元素W的氧化物熔点高于其他短周期非金属元素。下列说法中不正确的是
A．四种元素任意组合形成的化合物均为共价化合物
B．原子半径大小：W>Y>Z>X
C．Y、Z均可与X形成含有非极性共价键的化合物
D．简单氢化物的稳定性：Z>Y>W
【答案】A
【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，Y与X形成的某气态化合物可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，X为H，Y为N，Z的质子数比Y多1，Z为O，非金属元素W的氧化物熔点高于其他短周期非金属元素，W为Si。四种元素任意组合形成的化合物不一定为共价化合物，如NH4NO3是离子化合物，A项错误。
1．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X的原子半径小于Y的原子半径，Z的单质是空气中含量最高的气体，W原子最外层比Y原子最外层少1个电子，W的单质制得的金属容器常温下可盛装浓硫酸。下列说法正确的是
A．Y 与X可以分别形成原子个数比为1：1、1：2、1：3、1：4的化合物
B．最高价氧化物对应的水化物酸性：Y>Z>W
C．原子半径：XY>X
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>Z
C．最简单气态氢化物的热稳定性：Y>X>W>Z
D．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
【答案】A
【解析】W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，则W为磷元素，根据元素在周期表中的位置关系可确定，X为氮元素，Y为氧元素，Z为硅元素。同周期元素原子半径自左向右逐渐减小，同主族自上而下逐渐增大，则根据元素在周期表中的位置判定原子半径：Z>W>X>Y，A错误；元素非金属性同主族自上而下逐渐减小，同周期自左向右逐渐增大，故最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>Z，B正确；元素非金属性同主族自上而下逐渐减小，同周期自左向右逐渐增大，故气态氢化物的热稳定性为Y>X>W>Z，C正确；元素原子的最高化合价一般等于该元素原子的最外层电子数，则元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等，D正确。
2．有五种短周期主族元素 X、 Y、 Z、 R、 Q， 它们的原子序数逐渐增大； 在周期表中的相对位置如图所示，Z是组成叶绿素的金属元素。下列说法错误的是
A．工业上都用电解法制Z、R单质
B．X和Y 的单质熔点： XZ>R
D．Y和Q的最高价氧化物对应水化物酸性：Y>Q
【答案】B
【解析】A.Mg、Al为活泼金属，工业制取时都采用电解法制取，A正确；
B.C常温下为固体，氮气常温下为气体，C的熔点高于氮气，B错误；
C.Mg、Al、N简单离子具有相同的核外电子排布，原子序数越大，半径越小，Y>Z>R，C正确；
D.N、P为同主族元素，非金属性：N>P，非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，即Y>Q，D正确；
答案为B
考向三 元素推断的综合应用
典例3 X、Y、Z、R、Q、M是六种短周期元素，原子序数依次增大。X是原子半径最小的元素，Y的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，Z为地壳中含量最多的元素，R与X同主族；Y、R、Q最外层电子数之和为8，M的单质为黄绿色有害气体。请回答下列问题：
（1）R在元素周期表中的位置为__________________。
（2）Z、Q、M简单离子半径由大到小的顺序为(写元素离子符号)__________________________。
（3）X、Y、Z三种元素形成盐类化合物的水溶液呈酸性的原因：_____________________________(用离子方程式表示)。溶液中所含离子浓度由大到小的顺序为_______________________________。
（4）YX4M的电子式为___________________，Q3Y2与水可剧烈反应，产生沉淀与气体，反应的化学方程式为___________________________________。
（5）X、Z两元素形成的原子个数比为1∶1的化合物中含有的化学键类型为____________。
（6）M的单质与R的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为_______________________。
【答案】（1）第三周期ⅠA族
（2）Cl－>O2－>Mg2＋
（3）＋H2ONH3·H2O＋H＋ c()>c()>c(H＋)>c(OH－)
（4） Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑
（5）共价键
（6）Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O
【解析】X、Y、Z、R、Q、M是六种短周期元素，原子序数依次增大。X是原子半径最小的元素，则X为H，Y的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则Y为N，Z为地壳中含量最多的元素，则Z为O，R与X同主族，所以R为Na；Y、R、Q最外层电子数之和为8，则Q为Mg，M的单质为黄绿色有害气体，则M为Cl。
（1）钠元素在周期表中的位置：第三周期ⅠA族。
（2）Cl－有三个电子层，半径最大，O2－与Mg2＋两种离子电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，所以简单离子半径由大到小的顺序为Cl－>O2－>Mg2＋。
（3）H、N、O三种元素形成盐类化合物为NH4NO3溶液呈酸性，其原因：＋H2ONH3·H2O＋H＋，溶液中所含离子浓度由大到小的顺序为c()>c() >c(H＋) >c(OH－)。
（4）H、N、Cl形成的化合物为NH4Cl，其电子式为；Mg3N2易水解生成Mg(OH)2和NH3。反应化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑。
（5）过氧化氢中含有共价键。
（6）Cl2与NaOH反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O。
3．Ⅰ.通常情况下，微粒A和B为分子，C和E为阳离子，D为阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得的物质可电离出C和D；A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀。请回答下列问题：
（1）用化学符号表示下列微粒：
C：__________，D：__________。
（2）写出A、B、E三种微粒反应的离子方程式：________________________________________。
Ⅱ.A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素，A原子的电子层数与它的核外电子总数相同，A与C、B与D分别为同主族，B和C的最外层电子数之和与E的最外层电子数相同。A与E形成的化合物的化学式为AE，其分子中含18个电子。请回答下列问题：
（1）D元素的原子结构示意图为______________。
（2）由A、B、C三种元素形成的化合物的电子式为_______，这种化合物中所含的化学键类型有______。
（3）A2B的沸点高于A2D，其原因是_______________________________________________。
（4）B、C、E三种元素形成一种盐，此盐中三种原子个数比为1∶1∶1，在25 ℃时，将该盐溶于水，测得溶液pH>7，理由是________________________________________________(用离子方程式表示)；将该盐溶液在空气中露置一段时间后(充分光照，不考虑水分的挥发)，溶液的pH近似为7，则该过程的总化学方程式为___________________________________。
【答案】Ⅰ.（1） OH－
（2）Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3 [或Mg2＋＋2NH3＋2H2O===Mg(OH)2↓＋2]
Ⅱ.（1） （2） 离子键、共价键
（3）H2O分子之间存在氢键
（4）ClO－＋H2OHClO＋OH－ 2NaClO===2NaCl＋O2↑
【解析】Ⅰ.（1）10电子微粒有H2O、NH3、CH4、HF、、OH－、Al3＋、Mg2＋、Na＋、O2－、F－等微粒，A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀，该白色沉淀为Al(OH)3或Mg(OH)2，应为Al3＋或Mg2＋和氨水的反应，则C为，B溶于A，说明A为H2O，B为NH3，D应为OH－。
（2）氨水呈碱性，Al3＋或Mg2＋和氨水反应生成Al(OH)3或Mg(OH)2，反应的离子方程式为
Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3或Mg2＋＋2NH3＋2H2O===Mg(OH)2↓＋2。
Ⅱ.A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素，A原子的电子层数与它的核外电子总数相同，则A为氢元素；A与E形成的化合物的化学式为AE，其分子中含18个电子，故E为氯元素；A与C同主族，处于ⅠA族，B和C的最外层电子数之和与E的最外层电子数相同，则B的最外层电子数为7－1＝6，处于ⅥA族，B与D为同主族，原子序数B小于D，则B为氧元素，D为硫元素；C原子序数大于氧元素，C与氢元素为同主族，故C为钠元素。
（1）D为硫元素，原子结构示意图为。
（2）由A、B、C三种元素形成的化合物为NaOH，氢氧化钠是离子化合物，由钠离子与氢氧根离子构成，电子式为。晶体中钠离子与氢氧根离子之间形成离子键，氢氧根离子中氢原子与氧原子之间形成共价键。
（3）H2O分子间存在氢键而H2S分子间不存在氢键，故H2O的沸点比H2S高。
（4）B、C、E三种元素形成一种盐，此盐中三种原子个数比为1∶1∶1，该盐为NaClO，次氯酸钠属于强碱弱酸盐，在溶液中ClO－发生水解：ClO－＋H2OHClO＋OH－，使溶液呈碱性，溶液pH＞7；将该盐溶液在空气中露置一段时间后(充分光照，不考虑水分的挥发)，HClO分解为HCl与氧气，HCl与氢氧化钠反应生成NaCl，故最终溶液几乎为NaCl溶液，溶液的pH近似为7，则该过程的总化学方程式为2NaClO===2NaCl＋O2↑。
1．原子序数依次增大的短周期元素W、X、Y、Z，它们的最外层电子数之和为16，Y是地壳中含量最多的金属，W、Z是同主族元素，X的氯化物是生活中常用的调味剂。下列说法错误的是( )
A．四种元素的原子半径大小顺序：X＞Y＞Z＞W
B．W、X形成的化合物中不可能含有共价键
C．W、Z能形成原子个数比为1：3和1：2的化合物
D．X、Y的最高价氧化物对应的水化物能互相反应
【答案】B
【解析】A. 同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族从上到下原子半径逐渐增大，则四种元素的原子半径大小顺序：Na＞Al＞S＞O，A正确；
B. W、X形成的化合物过氧化钠中含有共价键，B错误；
C. W、Z能形成原子个数比为1：3和1：2的化合物，即SO3和SO2，C正确；
D. X、Y的最高价氧化物对应的水化物氢氧化钠和氢氧化铝能互相反应生成偏铝酸钠和水，D正确；答案选B。
2．某离子化合物的结构如图所示，其中W、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，W的最低负价与Y的最高正价代数和为0，W与X构成的某种化合物是一种绿色氧化剂，X与Z同主族。下列说法正确的是
A．X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液一定呈碱性
B．原子半径大小：Y > Z >X>W
C．W、Y组成的化合物中各微粒均达8电子稳定结构
D．最简单氢化物的稳定性：Z > X
【答案】B
【解析】
A.O、Na、S三种元素组成的化合物硫酸钠是强酸强碱盐，水溶液呈中性，故A错误；
B.同周期元素，从左到右原子半径依次减小，同主族元素，从上到下原子半径依次增大，则原子半径大小：Na> S>O>H，故B正确；
C.H、Na组成的化合物为NaH，氢离子最外层电子数为2，没有达到8电子稳定结构，故C错误；
D.元素的非极性越强，最简单氢化物的稳定性越强，氧元素的非金属性强于硫元素，则水的稳定性强于硫化氢，故D错误；故选B。
3．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y原子的最外层有2个电子，Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料，W与X位于同一主族。下列说法正确的是
A．原子半径：r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X)B．工业上电解熔融YX来制取Y单质
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：Zr(Z)> r(W)>r(X)，A错误；
B．工业上电解熔融MgCl2而不是YX即MgO来制取Mg，B错误；
C．最高价氧化物对应水化物的酸性与元素的非金属性一致，因非金属性ZY
B．X的单质只有两种同素异形体
C．Y的最高价氧化物对应水化物的碱性在同周期中最强
D．Z的氢化物的稳定性比W的氢化物的稳定性强
【答案】C
【解析】
A．Cl-、S2-核外有3层电子，Na+核外有2层电子，离子核外电子层数越多半径越大，电子层数相同，核电荷数越小半径越大，所以离子半径S2->Cl->Na+，故A错误；
B．C元素的单质有石墨、金刚石、C60等多种同素异形体，故B错误；
C．金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，Na元素为同周期元素中金属性最强的元素，故C正确；
D．非金属性越强，氢化物越稳定，Cl的非金属性强于S，所以Cl的氢化物更稳定，故D错误；
综上所述答案为C。
5．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的最高价氧化物固态时可用作人工降雨剂或用于冷藏食品，X、Y的最外层电子数之和与W的最外层电子数相等，W的简单氢化物与Z的单质混合光照可生成Z的氢化物和油状混合物。下列说法正确的是
A．原子半径:W＞X＞Y＞Z
B．X、Y的简单离子的电子层结构相同
C．W的简单氢化物的稳定性比Z的强
D．Z分别与W、X形成的化合物中所含化学键类型相同
【答案】B
【解析】
A、同主族从上到下原子半径逐渐增大，同周期从左向右原子半径逐渐减小，原子半径:Na＞Al＞Cl＞C，故A错误；
B、Na+、Al3+的电子层结构相同，都是10电子微粒，故B正确；
C、氯元素非金属性强于碳元素，则HCl的稳定性比CH4的强，故C错误；
D、CCl4中含有共价键、NaCl含离子键，故D错误。答案选B。
6．短周期主族元素R、X、Y、Z的原子序数依次增大，化合物M、N均由这四种元素组成，且M的相对分子质量比N小16。分别向M和N中加入烧碱溶液并加热，二者均产生可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。将M溶液和N溶液混合后产生的气体通入品红溶液中，溶液变无色，加热该无色溶液，无色溶液又恢复红色。下列说法错误的是（ ）
A．简单气态氢化物的稳定性：Y>X
B．简单离子的半径：Z>Y
C．X和Z的简单气态氢化物能反应生成两种盐
D．X和Z的氧化物对应的水化物都是强酸
【答案】D
【解析】
M为NH4HSO3，N为NH4HSO4，则素R、X、Y、Z分别为H、N、O、S元素。
A．非金属性O＞N，简单氢化物的稳定性：Y（O）＞X（N），故A正确；
B．同主族元素，离子的电子层越多离子半径越大，则离子半径：Z（S）＞Y（O），故B正确；
C．N、S的氢化物分别为氨气、硫化氢，氨气与硫化氢能够反应生成硫化铵、硫氢化铵两种盐，故C正确；
D．不能确定是否是最高价，N、S的氧化物对应水化物不一定为强酸，如亚硝酸、亚硫酸为弱酸，故D错误；故选D。
7．一种化合物Y2ZW3X可用作牙膏的添加剂，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Z的最高价氧化物的水化物是三元酸，Y的原子半径是短周期主族元素中最大的，W与X的最外层电子数之和为13。下列说法错误的是（ ）
A．简单氢化物的沸点：W＞X
B．离子半径：Y＞W＞X
C．Z的最高价氧化物可用作干燥剂
D．Y与X形成的化合物的水溶液呈碱性
【答案】B
【解析】
A．W、X的简单氢化物分别为H2O和HF，水在常温下是液体，HF是气体，简单氢化物的沸点：W＞X，故A正确；
B．W、X、Y分别为O、F、Na，核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小，离子半径：Y＜X＜W，故B错误；
C．Z的最高价氧化物五氧化二磷可用作干燥剂，可以干燥酸性或中性气体，故C正确；
D．Y与X形成的化合物氟化钠的水溶液呈碱性，由于F-水解使NaF溶液显碱性，故D正确；答案选B。
8．如表所示为部分短周期元素的原子半径及主要化合价，根据表中信息判断以下叙述正确的是。
A．A、B简单离子半径大小关系为B3＋＞A2＋
B．D、E形成的简单离子的还原性：E－＞D－
C．气态氢化物的稳定性：HD＜H2C
D．最高价氧化物对应的水化物的酸性：H2CO4＞HEO4
【答案】B
【解析】
A．核外电子排布相同的微粒，离子半径随原子序数的增大而减小，则A、B简单离子半径大小关系为B3＋＜A2＋，A错误；
B．非金属性越强，相应阴离子的还原性越弱，非金属性是F强于Cl，则D、E形成的简单离子的还原性：E－＞D－，B正确；
C．非金属性F强于S，非金属性越强，氢化物的稳定性越强，则气态氢化物的稳定性：HD＞H2C，C错误；
D．非金属性越强，最高价氧化物水化物的酸性越强，非金属性氯元素强于碳元素，则最高价氧化物对应的水化物的酸性：H2CO4＞HEO4，D错误；答案选B。
9．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，K、L、M均是由这些元素组成的二元化合物，甲、乙分别是元素X、Y的单质，甲是常见的固体，乙是常见的气体。K是无色气体，是主要的大气污染物之一，0.05ml/L丙溶液的pH为l，上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是
A．原子半径：WX
C．化合物XZ2中所有原子均满足8电子稳定结构
D．X、 Z的单质分别直接与Y的单质反应，都能生成两种氧化物。
【答案】C
【解析】
由题意分析可知，W为H元素，X为C元素，Y为O元素，Z为S元素，
A．同周期元素原子半径从左到右逐渐减小，电子层越多原子半径越大，则原子半径为C＞O＞H，即W＜Y＜X，故A错误；
B．同主族元素从上到下非金属性减弱，且碳酸的酸性小于硫酸，可知非金属性为O＞S＞C，即Y＞Z＞X，故B错误；
C．X为C元素，Z为S元素，化合物XZ2为CS2，电子式为，其中所有原子均满足8电子稳定结构，故C正确；
D．X为C元素，Z为S元素，Y为O元素，C与氧气反应可生成CO和CO2，S与氧气反应只能生成SO2，故D错误；答案选C。
10．已知A、B、C、D为短周期内原子半径依次增大的元素，X、Y、M、N 分别是由这四种元素组成的二元化合物，甲、乙为B、C两种元素对应的单质且摩尔质量相同。若X与Y的摩尔质量也相同，Y 与乙均为淡黄色固体上述物质之间的转化关系如图所示(部分反应物或生成物已省略)，则下列叙述中正确的是
A．原子序数：A r(Z) > r(Y)
B．由X、Y 组成的化合物中均不含共价键
C．Y 的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的弱
D．X 的简单气态氢化物的热稳定性比W的强
【答案】D
【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大；X是地壳中含量最多的元素，X为O元素；Y原子的最外层只有一个电子，Y为Na元素；Z位于元素周期表中IIIA族，Z为Al元素；W与X属于同一主族，W为S元素。A项，Na、Al、S都是第三周期元素，根据同周期从左到右主族元素的原子半径依次减小，原子半径：r（Y）r（Z）r（W），A项错误；B项，由X、Y组成的化合物有Na2O、Na2O2，Na2O中只有离子键，Na2O2中既含离子键又含共价键，B项错误；C项，金属性：Na（Y）Al（Z），Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的强，C项错误；D项，非金属性：O（X）S（W），X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强，D项正确；答案选D。
7．[2017江苏]短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，其中只有Y、Z处于同一周期且相邻，Z是地壳中含量最多的元素，W是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是
A．原子半径：r(X) < r(Y) < r(Z) < r(W)
B．W的最高价氧化物的水化物是一种弱碱
C．Y的单质的氧化性比Z的强
D．X、Y、Z 三种元素可以组成共价化合物和离子化合物
【答案】D
【解析】地壳中含量最多的是氧，Z为O元素，所以Y为N元素；钠是短周期金属性最强的元素，W是Na；X原子序数最小且不与Y、Z同周期，所以X是H元素。A．原子半径N>O，A错误；B．W的最高价的氧化物的水化物是氢氧化钠，是强碱，B错误；C．氮气的氧化性比氧气弱，C错误；D．H、N、O可以组成HNO3等共价化合物，也可以组成NH4NO3等离子化合物，D正确。
8．[2017新课标Ⅰ]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
【答案】C
【解析】氨可作制冷剂，所以W是氮；钠是短周期元素中原子半径最大的，所以Y是钠；硫代硫酸钠与稀盐酸反应生成黄色沉淀硫单质和刺激性气味的气体二氧化硫，所以X、Z分别是氧、硫。A．非金属性O强于N，所以X的简单氢化物的热稳定性强于W的，A正确；B．Na、O的简单离子都具有与氖原子相同的电子层结构，均是10电子微粒，B正确；C．硫化钠水解使溶液呈碱性，该溶液不能使蓝色石蕊试纸变红，C错误；D．S、O属于ⅥA，S、Na属于第三周期，D正确。答案选C。
9．[2017新课标Ⅲ]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：WW
C．化合物熔点：Y2X3