专题讲座（3）“位-构-性”综合推断题的解题方法（讲）- 2024年高考化学大一轮复习【讲义+练习+专题】

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考纲和考试说明是备考的指南针，认真研究考纲和考试说明，可增强日常复习的针对性和方向性，避免盲目备考，按方抓药，弄清楚高考检测什么，检测的价值取向，高考的命题依据。
2.精练高考真题，明确方向
经过对近几年高考题的横、纵向分析，可以得出以下三点：一是主干知识考查“集中化”，二是基础知识新视角，推陈出新，三是能力考查“综合化”。
3.摸清问题所在，对症下药
要提高后期的备考质量，还要真正了解学生存在的问题，只有如此，复习备考才能更加科学有效。所以，必须加大信息反馈，深入总结学情，明确备考方向，对症开方下药，才能使学生的知识结构更加符合高考立体网络化要求，才能实现基础→能力→分数的转化。
4.切实回归基础，提高能力
复习训练的步骤包括强化基础，突破难点，规范作答，总结方法，通过这样的总结，学生印象深刻，应用更加灵活。
专题讲座（三）“位-构-性”综合推断题的解题方法
【化学学科素养】
1.宏观辨识与微观探析：能从物质的宏观特征入手,对物质及其反应进行分类和表征。
2.证据推理与模型认知：能够通过对证据的分析,推出合理的结论;能解释证据与结论之间的关系。
3.科学态度与社会责任：具有理论联系实际的观念,能依据实际条件,结合所学的化学知识和方法,解决生产、生活中简单的化学问题。
【必备知识解读】
一、建立“位—构—性”关系模型
1．结构与位置互推是解题的核心
(1)掌握四个关系式：①电子层数＝周期数；②质子数＝原子序数；③最外层电子数＝主族序数；④主族元素的最高正价＝主族序数(O、F除外)，最低负价＝主族序数－8。
(2)熟练掌握周期表的结构及周期表中的一些特殊规律：①“凹”型结构的“三短三长一不全，七主七副八零完”；②各周期元素种类；③稀有气体的原子序数及在周期表中的位置；④同主族上下相邻元素原子序数的关系。
2．性质与位置互推是解题的关键
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：(1)元素的金属性、非金属性；(2)气态氢化物的稳定性；(3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性；(4)金属与水或酸反应置换H2的难易程度。
3．结构和性质的互推是解题的要素
(1)电子层数和最外层电子数决定元素原子的金属性和非金属性；(2)同主族元素最外层电子数相同，化学性质相似；(3)正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点；(4)判断元素金属性和非金属性的强弱。
4．熟记常见题眼，是解题的“突破口”
(1)微粒的电子层结构特征
稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同：①与He原子电子层结构相同的离子有H－、Li＋、Be2＋；②与Ne原子电子层结构相同的离子有F－、O2－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等；③与Ar原子电子层结构相同的离子有Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等。
(2)周期表中特殊位置的常见元素
①族序数等于周期数的元素：H、Be、Al、Ge等。
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等。
⑤周期数是族序数3倍的元素：Na、Ba。
⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C等。
⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。
⑧除H外，原子半径最小的元素：F。
⑨短周期元素中离子半径最大的元素：P。
(3)常见元素及其化合物的特性
①形成化合物种类最多的元素：C；自然界中硬度最大的物质：金刚石；碳的气态氢化物中氢的质量分数最高的物质：CH4。
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、氢化物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单质最轻的元素：H；单质最轻的金属元素：Li。
⑤单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。
⑥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。
⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物能起化合反应的元素：N；能起氧化还原反应的元素：S。
⑧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。
二、依据元素原子结构推断元素
利用原子结构、核外电子排布特征为元素推断的突破口，是元素推断题的重要类型之一，题目通常以文字叙述的形式给出元素原子的核外电子排布、位置关系等关键信息。解题时可结合短周期元素的原子结构及元素的特殊性质，对元素进行合理的推断。
1．根据核外电子的排布三大规律推断元素
(1)最外层电子规律
(2)“阴三、阳四”规律
某元素阴离子最外层电子数与次外层电子数相等，该元素位于第三周期；若为阳离子，则位于第四周期。如S2－、K＋最外层电子数与次外层电子数相等，则S位于第三周期，K位于第四周期。
(3)“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。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．依据“等电子”微粒
(1)寻找“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法
①“10电子”微粒
②“18电子”微粒
CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH……
(2)记忆其他等电子微粒
①“14电子”微粒：Si、N2、CO、C2H2、Ceq \\al(2－,2)。
②“16电子”微粒：S、O2、C2H4、HCHO。
(3)质子数和核外电子数分别相等的两种微粒关系
①可以是两种原子，如同位素原子。
②可以是两种分子，如CH4、NH3等。
③可以是两种带电荷数相同的阳离子，如NHeq \\al(＋,4)、H3O＋。
④可以是两种带电荷数相同的阴离子，如OH－、F－。
3．根据元素在周期表中位置，确定其化合物的化学式
知道元素在周期表中的主族序数后，根据化合价规律就可以写出它的化合物的化学式，例如(用R代表元素)：
三、依据元素周期表结构推断元素
残缺元素周期表型推断题一般给出两种信息：一是给出局部的元素周期表，展示出几种不同元素的相对位置；二是给出某种元素的位置特征、原子结构特征或由该元素形成的单质或化合物的特殊性质。解答此类题目时，要先根据给出的某种元素的特殊结构或性质，确定该元素在周期表中的位置，然后以此为“坐标原点”，根据其他元素与该元素的位置关系，进而确定其他未知的元素。
1．元素周期表中短周期特殊结构的应用
(1)元素周期表中第一周期只有两种元素H和He，H元素所在的第ⅠA族为元素周期表的左侧边界，第ⅠA族左侧无元素分布。
(2)He为0族元素，0族元素为元素周期表的右侧边界，0族元素右侧没有元素分布。
2．熟悉主族元素在周期表中的特殊位置
四、依据元素及其化合物性质推断元素
利用元素及其化合物特殊组成与特殊性质推断题，是近几年高考的热点题型，题目一般通过文字叙述提供某些元素及其化合物的相关性质(如能腐蚀玻璃、黄绿色气体等)，解题时抓住这些关键特性，首先确定其为何种元素，然后以此为突破口，推知其他未知元素。
【关键能力拓展】
一、 元素的金属性和非金属性强弱的判断
（1）通常根据最高价氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素金属性或非金属性的强弱，而不是根据其他化合物酸碱性的强弱来判断。
（2）非金属性强弱与单质的活泼性不完全一致；通常非金属性越强，其单质越活泼，但也有例外。如非金属性：O>Cl，但Cl2比O2活泼，原因是O2中存在O=O双键，比Cl—Cl单键难断裂。
二、离子半径比较电子层结构相同的离子
(1)同周期——“序大径小”
①方法：同周期，从左到右，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小。
②实例：11～17号元素
r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)。
(2)同主族——“序大径大”
①方法：同主族，从上到下，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大。
②实例：
r(Li)Y
【答案】B
【分析】由Z或M元素的气态氢化物和其气态氧化物可反应生成该元素的单质和水可知，Z和M为N或S，结合题表可知Z为N，M为S；由W元素是生物体中含量最多的元素可知，W为O；结合题表可知Y为C、X为Al。
【解析】的半径最大，、的电子层数相等，由“序大径小”规律可知的半径大于，即简单离子半径M>Z>W，A正确；转化为的反应为可逆反应，故体系中存在，所以该体系有颜色，B错误；工业上可通过电解熔融的氧化铝制备铝单质，C正确；M与Y的最高价氧化物对应的水化物分别为和，故酸性M>Y，D正确；故选B。
【变式探究】W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知
A．X、Y、Z形成的最简单氢化物中稳定性最强的是Y
B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y
C．X元素形成的简单阴离子还原性大于Y
D．Z和X形成的化合物ZX2能用于自来水的消毒
【答案】D
【分析】根据题给信息知W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，则W为氮元素；结合四种短周期元素在元素周期表中的相对位置判断，X为氧元素，Y为硫元素，Z为氯元素。
【解析】非金属性：O＞Cl＞S，最简单氢化物稳定性最强的是O，A错误；同主族元素由左向右元素的非金属性逐渐增强，最高价氧化物水化物的酸性逐渐增强，故高氯酸的酸性一定强于硫酸，其它含氧酸则不一定，B错误；同主族元素由上到下元素的非金属性逐渐减弱，形成阴离子的还原性逐渐增强，故O2-还原性弱于S2-，C错误；Cl与O形成ClO2，ClO2具有强氧化性可用作自来水的杀菌消毒， D正确；
故选D。
高频考点三 依据元素结构特点及物质特性或用途推断
例3. 现有4种短周期主族元素X、Y、Z和Q，原子序数依次增大，其中Z、Q在同一周期。相关信息如下表：
下列说法正确的是
A．常温时，X单质能与水发生剧烈反应
B．Y与Q元素组成的YQ4分子，空间构型为正四面体
C．Y、Z、Q最高价氧化物对应水化物的酸性依次减弱
D．第五周期且与Q同主族元素的单质在常温常压下呈液态
【答案】B
【解析】X原子的最外层电子数是核外电子总数的一半，由于最外层电子数不超过8个，因此X只能是第二周期的Be；Y元素的最高化合价和最低化合价之和为零，位于第ⅣA族，Y是C或Si；Z单质为淡黄色固体，常存在于火山喷口附近，因此Z是S；Q是同周期元素中原子半径最小，且Z和Q位于同一周期，因此Q是Cl。根据以上分析可知X是Be，Y是C或Si，Z是S，Q是Cl。Be的金属性弱于Mg，常温时镁和冷水不反应，因此Be单质不能与水发生剧烈反应，A错误；Y与Q元素组成的CCl4或SiCl4分子，空间构型均为正四面体，B正确；Y、Z、Q三种元素的非金属性逐渐增强，非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，则最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强，C错误；第五周期且与Cl同主族元素的单质是碘，在常温常压下呈固态，D错误；故选B。
【变式探究】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，相关信息如表，下列说法错误的是
A．X和Y的简单氢化物的沸点：X>YB．Z的单质既能与水反应，又能与乙醇反应
C．Q分子中含有极性共价键和非极性共价键D．四种元素中，W原子半径最小，Z原子半径最大
【答案】A
【分析】已知，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。宇宙中含量最多的元素为H元素；W与Y可形成原子个数比为1∶1的分子Q，Y原子序数小于Z，Q为，Y为 O元素；最高化合价和最低化合价代数和为零，原子序数小于Y，X为C元素；周期数是族序数的3倍，为第三周期第ⅠA族元素，Z为Na元素，据此分析解答。
【解析】X和Y的简单氢化物分别为、，由于分子间能形成氢键，所以沸点：，A错误；Na单质既能与水反应，又能与乙醇反应，B正确；Q为，结构式为H—O—O—H，分子中含有极性共价键和非极性共价键，C正确；H、C、O、Na四种元素原子半径由小到大的顺序为HN2，即乙>甲，A错误；X、Y、Z为N、S、Cl，Cl在自然界以化合物形式存在，B错误；NH4Cl中存在离子键和共价键，C正确；NH3的水溶液显碱性，，D错误；故选C。
高频考点六 结构特点与物质的微观结构相结合推断
例6．一种麻醉剂的分子结构式如图所示。其中，的原子核只有1个质子；元素、、原子序数依次增大，且均位于的下一周期；元素的原子比原子多8个电子。下列说法不正确的是
A．是一种强酸
B．非金属性：
C．原子半径：
D．中，的化合价为+2价
【答案】C
【解析】题给化合物结构中X、W、E均形成1个共价键、Y形成4个共价键、Z形成2个共价键。X的原子核只有1个质子，则X为H元素；元素Y、Z、W原子序数依次增大，且均位于X的下一周期，即第二周期元素，则Y为C元素，Z为O元素，W为F元素；元素E的原子比W原子多8个电子，则E为Cl元素，综合以上分析可知，X、Y、Z、W、E分别为H、C、O、F、Cl元素。据此分析解答。氯元素非金属性较强，其最高价氧化物的水化物HClO4是一种强酸，故A正确；同一周期元素从左到右非金属性逐渐增强，所以非金属性：F>O>C，故B正确； 同一周期从左到右原子半径逐渐减小，同一主族从上到下原子半径逐渐增大，电子层越多半径越大，所以原子半径：Cl>C>F，故C错误； OF2中，F为-1价，则O的化合价为+2价，故D正确；答案选C。
【变式探究】一种化合物的结构如图所示，Q、X、Y、Z、W为相邻两个短周期主族元素，原子序数依次增大，W元素的最外层电子数等于其电子总数的三分之一。下列说法正确的是
A．通常所用的农药中含有Z、W等元素
B．氢化物的沸点一定是Y>Z>X
C．由Q、Y、W形成的正盐只有一种
D．Q的单质在空气中燃烧的产物具有强氧化性
【答案】A
【分析】从结构图可知，Y共用2对电子，达到稳定结构，Y最外层有6个电子，X共用4对电子达到稳定结构，则X最外层有4个电子，Z共用1对电子，则Z最外层有7个电子，W得一个电子后形成6个共价键，W元素的最外层电子数等于其电子总数的三分之一，则W最外层有5个电子，又因为Q、X、Y、Z、W为相邻两个短周期主族元素，原子序数依次增大，故Q为Li，X为C，Y为O，Z为F，W为P。
【解析】通常所用的农药中含有F、P等元素，A正确；未说明是最简单氢化物，无法比较沸点高低，B错误；由Li、P、O形成的正盐有、等，C错误；Li在空气中燃烧生成，其不具有强氧化性，D错误；故选A。
【变式探究】某电池材料结构如图所示。X、Y、Z、M、W为同周期主族元素。X原子的最外层电子数是W原子次外层电子数的3倍，下列说法正确的是
A．实验室保存M的单质，需使用到Z的多种氢化物形成的混合物
B．该电池材料中存在离子键、极性键、非极性键、配位键、氢键
C．最简单氢化物的沸点为X