2021年高考化学一轮复习讲义 第5章 专题突破21　“位—构—性”综合推断题的解题方法

专题突破21　“位—构—性”综合推断题的解题方法

考情分析　元素周期表和元素周期律是高考考查的热点和重点，主要以选择题的形式考查元素在周期表中的位置、结构与性质的关系。如2019年全国卷Ⅰ第13题，卷Ⅱ第9题，2018年全国卷Ⅰ第12题，卷Ⅱ第10题；2017年全国卷Ⅰ第12题，卷Ⅱ第9题等，都是结合原子结构、元素周期表、元素及其化合物知识的综合考查。

一、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．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)：

二、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。

利用这个关系可以确定元素所在的周期和族。

2．熟悉主族元素在周期表中的特殊位置

三、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的元素推断题，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。

题组一　结构特点与元素在周期表中的位置相结合推断

1．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如下图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，下列说法不正确的是(　　)

A．原子半径：W>Z>Y>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　在短周期元素中，W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，则W是15号的P元素，根据元素在周期表中的相对位置关系可确定：X是N元素，Y是O元素；Z是Si元素。

2．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

答案　D

解析　设W原子的最外层电子数为x，由图表可知，四种元素原子的最外层电子数之和＝x＋x＋1＋x－2＋x＋2＝21，解得x＝5，则W为N元素、X为O元素、Y为Al元素、Z为Cl元素。NH3分子间有氢键，其沸点比HCl高，故A错误；Al(OH)3显两性，N元素的氧化物对应的水化物HNO3、HNO2均显酸性，故B错误；Al2O3是离子晶体，熔点高，而AlCl3是分子晶体，熔点低，故C错误；Al3＋和O2－结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，故D正确。

题组二　结构特点与物质特性或用途相结合推断

3．(2019·河北衡水中学高三第一次联合考试)X、Y、Z、R、W是原子序数依次递增的五种短周期主族元素，它们所在周期数之和为11，其中Y元素最高与最低化合价的代数和为2，Y和Z的单质生成的化合物是一种传递神经信息的“信使分子”，R的原子半径是五种元素中最大的，Y和W是同族元素。下列说法错误的是(　　)

A．简单离子的还原性：Y>Z

B．R的单质可能是金属或非金属

C．由X、Z和W构成的酸一定是三元酸

D．标准状况下，1 mol YZ与0.5 mol Z2混合后所得气体的体积一定小于22.4 L

答案　C

解析　Y元素为N元素，W元素为P元素，“信使分子”为NO，则Z元素为O元素；R的原子半径是五种元素中最大的，所以应为第三周期的Na、Mg、Al或Si，则X元素为H元素。A项，还原性：N3－>O2－，正确；B项，R可能为Na、Mg、Al或Si，是金属或非金属，正确；C项，H、O、P也可能构成一元酸HPO3等，错误；D项，由于2NO2N2O4，所以1 mol NO与0.5 mol O2混合后所得气体的物质的量小于1 mol，其体积在标准状况下一定小于22.4 L，正确。

4．(2019·河南省大象联考高三高考质量测评) 蒙脱石散是一种温和的止泻剂，适合儿童使用。其主要成分是由A、B、D、E四种原子序数依次增大的短周期元素组成的物质D4[E4B10(BA)8]，其中D元素是地壳中含量最高的金属元素，E元素的单质常用来制造太阳能电池，A3B＋和BA－含有相同的电子数。下列说法错误的是(　　)

A. 原子半径：D>E>B>A

B. 简单氢化物的稳定性：E>B

C. A、B组成的一种化合物是绿色氧化剂

D. 含E的一种盐溶液常作木材防火剂

答案　B

解析　根据分析可知：A为H，B为O，D为Al，E为Si。同周期元素，从左到右原子半径依次减小，原子半径：Al>Si>O>H，故A正确；非金属性越强，简单氢化物的稳定性越大，非金属性：O>Si，则简单氢化物的稳定性：H2O>SiH4，故B错误；H2O2是绿色氧化剂，故C正确；Na2SiO3的水溶液常作木材防火剂，故D正确。

题组三　结构特点与物质转化相结合推断

5．(2016·全国卷Ⅰ，13)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物，n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，q的水溶液具有漂白性，0.01 mol·L－1r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．原子半径的大小W<X<Y

B．元素的非金属性Z>X>Y

C．Y的氢化物常温常压下为液态

D．X的最高价氧化物的水化物为强酸

答案　C

解析　由n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，可知Z元素为Cl，n为Cl2，再根据q的水溶液具有漂白性，可知q为HClO，由0.01 mol·L－1 r溶液的pH为2，可判断r为一元强酸，则r为HCl，然后根据n和p的反应条件，以及s通常是难溶于水的混合物，可知p为烷烃，s为烷烃的氯代物；根据题意，W、X、Y、Z是短周期原子序数依次增加的四种元素，可进一步推知W、X、Y、Z分别为H、C、O、Cl。A项，根据原子半径的变化规律，可知原子半径：H<O<C，错误；B项，根据同周期元素非金属性的变化规律，可知非金属性：O＞C，再由CCl4、ClO2中化合价的正负，可知非金属性：O＞Cl＞C，错误；C项，氧的氢化物可能为H2O或H2O2，常温常压下二者均为液态，正确；D项，碳的最高价氧化物的水化物H2CO3为弱酸，错误。

6．短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，由这些元素组成的常见物质的转化关系如下图，其中a、b、d、g为化合物，a为淡黄色固体，c是Z的单质，该单质与沸水反应，且该单质可制造照明弹；f为固体单质。下列有关说法正确的是(　　)

A．简单离子半径：Y>Z>X

B．元素的非金属性：W>X

C．最高价氧化物对应水化物的碱性：Y>Z

D．X、Y两种元素组成的化合物只含离子键

答案　C

解析　a为淡黄色固体，且为常见化合物，故a为Na2O2，c能与沸水反应，还可制造照明弹，故c为Mg单质，即Z为Mg，Y为Na；f为固体单质，根据图中各物质的转化关系可知f为C单质，故W为C，X为O；转化关系图中b为CO2，d为Na2CO3，e为O2，g为MgO。简单离子半径O2－>Na＋>Mg2＋，A项错误；非金属性：C<O，B项错误；NaOH的碱性比Mg(OH)2的强，C项正确；O、Na可组成Na2O、Na2O2，前者只含离子键，后者含离子键和共价键，D项错误。

7．(2020·天津市第一中学高三上学期第三次月考)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次递增，a、b、c、d、e、f是由这些元素组成的化合物，d是淡黄色粉末，m为元素Y的单质，通常为无色无味的气体。上述物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．简单离子半径：Z<Y

B．d中既含有离子键又含有共价键， 其中阳离子和阴离子的数目之比为2∶1

C．简单气态氢化物的热稳定性：Y>X

D．由上述4种元素组成的化合物的水溶液一定显酸性

答案　D

解析　短周期元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次递增，a、b、c、d、e、f 是由这些元素组成的化合物，d 是淡黄色粉末，d为Na2O2，m为元素Y的单质，通常为无色无味的气体，则m为O2，则Y为O元素，根据图示转化关系可知：a为烃，b、c分别为CO2、H2O，e、f分别为Na2CO3、NaOH，结合原子序数可知，W为H，X为C，Y为O，Z为Na，据此解答。Z、Y的离子具有相同电子层结构，原子序数越大，其相应的离子半径就越小，所以简单离子半径：Z＜Y，选项A正确；过氧化钠为离子化合物，含有离子键和共价键，含有阳离子钠离子和阴离子过氧根离子，阳离子和阴离子的数目之比为2∶1，选项B正确；元素非金属性越强，其对应的氢化物越稳定，由于元素的非金属性：Y>X，所以简单气态氢化物的热稳定性：Y＞X，选项C正确；上述4种元素组成的化合物是NaHCO3，该物质属于强碱弱酸盐，其水溶液水解显碱性，选项D错误。

题组四　结构特点与物质的微观结构相结合推断

8．(2019·南阳市第一中学高三上学期第二次开学考试)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、Z位于同主族，四种元素组成的一种化合物的结构式为。下列说法不正确的是(　　)

A．W的最简单氢化物的稳定性比X的弱

B．X、Y形成的化合物水溶液显碱性

C．W与Y形成的化合物中一定含有离子键

D．原子半径：Y>Z>X>W

答案　D

解析　本题主要考查原子结构与元素周期律的知识，侧重考查学生元素推断和知识迁移能力。W、X、Y、Z四种元素依次为O、F、Na、S。氧的非金属性比氟的弱，稳定性：H2O<HF，A项正确；NaF溶液显碱性，B项正确；Na2O2和Na2O中均含有离子键，C项正确；原子半径：Na>S>O>F，D项错误。

9．(2019·全国卷Ⅰ，13)科学家合成出了一种新化合物(如图所示)，其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是(　　)

A．WZ的水溶液呈碱性

B．元素非金属性的顺序为X>Y>Z

C．Y的最高价氧化物的水化物是中强酸

D．该新化合物中Y不满足8电子稳定结构

答案　C

解析　氯化钠是强酸强碱盐，其水溶液呈中性，A项错误；元素非金属性顺序为Z(Cl)>Y(P)>X(Si)，B项错误；磷的最高价氧化物是P2O5，其对应的水化物为HPO3、H3PO4，它们均是中强酸，C项正确；2个硅原子和1个P原子形成2个共价键，阴离子得到1个电子，所以该化合物中磷原子最外层达到8电子稳定结构，D项错误。