元素“位-構(gòu)-性”的綜合推斷【解析】

元素“位—構(gòu)—性”的綜合推斷【真題導(dǎo)引】1.(2024·江蘇卷)我國探月工程取得重大進(jìn)展。月壤中含有Ca、Fe等元素的磷酸鹽,下列元素位于元素周期表第二周期的是()A.O B.PC.Ca D.Fe答案A解析O的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,核外有兩個(gè)電子層,則O位于元素周期表中第二周期,A正確;P的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,核外有三個(gè)電子層,則P位于元素周期表中第三周期,B錯(cuò)誤;Ca的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,核外有四個(gè)電子層,則Ca位于元素周期表中第四周期,C錯(cuò)誤;Fe的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,核外有四個(gè)電子層,則Fe位于元素周期表中第四周期,D錯(cuò)誤。2.(2021·江蘇卷)前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,X是空氣中含量最多的元素,Y的周期序數(shù)與族序數(shù)相等,基態(tài)時(shí)Z原子3p原子軌道上有5個(gè)電子,W與Z處于同主族。下列說法正確的是()A.原子半徑:r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)B.X的第一電離能比同周期相鄰元素的大C.Y的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性比Z的強(qiáng)D.Z的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比W的弱答案B解析前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,X是空氣中含量最多的元素,則X為N元素;Y的周期序數(shù)與族序數(shù)相等,則Y為Al;基態(tài)時(shí)Z原子3p原子軌道上有5個(gè)電子,則Z為Cl;W與Z處于同一主族,則W為Br。A.根據(jù)同周期從左到右原子半徑逐漸減小,同主族從上到下原子半徑逐漸增大,因此原子半徑:r(X)<r(Z)<r(Y)<r(W),故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)同周期從左到右第一電離能呈增大趨勢,但N的2p處于半充滿狀態(tài),因此X(N)的第一電離能比同周期相鄰元素的大,故B正確;C.Y的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性比Z的弱即Al(OH)3<HClO4,故C錯(cuò)誤;D.同主族從上到下,非金屬性逐漸減弱,簡單氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱,所以Z的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比W的強(qiáng),故D錯(cuò)誤。3.(2024·廣東卷)一種可為運(yùn)動(dòng)員補(bǔ)充能量的物質(zhì),其分子結(jié)構(gòu)式如圖。已知R、W、Z、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,Z和Y同族,則下列說法正確的是()A.沸點(diǎn):ZR3<YR3B.最高價(jià)氧化物的水化物的酸性:Z<WC.第一電離能:Z<X<WD.ZX3答案D解析Y可形成5個(gè)共價(jià)鍵,Z可形成3個(gè)共價(jià)鍵,Z和Y同族,Y原子序數(shù)比Z大,即Z為N元素,Y為P元素;W可形成4個(gè)共價(jià)鍵,原子序數(shù)比N小,即W為C元素;R可形成1個(gè)共價(jià)鍵,原子序數(shù)比C小,即R為H元素;X可形成2個(gè)共價(jià)鍵,原子序數(shù)在N和P之間,即X為O元素。A.由于NH3可形成分子間氫鍵,而PH3不能,因此沸點(diǎn):NH3>PH3,故A錯(cuò)誤;B.W為C元素、Z為N元素,由于非金屬性:C<N,因此最高價(jià)氧化物的水化物的酸性:H2CO3<HNO3,故B錯(cuò)誤;C.同周期元素從左到右第一電離能有增大趨勢,ⅡA族、ⅤA族原子第一電離能大于同周期相鄰元素,即第一電離能:C<O<N,故C錯(cuò)誤;D.NO3?的中心N原子價(jià)層電子對數(shù)為3+5+1?2×32=3,屬于sp2雜化,為平面三角形,CO32?的中心C4.(2024·浙江1月選考)X、Y、Z、M和Q五種主族元素,原子序數(shù)依次增大,X原子半徑最小,短周期中M電負(fù)性最小,Z與Y、Q相鄰,基態(tài)Z原子的s能級與p能級的電子數(shù)相等,下列說法不正確的是()A.沸點(diǎn):X2Z>X2QB.M與Q可形成化合物M2Q、M2Q2C.化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù):M2Z>M2QD.YZ3答案D解析X半徑最小為H,短周期電負(fù)性最小則M為Na,Z原子的s能級與p能級的電子數(shù)相等,則Z為O,Z與Y、Q相鄰,Y為N,Q為S,以此分析;A.H2O中含有氫鍵,則沸點(diǎn)高于H2S,A正確;B.Na與O形成Na2O、Na2O2,則O與S同族化學(xué)性質(zhì)相似,B正確;C.Na2O的電子式為Na+[︰O‥‥︰]2-Na+,Na2S的電子式為Na+[︰S‥‥︰]2-Na+,離子鍵百分?jǐn)?shù)是依據(jù)電負(fù)性差值計(jì)算出來的,差值越大,離子鍵百分?jǐn)?shù)越大,O的電負(fù)性大于S,則Na2O離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)大于Na2S,C正確;D.YZ3?是NO3?,NO3?中N原子為sp2雜化,孤電子對數(shù)為0,為平面三角形,QZ5.(2023·湖北卷)W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增加的同一短周期元素,其中X、Y、Z相鄰,W的核外電子數(shù)與X的價(jià)層電子數(shù)相等,Z2是氧化性最強(qiáng)的單質(zhì),4種元素可形成離子化合物(XY)+(WZ4)-。下列說法正確的是()A.分子的極性:WZ3<XZ3B.第一電離能:X<Y<ZC.氧化性:X2Y3<W2Y3D.鍵能:X2<Y2<Z2答案A解析Z2是氧化性最強(qiáng)的單質(zhì),則Z是F,X、Y、Z相鄰,且X、Y、Z為原子序數(shù)依次增加的同一短周期元素,則X為N,Y為O,W的核外電子數(shù)與X的價(jià)層電子數(shù)相等,則W為B,即W為B、X為N、Y為O、Z是F,以此解題。A.由分析可知,WZ3為BF3,XZ3為NF3,其中前者的價(jià)層電子對數(shù)為3且無孤電子對,空間構(gòu)型為平面三角形,為非極性分子,后者的價(jià)層電子對數(shù)為4,有一對孤電子對,空間構(gòu)型為三角錐形,為極性分子,則分子的極性:BF3<NF3,A正確;B.由分析可知,X為N、Y為O、Z是F,同一周期越靠右,第一電離能越大,但是N的價(jià)層電子排布式為2s22p3,為半滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),其第一電離能大于同周期相鄰的元素,則第一電離能:O<N<F,B錯(cuò)誤;C.由分析可知,X2Y3為N2O3,W2Y3為B2O3,N2O3中N元素化合價(jià)為+3價(jià),同亞硝酸鹽中氮元素的價(jià)態(tài)相同,具有較強(qiáng)的氧化性,B2O3則性質(zhì)相對穩(wěn)定,故氧化性N2O3>B2O3,故C錯(cuò)誤;D.氮?dú)夥肿又惺堑I,氧氣分子中是氧氧雙鍵,氟氣分子中是單鍵,鍵能越大,物質(zhì)越穩(wěn)定,則鍵能:N2>O2>F2,故D錯(cuò)誤?？记榉治?“位—構(gòu)—性”的綜合推斷,是高考必考題,題給信息一般有原子序數(shù)關(guān)系、原子核外電子排布、元素和物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)的應(yīng)用等?？疾榻嵌?(1)微粒的半徑、氧化性或還原性、簡單氫化物的穩(wěn)定性、最高價(jià)氧化物水化物的酸堿性等。(2)化學(xué)鍵類型、化合物類型、原子個(gè)數(shù)組成等。(3)物質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)用?！竞诵恼稀?.結(jié)構(gòu)與位置互推是解題的核心(1)對同一元素的原子,掌握四個(gè)關(guān)系式:①質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù);②能層數(shù)=周期數(shù);③最外層電子數(shù)=主族序數(shù);④主族元素的最高正價(jià)=主族序數(shù)(O、F除外),最低負(fù)價(jià)=主族序數(shù)-8。(2)熟練掌握元素周期表的結(jié)構(gòu)及元素周期表中的一些特殊規(guī)律:①“凹”型結(jié)構(gòu)的“三短四長七剛滿,七主八副同零完”;②前四周期元素種類;③稀有氣體元素的原子序數(shù)及在元素周期表中的位置;④同主族相鄰元素原子序數(shù)的關(guān)系。2.性質(zhì)與位置互推是解題的關(guān)鍵熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,主要包括:(1)元素的金屬性、非金屬性;(2)簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性;(3)最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性;(4)金屬與水或酸反應(yīng)置換出H2的難易程度。3.結(jié)構(gòu)和性質(zhì)互推是解題的要素(1)電子層數(shù)和最外層電子數(shù)決定元素原子的金屬性和非金屬性;(2)同主族元素最外層電子數(shù)相同,化學(xué)性質(zhì)相似;(3)正確推斷原子半徑和離子半徑的大小及結(jié)構(gòu)特點(diǎn);(4)判斷元素金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱。4.元素的推斷(1)根據(jù)元素(短周期)在周期表中的特殊位置推斷①周期序數(shù)(電子層數(shù))等于主族序數(shù)(最外層電子數(shù))2倍的元素:Li。②周期序數(shù)(電子層數(shù))等于主族序數(shù)(最外層電子數(shù))3倍的元素:Na。③最高正價(jià)是最低負(fù)價(jià)絕對值3倍的元素:S。④W與X是同主族的短周期元素,X的原子序數(shù)是W的2倍,W是O,X是S。⑤最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為6的元素:Cl。⑥最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為4的元素:S。⑦最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為2的元素:N、P。⑧最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為0的元素:H、C、Si。(2)根據(jù)金屬性、非金屬性推斷①短周期中金屬性最強(qiáng)的元素:Na。②非金屬性最強(qiáng)的元素:F。③常見的半導(dǎo)體材料:Si。(3)根據(jù)含量推斷①空氣中含量最多的元素:N。②地殼中含量最多的元素:O。③地殼中含量最多的金屬元素:Al。(4)根據(jù)特殊性質(zhì)推斷①既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的常見物質(zhì):Al、Al2O3、Al(OH)3、NaHCO3。②形成化合物種類最多、其某一種單質(zhì)是硬度最大的物質(zhì)的元素:C。③氣態(tài)氫化物溶于水顯堿性的元素:N。④密度最小的氣體:H2。⑤氣態(tài)氫化物能和它的氧化物在常溫下反應(yīng)生成該元素的單質(zhì)的元素:S。⑥氣態(tài)氫化物和其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物能反應(yīng)生成離子化合物的元素:N。⑦同主族并且能夠形成離子化合物的元素:H、Na或Li。⑧同周期的三種元素,最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物兩兩之間反應(yīng)生成鹽和水:Na、Al、S(或Cl)?！灸M預(yù)測】1.(2023·全國乙卷)一種礦物由短周期元素W、X、Y組成,溶于稀鹽酸有無色無味氣體生成。W、X、Y原子序數(shù)依次增大。簡單離子X2-與Y2+具有相同的電子結(jié)構(gòu)。下列敘述正確的是()A.X的常見化合價(jià)有-1、-2B.原子半徑大小為Y>X>WC.YX的水合物具有兩性D.W單質(zhì)只有4種同素異形體答案A解析W、X、Y為短周期元素,原子序數(shù)依次增大,簡單離子X2-與Y2+具有相同的電子結(jié)構(gòu),則X位于第二周期,Y位于第三周期,X為O,Y為Mg,W、X、Y組成的物質(zhì)能溶于稀鹽酸有無色無味的氣體產(chǎn)生,則W為C,產(chǎn)生的氣體為二氧化碳,據(jù)此解答。A.X為O,氧的常見價(jià)態(tài)有-1價(jià)和-2價(jià),如H2O2和H2O,A正確;B.W為C,X為O,Y為Mg,同主族時(shí)電子層數(shù)越多,原子半徑越大,電子層數(shù)相同時(shí),原子序數(shù)越小,原子半徑越大,所以原子半徑大小為:Y>W>X,B錯(cuò)誤;C.Y為Mg,X為O,他們可形成MgO,水合物為Mg(OH)2,Mg(OH)2只能與酸反應(yīng)生成鹽和水,不能與堿反應(yīng),所以YX的水合物沒有兩性,C錯(cuò)誤;D.W為C,碳的同素異形體有:金剛石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳納米管等,種類不止四種,D錯(cuò)誤。2.A、B、C、D、E為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,分布在三個(gè)不同周期。X、Y、Z、W為這些元素形成的化合物,X為二元化合物且為強(qiáng)電解質(zhì),W的水溶液呈堿性,物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A.離子半徑:C>D>BB.化合物Y中既有離子鍵又有共價(jià)鍵C.電解熔融狀態(tài)下的化合物Z,可制備D的單質(zhì)D.向X溶液中逐滴滴入W溶液,現(xiàn)象是先產(chǎn)生沉淀,后沉淀溶解答案B解析由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知兩性化合物應(yīng)為Al(OH)3,D為Al,X為HCl,Z為AlCl3,W為Na[Al(OH)4],Y為NaOH,氣體單質(zhì)為氫氣,則A為H元素,B為O元素,C為Na元素,D為Al元素,E為Cl元素。O2-、Na+、Al3+的核外電子排布相同,核電荷數(shù)越大,離子半徑越小,則離子半徑:O2->Na+>Al3+,A錯(cuò)誤;Y為NaOH,NaOH中既有離子鍵又有共價(jià)鍵,B正確;AlCl3為共價(jià)化合物,熔融狀態(tài)下沒有自由移動(dòng)的離子,不能用電解熔融狀態(tài)下的AlCl3制備Al單質(zhì),C錯(cuò)誤;向鹽酸中逐滴滴入Na[Al(OH)4]溶液,相當(dāng)于鹽酸過量,先發(fā)生反應(yīng)4H++[Al(OH)4]-===Al3++4H2O,后發(fā)生反應(yīng):3[Al(OH)4]-+Al3+===4Al(OH)3↓,則現(xiàn)象是先沒有沉淀生成,后產(chǎn)生沉淀,D錯(cuò)誤。3.(2024·鎮(zhèn)江調(diào)研)前4周期元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,基態(tài)X原子的電子總數(shù)是其最高能級電子數(shù)的3倍;在同周期元素中,第一電離能數(shù)值比Y大的元素有2種;Z是金屬性最強(qiáng)的短周期元素;W元素基態(tài)原子最外層只有2個(gè)電子,且內(nèi)層軌道均排滿電子。下列說法中正確的是()A.Y在周期表中位于第二周期ⅥA族B.電負(fù)性大小:x(Z)<x(X)<x(Y)C.X的最高價(jià)氧化物的水化物酸性比Y的強(qiáng)D.W元素在元素周期表中的s區(qū)答案B解析基態(tài)X原子的電子總數(shù)是其最高能級電子數(shù)的3倍,則X的電子排布為1s22s1或1s22s22p2,X為Li或C。Z是金屬性最強(qiáng)的短周期元素,Z為Na。在同周期元素中,第一電離能數(shù)值比Y大的元素有2種,Y為N。W元素基態(tài)原子最外層只有2個(gè)電子,且內(nèi)層軌道均排滿,W可能為Mg或Zn。A.Y為第二周期ⅤA族,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B.同周期從左往右電負(fù)性增強(qiáng),同族元素從下往上電負(fù)性增強(qiáng),則電負(fù)性Z<X<Y,B項(xiàng)正確;C.同周期從左往右非金屬性增強(qiáng),最高價(jià)氧化物的水化物酸性增強(qiáng),即X的最高價(jià)氧化物的水化物酸性比Y的弱,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D.若W為Zn,則屬于ds區(qū)元素,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2024·鹽城模擬)W、X、Y、Z、M為20號(hào)以前的元素,原子序數(shù)依次增加。W元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn;W與Y位于同一周期,基態(tài)Y原子的s軌道與p軌道電子數(shù)相等;Z、M元素的基態(tài)原子都只有一個(gè)未成對電子,它們相互作用形成的離子的電子層結(jié)構(gòu)相同,并且離子最高能級的電子對數(shù)等于其能層數(shù),下列說法正確的是()A.簡單氫化物的沸點(diǎn):Z>Y>X>WB.同周期元素第一電離能小于Y的有5種C.氧化物對應(yīng)的水化物的酸性:Z>X>WD.W、Z形成的化合物和Y、M形成的化合物可能含有非極性鍵答案D解析W、X、Y、Z、M為20號(hào)以前的元素,原子序數(shù)逐漸增大,W元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn,n=2,外圍電子排布2s22p2,為C元素,W與Y位于同一周期,基態(tài)Y原子的s軌道與p軌道電子數(shù)相等,判斷Y為O元素,X為N元素,Z、M元素的基態(tài)原子都只有一個(gè)未成對電子,它們相互作用形成的離子的電子層結(jié)構(gòu)相同,并且離子最高能級的電子對數(shù)等于其最高能層的電子層數(shù),判斷Z為Cl元素,M為K元素。A.簡單氫化物中X為NH3,Y為H2O,分子間都可以形成氫鍵,沸點(diǎn)高,水分子形成氫鍵多,沸點(diǎn)最高,W和Z形成的氫化物,相對分子質(zhì)量越大,沸點(diǎn)越高,氫化物的沸點(diǎn):H2O>NH3>HCl>CH3,A錯(cuò)誤;B.Y為O元素,為第二周期,從左到右第一電離能呈增大趨勢,第ⅡA、ⅤA元素原子的第一電離能大于同周期相鄰元素原子,同周期元素第一電離能小于Y的有Li、Be、B、C,共4種,故B錯(cuò)誤;C.最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性為Z>X>W,不是最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物形成的酸性不一定,如HClO<H2CO3,故C錯(cuò)誤;D.W、Z形成的化合物C2Cl4中含非極性共價(jià)鍵,Y、M形成的化合物可以是K2O2含有非極性共價(jià)鍵,故D正確。5.(2024·江蘇押題卷)[W(X2Z)6]2+[(Y5)2(X2Z)4]2-是合成某種全氮陰離子配合物所需的中間體。其中,X、Y、Z、W為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,X元素基態(tài)原子的電子只有一種自旋取向,Y與Z是同周期相鄰非金屬元素,且Y的第一電離能大于Z。下列說法正確的是()A.簡單氫化物的沸點(diǎn):Y>ZB.簡單離子的半徑:W>Z>Y>XC.1mol該中間體中含σ鍵的數(shù)目為30NAD.X2Z分子的VSEPR模型名稱為四面體答案D解析X、Y、Z、W為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,X元素基態(tài)原子的電子只有一種自旋取向,X為H元素;Y與Z是同周期相鄰非金屬元素,且Y的第一電離能大于Z,則Y為N元素,Z為O元素,根據(jù)[W(X2Z)6]2+[(Y5)2(X2Z)4]2-判斷W為+2價(jià)金屬,即為Mg元素;A.Y和Z的簡單氫化物分別為NH3、H2O,沸點(diǎn)H2O>NH3,故A錯(cuò)誤;B.N3-、O2-、Mg2+的電子層結(jié)構(gòu)相同,核電荷數(shù)越大半徑越小,故簡單離子的半徑:N3->O2->Mg2+