資源簡介

核心小專題 　　位—構—性綜合推斷
考向分析
高考對元素“位—構—性”綜合推斷的考查,主要在選擇題中考查元素的推斷、元素周期律的應用、分子的結構與性質、元素及其化合物的性質等,此類試題的綜合性強、隱含信息較多,與典型微粒、元素的關聯性強,側重考查分析與推測能力、歸納與論證能力、理解與辨析能力
備考策略
根據原子結構、分子(或離子)結構、核外電子排布規律、電離能、元素在周期表的位置、元素及其化合物的性質等信息正確推斷未知元素是解答此類試題的關鍵。復習備考過程中,要熟練運用多種方法比較不同物質或微粒的結構和性質的關系,建立物質結構與性質之間的網絡關系,加強聯想記憶,熟練運用“結構決定性質,性質反映結構”進行分析判斷
必備知識
一　文字敘述型綜合推斷
1.短周期元素原子結構關鍵信息
(1)核外電子數等于其周期數[H]
(2)最外層有6個電子[O、S]
(3)最外層電子數是其內層電子數的2倍[C]
(4)最外層電子數是其內層電子數的3倍[O]
(5)最高化合價為最低化合價絕對值的3倍[S]
(6)最外層電子數為K層的一半,且周期數是族序數的3倍[Na]
(7)周期表中周期序數等于族序數[H、Be、Al]
(8)質子數是其最外層電子數的3倍[Li、P]
(9)至今發現的非金屬性最強的元素且無正價[F]
(10)原子最外層電子數是其電子層數的2倍[He、C、S]
(11)原子內層電子數是最外層電子數的一半[C]
(12)原子核外有兩個未成對電子[C、O、Si、S]
(13)原子半徑在所有短周期主族元素中最大[Na]
(14)M電子層有1個電子[Na]
(15)M層有1個未成對的p電子[Al、Cl]
2.元素(或對應物質)的關鍵信息
(1)元素單質是自然界中硬度最大的物質[C(金剛石)]
(2)元素單質晶體熔點高、硬度大,是一種重要的半導體材料[Si]
(3)乙、丙、丁最高價氧化物對應的水化物兩兩之間能相互反應[主要考慮Na、Al、Cl或S或N]
(4)所含元素的物質焰色為黃色[Na、Na2O、Na2O2、鈉鹽或NaOH]
(5)氣態氫化物與其最高價氧化物對應的水化物能反應[N或S]
(6)氣態氫化物可用作制冷劑[N]
(7)短周期中金屬性最強的元素[Na]
(8)地殼中含量最多的元素[O],空氣中含量最多的元素[N]
二　結合片段式周期表分析推斷
片段式元素周期表型推斷題一般給出兩種信息:
(1)給出局部的元素周期表,展示出幾種不同元素的相對位置;
(2)給出某種元素的位置特征、原子結構特征或由該元素形成的單質或化合物的特殊性質。
解答此類題目時,要先根據給出的某種元素的特殊結構或性質,確定該元素在周期表中的位置,然后以此為“坐標原點”,根據其他元素與該元素的位置關系,進而確定其他未知的元素。
三　結合物質結構式分析推斷
(1)首先將物質的結構式作為思維的突破口,結合原子的成鍵情況進行元素推斷,思路分析如下:
(2)各元素確定后,再基于元素周期律和物質性質進行分析判斷。
對于要求結合結構式進行綜合推斷的題目,首先需要對結構式信息進行解讀,通過成鍵方式確定原子結構特點,進而確定各種元素(常考元素價鍵情況舉例如下)。
價鍵數說明 舉例
常 見 元 素 　H、F、Cl等元素常形成1個共價鍵 　—H、—F、—Cl
　C、Si等元素常形成4個共價鍵 、、
　O元素常形成2個共價鍵 、、
　N、P元素常形成3個或5個共價鍵 、、
　S元素可以形成2個、4個、6個共價鍵 　—S—、
考點過關
考向一　文字敘述型綜合推斷
例1　[2024·浙江6月選考] X、Y、Z、M四種主族元素,原子序數依次增大,分別位于三個不同短周期,Y與M同主族,Y與Z核電荷數相差2,Z的原子最外層電子數是內層電子數的3倍。下列說法不正確的是 (　)
A.鍵角:Y>Y
B.分子的極性:Y2X2>X2Z2
C.共價晶體熔點:Y>M
D.熱穩定性:YX4>MX4
例2　[2023·浙江6月選考] X、Y、Z、W四種短周期主族元素,原子序數依次增大。X、Y與Z位于同一周期,且只有X、 Y元素相鄰。X基態原子核外有2個未成對電子,W原子在同周期中原子半徑最大。下列說法不正確的是 (　)
A.第一電離能:Y>Z>X
B.電負性:Z>Y>X>W
C.Z、W原子形成稀有氣體電子構型的簡單離子的半徑:WD.W2X2與水反應生成產物之一是非極性分子
例3　[2024·河北卷] 侯氏制堿法工藝流程中的主反應為QR+YW3+XZ2+W2ZQWXZ3+YW4R,其中W、X、Y、Z、Q、R分別代表相關化學元素。下列說法正確的是 (　)
A.原子半徑:WC.單質沸點:Z考向二　結合片段式周期表分析推斷
例1　[2022·廣東卷] 甲~戊均為短周期元素,在元素周期表中的相對位置如圖所示;戊的最高價氧化物對應的水化物為強酸。下列說法不正確的是 (　)
A.原子半徑:丁>戊>乙
B.非金屬性:戊>丁>丙
C.甲的氫化物遇氯化氫一定有白煙產生
D.丙的最高價氧化物對應的水化物一定能與強堿反應
例2　[2021·浙江6月選考] 已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相對位置如下所示,其中Y的最高化合價為+3。下列說法不正確的是 (　　)
A.還原性:ZQ2B.X能從ZO2中置換出Z
C.Y能與Fe2O3反應得到Fe
D.M最高價氧化物的水化物能與其最低價氫化物反應
考向三　結合物質結構式分析推斷
例1　[2022·湖南卷] 科學家合成了一種新的共價化合物(結構如圖所示),X、Y、Z、W為原子序數依次增大的短周期元素,W的原子序數等于X與Y的原子序數之和。下列說法錯誤的是 (　)
A.原子半徑:X>Y>Z
B.非金屬性:Y>X>W
C.Z的單質具有較強的還原性
D.原子序數為82的元素與W位于同一主族
例2　[2024·湖北卷] 主族元素W、X、Y、Z原子序數依次增大,X、Y的價電子數相等,Z的價電子所在能層有16個軌道,4種元素形成的化合物如圖。下列說法正確的是 (　)
A.電負性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基態原子的未成對電子數:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
變式訓練
1.[2024·浙江紹興模擬] X、Y、Z、M四種主族元素,原子序數依次增大,分別處于不同的前四周期,基態Y原子s能級電子數是p能級的2倍,Z是同周期中電負性最大的元素,基態M原子核外無未成對電子,下列說法不正確的是 (　)
A.MY2和MZ2中陰陽離子個數比相同
B.Y2Z2中含有3個σ鍵和2個π鍵
C.Y6X6中所有Y原子可能在同一平面上
D.Y的氧化物對應的水化物的酸性可能比Z的氧化物對應的水化物的酸性強
2.[2024·浙江金華十校模擬] X、Y、Z、M和W五種短周期主族元素,原子序數依次增大,X元素最高化合價=|最低化合價|,Y在周期表中電負性最大,W與M、X相鄰,基態Z的價電子層上只有1個電子,下列說法不正確的是 (　)
A.單核離子半徑:MB.W與O原子可形成以平面三角形為結構單元的長鏈陰離子
C.簡單氫化物的沸點:Y>W>X
D.最高價氧化物中離子鍵成分百分數:Z>M>X
3.[2024·浙江杭州二模] A、B、C、D、E、F為六種原子序數依次增大的短周期元素,A、B、D位于同一主族,且D的原子半徑在短周期元素原子中最大,C是周期表中電負性最大的元素,基態E原子的核外電子有7種空間運動狀態,基態F原子有3個未成對電子。下列說法正確的是 (　)
A.C的簡單氫化物的沸點低于F的簡單氫化物
B.C元素形成的簡單離子半徑小于B元素形成的簡單離子半徑
C.A、B、E形成的化合物中陰離子中心原子的雜化方式為sp2
D.C、D、E形成的某種化合物能降低冶煉E單質的能耗
4.[2023·浙江嘉興模擬] 短周期主族元素X、Y、Z、W在周期表中的相對位置如圖所示,其中X、Y、W的最外層電子數之和為15,X和Z的最外層電子數相差2,下列說法正確的是 (　)
… X Y
Z W
A.原子半徑:r(Z)>r(W)>r(Y)>r(X)
B.X的氫化物的沸點一定比Y的氫化物的沸點低
C.Z與Y形成的某化合物可作耐高溫材料
D.X、Y元素的單質均只有2種
5.四種短周期主族元素在元素周期表中的相對位置如圖所示,且X、Y、Z和Q四種元素基態原子的p軌道電子總數為24。下列敘述錯誤的是 (　)
X Y
Z Q
A.簡單氫化物的穩定性:Y>Q>Z
B.XY3分子中每個原子最外層都達到8電子穩定結構
C.最高價氧化物對應水化物的酸性:ZD.QY6分子呈正八面體形
6.[2024·浙江嘉興二模] 化合物XWZY4可用作電極材料,其中X、Y、Z為原子序數依次增大的短周期元素,X、Y同周期,Y原子的電子總數與Z原子的L層電子數相等。基態W原子的價層電子排布為nd2n(n+1)sn-1。該電極材料所含陰離子的結構如圖所示。下列說法不正確的是 (　)
A.簡單離子半徑:XB.簡單氫化物的熔沸點:Y>Z
C.X單質在Y單質中燃燒,其產物中含有非極性共價鍵
D.基態W原子有15種空間運動狀態不同的電子
7.[2023·浙江杭州學軍中學模擬] 某新型漂白劑的結構如圖所示,其組成元素均為短周期元素,其中X與Y同周期,X與W對應的簡單離子核外電子排布相同,且W、Y、Z的最外層電子數之和等于X的最外層電子數。下列說法錯誤的是 (　)
W2+
A.四種元素中X的電負性最大
B.簡單離子半徑:WC.由Z和X兩種元素可能形成非極性分子
D.第一電離能介于X與Y之間的同周期元素只有2種
8.[2024·湖南岳陽二模] 某種電化學的電解液的組成如圖所示,X、Y、Z、Q、W為原子序數依次
增大的短周期元素,下列說法錯誤的是 (　)
A.熔融QW3不導電
B.ZX3空間結構為三角錐形
C.簡單離子半徑:QD.X、Y、Z三種元素只能形成共價化合物
答案與解析
考向一
例1　B　[解析] X、Y、Z、M四種主族元素,原子序數依次增大,分別位于三個不同短周期,則X為第一周期的H元素,Y與M同主族,分別位于第二、三周期,Y與Z核電荷數相差2,Z的原子最外層電子數是內層電子數的3倍,則Z為O元素,Y為C元素,M為Si元素。Y為C,其中C原子的雜化類型為sp2,C的空間結構為平面正三角形,鍵角為120°;Y為C,其中C原子的雜化類型為sp3,C的空間結構為三角錐形,由于C原子還有1個孤電子對,故鍵角小于109°28',因此,鍵角的大小關系為Y>Y,A正確。Y2X2為C2H2,為直線形分子,分子結構對稱,分子中正電中心與負電中心重合,故其為非極性分子;X2Z2為H2O2,其分子結構不對稱,分子中正電中心與負電中心不重合,故為極性分子,因此,兩者極性的大小關系為Y2X2例2　A　[解析] X、Y、Z、W四種短周期主族元素,原子序數依次增大,X、Y與Z位于同一周期,且只有X、 Y元素相鄰,X基態原子核外有2個未成對電子,則X為C,Y為N,Z為F;W原子在同周期中原子半徑最大,則W為Na。根據同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢,但第ⅡA族大于第ⅢA族,第ⅤA族大于第ⅥA族,則第一電離能:Z>Y>X,故A錯誤;根據同周期主族元素從左到右電負性逐漸增大,同主族元素從上到下電負性逐漸減小,則電負性:Z>Y>X>W,故B正確;Z、W原子形成稀有氣體電子構型的簡單離子分別為F-、Na+,根據同電子層結構核多徑小,簡單離子的半徑:W例3　C　[解析] 侯氏制堿法主反應的化學方程式為NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,則可推出W、X、Y、Z、Q、R分別為H元素、C元素、N元素、O元素、Na元素、Cl元素。一般原子的電子層數越多半徑越大,電子層數相同時,核電荷數越大,半徑越小,則原子半徑:H考向二
例1　C　[解析] 甲~戊是短周期元素,戊的最高價氧化物對應的水化物為強酸,則可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,則戊為Cl,甲為N、乙為F、丙為P、丁為S;若是硫酸,則戊為S,甲為C、乙為O、丙為Si、丁為P。根據同周期主族元素從左到右原子半徑逐漸減小,同主族元素從上到下原子半徑逐漸增大,可知原子半徑:丁>戊>乙,故A正確;根據同周期主族元素從左到右非金屬性逐漸增強,可知非金屬性:戊>丁>丙,故B正確;甲的氫化物可能為氨氣,也可能為甲烷、乙烷等,若是氨氣,則遇氯化氫一定有白煙產生,若是甲烷、乙烷等,則遇氯化氫不反應,沒有白煙生成,故C錯誤;丙的最高價氧化物對應的水化物可能是硅酸,也可能是磷酸,都一定能與強堿反應,故D正確。
例2　A　[解析] 由題意可知,Y為Al,X為Mg,Z為C,M為N,Q為S,R為Cl。非金屬元素的非金屬性越強,其陰離子(或負價元素原子)的還原性越弱,則CS2的還原性強于CCl4,A項錯誤;Mg與CO2反應生成MgO和C,B項正確;Al與Fe2O3發生鋁熱反應置換出Fe,C項正確;HNO3與NH3發生反應生成NH4NO3,D項正確。
考向三
例1　C　[解析] 由共價化合物的結構可知,W能形成4個共價鍵,Y形成2個共價鍵,X、Y、Z、W是原子序數依次增大的短周期元素,W的原子序數等于X與Y的原子序數之和,則X為C元素、Y為O元素、W為Si元素,由—X2Z5可知,Z為F元素。同周期主族元素從左到右原子半徑依次減小,則C、O、F的原子半徑大小順序為C>O>F,A正確;同周期主族元素從左到右非金屬性依次增強,同主族元素從上到下非金屬性依次減弱,則C、O、Si的非金屬性強弱順序為O>C>Si,B正確;位于元素周期表右上角的氟元素,其非金屬性最強,氟單質具有很強的氧化性,C錯誤;原子序數為82的元素為鉛元素,與硅元素都位于元素周期表第ⅣA族,D正確。
例2　D　[解析] 主族元素W、X、Y、Z原子序數依次增大,X、Y的價電子數相等,Z的價電子所在能層有16個軌道,則Z有4個能層。根據這4種元素形成的化合物的結構可以推斷,W、X、Y、Z分別為H、O、S、K。W和Y可以形成H2S,其中S顯-2價,因此,電負性S>H,A不正確;H2SO3是中強酸,而H2SO4是強酸,因此,在相同條件下,后者的酸性較強,B不正確;基態H原子只有1個電子,基態O原子的2p軌道上有4個電子,其中有2個未成對電子,因此,基態原子的未成對電子數O>H,C不正確;K的氧化物溶于水且與水反應生成強堿KOH,S的氧化物溶于水且與水反應生成H2SO3或H2SO4,因此,氧化物溶于水所得溶液pH的大小關系為K>S,D正確。
變式訓練
1.A　[解析] X、Y、Z、M四種主族元素,原子序數依次增大,分別處于不同的前四周期,則X為H,基態Y原子s能級電子數是p能級的2倍,則Y為C,Z是同周期中電負性最大的元素,故Z為Cl,基態M原子核外無未成對電子,故M為Ca,據此分析。CaC2中陰陽離子個數比為1∶1,CaCl2中陰陽離子個數比為2∶1,A錯誤;C2Cl2的結構為Cl—C≡C—Cl,含有3個σ鍵和2個π鍵,B正確;苯(C6H6)中所有C原子在同一平面上,C正確;H2CO3酸性比HClO的酸性強,D正確。
2.B　[解析] X、Y、Z、M和W五種短周期主族元素,原子序數依次增大,X元素最高化合價=|最低化合價|,X為H或C元素,Y在周期表中電負性最大,Y為F元素,W與M、X相鄰,則X為C元素,W為Si元素,M為Al元素,基態Z的價電子層上只有1個電子,Z為Na元素,以此解答。一般離子的電子層數越多,離子半徑越大,電子層結構相同時,核電荷數越大,離子半徑越小,則單核離子半徑:Al3+ SiH4>CH4,C正確;金屬性越強,最高價氧化物中離子鍵成分百分數越大,則最高價氧化物中離子鍵成分百分數:Na2O>Al2O3>CO2,D正確。
3.D　[解析] A、B、C、D、E、F為六種原子序數依次增大的短周期元素,A、B、D位于同一主族,且D的原子半徑在短周期元素原子中最大,則A是H元素,B是Li元素,D是Na元素;C是周期表中電負性最大的元素,則C是F元素;基態E原子的核外電子有7種空間運動狀態,則E原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p1,E是Al元素;基態F原子有3個未成對電子,則F原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p3,F是P元素,然后根據元素周期律及物質的性質分析解答。C是F元素,F是P元素,它們形成的簡單氫化物分別為HF、PH3,HF分子之間除存在范德華力外,還存在氫鍵,導致其沸點比只存在范德華力的PH3高,A錯誤;C是F元素,B是Li元素,F形成的簡單離子是F-,Li形成的簡單離子是Li+,一般電子層數越多,離子半徑越大,所以離子半徑:F->Li+,B錯誤;A是H元素,B是Li元素,E是Al元素,三種元素形成的化合物為LiAlH4,其陰離子Al中心原子的價層電子對數是4+=4,因此中心Al原子雜化類型是sp3,C錯誤;根據上述分析可知:C是F元素,D是Na元素,E是Al元素,三種元素形成的化合物是Na3AlF6,Na3AlF6俗稱冰晶石,單質Al冶煉時采用電解熔融Al2O3的方法,但由于該物質熔點很高,為降低其熔點,通常要加入冰晶石,可以降低熔化溫度,從而節約能源、降低能耗,D正確。
4.C　[解析] 由“X、Y、W的最外層電子數之和為15”及圖中相對位置,可確定X、W、Y的最外層電子數依次遞增,則三者的最外層電子數分別為4、5、6,由此確定X為C、W為P、Y為O,由“X和Z的最外層電子數相差2”及圖中相對位置,從而確定Z為Mg。同周期主族元素自左向右原子半徑逐漸減小,則原子半徑:r(X)>r(Y),A不正確;X的氫化物為烴,Y的氫化物可以是水、過氧化氫,X的氫化物的沸點不一定比Y的氫化物的沸點低,B不正確;Mg與O形成的MgO熔點高,可制作耐高溫材料,C正確;X元素的單質有金剛石、石墨、C60等,D不正確。
5.B　[解析] 由圖可知,X、Y在第二周期,Z、Q在第三周期,又X、Y、Z和Q四種元素基態原子的p軌道電子總數為24,設X的p軌道電子數為x,即2p軌道電子數為x,則x+(x+4)+(6+x+1)+(6+x+3)=24,解得x=1,則X為B,Y為F,Z為Si,Q為S,據此分析解答。元素非金屬性越強,簡單氫化物越穩定,非金屬性:F>S>Si,則簡單氫化物的穩定性:HF>H2S>SiH4,故A正確;BF3分子中B原子最外層為6個電子,未達到8電子穩定結構,故B錯誤;非金屬性:S>Si,最高價氧化物對應水化物的酸性:H2SiO36.C　[解析] 基態W原子的價層電子排布為nd2n(n+1)sn-1,其核外電子排布:1s22s22p63s23p63d64s2,為Fe元素;Z原子可形成5個共價鍵,為第ⅤA族元素,Y原子可形成2個共價鍵,為第ⅥA族元素,結合Y原子的電子總數與Z原子的L層電子數相等可知,Y為O元素,Z為P元素,X、Y同周期,結合化合物XWZY4可知,X為Li。一般電子層數越多,離子半徑越大,則離子半徑:Li+PH3,B正確;Li在氧氣中燃燒生成氧化鋰,不含非極性共價鍵,C錯誤;基態鐵原子核外電子占據的原子軌道數為15,故空間運動狀態有15種,D正確。
7.C　[解析] 短線表示共價鍵和配位鍵,X形成兩個鍵,可能是O或S,Z形成一個鍵,可能是H或F或Cl,根據“W、Y、Z的最外層電子數之和等于X的最外層電子數”,Z只能是H,W原子最外層有2個電子,可推出Y原子最外層有3個電子,說明結構中Y形成的化學鍵中有配位鍵,再根據“X與W對應的簡單離子核外電子排布相同”,且X與Y同周期,W只能是Mg,X是O,Y是B。四種元素中,O的電負性最大,A正確;Mg2+和O2-的核外電子排布相同,Mg的核電荷數大r(Mg2+)8.D　[解析] 根據組成結構以及成鍵特點,X和W只形成一個共價鍵,可能為H或鹵族元素,Y形成四個共價鍵,五種元素X、Y、Z、Q、W的原子序數依次增大,且屬于短周期元素,因此Y為C,X為H,W應為Cl,一個Z可形成三個共價鍵,該物質為離子化合物,形成四個鍵的Z失去一個電子,因此Z為N,Q形成四個共價鍵的一價陰離子,則Q為Al。AlCl3是共價化合物,熔融AlCl3不導電,A正確;NH3的空間結構為三角錐形,B正確;Cl-比Al3+、N3-多一個電子層,離子半徑最大,Al3+與N3-的核外電子層結構相同,核電荷數越大,離子半徑越小,故離子半徑Al3+

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