元素推断题的思维模型与解题技巧

第4讲解题技能——元素推断题的思维模型和解答技巧元素推断题主要考查元素周期表中“位、构、性”的关系及学生利用物质结构和性质进行综合推断的能力。该类题目综合性强，难度较大，所占分值较高。学生需要掌握短周期所有元素的结构特点、它们在元素周期表中的位置和性质以及掌握它们形成的化合物的性质，在此基础上综合分析，得到答案。第五章物质结构元素周期律一、思维模型1．元素推断题的思维模型2．根据原子序数推断元素在周期表中位置的思维模型二、有关推断必备知识与题型分析题型一由主族元素在周期表中的位置推断例1短周期元素A、B、C的原子序数依次增大，其原子的最外层电子数之和为10，则A与C在周期表中位置上下相邻，B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数，下列有关叙述不正确的是()A．A与C可形成共价化合物B．A的氢化物的稳定性大于C的氢化物的稳定性C．原子半径ABCD．B的氧化物的熔点比A的氧化物熔点高解析A与C在周期表中位置上下相邻，A、C同主族，且A在第二周期，B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数，B为镁元素，据A、B、C三原子的最外层电子数之和为10，则A为碳元素，C为硅元素，A与C可形成共价化合物SiC，CH4稳定性大于SiH4稳定性，MgO为离子晶体，A的氧化物为分子晶体，原子半径BCA。答案C解题指导1.牢记元素周期表的结构(能区分长短周期、主副族、每周期的元素数目等)是求解的基础，一定要“心中有表”。2．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＋；③与Ar原子电子层结构相同的离子有Cl－、S2－、K＋、Ca2＋。3．短周期元素的原子结构的特殊性①原子核中无中子的原子：H；②最外层有1个电子的原子：H、Li、Na；③最外层有2个电子的原子：Be、Mg、He；④最外层电子数等于次外层电子数的原子：Be、Ar；⑤最外层电子数是次外层电子数2倍的原子：C；⑥最外层电子数是次外层电子数3倍的原子：O；⑦最外层电子数是次外层电子数4倍的原子：Ne；⑧电子层数与最外层电子数相等的原子：H、Be、Al；⑨核外电子总数为最外层电子数2倍的原子：Be；⑩次外层电子数是最外层电子数2倍的原子：Si、Li；⑪内层电子数是最外层电子数2倍的原子：Li、P。注意：元素推断题要把握以下几个要点：①熟记元素的符号，直接导出；②掌握几种关系，列式导出；③利用排布规律，逐层导出；④弄清带电原因，分析导出；⑤抓住元素特征，综合导出；⑥根据量的关系，计算导出。题型二由元素及其化合物的性质推断例2A、B、C、D、E、F均是由周期表中短周期元素组成的中学常见物质，这六种物质涉及的所有元素的原子序数之和等于33，其中反应①④均属于置换反应，物质D为双核18电子化合物，B的相对分子质量大于F的相对分子质量。(下图转化中反应条件均省略)回答下列问题：(1)A、F的空间构型分别为____________、____________。(2)写出①④反应的化学方程式：①__________________；④_________________。(3)若反应②中转移6.02×1023个电子，则参加反应的A的物质的量为________。(4)假设X只可能含有B和D中的一种或两种，某同学通过实验证明X只含一种物质D，其实验方法为_____________________________________。解析物质D为双核18电子化合物，结合题目验证，可以确定D为HCl，反应④为置换反应，B的相对分子质量大于F的相对分子质量，可推测B为Cl2，F为H2O。反应①为置换反应，A一定为某种元素的氢化物，这样A、B、C、D、E、F涉及的元素有H、O、Cl和另一种未知元素，由涉及的所有元素的原子序数之和等于33，可以确定未知元素为N，这样可以确定所有物质，解决问题。答案(1)三角锥形V字形或角形(2)2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl4HCl＋O2========一定条件2Cl2＋2H2O(3)0.2mol(4)将X先通入放有湿润碘化钾淀粉试纸的洗气瓶中，再将气体通入硝酸银溶液中解题指导掌握常见元素及其化合物的特性是关键，解决这一关键的关键在于平时的积累。题型三综合利用“位”、“构”、“性”的关系推断例3(2008·天津，26)W、X、Y、Z是原子序数依次增大的同一短周期元素，W、X是金属元素，Y、Z是非金属元素。(1)W、X各自的最高价氧化物对应的水化物可以反应生成盐和水，该反应的离子方程式为_________________________________。(2)W与Y可形成化合物W2Y，该化合物的电子式为____________________。(3)X的硝酸盐水溶液显________性，用离子方程式解释原因：______________________________。(4)Y的低价氧化物通入Z单质的水溶液中，发生反应的化学方程式为_______________________。(5)比较Y、Z气态氢化物的稳定性：________________(用分子式表示)。(6)W、X、Y、Z四种元素简单离子的离子半径由大到小的顺序是：________________________________。(7)Z的最高价氧化物为无色液体，0.25mol该物质与一定量水混合得到一种稀溶液，并放出QkJ的热量。写出该反应的热化学方程式：_______________________。解析因为这四种元素为同一短周期元素，W和X为金属元素，且各自的最高价氧化物对应的水化物可以反应生成盐和水，所以应考虑到Al(OH)3的两性，则W为Na，X为Al，Na与Y形成Na2Y，说明Y为－2价，即Y为S，则Z为Cl。答案(1)Al(OH)3＋OH－===AlO+2H2O(2)(3)酸Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋(4)SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl(5)HClH2S(6)S2－Cl－Na＋Al3＋(7)Cl2O7(l)＋H2O(l)===2HClO4(aq)ΔH＝－4QkJ/mol2解题指导这类题目综合性强，难度较大，但若对元素周期律的实质和元素周期表的结构知识熟练掌握，这一类问题便能顺利求解。即时巩固1．有关元素X、Y、Z、D、E的信息如下元素有关信息X元素主要化合价为－2，原子半径为0.074nmY所在主族序数与所在周期序数之差为4Z原子半径为0.102nm，其单质在X的单质中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰D最高价氧化物对应的水化物，能电离出电子数相等的阴、阳离子E单质是生活中常见金属，其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏请回答下列问题：(1)X的一种氢化物可用于实验室制取X的单质，其反应的化学方程式为__________________。(2)E元素与Y元素可形成EY2和EY3两种化合物，下列说法正确的是(填序号)________。①保存EY2溶液时，需向溶液中加入少量E单质②EY2只能通过置换反应生成，EY3只能通过化合反应生成③铜片、碳棒和EY3溶液组成原电池，电子由铜片沿导线流向碳棒④向淀粉­碘化钾溶液和苯酚溶液中分别滴加几滴EY3的浓溶液，原无色溶液都变成紫色(3)用化学符号表示D2Z的水溶液中各粒子的浓度关系，如c(Z2－)＝__________________________。(4)将一定量的Y单质通入一定浓度的苛性钾溶液，两者恰好完全反应(已知反应过程放热)，生成物中有三种含Y元素的离子，其中两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的变化示意图如图所示。该苛性钾溶液中KOH的质量是________，该反应中转移电子的物质的量是____________。解析由X、Z的有关信息结合X的一种氢化物可用于实验室制取X的单质知：X是氧，Z是硫，Y所在主族序数与所在周期序数之差为4，只有Cl满足条件，D最高价氧化物对应的水化物能电离出电子数相等的阴、阳离子，D为钠，E单质是生活中常见金属，其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏，E为铁。(2)实验室保存FeCl2溶液为了防止被氧化加入铁屑，FeCl2、FeCl3都可以通过复分解反应生成。(3)据电荷守恒和物料守恒可以得出：2c(S2－)＋c(HS－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)；c(S2－)＋c(HS－)＋c(H2S)＝12c(Na＋)。(4)Cl2与KOH反应产生Cl－、ClO－、ClO－3，设KOH为xmol，据得失电子守恒，0.06×1＋0.03×5＝x－(0.06＋0.03)，解得x＝0.3，KOH的质量：0.3×56＝16.8g，转移电子物质的量：0.06＋0.03×5＝0.21mol。答案(1)2H2O22H2O＋O2↑(2)①③(3)c(S2－)＝12[c(Na＋)＋c(H＋)－c(HS－)－c(OH－)]或c(S2－)＝12c(Na＋)－c(HS－)－c(H2S)(4)16.8g0.21mol2．A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，原子序数依次增大。其中B的单质在常温下为双原子分子，它与A的单质可形成分子X，X的水溶液呈碱性；D的简单阳离子与X具有相同的电子数，且D是同周期中简单离子半径最小的元素；E元素的原子最外层比次外层少两个电子，C、F两种元素的原子最外层共有13个电子。则：(1)B的原子结构示意图是__________；(2)B、C、E分别与A形成的氢化物中最稳定的是________(写化学式)；(3)C与D形成的化合物的化学式是________，它的性质决定了它在物质的分类中应属于____________；(4)F的单质在反应中常作________剂，该单质的水溶液与E的低价氧化物反应的离子方程式为___________________________。解析X的水溶液呈碱性，则X为NH3，故A为H，B为N，D的简单阳离子与X的电子数相同，且D为同周期中简单离子半径最小的元素，则D为Al，E元素的原子最外层比次外层少两个电子，则E为S，F为Cl。C、F原子最外层电子共有13个，则C为O。答案(1)(2)H2O(3)Al2O3两性氧化物(4)氧化SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO2－4＋2Cl－3．有A、B、C、D、E、F六种短周期元素，其元素特征信息如下表所示：元素编号元素特征信息AA的单质是密度最小的物质BB的单质能与冷水剧烈反应，所得强碱性溶液中含有两种电子数相同的阴、阳离子CC的原子最外层电子数是其内层电子数的三倍DD与B同周期，该周期中D的简单离子半径最小EB、C、E组成的36电子的化合物Y是家用消毒剂的主要成分FF元素最高正价与最低负价的代数和为4(1)写出化合物Y所含的化学键名称_________________________________________。(2)D、E、F的简单离子半径由大到小的顺序是(用化学式表示)________________。(3)写出两种均含A、B、C、F四种元素的化合物在溶液中相互反应的离子方程式：___________。(4)向Fe和D单质组成的混合物中加入足量F的最高价氧化物对应水化物的稀溶液，固体全部溶解。向所得的溶液中加入过量的氢氧化钠溶液，将产生的沉淀过滤出来，经洗涤、干燥、灼烧后得到一种固体，经称量发现该固体的质量和原混合物的质量恰好相等，则原混合物中D单质的质量分数为________。(5)A、B形成的化合物BA在有机合成中用途很广泛。它可以夺取很多化合物中的质子而生成相应的含钠化合物。写出它与乙醇反应的化学方程式：_______________________。解析题中要求推断出六种短周期元素，要抓住元素特征信息进行推断，题中所给的元素特征信息主要有元素与周期表的关系、元素的原子结构、元素组成物质的性质、元素的化合价情况、相关物质的用途等。推断时要抓住关键信息，大胆猜测、合理推理、逐一验证。密度最小的