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《高考12题逐题突破》：物质结构与性质综合题的研究(选考)——元素推断型综合题【核心突破】1.题型特点以推断出的几种元素立题，依托它们之间组成的物质，综合考查原子结构、分子结构和晶体结构。2.解题指导元素推断首先要抓住突破口，表现物质特征处大都是突破口所在，每种物质都有其独特的化学性质，当看到这些信息时，应积极联想教材中的相关知识(原子的结构特点、元素化合物的性质特性)，进行假设验证，综合上述信息推断元素为哪种，再根据试题要求解答相关问题，因而元素推断是解答这类问题的关键所在，常用元素推断方法有如下三种：(1)直觉法：直觉是一种对问题直接的、下意识的、不经严密逻辑推理的思维。直觉是以对经验的共鸣和理解为依据的，来自于厚实而清晰的知识积累和丰富而熟练的思维经验。因此扭转学生思维形式上的某种定势，打破固有因果链，通过适当的方法训练引发学生的直觉思维，是实现思维突破的重要途径。(2)论证法：我们通过对题目背景的初步分析，得到的可能猜测不止一种，这时我们就可以运用论证法，将可能的假设一一代入原题，与题中的逻辑关系对照，若结论与原题条件相符，则为正确答案，反之，则结论有误。(3)位置图示法：采用图形或图表对题目条件进行形象化的展示，直观地揭示题目条件间的内在联系和变化规律，使学生形象简洁、系统完整地把握题目的关键，降低思维难度，培养学生掌握规律、分析问题、解决问题的能力。【提升训练答案+解析】1.X、Y、Z、W、R五种短周期非金属元素，原子序数依次增大。X、Y、Z、W为同周期元素，X原子的最高能级有两个空轨道，Y为同周期形成化合物种类最多的元素，Z原子的第一电离能大于W原子的第一电离能，R和Z同主族。请回答下列问题：(1)Y、Z、W三种元素的电负性由大到小的顺序为________________(用元素符号表示)。(2)R的基态原子的价层电子排布图为________________________。(3)W的常见氢化物的氢键的键能小于HF氢键的键能，但W的常见氢化物沸点高于HF沸点的原因是___________________________________________________________________。(4)某种分子式为Y4Z4W8的物质(该物质中同种原子的化学环境完全相同，不含碳碳双键)是一种威力极强的炸药，则可推知其结构简式为____________。Y原子的杂化方式为________。(5)XR是一种耐磨材料，可由X的三溴化物和R的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成。①R的三溴化物分子的立体构型为_________________________________________。②合成XR的化学方程式为_______________________________________________。(6)Y与W形成的某种常见化合物的晶胞结构如图所示，该晶体中分子的配位数为________，若晶胞的棱长为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为________g·cm－3。答案(1)ONC(2)(3)每个H2O平均形成的氢键数目比每个HF平均形成的氢键数目多(4)sp3杂化(5)①三角锥形②BBr3＋PBr3＋3H2=====高温BP＋6HBr(6)121.76×1023a3×NA[命题意图]本题主要考查物质结构与性质，具体考查电负性、价电子排布、氢键、结构简式、杂化类型、晶体结构等，意在考查考生分析解决化学问题及计算能力。解析X、Y、Z、W、R五种短周期非金属元素原子序数依次增大，X、Y、Z、W为同周期元素，结合元素周期表可知，X、Y、Z、W位于第二周期，R位于第三周期，X原子的最高能级有两个空轨道；即第二能层有两个空轨道，则2p轨道只有一个电子，故X为B元素；Y为同周期形成化合物种类最多的元素，即Y为C元素；Z与W处于同一周期，且Z的第一电离能大于W的第一电离能，则Z为N元素，W为O元素，R与Z同主族，所以R为P元素。(1)Z为N元素、W为O元素、Y为C元素，同周期元素，从左到右，电负性逐渐增大，故三种元素的电负性由大到小的顺序为ONC。(2)R为P元素，其基态原子的价层电子排布图为。(3)W的常见氢化物为H2O，每个H2O分子能形成4个分子间氢键，而每个HF分子只能形成2个分子间氢键，所以虽然H2O氢键的键能小于HF氢键的键能，但H2O的沸点高于HF的沸点。(4)Y4Z4W8的分子式为C4N4O8，该物质中同种原子的化学环境完全相同，不含碳碳双键，说明分子具有对称性，该物质是一种威力极强的炸药，说明含有硝基，由此可推知其结构简式为，每个C原子连接4个σ键，无孤对电子，故为sp3杂化。(5)①R的三溴化物分子式为PBr3，PBr3中P的价层电子对数为4，且含有一对孤电子对，因此PBr3分子的立体构型为三角锥形。②BP可由B的三溴化物和P的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成，所以合成XR的化学方程式为BBr3＋PBr3＋3H2=====高温BP＋6HBr。(6)由Y与W形成的化合物的晶胞图可以看出该化合物为CO2，每个CO2分子周围距离最近且相等的CO2分子共有12个，故该晶体中分子的配位数为12；若晶胞的棱长为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，每个结构单元中含有CO2分子的数目为8×18＋6×12＝4，则ρ＝mV＝44×4NAa×10－73g·cm－3＝1.76×1023a3×NAg·cm－3。2.周期表前四周期的元素a、b、c、d、e的原子序数依次增大。a和b的价电子层中未成对电子均只有1个，均能与水剧烈反应，并且a－和b＋具有相同的电子构型，c的最外层电子数为其电子层数的2倍，补充维生素D可促进d的吸收，e的价电子层中的未成对电子数为4。回答下列问题：(1)a、b、c中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子排布图为________________________________________________________________________。(2)a－与b＋具有相同的电子构型，但r(b＋)小于r(a－)，原因是_____________________________________________________________________________________________。(3)c的最高价氧化物在气态时以单分子形式存在，中心原子的杂化方式为________，其分子的立体构型为________，它的三聚体环状结构如图甲所示，该结构中S—O键键长有两类，一类键长约为140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为________(填图中字母)，含有化学键的类型有________________。(4)CO能与e形成e(CO)5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，该物质属于________晶体。比较c的氢化物与同族相邻两种元素所形成的氢化物的稳定性、沸点高低并分别说明理由。稳定性：________，理由：____________________________________________________；沸点：________，理由：______________________________________________________。(5)a和d生成的化合物的晶胞如图乙所示，可用于冶金、化工和建材等很多行业，已知晶胞参数为0.5462nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则其密度为________________________(列出计算式)g·cm－3。答案(1)F(2)Na＋的核电荷数比F－大，原子核对核外电子的吸引力大(3)sp2平面三角形mσ键、π键(4)分子H2OH2SH2Se键长：H—OH—SH—Se、键能：H—OH—SH—SeH2OH2SeH2S水分子间有氢键，其他两种分子间无氢键，相对分子质量：H2SeH2S，范德华力：H2SeH2S(5)4×40＋8×19NA0.5462×10－73[命题意图]本题主要考查物质结构与性质，意在考查考生对核外电子排布、第一电离能、分子立体构型、杂化轨道、晶体类型和晶体计算等知识的应用能力。解析a和b的价电子层中未成对电子均只有1个，均能与水剧烈反应，并且a－和b＋具有相同的电子构型，故a和b分别为F元素和Na元素；a、b、c、d、e的原子序数依次增大，c的最外层电子数为其电子层数的2倍，故c为S元素；补充维生素D可促进d的吸收，故d为Ca元素；e的价电子层中的未成对电子数为4，故e为Fe元素。(1)a、b、c分别为F元素、Na元素、S元素，随原子序数递增，同周期元素第一电离能总体呈增大趋势，同主族元素的第一电离能逐渐减小，故第一电离能最大的是F元素；e为Fe元素，它的价层电子排布图为。(2)a－与b＋分别为F－、Na＋，r(Na＋)小于r(F－)，原因是Na＋的核电荷数大，对核外电子的吸引力大，所以离子半径小。(3)根据价层电子对互斥理论可以确定SO3中中心原子S的孤电子对数为(6－3×2)×12＝0，成键电子对数为3，即中心原子S为sp2杂化，其分子的立体构型为平面三角形；由题图可知，与n键相连的O被2个S共用形成S—O键，与m键相连的O与S形成S===O键，S===O键键长较短；该三聚体中含有的化学键类型有σ键和π键。(4)e为Fe元素，CO能与Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，熔、沸点比较低，属于分子晶体；c为S元素，c的同族相邻两种元素分别为O元素和Se元素，三种元素所形成的氢化物分别为H2O、H2S、H2Se，稳定性：H2OH2SH2Se，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定；沸点：H2OH2SeH2S，因为水分子间有氢键，其他两种分子间无氢键，相对分子质量：H2SeH2S，范德华力：H2SeH2S，范德华力越大，物质的沸点越高。(5)a和d生成的化合物为CaF2，从题图乙可以看出，晶胞中白球个数为4，黑球个数为8，结合化合物CaF2的分子式可知图中黑球表示F－，白球表示Ca2＋，每个晶胞中含有4个Ca2＋和8个F－，所以晶体密度ρ＝mV＝4×40＋8×19NA0.5462×10－73g·cm－3。