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第4章物质结构与性质(含选修)高考专题讲座(三)元素推断试题的分类突破根据原子结构与物质组成推断1．元素推断中常用的两条规律(1)最外层电子规律最外层电子数(N)3≤N8N＝1或2N次外层电子数元素在周期表中的位置主族(ⅢA～ⅦA族)ⅠA族、ⅡA族、第Ⅷ族、副族、0族元素氦第2周期(Li、Be除外)(2)“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——“阴上阳下”规律。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．物质的特殊组成(1)O与H可形成H2O、H2O2。(2)O与Na可形成Na2O、Na2O2。(3)C与H可形成多种烃类物质(如CH4、C2H4、C2H2等)。(4)N与H可形成NH3、N2H4、NH4H。(5)O与S可形成SO2、SO3。(6)N的含氧酸有HNO2、HNO3。(7)S的含氧酸有H2SO4、H2SO3。(8)Cl的含氧酸有HClO、HClO2、HClO3、HClO4。(9)Si的含氧酸有H2SiO3、H4SiO4。(10)N与O可形成N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。3．原子核外电子排布特点(1)根据核外运动状态不同的电子个数推测核外电子数。(2)根据轨道电子的数目推测，如2p轨道上有2个未成对电子的原子有C和O。(3)根据价电子排布式确定元素，如3d64s2的原子为Fe,3d54s1为Cr。[典例导航](2016·全国卷Ⅱ，T9)a、b、c、d为短周期元素，a的原子中只有1个电子，b2－和c＋的电子层结构相同，d与b同族。下列叙述错误的是()A．a与其他三种元素分别形成的二元化合物中其化合价均为＋1B．b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物C．c的原子半径是这些元素中最大的D．d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性[思路点拨][答案]A(1)NaH的电子式为________。(2)d与a、c形成的化合物的化学式为________，在水溶液中呈________性，其原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。(3)b2－、c＋、d2－的半径大小顺序为________(用离子符号表示)。(4)b与c形成的化合物为________。[答案](1)Na＋[]－(2)NaHS碱HS－＋H2OH2S＋OH－(3)S2－O2－Na＋(4)Na2O、Na2O2[答题模板]“两步”快速突破元素推断题[对点训练]1．(2019·长春模拟)已知A、B、C均为短周期元素，A、B同周期，A、C的最低价离子分别为A2－和C－，B2＋和C－具有相同的电子层结构，下列说法中正确的是()A．离子半径：A2－C－B2＋B．C元素的最高正化合价为＋7C．对应气态氢化物的稳定性：H2AHCD．还原性：C－A2－A[由A、C的最低价离子分别为A2－和C－，知A为第ⅥA族元素，C为第ⅦA族元素，B2＋和C－具有相同的电子层结构，则B在C的下一周期，又A、B、C均为短周期元素，故B为Mg，C为F，A、B同周期，则A为S。离子的电子层数越多，半径越大，具有相同核外电子结构的离子，核电荷数越大，半径越小，故：S2－F－Mg2＋，A项正确；C为F，F无正价，B项错误；非金属性：SF，所以稳定性：H2SHF，C项错误；元素的非金属性越强，对应阴离子的还原性越弱，则还原性：S2－F－，D项错误。]2．(2019·西安模拟)现有A、B、C、D、E原子序数依次增大的五种元素，它们位于元素周期表的前4周期。A元素原子的核外电子数与其所在周期数相等；B元素原子核外在3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相同；D元素原子核外有8个运动状态不同的电子；E元素是生活中应用最广泛的金属元素，且E元素的基态原子有4个未成对电子。请回答下列问题：(1)E元素基态原子的核外价电子排布式为________，价电子排布图为________________________________________________。(2)用元素符号表示B、C、D三种元素的第一电离能由低到高的排序______________________，电负性由小到大的顺序为_____________________________________________________________。(3)A元素与B、C元素可形成化合物B2A4、C2A4，其结构式分别为______________、________________。(4)E3＋比E2＋稳定的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)B、D核外未成对电子数分别为________、________。[解析]由题意知A为H，B为C，C为N，D为O，E为Fe。[答案](1)3d64s2(2)CONCNO(3)(4)E3＋的3d轨道为半充满状态，能量低、稳定(5)22依据元素周期表的“片段结构”推断元素1．同主族上下相邻周期元素的原子序数关系(1)若在ⅠA族或ⅡA族，原子序数之差为上周期所包含的元素种数。(2)若在ⅢA～ⅦA族，原子序数之差为下周期所包含的元素种数。如第3周期和第4周期的同族相邻元素，若在ⅠA或ⅡA族，原子序数之差为8；若在ⅢA～ⅦA族，原子序数之差为18。2．熟悉第1到第4周期主族元素在周期表中的特殊位置(1)族序数等于周期数的元素：H、Be、Al、Ge。(2)族序数等于周期数2倍的元素：C、S。(3)族序数等于周期数3倍的元素：O。(4)周期数是族序数2倍的元素：Li、Ca。(5)周期数是族序数3倍的元素：Na。(6)最高正价与最低负价代数和为零的元素：H、C、Si、Ge。(7)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S、Se。(8)除H外，原子半径最小的元素：F。[典例导航](2017·全国卷Ⅲ，T12)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()WXYZA．氢化物沸点：WZB．氧化物对应水化物的酸性：YWC．化合物熔点：Y2X3YZ3D．简单离子的半径：YXD[设W的最外层电子数为x，则得x－2＋x＋x＋1＋x＋2＝21，故x＝5，故W、X、Y、Z分别为N、O、Al、Cl。][思路点拨]―――――――――――――→四种元素原子的最外层电子数之和为21确定W、X、Y、Z(1)Z在周期表中的位置为_____________________________。(2)W与X最简单氢化物的还原性______(填化学式，下同)强，稳定性______强。(3)Y的最高价氧化物的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式为_____________________________________________________。(4)Z的含氧酸有________(写化学式，下同)，其中酸性最强的为________，氧化性最强的为________。[答案](1)第3周期ⅦA族(2)NH3H2O(3)Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O(4)HClO、HClO2、HClO3、HClO4HClO4HClO[对点训练]3．(2019·重庆名校联考)X、Y、Z、W是元素周期表中的短周期元素，在元素周期表中的位置关系如图所示。Y的最简单氢化物为甲，甲能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，W的简单气态氢化物为乙，甲、乙混合时有白烟生成。下列判断正确的是()XYZWA．第一电离能：X＞YB．白烟的成分为离子化合物，但其中含有共价键C．Z、W的质子数之和与最外层电子数之和的比为2∶1D．X的最简单氢化物比Y的最简单氢化物稳定B[Y的最简单氢化物为甲，甲能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，W的简单气态氢化物为乙，甲、乙混合时有白烟生成，则甲是NH3，乙为HCl，所以Y是N、W是Cl，则X是C、Z是Al。第一电离能：N＞C，故A错误；白烟的成分NH4Cl是离子化合物，铵根离子和氯离子之间存在离子键，NH＋4中N、H原子之间存在共价键，故B正确；Al、Cl的质子数之和为30，最外层电子数之和为10，二者之比为3∶1，故C错误；N的非金属性比C强，则NH3比CH4稳定，故D错误。]4．(2019·沈阳质检)已知X、Y、Z、M、Q是原子序数依次增大的五种短周期主族元素，其中Z是金属元素，Y是地壳中含量最高的元素，X、Y、M在元素周期表中的相对位置关系如图，下列说法正确的是()XYMA．五种元素中原子半径最大的是Q，离子半径最大的是M的离子B．电负性：X＞Q＞MC．Y与Z形成的化合物一定是碱性氧化物D．Z与Q形成的化合物的水溶液可能显酸性D[根据Y是地壳中含量最高的元素推出Y为O，再由X、Y、M在元素周期表中的相对位置推出，X、M分别为C、S；由Z是金属元素，且原子序数大于O推出，Z为Na、Mg、Al中的一种；Q是原子序数大于S的短周期主族元素，则Q为Cl。五种元素中原子半径最大的是Z，A项错误；电负性：Cl＞S＞C，B项错误；Y(O)和Z(Na、Mg、Al中的一种)形成的化合物有Na2O2、Na2O、MgO、Al2O3，Na2O2、Al2O3均不属于碱性氧化物，C项错误；Z(Na、Mg、Al中的一种)与Q(Cl)可形成NaCl、MgCl2或AlCl3，MgCl2、AlCl3的水溶液均显酸性，D项正确。]元素推断与物质推断的融合1．以常见元素及其化合物特性为突破口(1)形成化合物种类最多、单质是自然界中硬度最大、气态氢化物中氢元素的质量分数最大的元素：C。(2)空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。(3)地壳中含量最多的元素或气态氢化物的沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。(4)地壳中含量最多的金属元素：Al。(5)最活泼的非金属元素或无正价的元素或无含氧酸的非金属元素或无氧酸(气态氢化物)可腐蚀玻璃的元素或气态氢化物最稳定的元素或阴离子的还原性最弱的元素：F。(6)焰色反应呈黄色的元素：Na。(7)单质密度最小的元素：H；密度最小的金属元素：Li。(8)常温下单质呈液态的非金属元素：Br，金属元素：Hg。(9)最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：Al。(10)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物发生化合反应的元素：N；能发生氧化还原反应的元素：S。(11)元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素单质的元素：S。(12)元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。(13)短周期元素构成的化合物：①0.01mol·L－1的溶液pH＝12(常温)为NaOH溶液；②0.01mol·L－1的溶液pH2(常温)可能为H2SO4溶液；③0.01mol·L－1的溶液pH＝2(常温)可能为HNO3、HCl、HClO4溶液。2．单质及化合物的常见转化(1)直线型转化关系A――→XB――→XC①X为O2Na――→O2Na2O――→O2Na2O2N2――→O2NO――→O2NO2或NH3――→O2NO――→O2NO2S――→O2SO2――→O2SO3或H2S――→O2SO2――→O2SO3C――→O2CO――→O2CO2或CH4――→O2CO――→O2CO2②X为CO2NaOH――→CO2Na2CO3――→CO2NaHCO3③X为强酸，如HClNaAlO2――→HClAl(OH)3――→HClAlCl3Na2CO3――→HClNaHCO3――→HClC