2023届新高考化学选考一轮总复习学案-热点8　“位-构-性”关系的综合推断

热点8“位—构—性”关系的综合推断一、“位—构—性”关系的题目特点二、元素“位—构—性”的关系模型三、“位”“构”“性”关系的应用1.结构与位置互推[注意](1)同周期元素的简单阳离子与阴离子相比,阴离子原子序数大。(2)在短周期元素中,元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般一致,“价奇序奇,价偶序偶”。2.性质与位置互推熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,根据元素性质可以推知元素在周期表中的位置,根据元素在周期表中的位置可以推知元素性质。3.结构与性质互推(1)最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要原因。(2)原子半径决定了元素单质的性质;离子半径决定了元素组成化合物的性质。(3)同主族元素最外层电子数相同,性质相似。类型一依据元素的原子结构特征推断元素[典例1](2021·湖南卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y的原子序数等于W与X的原子序数之和,Z的最外层电子数为K层的一半,W与X可形成原子个数比为2∶1的18e-分子。下列说法正确的是()A.简单离子半径:Z>X>YB.W与Y能形成含有非极性键的化合物C.X和Y的最简单氢化物的沸点:X>YD.由W、X、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性解析:Z的最外层电子数为K层的一半,则Z的最外层电子数为1,又因W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,则Z不可能为氢、锂元素,故Z为第三周期的钠元素。Y的原子序数等于W与X的原子序数之和,且Y的原子序数小于11,W与X可形成原子个数比为2∶1的18e-分子,分析可知N2H4符合题意,故W为氢元素、X为氮元素,则Y为氧元素。Z、X、Y的简单离子核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径越小,即简单离子半径X>Y>Z,A错误;W与Y能形成H2O2,既含有极性键又含有非极性键,B正确;X和Y形成的最简单氢化物分别为NH3和H2O,常温下,NH3为气态,H2O为液态,故H2O的沸点更高,C错误;由氢、氮、氧三种元素所组成的化合物NH3·H2O的水溶液呈碱性,D错误。答案:B常考“等电子”微粒1.“10电子”微粒2.“18电子”微粒3.其他等电子微粒“14电子”微粒:Si、N2、CO、C2H2、C2“16电子”微粒:S、O2、C2H4、HCHO。4.质子数和核外电子数分别相等的两种微粒关系(1)可以是两种原子,如同位素原子。(2)可以是两种分子,如CH4、NH3等。(3)可以是两种带电荷数相同的阳离子,如NH4+、H3O(4)可以是两种带电荷数相同的阴离子,如OH-、F-。[对点精练1]a、b、c、d为原子序数依次增大且不同主族的短周期元素,a的原子中只有一个电子,b3-与d3+的电子层结构相同;c原子最外层电子数是次外层电子数的3倍。下列叙述错误的是(D)A.简单离子的半径:c>dB.最简单氢化物的还原性:c<bC.b、c的第一电离能:b>cD.c、b、d的电负性:b>c>d解析:由“a、b、c、d为原子序数依次增大且不同主族的短周期元素,a的原子中只有一个电子”知a为H;由“c原子最外层电子数是次外层电子数的3倍”知c为O;结合“b3-与d3+的电子层结构相同”知b为N,d为Al。简单离子的半径O2->Al3+,A项正确;最简单氢化物的还原性H2O<NH3,B项正确;N、O的第一电离能N>O,C项正确;电负性大小为c(O)>b(N)>d(Al),D项错误。[对点精练2](2021·宁波适应性测试)已知W、X、Y、Z为原子半径依次增大的短周期主族元素。其中只有Z是金属元素且Z是同周期元素中原子半径最大的元素,W、X同主族,X、Y、Z同周期,X元素的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法不正确的是(D)A.X、Y、Z元素不可能处于元素周期表中的第二周期B.最简单氢化物的热稳定性:W>X>YC.Y的最高价氧化物一定能与NaOH溶液反应D.W、Z两种元素形成的化合物中一定只含离子键解析:由于W、X、Y、Z为原子半径依次增大的短周期主族元素,其中只有Z为金属元素,且Z是同周期元素中原子半径最大的元素,位于第ⅠA族,X、Y、Z同周期,W、X同主族,W只能位于第二周期,X、Y、Z位于第三周期,则Z为Na;X元素的最外层电子数是其电子层数的2倍,故X为S,W为O,Y位于第三周期,其原子半径大于S,故Y可能为P也可能为Si。A.根据分析可知,X、Y、Z元素不可能处于元素周期表中的第二周期,正确;B.因为非金属性O>S>Si或者P,故最简单氢化物的热稳定性O>S>Si或者P,正确;C.Y的最高价氧化物二氧化硅或者五氧化二磷均可以与NaOH溶液反应,正确;D.O和Na形成的过氧化钠中含有共价键和离子键,错误。类型二依据元素周期表的“片段结构”推断元素[典例2](2021·浙江6月选考)已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如图所示,其中Y的最高化合价为+3。下列说法不正确的是()A.还原性:ZQ2<ZR4B.X能从ZO2中置换出ZC.Y能与Fe2O3反应得到FeD.M最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化物反应解析:由题给短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在元素周期表中的相对位置及Y元素的最高化合价为+3,可推出X、Y、Z、M、Q、R分别是镁、铝、碳、氮、硫和氯。二硫化碳的还原性强于四氯化碳,A错误;镁在二氧化碳中燃烧,生成碳单质和氧化镁,B正确;铝与氧化铁在高温下发生铝热反应,生成铁和氧化铝,C正确;M的最高价氧化物的水化物为硝酸,硝酸可与氨反应生成硝酸铵,D正确。答案:A元素周期表的“片段结构”1.元素周期表中短周期的特殊结构应用(1)元素周期表中第一周期只有两种元素H和He,H元素所在的第ⅠA族为元素周期表的左侧边界,第ⅠA族左侧无元素分布。(2)He为0族元素,0族元素为元素周期表的右侧边界,0族元素右侧没有元素分布。利用这个关系可以确定元素所在的周期和族。2.元素的位置关系和原子序数关系的应用(1)同一周期中元素的原子序数比左边元素原子序数大1,比右边元素的原子序数小1。(2)同主族上下周期元素的原子序数关系①若在第ⅠA族或第ⅡA族,原子序数之差为上周期所包含的元素种数。②若在第ⅢA族～第ⅦA族,原子序数之差为下周期所包含的元素种数。[对点精练3]四种短周期元素A、B、C、D在周期表中的相对位置如图所示。①若HmBOn为强酸,则B的氢化物溶于水显碱性(m,n均为正整数)②若四种元素均为金属,第一电离能:A>C③若四种元素均为非金属,则D的电负性最大④若四种元素只有一种为金属,则B的氢化物沸点一定低于D的氢化物沸点以上说法正确的有(B)A.1项 B.2项 C.3项 D.4项解析:A、B、C、D为短周期元素,则A、B为第二周期元素,C、D为第三周期元素。①若HmBOn为强酸,只能为HNO3,则B为N元素,其氢化物溶于水生成NH3·H2O,显碱性,正确;②若四种元素均为金属,则A、B、C、D分别为Li、Be、Na、Mg,Li、Na为同主族元素,同主族元素从上到下第一电离能变小,即第一电离能Li>Na,正确;③同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐变大,同主族元素从上到下,元素的电负性逐渐减小,故B元素电负性最大,不正确;④若四种元素只有一种为金属,则C为铝,B为碳,碳的氢化物(如石蜡)沸点可能高于D的氢化物(SiH4)沸点,不正确;综合以上分析,只有①②正确,故选B。[对点精练4]如图,X、Y、Z、W四种短周期元素的原子最外层电子数之和为21。下列说法正确的是(D)A.原子半径:r(Z)>r(Y)>r(X)B.第一电离能I1(X)>I1(Y)>I1(W)C.WY2、WZ4、WX均有熔点高、硬度大的特性D.某病毒DNA链中有T元素,可能是T取代了普通DNA链中的P元素解析:设X的最外层电子数为a,则Y、W、Z的最外层电子数分别为(a+2)、a、(a+3),从而得出a+(a+2)+a+(a+3)=21,a=4,故X、Y、W、Z分别为C、O、Si、Cl,则T为As元素。A.X、Y、Z分别为C、O、Cl,C、O为同周期元素,C在O的左边,则原子半径r(C)>r(O),不正确;B.X、Y、W分别为C、O、Si,第一电离能O>C>Si,不正确;C.SiO2和SiC为共价晶体,SiCl4在固态时形成分子晶体,其熔点较低、硬度较小,不正确;D.某病毒DNA链中有As元素,As与P属于同主族元素,可能是As取代了普通DNA链中的P元素生成的,正确。类型三依据物质的特性及转化推断元素[典例3]短周期主族元素X、Y、Z、M、W的原子序数依次增大,其中Z、W处于同一主族,Z、M的原子最外层电子数之和等于9,Y的氢化物常温下呈液态,是人类生存的重要资源,X的简单氢化物与W的单质(黄绿色)组成的混合气体见光可生成W的氢化物和油状混合物。说法不正确的是()A.M能分别与Y、Z、W形成常见的化合物,其所含化学键的类型相同B.简单离子半径:M<Y<WC.W的氧化物对应的水化物的酸性不一定比X的强D.Y和Z是同一周期,最高正化合价依次增大解析:短周期主族元素X、Y、Z、M、W的原子序数依次增大,Y的氢化物常温下呈液态,是人类生存的重要资源,则Y为O元素;X的简单氢化物与W的单质(黄绿色)组成的混合气体见光可生成W的氢化物和油状混合物,X为C,W为Cl元素;其中Z、W处于同一主族,则Z为F;Z、M的原子最外层电子数之和等于9,M的最外层电子数为2,结合原子序数可知M为第三周期的Mg元素。A.Mg分别与O、F、Cl形成的常见化合物中,所含化学键的类型相同,都是离子键,正确;B.离子的电子层越多,离子半径越大,电子层相同时,核电荷数越大离子半径越小,则离子半径Cl->O2->Mg2+,即M<Y<W,正确;C.没有指明最高价含氧酸,Cl的氧化物对应的水化物的酸性不一定比C的强,正确;D.O和F是同一周期,但F没有正价,错误。答案:D常见元素及其化合物的特性(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或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。(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)最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素或阳离子的氧化性最弱的元素:Cs(放射性元素除外)。(7)焰色试验呈黄色的元素:Na。(8)焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素:K。(9)单质密度最小的元素:H,密度最小的金属元素:Li。(10)常温下单质呈液态的非金属元素:Br,金属元素:Hg。(11)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。(12)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。(13)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。(14)常见的一种元素存在几种单质的元素:C、P、O、S,其中一种同素异形体易着火的元素:P。[对点精练5]X、Y、Z、W为短周期主族元素。X、Z、W形成的一种离子常用于检验Fe3+,X、Y形成的化合物YX3常用作汽车安全气囊的气体发生剂,W的单质在加热条件下可与X、Z的最高价含氧酸反应。下列叙述正确的是(D)A.原子半径:Z>Y>W>XB.电负性:W>X>YC.W形成的单质一定为共价晶体D.ZO2和ZO3中Z的原子杂化方式相同解析:X、Z、W形成的一种离子常用于检验Fe3+,是指Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,则X、Z、W分别是S、C、N中的一种,再结合“W的单质在加热条件下可与X、Z的最高价含氧酸反应”,可确定W是C;汽车安全气囊的气体发生剂常用NaN3,由此可知,X、Y、Z、W分别是N、Na、S、C。由四种元素所在元素周期表位置可判断,Y(Na)的原子半径最大,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,同周期从左到右主族元素原子半径逐渐减小,Na>S>C>N,即Y>Z>W>X,故A错误;电负性N>C>Na,即X>W>Y,故B错误;C的单质可以是金刚石、石墨、C60等,可能为共价晶体,如金刚石,C60是分子晶体,石墨属于混合晶体,故C错误;S的氧化物为SO2和SO3,价层电子对数都是3对,二氧化硫有一对孤电子对,三氧化硫没有,S原子的杂化方式都为sp2杂化,故D正确。[对点精练6]短周期元素X、Y、Z、A、D、E、G的原子序数依次增大,X与D同族,A和E同族;元素Y的一种高硬度单质是宝石;D、E两元素的质子数之和是X、A两元素的质子数之和的3倍;X、G、A元素组成的物质GA2、XGA在杀菌消毒方面有重要作用。下列有关说法不正确的是(C)A.电负性:D<Y<Z<AB.D2E2中的化学键有离子键、共价键C.化合物XGA的电子式为X

D.Z的最高价氧化物的水化物的浓溶液,加热时可将Y的单质氧化为最高价解析:短周期元素X、Y、Z、A、D、E、G的原子序数依次增大,X与D同族,A和E同族;元素Y的一种高硬度单质是宝石,则Y是C元素;D、E两元素的质子数之和是X、A两元素的质子数之和的3倍;X、G、A元素组成的物质GA2、XGA在杀菌消毒方面有重要作用,则G是Cl元素,A是O元素,X是H元素;由于X与D同族,D原子序数比O大,则D是Na;Z原子序数比6大,比8小,则Z是N元素;A和E同族,E为S元素。根据上述分析可知,X是H,Y是C,Z是N,A是O,D是Na,E是S,G是Cl元素。A.Y是C,Z是N,A是O,D是Na,电负性Na<C<N<O,正确;B.D是Na,E是S,两者形成的化合物Na2S2是离子化合物,Na+与S22-之间以离子键结合,在S22-中2个S原子之间以共价键结合,正确;C.化合物XGA是HClO,HClO的电子式为H

·×O类型四依据物质的微观结构推断元素[典例4](2021·广东卷)一种麻醉剂的分子结构式如图所示。其中,X的原子核只有1个质子;元素Y、Z、W原子序数依次增大,且均位于X的下一周期;元素E的原子比W原子多8个电子。下列说法不正确的是()A.XEZ4是一种强酸B.非金属性:W>Z>YC.原子半径:Y>W>ED.ZW2中,Z的化合价为+2价解析:X的原子核内只有1个质子,则X为H;元素Y、Z、W原子序数依次增大,且均位于X的下一周期,再根据题给麻醉剂分子结构式中各原子的成键情况,可知Y、Z、W分别为C、O、F;元素E的原子比W原子多8个电子,则E为Cl。XEZ4为HClO4,是一种强酸,A说法正确;非金属性F>O>C,即W>Z>Y,B说法正确;电子层数多的原子半径大,当电子层数相同时,核电荷数大的原子半径小,则原子半径Cl>C>F,即E>Y>W,C说法错误;OF2中F为-1价,O为+2价,D说法正确。答案:C符合8电子结构化合物中元素的成键特点(1)第ⅣA族的C、Si、Ge、Sn、Pb有四个键,可以是四个单键、一个三键和一个单键、一个双键和两个单键或两个双键。(2)第ⅤA族的N、P、As、Sb、Bi有三个键,可以是三个单键或一个双键和一个单键。(3)第ⅥA族的O、S、Se、Te有两个键,可以是一个双键或两个单键。(4)第ⅦA族的F、Cl、Br、I有一个单键。(5)[B(OH)4]-、[Al(OH)4]-中,硼和铝均形成四个单键。[对点精练7](2021·河北卷)下图所示的两种化合物可应用于阻燃材料和生物材料的合成。其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,X和Z同主族,Y原子序数为W原子价电子数的3倍。下列说法正确的是(CD)A.X和Z的最高化合价均为+7价B.HX和HZ在水中均为强酸,电子式可表示为H··C.四种元素中,Y原子半径最大,X原子半径最小D.Z、W和氢三种元素可形成同时含有离子键和共价键的化合物解析:由题图和题意可知,X和Z分别是F、Cl;又因Y原子序数为W原子价电子数的3倍且题给化合物中Y、W分别可形成5个、3个共价键,故W、Y分别