专题讲座六 元素推断题的知识贮备和解题方法.docx

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专题讲座六元素推断题的知识贮备和解题方法

专题讲座六　元素推断题的知识贮备和解题方法

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它们形成的化合物的性质，在此基础上综合分析，得到答案。

一、元素在周期表中的位置推断

[知识贮备]

1．根据核外电子的排布规律

（1）最外层电子规律

最外层电子数（N）

3≤N<8

N＝1或2

N>次外层电子数

元素在周期表中的位置

主族

第ⅠA族、第ⅡA族、第Ⅷ族、副族、0族元素氦

第二周期

（2）“阴三阳四”规律

某元素

阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第三周期。

若为阳离子，则位于第四周期。

（3）“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。

[解题方法]

由原子核外的电子排布规律正确推断元素在周期表中的位置是解题的关键。

【例1】　已知X、Y、Z为三种主族元素，可分别形成Xn＋、Ym＋、Zn－三种离子，已知m>n且X、Y、Z三种原子的M层电子数均为奇数。

下列说法中不正确的是（　　）

A．三种离子中，Ym＋的离子半径最小

B．Z的最高价氧化物对应水化物的分子式为HnZO4

C．X、Y、Z一定在同一周期，且原子半径Z>X>Y

D．三种元素相应的最高价氧化物对应水化物之间两两会发生反应

解析　根据题中X、Y、Z之间的相互关系，可以推断出X、Y、Z分别为Na、Al、Cl元素。

Na＋、Al3＋、Cl－三种离子中Al3＋的离子半径最小，A项正确；Cl的最高价氧化物对应水化物的分子式为HClO4，B项正确；Na、Al、Cl元素同处于第三周期，其原子半径为Na>Al>Cl，即X>Y>Z，C项错误；氢氧化铝为两性氢氧化物，D项正确。

答案　C

【例2】　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，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A＜B＜C

D．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，据A、B、C三原子的最外层电子数之和为10，A为碳，C为硅，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B＞C＞A。

答案　C

【例3】　（2010·海南，11改编）短周期元素X、Y、Z所在的周期数依次增大，它们的原子序数之和为20，且Y2－与Z＋核外电子层的结构相同。

下列化合物中只有共价键的是（　　）

A．Z2YB．X2Y2C．Z2Y2D．ZYX

解析　短周期元素X、Y、Z所在的周期数依次增大，故X、Y、Z所在的周期分别是第一周期、第二周期和第三周期，又因为Y2－与Z＋核外电子层的结构相同，所以Y是O元素，Z为Na元

素，根据它们的原子序

数之和为20，可知X的原子序数为20－8－11＝1，即为H元素；A、B、C、D四项中的物质及含有的化学键如下表：

选项

A

B

C

D

物质

Na2O

H2O2

Na2O2

NaOH

含有的化学键

离子键

共价键

离子键和共价键

离子键和共价键

故只有B项符合题意。

答案　B

[知识贮备]

2．根据元素周期表结构与原子电子层结构的关系

（1）几个重要关系式

①核外电子层数＝周期数（对于大部分元素来说）；

②主族序数＝最外层电子数＝最高正价＝8－|最低负价|

③|最高正价|－|最低负价|＝

（2）熟悉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。

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、Ba。

⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：

H、C、Si。

⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：

S。

⑧除H外，原子半径最小的元素：

F。

⑨最高正价不等于族序数的短周期元素：

O、F。

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”。

【例4】　现有A、B、C、D四种短周期元素，它们之间的关系如下。

原子半径：

A

A＋C＝B＋D＝8；原子的核外电子层数：

B＝C＝2A；B元素的主要化合价：

最高正价＋最低负价＝2。

下列有关说法错误的是（　　）

A．由A、B两种元素组成的一种常见气体显碱性

B．D元素组成的单质能与强碱溶液反应，并有H2生成

C．C元素不可能在第一周期，也不可能在第ⅣA族

D．A、B、C、D四种元素组成的离子化合物中一定含有金属阳离子

解析　根据题意知：

A为氢，B为氮，C为氟，D为铝，则D选项错误。

答案　D

【例5】　在元素周期表中的短周期元素中，原子最外层电子数与其电子层数之比为1∶1、2∶1、3∶1的元素共有（　　）

A．4种B．5种C．6种D．7种

解析　短周期元素中，原子最外层电子数与其电子层数之比为1∶1的有H、Be、Al，为2∶1的有He、C、S，为3∶1的有O，共有7种。

答案　D

【例6】　如图表示元素周期表前四周期的一部分，关于元素X、Y、Z、

W的叙述正确的是（　　）

①X、Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性为Y<

X

②Y、Z的气态氢化物的稳定性Y

③W的单质常温下呈液态，可与铁粉反应

④W的原子序数比Z的大9

A．只有③B．①②

C．①②③D．①②③④

解析　由元素周期表的结构可知，X为N，Y为P，Z为S，W为Br。

X、Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性为HNO3>H3PO4，①正确；同一周期，从左往右，元素的非金属性增强，气态氢化物的稳定性增强，②正确；W为Br，常温下其单质为液态，可与铁粉反应生成溴化铁，③正确；W的原子序数比Z的大19，④错误。

答案　C

二、由元素及其化合物的性质推断

[知识贮备]

（1）形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：

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、氢化物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）单质最轻的元素：

H；最轻的金属单质：

Li。

（5）单质在常温下呈液态的非金属元素：

Br；金属元素：

Hg。

（6）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。

（7）元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能起化合反应的元素：

N；能起氧化还原反应的元素：

S。

（8）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。

[解题方法]

准确把握元素及其化合物性质，使元素推断变的轻松，快捷。

【例7】　X、Y、Z为同一短周期中的元素，其原子半径依次减小，它们的最高价氧化物对应水化物之间，任意两种混合均可反应，M为Y、Z形成的化合物，其溶液显酸性。

下列说法正确的是（　　）

A．其简单离子的半径依次增大

B．将M溶液加热蒸干并灼烧，最后可得Y的氧化物

C．X燃烧的产物中只含离子键

D．将少量X单质投入到M溶液中，会置换出Y单质

解析　根据题意不难判断X、Y分别为Na、Al元素，根据“M为Y、Z形成的化合物，其溶液显酸性”的信息可知Z为Cl元素，因为Al2S3在水溶液中是不存在的。

则答案可知。

答案　B

【例8】　A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素，原子序数依次增大，A是地壳中含量最高的元素，B、C、D同

周期，E和其他元素既不在同周期也不在同主族，D的氢化物和最高价氧化物对应的水化物均为强酸，且B、C、D的最高价氧化物对应的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。

据此回答下列问题：

（1）A和D的氢化物中，沸点较低的是________（选“A”或“D”）。

（2）元素C在元素周期表中的位置是________，B的最高价氧化物对应的水化物的电子式为________。

（3）A、D、E可以

形成多种盐，其中一种盐中A、D、E三种元素的原子个数比为2∶2∶1，该盐的名称为________。

它的水溶液与D的氢化物的水溶液反应可生成D的单质，该反应的离子方程式为________________。

解析　A是地壳中含量最高的元素，A是氧；D的氢化物和最高价氧化物对应的水化物均为强酸，D是氯，B、C、D三元素在第三周期，它们的最高价氧化物对应的水化物两两混合均能反应生成盐和水，根据B、C、D原子序数依次增大，因此B是钠，C是铝，据A、D、E三种元素形成的盐中，A、D、E三种元素的原子个数比为2∶2∶1知E为＋2价金属Ca。

答案　

（1）D　

（2）第三周期第ⅢA族

（3）次氯酸钙　ClO－＋2H＋＋Cl－===Cl2↑＋H2O

三、综合利用“位”、“构”、“性”关系推断

[知识贮备]

1．“位、构、性”

三者之间的关系

2．推断元素的常用思路

根据原子结构、元素周期表的知识及已知条件，可推算原子序数，判断元素在周期表中的位置等，基本思路如下：

【例9】　短周期元素甲、乙、丙、丁、戊五种元素在元素周期表中的位置如下图所示，其中戊是同周期中原子半径最小的元素。

下列有关判断正确的是（　　）

甲

乙

丙

丁

戊

A.最外层电子数：

甲>乙>丙>丁>戊

B．简单离子的离子半径：

丙<乙<戊<丁

C．含有丁元素的酸有多种

D．乙的氢化物多种多样，丙、丁、戊的氢化物各有一种

解析　第一周期只有两种元素，而短周期为前三周期，故甲、乙、丙所在周期为第二周期，戊元素原子半径最小，故为第三周期第ⅦA族，即Cl元素，由此推知甲、乙、丙、丁分别为B、C、N、S。

甲、乙、丙、丁、戊五种元素原子最外层电子数分别为3、4、5、6、7，故A错；核外电子数相同的简单离子，其离子半径随核电荷数的增加而减小，B错；丁元素为S，含有S的酸有硫酸、亚硫酸、氢硫酸、硫氰酸等，故选项C正确；氮的氢化物有NH3、N2H4，故D错。

答案　C

【例10】　下表是元素周期表中的一部分，表中所列字母分别代表一种化学元素，请回答下列问题：

（1）写出j在周期表中的位置__________。

（2）o、i、p三种元素之间能以原子个数之比1∶1两两形成互化物，这些互化物的性质类似于这些元素单质的性质。

请写出i、p的互化物与f、l形成的化合物等物质的量反应时的化学方程式：

________________________________________________________________________。

（3）假设NH

是“元素NH4”的阳离子，则“元素NH4”在周期表中的位置应该是______________；NH4的碳酸盐应________（填“易”或“不易”）溶于水。

解析　

（1）由元素周期表的结构知，j处于第四周期，周期表的第4个横行的结构包括，第ⅠA～ⅡA族、第ⅢB～ⅦB族、第Ⅷ族、第ⅠB～ⅡB族、第ⅢA～ⅦA族部分元素，

j是第Ⅷ族。

（2）由题意知i、p的互化物为BrCl，f、l形成的化合物为NaI，BrCl中Cl得电子能力强，Cl为－1价，Br为＋1价，类似于卤素单质的性质，NaI与BrCl等物质的量反应生成I2。

（3）NH4的核电荷数为11，周期表中应在第三周期第ⅠA族，类似于钠，NH4的碳酸盐易溶于水。

答案　

（1）第四周期第Ⅷ族　

（2）2BrCl＋2NaI===Br2＋I2＋2NaCl　（3）第三周期第ⅠA族　易

1．（2012·江苏，12改编）短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，Y原子的最外层只有2个电子，Z单质可制成半导体材料，W与X属于同一主族。

下列叙述正确的是（　　）

A．元素X的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱

B．元素W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的弱

C．化合物YX、ZX2、WX3中化学键的类型相同

D．原子半径的大小顺序：

rY>rZ>rW>rX

答案　D

解析　解题的关键是准确推断出各元素，然后具体问题具体分析。

由题意不难确定X、Y、Z、W分别为O、Mg、Si、S。

A项中，元素的非金属性O>S，故热稳定性H2O>H2S，A错误；B项中，元素的非金属性S>Si，故酸性H2SO4>H2SiO3，B错误；C项中，MgO中的化学键是离子键，SiO2和SO3中的化学键为共价键，故C错；D项中，原子半径的大小取决于核外电子层数和核电荷数，核外电子层数越多，原子半径越大；核外电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径反而越小，故rY>rZ>rW>rX，D正确。

2．（2012·广东理综，22改编）下图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是（　　）

A．原子半径：

Z>Y>X

B．气态氢化物的稳定性：

R＜W

C．WX3和水反应形成的化合物是离子化合物

D．Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应

答案　D

解析　结合部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，确定X、Y、Z、W、R元素，再结合元素周期律进行分析、解决问题。

根据元素化合价可推断，X、Y、Z、W、R元素分别为O、Na、Al、S、C

l元素。

原子半径为Na>Al>O，A项错误；Cl元素的非金属性大于S元素，则HCl的稳定性强于H2S，B项错误；SO3与水发生反应生成H2SO4，H2SO4为共价化合物，C项错误；Na、Al元素的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al（OH）3，Al（OH）3为两性氢氧化物，能与NaOH反应，D项正确。

3．（2012·四川理综，8）已知W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的气态氢化物的稳定性大于Z的气态氢化物的稳定性，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性。

下列说法正确的是（　　）

A．X、Y、Z、W的原子半径依次减小

B．W与X形成的化合物中只含离子键

C．W的气态氢化物的沸点一定高于Z的气态氢化物的沸点

D．若W与Y的原子序数相差5，则二者形成化合物的化学式一定为Y2W3

答案　A

解析　此题并不能确定W、X、Y、Z具体是哪种元素，需要进行讨论。

由题中信息可知四种元素在周期表中的位置关系为

，根据同周期和同主族元素原子半径的变化规律可知A正确；若X为Na元素，W为O元素，它们形成的Na2O2中含有共价键，故B错；若W、Z分别是C和Si元素，则CH4的沸点低于SiH4的沸点，故C错；若W是O元素，Y是Al元素，则形成的化合物是Al2O3，但若W是F元素，Y是Si元素，则形成的化合物是SiF4，故D错。

4．（2011·新课标全国卷，13）短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。

元素W是制备一种高效电池的重要材料，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素，Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。

下列说法错误的是（　　）

A．元素W、X的氯化物中，各原子均满足8电子的稳定结构

B．元素X与氢形成的原子比为1∶1的化合物有很多种

C．元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成

D．元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2

答案　A

解析　元素W是制备一种高效电池的重要材料，说明W是Li；X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，说明X是C；地壳中含量最丰富的金属元素是Al，故Y是Al；根

据原子序数增大，

Z也应有3个电子层，最外层电子数为6，故Z是S。

A.LiCl中Li＋不能满足8电子稳定结构，CCl4中各原子都能满足8电子稳定结构，A项错；B.碳与氢能形成多种1∶1的化合物，如C2H2、C6H6、C8H8等，B项正确；C.单质铝与氢氧化钠溶液和盐酸均能反应产生H2，C项正确；D.碳和硫都是非金属元素，它们形成的化合物CS2分子中只含共价键，是共价化合物，D项正确。

5．（2010·广东理综，10）短周期金属元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如下

表所示。

下列判断正确的是（　　）

甲

乙

丙

丁

戊

A.原子半径：

丙＜丁＜戊

B．金属性：

甲＞丙

C．氢氧化物碱性：

丙＞丁＞戊

D．最外层电子数：

甲＞乙

解题指导　据甲、乙、丙、丁、戊在元素周期表中的位置先推出其金属性强弱顺序即可判断B、C。

答案　C

解析　本题考查元素周期表和元素周期律。

同周期元素的原子半径从左向右依次减小，有丙＞丁＞戊，A选项错误；同主族元素的金属性至上而下依次增强，即丙＞甲，B选项错误；同周期元素从左到右金属性减弱，元素对应的最高价氧化物的水化物的碱性减弱，即有丙＞丁＞戊，C选项正确；乙位于甲的右端，故乙的族序数大，最外层电子数多，D选项错误。

6．（2009·北京理综，7）W、X、Y、Z均为短周期元素，W的最外层电子数与核外电子总数之比为7∶17；X与W同主族；Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半；含Z元素的物质焰色反应为黄色。

下列判断正确的是（　　）

A．金属性：

Y>Z

B．氢化物的沸点：

X>W

C．离子的还原性：

X>W

D．原子及离子半径：

Z>Y>X

答案　B

解析　根据题设条件推知W为Cl、X为F、Y为Al、Z为Na。

选项A，Al、Na同周期，根据同周期元素性质递变规律，Na的金属性大于Al；选项B，HF分子间存在氢键，其沸点高于HCl；选项C，Cl－的还原性大于F－；选项D，F－的半径大于Na＋、Al3＋。

7．（2010·山东理综，11）下列说法正确的是（　　）

A．形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力

B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性均依次减弱

C．第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强

D．元素周期律是元素原子核外电子排布周期性变化的结果

答案　D

解析　离子键是阴、阳离子之间的静电作用而形成的，包括静电吸引力和排斥力，故A错；F、Cl、Br、I随着原子序数的递增，非金属性逐渐减弱，故其氢化物的热稳定性依次减弱，还原性依次增强，B项错误；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，但C项中未指明是最高价氧化物对应的含氧酸，故C项错误；元素周期律的根本原因是元素原子核外电子排布的周期性变化的结果，D项正确。

易错警示　易错选A。

错因：

认为阴、阳离子间只存在静电吸引力，不存在排斥力。

8．（2010·全国理综Ⅱ，12）短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且W、X、

Y＋、Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2、3、4、2（不考虑零族元素）。

下列关于这些元素的叙述错误的是（　　）

A．X和其他三种元素均可形成至少2种二元化合物

B．W和X、Z两种元素分别形成的二元化合物中，均有直线形分子

C．W、X和Y三种元素可以形成碱性化合物

D．Z和其他三种元素形成的二元化合物，其水溶液均呈酸性

解题指导　由已知条件可推知Y＋必是Na＋，原子最外层电子数是其电子层数2倍和3倍的元素有C、S和O，结合原子序数关系可推出各元素。

答案　D

解析　W、X、Y、Z都是短周期元素，电子层数都不超过3。

Y＋的最外层电子数与其电子层数的比值为4，Y＋的最外层电子数只能为8，Y＋的电子层数为2，故Y为Na；Z的原子序数大于Y，且最外层电子数与其电子层数（3层）的比值为2，故Z为S；X为第二周期元素，X为O，四种元素都不是零族元素，W为C。

O与其他三种元素都能形成至少2种二元化合物，A说法正确；CS2和CO2

都是直线形分子，B说法正确；Na2CO3和NaHCO3都是显碱性的化合物，C说法正确；Na2S溶液显碱性，D说法错误。

9．（2009·山东理综，11）元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。

下列说法正确的是（　　）

A．同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性

B．第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数

C．短周期元素形成离子后，最外层都达到8电子稳定结构

D．同一主族的元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同

答案　B

解析　处于元素周期表金属与非金属分界线附近的元素，既表现金属性，又表现非金属性，A错误；主族元素（O、F除外）的最高正化合价等于它所处的主族序数，也等于其最外层电子数，B正确；H＋的最外层电子数是0，Li＋的最外层电子数是2，C项错误；同一主族的元素的原子，最外层电子数虽相同，但是核电荷数、原子半径不同，化学性质不完全相同，D错误。

10．（2011·北京理综，25）在温度t1和t2下，X2（g）和H2反应生成HX的平衡常数如下表：

化学方程式

K（t1）

K（t2）

F2＋H22HF

1.8×1036

1.9×1032

Cl2＋H22HCl

9.7×1012

4.2×1011

Br2＋H22HBr

5.6×107

9.3×106

I2＋H22HI

43

34

（1）已知t2>t1，HX的生成反应是____________反应（填“吸热”或“放热”）。

（2）HX的电子式是__________。

（3）共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强，HX共价键的极性由强到弱的顺序是______________。

（4）X2都能与H2反应生成HX，用原子结构解释原因：

________________________________________________________________________。

（5）K的变化体现出X2化学性质的递变性，用原子结构解释原因：

________________________________________________________________________，

原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱。

（6）仅依据K的变化，可以推断出：

随着卤素原子核电荷数的增加，________（选填字母）。

a．在相同条件下，平衡时X2的转化率逐渐降低

b．X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱

c．HX的还原性逐渐减弱

d．HX的稳定性逐渐减弱

答案　

（1）放热　

（2）

（3）HF、HCl、HBr、HI

（4）卤素原子的最外层电子数均为7，易得电子

（5）同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多

（6）ad

解析　本题考查化学平衡、元素周期律知识，意在考查学生阅读图表的能力及运用元素周期律解决化学问题的能力。

观察图表可知升高温度平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应。

原子半径小，对共用电子对的吸引力强，共用电子对的偏移程度大，共价键的极性强，因此卤素氢化物分子中共价键的极性由强到弱的顺序为HF、HCl、HBr、HI。

11．（2009·天津理综，7节选）下表为元素周期表的一部分，请参照元素①～⑧在表中的位置，用化学用语回答下列问题：

（