2019届一轮复习人教版元素的综合推断学案

2019届一轮复习人教版元素的综合推断学案

学案五　元素的综合推断 ‎【学习目标】‎ ‎1．了解元素推断题的题型和特征。‎ ‎2．巩固元素周期表的构成及元素周期律的应用。‎ ‎3．掌握元素推断常见方法及解题策略。‎ ‎【学习重点】　元素推断常见方法。‎ ‎【考情分析】‎ 命题点 三年考情 分析解读 原子结构推断 ‎2017课标Ⅱ·T9，2016课标Ⅰ·T8，‎ ‎2015课标Ⅰ·T8，2015课标Ⅱ·T10‎ 高考考纲要求“根据图表、数据等所给背景材料，分析有关现象的变化规律”，此类型的考题常受命题者的青睐。命题形式通常有两种：一种是通过观察、比较图表中数据的变化趋势，总结出有关规律，再运用于解题过程中。第二种是以文字形式给出，先进行元素的推断，再以所得元素为载体进行有关知识的考查，赋分一般6分，本部分试题难度中等，本部分内容是高考考查的重点。‎ 元素周期律推断 ‎2017课标Ⅲ·T12，2016课标Ⅲ·T12‎ 物质综合推断 ‎2017课标Ⅰ·T12，2016课标Ⅱ·T9‎ ‎1．结构与位置互推是解题的核心 ‎(1)掌握四个关系式：①电子层数＝周期数；②质子数＝原子序数；③最外层电子数＝主族序数；④主族元素的最高正价＝主族序数(O、F除外)，负价＝主族序数－8。‎ ‎(2)熟练掌握周期表的结构及周期表中的一些特殊规律：①“凹”型结构的“三短三长一不全，七主七副八零完”；②各周期元素种类；③稀有气体的原子序数及在周期表中的位置；④同主族上下相邻元素原子序数的关系。‎ ‎2．性质与位置互推是解题的关键 熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：(1)元素的金属性、非金属性；(2)气态氢化物的稳定性；(‎ ‎3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性；(4)金属与水或酸反应置换H2的难易程度。‎ ‎3．结构和性质的互推是解题的要素 ‎(1)电子层数和最外层电子数决定元素原子的金属性和非金属性；(2)同主族元素最外层电子数相同，化学性质相似；(3)正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点；(4)判断元素金属性和非金属性的强弱。‎ ‎4．关系总结 ‎5．解题模板：“两步”快速突破元素推断题 考点指导1　依据原子结构特点推断元素 ‎【典例1】　(2018·重庆适应性测试)短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大，c、a、b最外层电子数为等差数列，公差为2，a、c的价电子数之和为6，d的核外电子数等于b的核外电子数加8。下列叙述错误的是(　　)‎ A．a和b可形成气态化合物 B．c的原子半径小于d的原子半径 C．b和c形成的化合物为离子化合物 D．a和d最高价氧化物的水化物均呈酸性 ‎[师生互动]‎ 第一步：挖掘题干信息，确定元素名称 第二步：根据元素周期表、周期律，判断结论 选项 判断依据 结论 A C、O可以形成气态化合物CO、CO2等 正确 B Mg、S同周期，原子半径：Mg＞S 错误 C MgO为离子化合物 正确 D C、S的最高价氧化物的水化物分别为H2CO3、H2SO4，呈酸性 正确 答案　B ‎[名师总结]‎ ‎1．根据核外电子的排布三大规律推断元素 ‎(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。‎ ‎2．根据元素在周期表中位置，确定其化合物的化学式 知道元素在周期表中的主族序数后，根据化合价规律就可以写出它的化合物的化学式，例如(用R代表元素)：‎ ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 氢化物 RH4‎ RH3‎ H2R HR 最高价氧化物 RO2‎ R2O5‎ RO3‎ R2O7‎ 最高价含氧酸 H4RO4‎ 或H2RO3‎ H3RO4‎ 或HRO3‎ H2RO4‎ HRO4‎ ‎【对点训练】‎ ‎1．a、b、c、d为原子序数依次增大的四种短周期主族元素，其原子核外L电子层的电子数分别为0、5、6、8，它们的最外层电子数之和为17，下列说法不正确的是(　　)‎ A．原子半径：b＜c B．最高价氧化物对应水化物的酸性：b＞d C．单质沸点：d＞c D．a、b、c可能存在于同一离子化合物中 解析　由a、b、c、d原子核外L电子层的电子数分别为0、5、6、8，结合a、b、c、d为原子序数依次增大的四种短周期主族元素，可知a、b、c分别为氢、氮、氧元素，d为第三周期主族元素；再结合四种元素的原子最外层电子数之和为17，可知d为磷元素。同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小，则原子半径：N＞O，A项错误；氮、磷元素同主族，氮的非金属性强，故HNO3的酸性强于H3PO4，B项正确；常温下，磷元素形成的单质呈固态，而氧气和臭氧均呈气态，故C项正确；NH4NO3中含有氢、氮、氧三种元素，且NH4NO3属于离子化合物，故D项正确。‎ 答案　A ‎2．(2018·山东名校联盟期末联考)叶腊石是一种重要的化工原料，化学式为X2[Y4Z10](ZW)2，其中X、Y、Z、W为短周期元素，X与Y为同一周期相邻元素，Y的最外层电子为次外层的一半，X为地壳中含量最多的金属元素，X的离子与ZW－含有相同的电子。下列说法正确的是(　　)‎ A．原子半径：Y＞X＞Z＞W B．最简单氢化物的沸点：Y＞Z C．Z和W可组成多个等电子微粒 D．X和Y的最高价氧化物对应的水化物能够反应生成盐和水 解析　由题意X、Y、Z、W分别为Al、Si、O、H，原子半径：Al＞Si＞O＞H，A项错误；最简单氢化物的沸点，H2O＞SiH4，B项错误；Z和W可组成多个等电子微粒，如H2O、OH－、H3O＋都为10电子微粒，C项正确；Al(OH)3与H2SiO3不反应，D项正确。‎ 答案　C 考点指导2　依据元素及其化合物的性质推断 ‎【典例2】　A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期元素①，甲、乙、丙、丁、戊是由其中的两种或三种元素组成的化合物②，辛是由C元素形成的单质③。已知：常温下0.1 mol/L丁溶液的pH为13④，甲、乙、丙、丁、戊、辛物质间可发生如图所示转化。‎ 则下列说法不正确的是(　　)‎ A．原子半径：D＞B＞C B．元素的非金属性：B＞C＞A C．A、B、C、D形成的化合物中既含有离子键又含有共价键 D．A分别与B、C、D形成的简单化合物中，A与B形成的简单化合物的熔点最低 ‎[师生互动]‎ 第一步：挖掘题干信息，确定元素 第二步：根据元素周期表、周期律，判断递变规律 选项 判断依据 结论 A 原子半径：Na＞C＞O 正确 B 非金属性：O＞C＞H 错误 C 四种元素可形成NaHCO3，既有离子键又有共价键 正确 D CH4、H2O、NaH中，CH4为气体熔点最低 正确 答案　B ‎[名师总结]‎ 常见元素及其化合物的特性 ‎(1)形成化合物种类最多的元素或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)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。‎ ‎(7)最易着火的非金属元素的单质，其元素是：P。‎ ‎(8)焰色反应呈黄色的元素：Na。‎ ‎(9)焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素：K。‎ ‎(10)单质密度最小的元素：H，密度最小的金属元素：Li。‎ ‎(11)常温下单质呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。‎ ‎(12)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。‎ ‎(13)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物起化合反应的元素：N；能起氧化还原反应的元素：S。‎ ‎(14)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。‎ ‎(15)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。‎ ‎(16)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。‎ ‎【对点训练】‎ ‎3．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子最外层有6个电子，Y是至今发现的非金属性最强的元素，Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，W的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正确的是(　　)‎ A．原子最外层电子数由多到少的顺序：Y、X、W、Z B．原子半径由大到小的顺序：W、Z、Y、X C．元素非金属性由强到弱的顺序：Z、W、X D．简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：X、Y、W 解析　由于Y是非金属性最强的元素，则Y为氟元素；X原子最外层有6个电子，属于第ⅥA族元素，且原子序数小于9，则X为氧元素；由于Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，且其原子序数大于9，则Z为铝元素；由于W的单质广泛用作半导体材料，则W为硅元素。A项，Y、X、W、Z的原子最外层电子数分别为7、6、4、3，正确；B项，原子半径由大到小的顺序为Al、Si、O、F，错误；C项，非金属性由强到弱的顺序为F、O、Si、Al，错误；D项，简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：F、O、Si，错误。‎ 答案　A ‎4．(2018·济宁一模)‎ 原子序数依次增大的X、Y、Z、M、W五种短周期元素。已知X与M同主族且X与Z、M与Z都可以形成A2B、A2B2型的化合物；Y、M、W的最高价氧化物对应的水化物两两间都能发生反应。下列说法不正确的是(　　)‎ A．由X、M分别与Z形成的化合物X2Z2和M2Z2中所含的化学键类型相同 B．含有W的某种盐，可用作净水剂 C．M的单质可保存在煤油中 D．由X、Y、Z三种元素形成的化合物的水溶液，可能呈碱性也可能呈酸性 解析　由“X与M同主族且X与Z、M与Z都可以形成A2B、A2B2型的化合物”可知X为H，M为Na，Z为O；由Y、M、W的最高价氧化物对应的水化物两两间都能发生反应，且Y的原子序数小于Z的，可知Y为N，W为Al。H2O2中只含共价键，Na2O2中既含共价键又含离子键，A选项错误；由NH3·H2O、NH4NO3、HNO3等化合物水溶液的酸碱性，可知D项正确。‎ 答案　A 考点指导3　依据元素周期表的“片段结构”推断元素 ‎【典例3】　短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如右图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍，下列说法正确的是(　　)‎ A．原子半径：X＜Y＜Z B．气态氢化物的稳定性：X＞Z C．Z、W均可与Mg形成离子化合物 D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞W ‎[师生互动]‎ 第一步：挖掘题干信息，确定元素 第二步：根据元素周期表、周期律，判断递变规律 选项 判断依据 结论 A Si为第三周期元素，N、O为第二周期元素，原子半径r(Si)＞r(N)＞r(O)‎ 错误 B 非金属性：O＞Si，则气态氢化物稳定性：H2O＞SiH4‎ 错误 C O、Cl可与Mg形成MgO、MgCl2，均为离子化合物 正确 D N、Cl最高价氧化物对应的水化物分别为HNO3和HClO4，酸性HClO4＞HNO3‎ 错误 答案　C ‎[名师总结]‎ ‎1．元素周期表中短周期的特殊结构的应用 ‎(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周期和族。‎ ‎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无正价)。‎ ‎【对点训练】‎ ‎5．a、b、c、d四种主族元素在周期表中的位置如图，则下列说法正确的是(　　)‎ A．若b的最高价氧化物对应的水化物为H2bO4，则a的简单氢化物的化学式为aH3‎ B．若b的单质可作半导体材料，则c的单质不可能为半导体材料 C．若b的单质与H2易化合，则c的单质与H2更易化合 D．a与b容易形成离子化合物 解析　若b的最高价氧化物对应的水化物为H2bO4，即b最高价为＋6，其负价为－2，再利用a、b在周期表中的位置知，a的主族序数比b的小1，故a的负价为－3，a的简单氢化物的化学式为aH3，A项正确；若b是Si，则c是Ge，Si和Ge均为半导体材料，B项错误；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，因此c的单质与氢气化合比b的单质与氢气化合难，C项错误；若b为非金属，则a的金属性很弱，故a、b不易形成离子化合物，D项错误。‎ 答案　A ‎6．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，下列说法不正确的是(　　)‎ A．原子半径：W>Z>Y>X B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>Z ‎ C．最简单气态氢化物的热稳定性：Y>X>W>Z D．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等 解析　‎ 根据短周期元素W原子的质子数是其最外层电子数的3倍，可推知W是P元素。结合元素在周期表中的相对位置可知：X是N元素，Y是O元素，Z是Si元素。A项，同周期元素，由左到右原子序数增大，原子半径减小；同主族元素，由上到下原子序数增大，原子核外电子层数增多，半径增大。所以原子半径关系为：Si＞P＞N＞O，错误；B项，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。元素的非金属性：N＞P＞Si，所以它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性：HNO3＞H3PO4＞H2SiO3，正确；C项，元素的非金属性越强，其对应的最简单气态氢化物的热稳定性就越强。元素的非金属性：O＞N＞P＞Si，所以对应最简单气态氢化物的热稳定性：H2O＞NH3＞PH3＞SiH4，正确；D项，主族元素原子的最外层电子数一般等于该元素的最高正化合价(O、F除外)，也等于主族序数，故N、Si、P的最高正化合价分别与其主族序数相等，正确。‎ 答案　A ‎【课堂反思】　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：‎ ‎1.(2018·陕西宝鸡一模)X、Y、Z、M、R为五种短周期元素，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．R的氧化物都含有离子键 B．M的氢化物常温常压下为气体 C．最高价含氧酸的酸性：Z＜Y D．Y形成的化合物种类最多 解析　根据题图可推知，X为H，Y为C，Z为N，M为S，R为Na。Na的氧化物为Na2O、Na2O2，二者均为离子化合物，A项正确；S的氢化物为H2S，常温常压下为气体，B项正确；非金属性：N＞C，故最高价含氧酸的酸性：HNO3＞H2CO3，C项错误；含碳化合物种类最多，D项正确。‎ 答案　C ‎2．X、Y、Z、R、W是原子序数依次增大的五种短周期元素。Y和R同主族，可形成共价化合物RY2，Y和Z的最外层电子数之和与W的最外层电子数相同，‎25 ℃‎时，0.1 mol/L X和W形成的化合物的水溶液pH为1，下列说法正确的是(　　)‎ A．Y和其他四种元素均可形成至少两种二元化合物 B．R的最高价氧化物对应的水化物酸性最强 C．原子半径：X＜Y＜Z＜R＜W D．Y、Z、W三种元素组成的化合物的水溶液一定显碱性 解析　由“0.1 mol/L X和W形成的化合物的水溶液pH为‎1”‎可知X、W形成一元强酸，故X为H，由题意知W为第ⅦA族，W只能是Cl；短周期中能够形成共价化合物，且为同主族的元素只能是O、S，故Y为O，R为S；Cl原子最外层有7个电子，故Z为第ⅠA族，根据原子序数依次增大的信息可知Z为Na。综上，X为H，Y为O，Z为Na，R为S，W为Cl。O和H可以形成H2O、H2O2，O和Na可以形成Na2O、Na2O2，O和S可以形成SO2、SO3，O和Cl可以形成ClO2、Cl2O7，A项正确；Cl的非金属性最强，其最高价氧化物对应的水化物酸性最强，B项错误；原子半径H＜O＜Cl＜S＜Na，C项错误；NaClO4为强酸强碱盐，溶液显中性，D项错误。‎ 答案　A ‎3．(2018·南通模拟)已知X、Y、Z、W都是短周期元素，它们的原子序数依次递增，X原子的电子层数与它的核外电子总数相等，而Z原子的最外层电子数是次外层的3倍，Y和Z可以形成两种以上气态化合物，W的族序数比X的族序数大1，则下列说法错误的是(　　)‎ A．Y和Z以质量比7∶16组成的共价化合物有两种 B．X和Y、X和Z组成的常见化合物，稳定性前者大于后者 C．X、Z、W简单离子的半径由大到小的顺序为Z＞W＞X D．X、Y、Z可以组成一种离子化合物，其中X、Y、Z元素原子个数比为4∶2∶3‎ 解析　由上述分析可知，X为H，Y为N，Z为O，W为Mg。A.Y和Z以质量比7∶16组成的共价化合物为NO2、N2O4，故A正确；B.非金属性O＞N，X和Y、X和Z组成的常见化合物，稳定性前者小于后者，故B错误；C.具有相同电子排布的离子中原子序数大的离子半径小，电子层越多，离子半径越大，则X、Z、W简单离子的半径由大到小的顺序为Z＞W＞X，故C正确；D.X、Y、Z可以组成一种离子化合物为NH4NO3，X、Y、Z元素原子个数比为4∶2∶3，故D正确。‎ 答案　B ‎4．短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其中部分元素在周期表中的位置如图所示。一个WX2分子中含有22个电子，Y的质子数是X、Z的核电荷数之和的一半。下列说法正确的是(　　)‎ A．非金属性：W＜Z B．简单离子的半径：X2－＜Y2＋‎ C．沸点：H2X＜H2Z D．WX2的电子式为 解析　根据题给条件，可以推断出W为C，X为O，Y为Mg，Z为S。非金属性：C＜S，A项正确；O2－、Mg2＋具有相同的电子层结构，则核电荷数越大，离子半径越小，故简单离子半径：O2－＞Mg2＋，B项错误；H2O分子间能形成氢键，H2S分子间不能形成氢键，故沸点：H2O＞H2S，C项错误；CO2的电子式为，D项错误。‎ 答案　A ‎5．元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。p、q、r是由这些元素组成的二元化合物。m、n分别是元素Y、Z的单质，n通常为深红棕色液体，0.01 mol·L－1 r溶液的pH为2，p被英国科学家法拉第称为“氢的重碳化合物”，s通常是难溶于水、比水重的油状液体。上述物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．原子半径的大小：W＜X＜Z B．W的氧化物常温常压下为液态 C．Y的氧化物可能呈黑色或红棕色 D．Z的氧化物的水化物一定为强酸 解析　根据同周期元素从左到右原子半径依次减小，同主族元素从上到下原子半径依次增大，则原子半径的大小：H＜C＜Br，A项正确；H的氧化物为H2O、H2O2，二者在常温常压下均为液态，B项正确；Y为Fe，FeO为黑色(粉末)固体，Fe2O3为红棕色粉末，Fe3O4为黑色晶体，C项正确；Br的一种氧化物的水化物HBrO为弱酸，D项错误。‎ 答案　D