2022年高考化学一轮复习讲义第5章第28讲　微专题15　“位—构—性”综合推断题的解题方法 (含解析)

     15　“位—构—性”综合推断题的解题方法

考情分析　元素周期表和元素周期律是高考考查的热点和重点，主要以选择题的形式考查元素在周期表中的位置、结构与性质的关系。如2020年全国卷Ⅱ第13题，2019年全国卷Ⅰ第13题，卷Ⅱ第9题，2018年全国卷Ⅰ第12题，卷Ⅱ第10题；2017年全国卷Ⅰ第12题，卷Ⅱ第9题等，都是结合原子结构、元素周期表、元素及其化合物知识的综合考查。

1．同一元素的“位—构—性”关系

2．元素推断类题目的基本特点

3．推断题要点总结

(1)结构与位置互推是解题的核心

①掌握四个关系式：a.电子层数＝周期数；b.质子数＝原子序数；c.最外层电子数＝主族序数；d.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

a．“凹”型结构的“三短四长，七主七副八零完”；b.各周期元素种类；c.稀有气体的原子序数及在周期表中的位置；d.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)结构和性质互推是解题的要素

①电子层数和最外层电子数决定元素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。

题组一　结构特点与元素在周期表中的位置相结合推断

1．短周期元素m、n、p、q在元素周期表中的排序如图所示，其中m的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能反应。下列说法正确的是(　　)

A.非金属性：m>n

B．氢化物稳定性：n<p

C．简单阴离子半径：p>q

D．最高价氧化物对应水化物酸性：p>q

答案　C

解析　m的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能反应，说明m 为氮元素，则n为氧元素，p为硫元素，q为氯元素。同周期元素从左到右，非金属性逐渐增强，则氮和氧比较，氧的非金属性强，故A错误；同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，非金属性越强，其气态氢化物越稳定，则水的稳定性强于硫化氢，故B错误；硫离子和氯离子电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，所以硫离子半径大，故C正确；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性Cl>S，则高氯酸的酸性强于硫酸，故D错误。

2．(2020·云南月考)W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，X、Y、Z原子的最外层电子数之和为15，X、Y、Z三种元素在周期表中的相对位置如图所示。W与X以原子个数比为2∶1形成的化合物常用作火箭燃料。下列说法正确的是(　　)

A.简单离子半径：Y>X>W

B．热稳定性：W2Y>XW3

C．Z的最高价氧化物是酸性氧化物，不能与任何酸反应

D．ZY2的化学键类型与MgCl2相同

答案　B

解析　设Z的最外层电子数为a，由X、Y、Z原子的最外层电子数之和为15可得a＋(a＋1) ＋(a＋2)＝15，解得a＝4，则Z为Si元素、X为N元素、Y为O元素，由W与X以原子个数比为2∶1形成的化合物常用作火箭燃料可知，W为H元素。电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则氮离子的离子半径大于氧离子，故A错误；元素的非金属性越强，氢化物的热稳定性越强，氧元素的非金属性强于氮元素，则水的稳定性强于氨气，故B正确；硅元素的最高价氧化物为二氧化硅，能与氢氟酸反应，故C错误；二氧化硅为共价化合物，化合物中含有共价键，氯化镁为离子化合物，化合物中含有离子键，化学键类型不相同，故D错误。

题组二　结构特点与物质特性或用途相结合推断

3．(2019·河北衡水中学高三第一次联合考试)X、Y、Z、R、W是原子序数依次递增的五种短周期主族元素，它们所在周期数之和为11，其中Y元素最高与最低化合价的代数和为2，Y和Z的单质生成的化合物是一种传递神经信息的“信使分子”，R的原子半径是五种元素中最大的，Y和W是同族元素。下列说法错误的是(　　)

A．简单离子的还原性：Y>Z

B．R的单质可能是金属或非金属

C．由X、Z和W构成的酸一定是三元酸

D．标准状况下，1 mol YZ与0.5 mol Z2混合后所得气体的体积一定小于22.4 L

答案　C

解析　Y为N元素，W为P元素，“信使分子”为NO，则Z为O元素；R的原子半径是五种元素中最大的，所以应为第三周期的Na、Mg、Al或Si，则X为H元素。A项，还原性：N3－>O2－，正确；B项，R可能为Na、Mg、Al或Si，是金属或非金属，正确；C项，H、O、P也可能构成一元酸HPO3等，错误；D项，由于存在2NO2N2O4，所以1 mol NO与0.5 mol O2混合后所得气体的物质的量小于1 mol，其体积在标准状况下一定小于22.4 L，正确。

4．蒙脱石散是一种温和的止泻剂，适合儿童使用。其主要成分是由A、B、D、E四种原子序数依次增大的短周期元素组成的物质D4[E4B10(BA)8]，其中D元素是地壳中含量最高的金属元素，E元素的单质常用来制造太阳能电池，A3B＋和BA－含有相同的电子数。下列说法错误的是(　　)

A．原子半径：D>E>B>A

B．简单氢化物的稳定性：E>B

C．A、B组成的一种化合物是绿色氧化剂

D．含E的一种盐溶液常作木材防火剂

答案　B

解析　根据分析可知：A为H，B为O，D为Al，E为Si。同周期元素，从左到右原子半径依次减小，原子半径：Al>Si>O>H，故A正确；非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，非金属性：O>Si，则简单氢化物的稳定性：H2O>SiH4，故B错误；H2O2是绿色氧化剂，故C正确；Na2SiO3的水溶液常作木材防火剂，故D正确。

题组三　结构特点与物质的微观结构相结合推断

5．(2021·哈尔滨市第六中学月考)科学家利用四种原子序数依次递增的短周期元素W、X、Y、Z“组合”成一种超分子，该超分子具有高效的催化性能，其分子结构示意图如图。W、X、Z分别位于不同周期，Z的原子半径在同周期元素中最大。(注：实线代表共价键，其他重复单元的W、X未标注)下列说法不正确的是(　　)

A．Y单质的氧化性在同主族中最强

B．离子半径：Z>Y

C．Z与Y可组成多种离子化合物

D．氢化物的热稳定性：Y>X

答案　B

解析　根据图示可知W形成1个共价键，说明W原子核外只有1个电子，又是四种元素中原子序数最小的元素，X形成四个共价键且W、X、Z分别位于不同周期，则W是H元素，X是C元素，Z是Na元素，Y形成2个共价键，原子序数比C大，比Na小，说明Y原子核外有2个电子层，最外层有6个电子，则Y是O元素。同一主族的元素，原子序数越大，元素的原子半径越大，原子获得电子的能力就越弱，单质的氧化性就越弱。由于O是同一主族中原子序数最小的元素，故O2的氧化性在同主族中最强，A正确；Y是O元素，Z是Na元素，O2－、Na＋核外电子排布都是2、8，电子排布相同，核电荷数越大，离子半径就越小，所以离子半径：Z<Y，B错误；O、Na两种元素可形成两种离子化合物：Na2O、Na2O2，C正确；元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强，X是C元素，Y是O元素，由于元素的非金属性：C<O，所以氢化物的热稳定性：CH4<H2O，D正确。

6．(2020·洛阳期中)X、Y、Z、W是同周期原子序数依次增大的主族元素，且原子序数总和为28，四种元素与锂组成的盐是一种新型锂离子电池的电解质，结构如图，下列说法错误的是(　　)

A．该化合物中，X、Y、Z、W之间均为共价键

B．在该物质中X原子满足8电子稳定结构

C．W的氢化物易溶于水，且水溶液是强酸

D．Z与Y形成的化合物不一定与碱反应

答案　C

解析　X、Y、Z、W是同周期原子序数依次增大的主族元素，由四种元素与锂组成的盐是一种新型的锂离子电池的电解质，Y可形成4个共价键，Z可形成2个共价键，X可形成3个共价键和1个配位键，则Y为C、Z为O、X为B，W可提供电子对，且易得到1个电子，则W为F，均为第二周期元素，且原子序数总和为28，以此来解答。由图可知，该化合物中，X、Y、Z、W之间均为共价键，故A正确；X形成3个共价键和1个配位键，X原子满足8电子稳定结构，故B正确；W的氢化物是HF，易溶于水，但水溶液是弱酸，故C错误；Z与Y形成的化合物可以是CO或者是CO2，CO与碱不反应，CO2与碱反应，故D正确。

题组四　结构特点与物质转化相结合推断

7.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物，n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，q的水溶液具有漂白性，0.01 mol·L－1 r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．原子半径的大小：W<X<Y

B．元素的非金属性：Z>X>Y

C．Y的氢化物常温常压下为液态

D．X的最高价氧化物的水化物为强酸

答案　C

解析　由n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，可知Z元素为Cl，n为Cl2，再根据q的水溶液具有漂白性，可知q为HClO，由0.01 mol·L－1 r溶液的pH为2，可判断r为一元强酸，则r为HCl，然后根据n和p的反应条件，以及s通常是难溶于水的混合物，可知p为烷烃，s为烷烃的氯代物；根据题意，W、X、Y、Z是短周期原子序数依次增加的四种元素，可进一步推知W、X、Y、Z分别为H、C、O、Cl。A项，根据原子半径的变化规律，可知原子半径：H<O<C，错误；B项，根据同周期元素非金属性的变化规律，可知非金属性：O＞C，再由CCl4、ClO2中化合价的正负，可知非金属性：O＞Cl＞C，错误；C项，氧的氢化物可能为H2O或H2O2，常温常压下二者均为液态，正确；D项，碳的最高价氧化物的水化物H2CO3为弱酸，错误。

8．(2020·淄博市高三月考)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，K、L、M均是由这些元素组成的二元化合物，甲、乙分别是元素X、Y的单质，甲是常见的固体，乙是常见的气体。K是无色气体，是主要的大气污染物之一，0.05 mol·L－1丙溶液的pH为1，上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．原子半径：W<X<Y

B．元素的非金属性：Z>Y>X

C．化合物XZ2中所有原子均满足8电子稳定结构

D．X、Z的单质分别直接与Y的单质反应，都能生成两种氧化物

答案　C

解析　0.05 mol·L－1丙溶液的pH为1，可知丙为二元强酸，应为H2SO4，K是无色气体，是主要的大气污染物之一，且可生成H2SO4，则应为SO2，可知乙为O2，L为H2O，甲是常见的固体，可知甲为C，M为CO2，则W为H元素，X为C元素，Y为O元素，Z为S元素，以此解答该题。同周期元素原子半径从左到右逐渐减小，原子电子层越多半径越大，则原子半径为C＞O＞H，即W＜Y＜X，故A错误；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，且碳酸的酸性小于硫酸，可知非金属性为O＞S＞C，即Y＞Z＞X，故B错误；X为C元素，Z为S元素，化合物XZ2为CS2，电子式为，其中所有原子均满足8电子稳定结构，故C正确；X为C元素，Z为S元素，Y为O元素，C与氧气反应可生成CO和CO2，S与氧气反应只能生成SO2，故D错误。

9．(2020·安徽马鞍山高三调研)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X的简单气态氢化物常温下为无色液体，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的，Y、Z、W形成的单质及化合物在溶液中有如图转化关系。下列说法不正确的是(　　)

A．简单离子半径大小：Z＞W＞X＞Y

B．简单氢化物的稳定性：X＞Z

C．Z的氧化物对应水化物为强酸

D．X、W形成的某化合物可用作自来水消毒剂

答案　C

解析　根据分析，X为O元素，Y为Na元素，W为Cl元素，Z为S元素。X、Y、Z、W形成的简单离子分别为O2－、Na＋、S2－、Cl－，电子层数越多，半径越大，核外电子排布相同的微粒，核电荷数越大，半径越小，则简单离子半径大小：S2－＞Cl－＞O2－＞Na＋，即Z＞W＞X＞Y，故A正确；X为O元素，Z为S元素，非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，非金属性：O＞S，则简单氢化物的稳定性：X＞Z，故B正确；Z为S元素，S的氧化物对应水化物为硫酸和亚硫酸，硫酸为强酸，亚硫酸为弱酸，故C错误；X为O元素，W为Cl元素，二者形成的某化合物ClO2具有强氧化性，可用作自来水消毒剂，故D正确。