2021版新高考化学（人教版）一轮复习教师用书：第1部分第5章高考专题讲座3元素推断试题的分类突破

(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

(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．等电子粒子

(1)2电子粒子：He、H－、Li＋、Be2＋、H2。

(2)10电子粒子

(3)18电子粒子

[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＋1

B．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＋[H]－　(2)NaHS　碱　HS－＋H2OH2S＋OH－

(3)S2－>O2－>Na＋

(4)Na2O、Na2O2

[对点训练]

1．(2019·哈尔滨模拟)设X、Y、Z代表元素周期表中前四周期的三种元素，已知X＋和Y－具有相同的电子层结构；Z元素的原子核内质子数比Y元素的原子核内质子数少9；Y和Z两种元素可形成含4个原子核、42个电子的负一价阴离子。下列说法不正确的是(　　)

A．元素Z的最简单氢化物分子中含有10个电子

B．元素Y的气态氢化物分子中含有18个电子

C．元素Z与元素X形成的化合物X2Z中离子都达到稳定结构

D．元素Y、Z组成的化合物属于离子化合物

D　[根据题意知X为K、Y为Cl，Z为O。]

2．(2019·连云港模拟)已知X、Y、Z三种元素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，则下列说法错误的是(　　)

A．Y和Z可以组成一种Y和Z的质量比为7∶8的共价化合物

B．X、Y、Z能组成既含离子键又含共价键的离子化合物

C．X和Z可以组成原子个数比分别为1∶1和2∶1常温下为液态的两种化合物

D．由X、Y、Z三种元素中的任意两种组成的具有10电子的粒子仅有2种

D　[由X原子的电子层数与它的核外电子总数相等知，X为氢元素；Z原子的最外层电子数是次外层的3倍，故Z为氧元素；与氧元素形成两种以上气态化合物的Y为氮元素。]

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。

如第三周期和第四周期的同族相邻元素，若在ⅠA族或ⅡA 族，原子序数之差为8；若在ⅢA～ⅦA族，原子序数之差为18。

2．熟悉第一到第四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(　　)

A．氢化物沸点：W<Z

B．氧化物对应水化物的酸性：Y>W

C．化合物熔点：Y2X3<YZ3

D．简单离子的半径：Y<X

[思路点拨]　

确定W、X、Y、Z

D　[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。]

(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)第三周期ⅦA族　(2)NH3　H2O

(3)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O

(4)HClO、HClO2、HClO3、HClO4　HClO4　HClO

[对点训练]

3.(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(　　)

A．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．X、M、Q三种元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱关系为M>Q>X

C．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；非金属性：Q(Cl)>M(S)>X(C)，则三种元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱关系为HClO4> H2SO4>H2CO3，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。]

4．(2019·甘肃模拟)短周期元素R、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示。已知：含Y的两种可溶性盐溶液混合产生白色沉淀。下列说法不正确的是(　　)

A．简单离子半径：Z>X>Y

B．Y单质的熔点高于Y的氧化物熔点

C．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>R>Y

D．化合物(ZRX)2只含一种类型化学键

B　[短周期元素中，只有铝的两种可溶性盐溶液混合能产生白色沉淀，由此推知R为C，X为N，Y为Al，Z为S。A项，简单离子半径：S2－>N3－>Al3＋，正确；B项，氧化铝的熔点高于铝的熔点，错误；C项，酸性：HNO3>H2CO3>Al(OH)3，正确；D项，(SCN)2是共价化合物，只含共价键，正确。]

以物质推断为题眼的元素推断

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)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。

(5)焰色反应呈黄色的元素：Na。

(6)单质密度最小的元素：H；密度最小的金属元素：Li。

(7)常温下单质呈液态的非金属元素：Br，金属元素：Hg。

(8)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。

(9)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。

(10)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。

(11)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。

(12)短周期元素构成的化合物：①0.01 mol·L－1的溶液pH＝12(常温)为NaOH溶液；②0.01 mol·L－1的溶液pH<2(常温)可能为H2SO4溶液；③0.01 mol·L－1的溶液pH＝2(常温)可能为HNO3、HCl、HClO4溶液。

(13)氢化物的水溶液可腐蚀玻璃的物质为HF。

注意：常见物质的特性很多，平时要注意积累。

2．单质及其化合物的常见转化

(1)直线型转化关系

ABC

①X为O2

Na―→Na2O―→Na2O2

N2―→NO―→NO2或NH3―→NO―→NO2

S―→SO2―→SO3或H2S―→SO2―→SO3

C―→CO―→CO2或CH4―→CO―→CO2

②X为CO2

NaOHNa2CO3NaHCO3

③X为强酸，如HCl

NaAlO2Al(OH)3AlCl3

Na2CO3NaHCO3CO2

④X为强碱，如NaOH

AlCl3Al(OH)3NaAlO2

(2)10电子粒子间的转化

若A、B、C、D均为10电子粒子，且它们之间存在如图转化：

A为NH，B为OH－，C为NH3，D为H2O。

(3)常见其他转化关系图

注意：常见物质转化关系很多，平时多积累。

[典例导航]

(2018·全国卷Ⅲ，T13)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是(　　)

A．原子半径大小为W<X<Y<Z

B．X的氢化物水溶液酸性强于Z的

C．Y2W2与ZW2均含有非极性共价键

D．标准状况下W的单质状态与X的相同

[思路点拨]　

黄绿色气体―→该气体为Cl2NaClO―→Y为Na、Z为Cl、W为O―→X为F

D　[根据题目给出的原子序数大小关系、元素在周期表中的位置关系、物质的颜色以及转化关系，首先推出黄绿色气体为Cl2，联想氯及其化合物的转化关系：NaClO＋2HCl(浓)===Cl2↑＋NaCl＋H2O，对照盐YZW的组成以及Cl2与NaOH溶液反应等信息得出W为O，X为F，Y为Na，Z为Cl。根据元素周期律，可知原子半径：Na>Cl>O>F，A项错误；HF是弱酸，HCl为强酸，酸性：HF<HCl，B项错误；Na2O2中O—O键之间以非极性键结合，ClO2的结构式为O—Cl—O，含极性共价键，C项错误；标准状况下，O2、O3与F2均为气态，D项正确。]

(1)YZW与浓盐酸反应的离子方程式为______________________________

______________________________________________________________。

(2)YZW含有的化学键为______，其电子式为________。

(3)题中黄绿色气体与冷烧碱溶液反应的化学方程式为

______________________________________________________________。

[答案]　(1)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O

(2)离子键、共价键　Na＋[]－

(3)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O

[对点训练]

5．(2019·洛阳统考)元素X、Y、Z、W、M、N的原子序数依次增大，X与M、W与N分别同主族，且元素X、Y、Z、W分属两个短周期，四者的原子序数之和为22，最外层电子数之和为16，在化合物Y2X2、Z2X4、X2W2中，相应分子内各原子最外层电子都满足稳定结构，Z2X4可以作火箭燃料，X2W2为18电子分子。均含X、W、M、N四种元素的两种常见化合物相互反应有带刺激性气味的气体放出。下列叙述错误的是(　　)

A．Y位于元素周期表的第二周期ⅣA族

B．X、Y、Z、W、M的原子半径由大到小的顺序为M>Y>Z>W>X

C．X、Z、W形成的盐中只含有离子键

D．产生有刺激性气味气体的反应的离子方程式为H＋＋HSO===H2O＋SO2↑

C　[根据Z2X4可以作火箭燃料，推知Z2X4是N2H4，又由元素X、Y、Z的原子序数依次增大，且化合物Y2X2中各原子最外层电子都满足稳定结构，则Z为氮元素，X为氢元素，Y为碳元素。由题意知，X2W2为H2O2，则W为氧元素。X与M、W与N分别同主族，根据题干中“均含X、W、M、N四种元素的两种常见化合物相互反应有带刺激性气味的气体放出”，并结合原子序数依次增大知，M为钠元素，N为硫元素。Y是碳元素，碳位于第二周期ⅣA族，A项正确；同周期元素，从左到右原子半径依次减小，同主族元素，原子的电子层数越多，原子半径越大，故原子半径大小顺序为Na>C>N>O>H，B项正确；由H、N、O组成的盐只能是铵盐，铵盐中含有离子键和共价键，C项错误；H、O、Na、S四种元素组成的常见化合物是NaHSO3、NaHSO4，NaHSO4在水溶液中完全电离出H＋，反应的离子方程式为H＋＋HSO===H2O＋SO2↑，D项正确。]

6．X、Y、Z三种短周期元素，原子半径的大小关系为r(Y)>r(X)>r(Z)，原子序数之和为16。X、Y、Z三种元素的常见单质在适当条件下发生如图所示变化，其中乙和丙均为10电子分子。下列说法不正确的是(　　)

A．元素X位于第ⅥA族

B．甲不能溶解于乙中

C．甲和丙在一定条件下能发生氧化还原反应

D．乙的沸点低于丙的沸点

D　[由题给信息和框图可以推出，X为O，Y为N，Z为H，甲为NO，乙为H2O，丙为NH3。O位于第ⅥA族，A正确；NO不溶于水，B正确；NO和NH3在一定条件下能发生氧化还原反应，C正确；H2O的沸点高于NH3的沸点，D错误。]

7．(2019·武汉模拟)短周期元素W、X、Y、Z、Q的原子序数依次增大，c、d、e、f、h是由这些元素组成的二元化合物，自然界中硬度最大的单质和a都由X组成，b由W、Y、Q三种元素组成，d能使品红溶液褪色，e是液体，上述物质的转化关系如图所示(个别产物略去)。下列说法错误的是(　　)

A．二元化合物沸点：e>d>c 

B．简单氢化物的稳定性：Q>Y>X

C．元素的非金属性：Y>X>W

D．原子半径的大小：Z>Q>Y

B　[自然界中硬度最大的单质和a都由X组成，则X应为C元素，a为木炭；d能使品红溶液褪色，则d应为SO2；e是液体，结合题给转化关系及b由W、Y、Q三种元素组成，可推出b为H2SO4，c为CO2，e为H2O；e和h反应生成b，结合e、b的化学式及h是二元化合物，可知h为SO3，d和g在催化剂、加热条件下生成h，则g为O2，c和f反应生成g，f是二元化合物，则f为Na2O2。综上所述，W、X、Y、Z、Q分别为H、C、O、Na、S。]