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题型突破1　元素“位—构—性”关系及综合推断
1.(2024·全国甲卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数,化合物W+[ZY6]-可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是(　　)
A.X和Z属于同一主族
B.非金属性:X>Y>Z
C.气态氢化物的稳定性:Z>Y
D.原子半径:Y>X>W
2.(2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
3.(2023·全国甲卷)W、X、Y、Z为短周期主族元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等,WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径:X>W
B.简单氢化物的沸点:XC.Y与X可形成离子化合物
D.Z的最高价含氧酸是弱酸
4.(2023·全国乙卷)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成,溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构。下列叙述正确的是(　　)
A.X的常见化合价有-1、-2
B.原子半径大小为Y>X>W
C.YX的水合物具有两性
D.W单质只有4种同素异形体
5.(2023·湖南卷)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:X>Y>Z>W
B.原子半径:XC.Y和W的单质都能与水反应生成气体
D.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
1.元素“位、构、性”关系
物质的结构决定物质的性质,物质的性质反映物质的结构。原子越容易失去电子,元素的金属性就越强;原子越容易得电子,元素的非金属性就越强。元素性质的比较如表所示:
性质 同周期(自左而右) 同主族(自上而下)
电子层结构 层数相同 层数增大
失电子能力 逐渐减弱 逐渐增强
得电子能力 逐渐增强 逐渐减弱
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
主要化合价 最高正价升高(O、F除外) 最高正价相同(O、F除外)
最高价氧化 物对应水化 物的酸、碱性 酸性增强: H2SiO3Mg(OH)2>Al(OH)3 酸性减弱:HNO3>H3PO4 碱性增强:LiOH非金属气 态氢化物 的稳定性 增强:SiH4HCl>HBr>HI
原子半径 减小:Si>P>S>Cl 增大:F阳离子半径 减小:Na+>Mg2+>Al3+ 增大:Li+阴离子半径 减小:P3->S2->Cl- 增大:F-2.元素的推断
(1)根据元素(短周期)在周期表中的特殊位置推断
①周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)的元素:H、Be、Al。
②主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)2倍的元素:C、S。
③主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)3倍的元素:O。
④周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)2倍的元素:Li。
⑤周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)3倍的元素:Na。
⑥最高正价是最低负价绝对值3倍的元素:S。
⑦最高正价不等于主族序数的元素:O、F(无正价)。
⑧短周期中原子半径最小的元素:H。
⑨短周期中原子半径最大的元素:Na。
⑩W与X是同主族的短周期元素,X的原子序数是W的2倍,W是O,X是S。
11最高正价与最低负价代数和为6的元素:Cl。
12最高正价与最低负价代数和为4的元素:S。
13最高正价与最低负价代数和为2的元素:N、P。
14最高正价与最低负价代数和为0的元素:H、C、Si。
(2)根据金属性、非金属性推断
①短周期中金属性最强的元素:Na。
②非金属性最强的元素:F。
③常见的半导体材料:Si。
(3)根据含量推断
①空气中含量最多的元素:N。
②地壳中含量最多的元素:O。
③地壳中含量最多的金属元素:Al。
(4)根据特殊性质推断
①既能与强酸反应又能与强碱反应的常见物质:Al、Al2O3、Al(OH)3、NaHCO3。
②形成化合物种类最多、其单质是硬度最大的物质的元素:C。
③气态氢化物溶于水显碱性的元素:N。
④密度最小的气体:H2。
⑤气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素的单质的元素:S。
⑥气态氢化物和其最高价氧化物对应的水化物能反应生成离子化合物的元素:N。
⑦同主族并且能够形成离子化合物的元素:H、Na或Li。
⑧同周期的三种元素,最高价氧化物对应水化物两两之间反应生成盐和水:Na、Al、S(或Cl)。
⑨可以用于制造信号弹的元素:Mg。
⑩可用于查酒驾的元素:Cr。
11可用于制红色油漆的元素:Fe。
12可用于文物断代的元素:C。
3.微粒结构的特性
(1)熟记主族元素的价层电子排布式。
ⅠA:ns1;ⅡA:ns2;ⅢA:ns2np1;ⅣA:ns2np2;
ⅤA:ns2np3;ⅥA:ns2np4;ⅦA:ns2np5。
(2)掌握第四周期副族元素的价层电子排布式。
Sc:3d14s2;Ti:3d24s2;V:3d34s2;Cr:3d54s1;
Mn:3d54s2;Fe:3d64s2;Co:3d74s2;
Ni:3d84s2;Cu:3d104s1;Zn:3d104s2。
4.认识几种含氧酸的结构
①硫代硫酸 (H2S2O3)
②过二硫酸 (H2S2O8)
③亚磷酸(H3PO3)
④次磷酸(H3PO2)
1.(2024·安徽桐城期中)甲~己均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;乙的氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物发生反应生成离子化合物。下列说法不正确的是(　　)
A.键能:E(甲—甲)B.原子半径:己>丙>丁
C.第一电离能:I1(甲)D.最简单氢化物的沸点:丙>丁
2.(2024·山东潍坊质检)a、b、c、d、e为原子序数依次增大的短周期主族元素。X、Y、Z、W为这些元素形成的常见化合物,X为二元化合物,常温下0.1 mol·L-1 X溶液的pH=1。物质之间的转化关系如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.简单离子半径:e>d>b
B.b、c形成的化合物中都不含共价键
C.Z、W都能破坏水的电离平衡
D.b的氢化物稳定性一定强于e的氢化物
3.(2024·山东临沂二模)化合物A是一种常用的表面活性剂,具有起泡性能好、去污能力强等特点,其结构如图所示。已知X、Y、Z、W、M均为短周期常见元素,W是形成物质种类最多的元素,X、Y为同族元素,Z、M为同族元素,基态Z原子的核外电子有6种空间运动状态。下列说法错误的是(　　)
A.原子半径:Z>Y>X>M
B.电负性:X>Y>W>M>Z
C.X、Y、Z、W的简单氢化物中稳定性最强、熔沸点最高的为X的氢化物
D.均由X、Y、Z、M四种元素组成的两种盐可以发生反应
4.(2024·山东聊城一模)化合物(YX4)2W2Z4常用作沉淀滴定分析试剂。X是原子半径最小的元素,Y的基态原子中单电子与成对电子个数比为3∶4,Z元素的电负性仅次于氟元素,W原子电子总数与Z原子的最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　)
A.简单氢化物的还原性:Y>Z
B.最高正化合价:Z>Y>W
C.第一电离能:Z>Y>W
D.该化合物中W与Y的杂化方式相同
5.(2024·浙南名校联盟联考)短周期主族元素W、X、Y、Z、Q原子序数依次增大,W的核外电子数等于其周期数;X与W不相邻,与Y相邻;基态Y原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍;Z的最外层电子数为K层的一半;Q的s能级电子总数比p能级电子总数少5个,下列说法正确的是(　　)
A.元素的电负性:Y>Q>W>Z
B.简单离子半径:Z>X>Y
C.W与Y形成的10电子微粒有2种
D.由W、X、Y三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
题型突破1　元素“位—构—性”关系及综合推断
1.(2024·全国甲卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数,化合物W+[ZY6]-可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是(　　)
A.X和Z属于同一主族
B.非金属性:X>Y>Z
C.气态氢化物的稳定性:Z>Y
D.原子半径:Y>X>W
答案　A
解析　由题意知W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数,且W可以形成W+,并且其原子序数较小,故W为Li,根据[ZY6]-显-1价,结合题意可以推测Y为F,Z为P,则X为N元素。N和P均位于第ⅤA族,A正确;同周期元素从左到右,元素的非金属性逐渐增强,同主族元素从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,故非金属性:F>N>P,B错误;元素的非金属性越强,对应的简单气态氢化物越稳定,非金属性:F>P,故稳定性:HF>PH3,C错误;同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,故原子半径:Li>N>F,D错误。
2.(2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
答案　D
解析　Z的价电子所在能层有16个轨道,故Z为第四周期元素,结合题给化合物的结构图可知,Z为K元素;W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,结合题给结构图可知,X为O元素、Y为S元素;W形成一个共价键,则W为H元素。电负性:H7,S的氧化物溶于水生成H2SO3或H2SO4,溶液pH<7,故D正确。
3.(2023·全国甲卷)W、X、Y、Z为短周期主族元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等,WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径:X>W
B.简单氢化物的沸点:XC.Y与X可形成离子化合物
D.Z的最高价含氧酸是弱酸
答案　C
解析　W、X、Y、Z为短周期主族元素,原子序数依次增大,Y的最外层电子数与其K层电子数相等,则其可能为Be或Mg,又因WX2是形成酸雨的物质之一,则可能为NO2或SO2,根据原子序数的规律,W、X都小于Y,则W为N,X为O,Y为Mg,四种元素最外层电子数之和为19,则Z的最外层电子数为6,Z为S,据此解答。A.X为O,W为N,同周期从左往右,原子半径依次减小,所以半径大小为W>X,A错误;B.X为O,Z为S,X的简单氢化物为H2O,含有分子间氢键,Z的简单氢化物为H2S,没有氢键,所以简单氢化物的沸点为X>Z,B错误;C.Y为Mg,X为O,二者可形成MgO,为离子化合物,C正确;D.Z为S,硫的最高价含氧酸为硫酸,是强酸,D错误。
4.(2023·全国乙卷)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成,溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构。下列叙述正确的是(　　)
A.X的常见化合价有-1、-2
B.原子半径大小为Y>X>W
C.YX的水合物具有两性
D.W单质只有4种同素异形体
答案　A
解析　W、X、Y为短周期元素,原子序数依次增大,简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构,则X位于第二周期,Y位于第三周期, X为O,Y为Mg,W、X、Y组成的物质能溶于稀盐酸有无色无味的气体产生,则W为C,产生的气体为二氧化碳,据此解答。A.X为O,氧的常见价态有-1价和-2价,如H2O2和H2O,A正确;B.W为C,X为O,Y为Mg,同主族时电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同时,原子序数越小,原子半径越大,所以原子半径大小为:Y>W>X,B错误;C.Y为Mg,X为O,二者可形成MgO,水合物为Mg(OH)2,Mg(OH)2只能与酸反应生成盐和水,不能与碱反应,所以YX的水合物没有两性,C错误;D.W为C,碳的同素异形体有:金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等,种类不止四种,D错误。
5.(2023·湖南卷)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:X>Y>Z>W
B.原子半径:XC.Y和W的单质都能与水反应生成气体
D.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
答案　C
解析　根据题中所给的信息,基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相同,可以推测X为O元素或Mg元素,由荧光粉的结构可知,X主要形成的是酸根,因此X为O元素;基态X原子中未成对电子数为2,因此Y的未成对电子数为1,又因X、Y、Z、W的原子序数依次增大,故Y可能为F元素、Na元素、Al元素、Cl元素,因题目中给出W为金属元素且荧光粉的结构中Y与W化合,故Y为F元素或Cl元素;Z原子的未成对电子数为3,又因其原子序数大于Y,故Y应为F元素、Z应为P元素;从荧光粉的结构式可以看出W为某+2价元素,故其为Ca元素;综上所述,X、Y、Z、W四种元素分别为O、F、P、Ca,据此答题。A.同一周期从左到右电负性依次增大,同一主族从上到下电负性依次减小,故四种原子的电负性大小为:Y>X>Z>W,A错误;B.同一周期从左到右原子半径依次减小,同一主族从上到下原子半径依次增大,故四种原子的原子半径大小为:Y命题立意:试题主要考查学生对原子结构和元素性质的掌握和理解,解题的关键是根据题给信息和物质的结构特点推断出元素的名称,依据它们在元素周期表中的位置及元素周期律推测出元素具有的性质,涉及原子结构、元素周期律、化学键、物质的性质等必备知识。此类试题要求学生在推断的基础上进行分析判断,考查学生信息获取和加工及逻辑推理与论证能力。
1.元素“位、构、性”关系
物质的结构决定物质的性质,物质的性质反映物质的结构。原子越容易失去电子,元素的金属性就越强;原子越容易得电子,元素的非金属性就越强。元素性质的比较如表所示:
性质 同周期(自左而右) 同主族(自上而下)
电子层结构 层数相同 层数增大
失电子能力 逐渐减弱 逐渐增强
得电子能力 逐渐增强 逐渐减弱
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
主要化合价 最高正价升高(O、F除外) 最高正价相同(O、F除外)
最高价氧化 物对应水化 物的酸、碱性 酸性增强: H2SiO3 Mg(OH)2> Al(OH)3 酸性减弱:HNO3>H3PO4 碱性增强:LiOH非金属气 态氢化物 的稳定性 增强:SiH4HCl>HBr>HI
原子半径 减小:Si>P>S>Cl 增大:F阳离子半径 减小:Na+>Mg2+>Al3+ 增大:Li+阴离子半径 减小:P3->S2->Cl- 增大:F-2.元素的推断
(1)根据元素(短周期)在周期表中的特殊位置推断
①周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)的元素:H、Be、Al。
②主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)2倍的元素:C、S。
③主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)3倍的元素:O。
④周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)2倍的元素:Li。
⑤周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)3倍的元素:Na。
⑥最高正价是最低负价绝对值3倍的元素:S。
⑦最高正价不等于主族序数的元素:O、F(无正价)。
⑧短周期中原子半径最小的元素:H。
⑨短周期中原子半径最大的元素:Na。
⑩W与X是同主族的短周期元素,X的原子序数是W的2倍,W是O,X是S。
11最高正价与最低负价代数和为6的元素:Cl。
12最高正价与最低负价代数和为4的元素:S。
13最高正价与最低负价代数和为2的元素:N、P。
14最高正价与最低负价代数和为0的元素:H、C、Si。
(2)根据金属性、非金属性推断
①短周期中金属性最强的元素:Na。
②非金属性最强的元素:F。
③常见的半导体材料:Si。
(3)根据含量推断
①空气中含量最多的元素:N。
②地壳中含量最多的元素:O。
③地壳中含量最多的金属元素:Al。
(4)根据特殊性质推断
①既能与强酸反应又能与强碱反应的常见物质:Al、Al2O3、Al(OH)3、NaHCO3。
②形成化合物种类最多、其单质是硬度最大的物质的元素:C。
③气态氢化物溶于水显碱性的元素:N。
④密度最小的气体:H2。
⑤气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素的单质的元素:S。
⑥气态氢化物和其最高价氧化物对应的水化物能反应生成离子化合物的元素:N。
⑦同主族并且能够形成离子化合物的元素:H、Na或Li。
⑧同周期的三种元素,最高价氧化物对应水化物两两之间反应生成盐和水:Na、Al、S(或Cl)。
⑨可以用于制造信号弹的元素:Mg。
⑩可用于查酒驾的元素:Cr。
11可用于制红色油漆的元素:Fe。
12可用于文物断代的元素:C。
3.微粒结构的特性
(1)熟记主族元素的价层电子排布式。
ⅠA:ns1;ⅡA:ns2;ⅢA:ns2np1;ⅣA:ns2np2;
ⅤA:ns2np3;ⅥA:ns2np4;ⅦA:ns2np5。
(2)掌握第四周期副族元素的价层电子排布式。
Sc:3d14s2;Ti:3d24s2;V:3d34s2;Cr:3d54s1;
Mn:3d54s2;Fe:3d64s2;Co:3d74s2;
Ni:3d84s2;Cu:3d104s1;Zn:3d104s2。
4.认识几种含氧酸的结构
①硫代硫酸 (H2S2O3)
②过二硫酸 (H2S2O8)
③亚磷酸(H3PO3)
④次磷酸(H3PO2)
1.(2024·安徽桐城期中)甲~己均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;乙的氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物发生反应生成离子化合物。下列说法不正确的是(　　)
A.键能:E(甲—甲)B.原子半径:己>丙>丁
C.第一电离能:I1(甲)D.最简单氢化物的沸点:丙>丁
答案　A
解析　由题意可知,甲—甲键是C—C键,戊—戊键是Si—Si键,碳的原子半径比硅的原子半径小,C—C键的键能比Si—Si键大,故E(C—C)>E(Si—Si),A符合题意;原子半径:Cl>O>F,B不符合题意;第一电离能:CHF,D不符合题意。
2.(2024·山东潍坊质检)a、b、c、d、e为原子序数依次增大的短周期主族元素。X、Y、Z、W为这些元素形成的常见化合物,X为二元化合物,常温下0.1 mol·L-1 X溶液的pH=1。物质之间的转化关系如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.简单离子半径:e>d>b
B.b、c形成的化合物中都不含共价键
C.Z、W都能破坏水的电离平衡
D.b的氢化物稳定性一定强于e的氢化物
答案　C
解析　b、d、e的简单离子分别为O2-、Al3+、Cl-,O2-、Al3+都只有两个电子层,Cl-有三个电子层,故Cl-的离子半径最大,O2-和Al3+的电子层结构相同,Al的原子序数较大,故离子半径:O2->Al3+,A错误;b为O,c为Na,它们形成的化合物Na2O2含有离子键和共价键,B错误;Z为AlCl3,W为Na[Al(OH)4],它们在水中都会发生水解,都能破坏水的电离平衡,C正确;b为O,e为Cl,O的氢化物有H2O2、H2O,Cl的氢化物为HCl,H2O2的稳定性比HCl弱,故O的氢化物稳定性不一定强于Cl的氢化物,D错误。
3.(2024·山东临沂二模)化合物A是一种常用的表面活性剂,具有起泡性能好、去污能力强等特点,其结构如图所示。已知X、Y、Z、W、M均为短周期常见元素,W是形成物质种类最多的元素,X、Y为同族元素,Z、M为同族元素,基态Z原子的核外电子有6种空间运动状态。下列说法错误的是(　　)
A.原子半径:Z>Y>X>M
B.电负性:X>Y>W>M>Z
C.X、Y、Z、W的简单氢化物中稳定性最强、熔沸点最高的为X的氢化物
D.均由X、Y、Z、M四种元素组成的两种盐可以发生反应
答案　C
解析　同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,原子半径Na>S>O>H,A项正确;一般来说,同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,电负性O>S>C>H>Na,B项正确;X、Y、Z、W的简单氢化物分别为H2O、H2S、NaH、CH4,NaH为离子化合物,熔沸点最高,C项错误;NaHSO3和NaHSO4可以发生反应NaHSO3+NaHSO4===Na2SO4+H2O+SO2↑,D项正确。
4.(2024·山东聊城一模)化合物(YX4)2W2Z4常用作沉淀滴定分析试剂。X是原子半径最小的元素,Y的基态原子中单电子与成对电子个数比为3∶4,Z元素的电负性仅次于氟元素,W原子电子总数与Z原子的最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　)
A.简单氢化物的还原性:Y>Z
B.最高正化合价:Z>Y>W
C.第一电离能:Z>Y>W
D.该化合物中W与Y的杂化方式相同
答案　A
解析　由题干信息可知,化合物(YX4)2W2Z4常用作沉淀滴定分析试剂,X是原子半径最小的元素,则X为H,Y的基态原子中单电子与成对电子个数比为3∶4,即电子排布式为1s22s22p3,则Y为N,Z元素的电负性仅次于氟元素,则Z为O,W原子电子总数与Z原子的最外层电子数相同,则W为C,化合物(YX4)2W2Z4为(NH4)2C2O4,据此分析解题。A.由分析可知,Y、Z分别为N、O,由于O的非金属性强于N的,即O2的氧化性强于N2,故简单氢化物的还原性:NH3大于H2O即Y>Z,正确;B.已知主族元素的最高正价等于其最外层电子数,但O、F无正价除外,故最高正化合价: Y>W,错误;C.由分析可知,Y、Z、W分别为N、O、C,为同一周期元素,从左往右第一电离能呈增大趋势,ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA反常,故第一电离能:N>O>C即 Y>Z>W,错误;D.该化合物即(NH4)2C2O4中W即C原子与氧原子形成了CO双键,故C为sp2杂化,而Y即N在N中N周围的价层电子对数为4+(5-1-4×1)=4,故其杂化方式为sp3,则二者的杂化方式不相同,错误。
5.(2024·浙南名校联盟联考)短周期主族元素W、X、Y、Z、Q原子序数依次增大,W的核外电子数等于其周期数;X与W不相邻,与Y相邻;基态Y原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍;Z的最外层电子数为K层的一半;Q的s能级电子总数比p能级电子总数少5个,下列说法正确的是(　　)
A.元素的电负性:Y>Q>W>Z
B.简单离子半径:Z>X>Y
C.W与Y形成的10电子微粒有2种
D.由W、X、Y三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
答案　A
解析　短周期主族元素W、X、Y、Z、Q原子序数依次增大,基态Y原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,则Y为O元素;W的核外电子数等于其周期数,则W为H元素;X与W不相邻,与Y相邻,则X为N元素;Z的最外层电子数为K层的一半,则Z为Na元素;Q的s能级电子总数比p能级电子总数少5个,则Q为Cl元素。A.金属元素的电负性小于非金属元素,则钠元素的电负性最小,元素的非金属越强,电负性越大,氢、氧、氯三种非金属性强弱顺序为O>Cl>H,则四种元素的电负性大小顺序为O>Cl>H>Na,故A正确;B.电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子半径的大小顺序为N3->O2->Na+,故B错误;C.氢元素与氧元素形成的10电子微粒有水分子、氢氧根离子、水合氢离子,共有3种,故C错误;D.氢、氮、氧三种元素组成的化合物一水合氨在溶液中电离出氢氧根离子使溶液呈碱性,故D错误。(共32张PPT)
第一篇　新高考题型突破
题型突破选择题　题型突破1　元素“位—构—性”关系及综合推断
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板块Ⅲ　物质结构与性质
1.(2024·全国甲卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数,化合物W+[ZY6]-可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是(　　)
A.X和Z属于同一主族
B.非金属性:X>Y>Z
C.气态氢化物的稳定性:Z>Y
D.原子半径:Y>X>W
A
解析　由题意知W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数,且W可以形成W+,并且其原子序数较小,故W为Li,根据[ZY6]-显-1价,结合题意可以推测Y为F,Z为P,则X为N元素。N和P均位于第ⅤA族,A正确;同周期元素从左到右,元素的非金属性逐渐增强,同主族元素从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,故非金属性:F>N>P,B错误;元素的非金属性越强,对应的简单气态氢化物越稳定,非金属性:F>P,故稳定性:HF>PH3,C错误;同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,故原子半径:Li>N>F,D错误。
2.(2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
D
解析　Z的价电子所在能层有16个轨道,故Z为第四周期元素,结合题给化合物的结构图可知,Z为K元素;W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,结合题给结构图可知,X为O元素、Y为S元素;W形成一个共价键,则W为H元素。电负性:H7,S的氧化物溶于水生成H2SO3或H2SO4,溶液pH<7,故D正确。
3.(2023·全国甲卷)W、X、Y、Z为短周期主族元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等,WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径:X>W
B.简单氢化物的沸点:XC.Y与X可形成离子化合物
D.Z的最高价含氧酸是弱酸
C
解析　W、X、Y、Z为短周期主族元素,原子序数依次增大,Y的最外层电子数与其K层电子数相等,则其可能为Be或Mg,又因WX2是形成酸雨的物质之一,则可能为NO2或SO2,根据原子序数的规律,W、X都小于Y,则W为N,X为O,Y为Mg,四种元素最外层电子数之和为19,则Z的最外层电子数为6,Z为S,据此解答。A.X为O,W为N,同周期从左往右,原子半径依次减小,所以半径大小为W>X,A错误;B.X为O,Z为S,X的简单氢化物为H2O,含有分子间氢键,Z的简单氢化物为H2S,没有氢键,所以简单氢化物的沸点为X>Z,B错误;C.Y为Mg,X为O,二者可形成MgO,为离子化合物,C正确;D.Z为S,硫的最高价含氧酸为硫酸,是强酸,D错误。
4.(2023·全国乙卷)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成,溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构。下列叙述正确的是(　　)
A.X的常见化合价有-1、-2
B.原子半径大小为Y>X>W
C.YX的水合物具有两性
D.W单质只有4种同素异形体
A
解析　W、X、Y为短周期元素,原子序数依次增大,简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构,则X位于第二周期,Y位于第三周期, X为O,Y为Mg,W、X、Y组成的物质能溶于稀盐酸有无色无味的气体产生,则W为C,产生的气体为二氧化碳,据此解答。A.X为O,氧的常见价态有-1价和-2价,如H2O2和H2O,A正确;B.W为C,X为O,Y为Mg,同主族时电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同时,原子序数越小,原子半径越大,所以原子半径大小为:Y>W>X,B错误;C.Y为Mg,X为O,二者可形成MgO,水合物为Mg(OH)2,Mg(OH)2只能与酸反应生成盐和水,不能与碱反应,所以YX的水合物没有两性,C错误;D.W为C,碳的同素异形体有:金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等,种类不止四种,D错误。
5.(2023·湖南卷)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:X>Y>Z>W
B.原子半径:XC.Y和W的单质都能与水反应生成气体
D.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
C
解析　根据题中所给的信息,基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相同,可以推测X为O元素或Mg元素,由荧光粉的结构可知,X主要形成的是酸根,因此X为O元素;基态X原子中未成对电子数为2,因此Y的未成对电子数为1,又因X、Y、Z、W的原子序数依次增大,故Y可能为F元素、Na元素、Al元素、Cl元素,因题目中给出W为金属元素且荧光粉的结构中Y与W化合,故Y为F元素或Cl元素;Z原子的未成对电子数为3,又因其原子序数大于Y,故Y应为F元素、Z应为P元素;从荧光粉的结构式可以看出W为某+2价元素,故其为Ca元素;综上所述,X、Y、Z、W四种元素分别为O、F、P、Ca,据此答题。A.同一周期从左到右电负性依次增大,同一主族从上到下电负性依次减小,故四种原子的电负性大小为:Y>X>Z>W,A错误;B.同一周期从左到右原子半径依次减小,同一主族从上到下原子半径依次增大,故四种原子的原子半径大小为:Y命题立意:试题主要考查学生对原子结构和元素性质的掌握和理解,解题的关键是根据题给信息和物质的结构特点推断出元素的名称,依据它们在元素周期表中的位置及元素周期律推测出元素具有的性质,涉及原子结构、元素周期律、化学键、物质的性质等必备知识。此类试题要求学生在推断的基础上进行分析判断,考查学生信息获取和加工及逻辑推理与论证能力。
1.元素“位、构、性”关系
物质的结构决定物质的性质,物质的性质反映物质的结构。原子越容易失去电子,元素的金属性就越强;原子越容易得电子,元素的非金属性就越强。元素性质的比较如表所示:
性质 同周期(自左而右) 同主族(自上而下)
电子层结构 层数相同 层数增大
失电子能力 逐渐减弱 逐渐增强
得电子能力 逐渐增强 逐渐减弱
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
主要化合价 最高正价升高(O、F除外) 最高正价相同(O、F除外)
性质 同周期(自左而右) 同主族(自上而下)
最高价氧化 物对应水化 物的酸、碱性 酸性增强: H2SiO3Mg(OH)2>Al(OH)3 酸性减弱:HNO3>H3PO4
碱性增强:LiOH非金属气态氢化物的稳定性 增强:SiH4HCl>HBr>HI
原子半径 减小:Si>P>S>Cl 增大:F阳离子半径 减小:Na+>Mg2+>Al3+ 增大:Li+阴离子半径 减小:P3->S2->Cl- 增大:F-2.元素的推断
(1)根据元素(短周期)在周期表中的特殊位置推断
①周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)的元素:________________。
②主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)2倍的元素:________。
③主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)3倍的元素:____。
④周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)2倍的元素:______。
⑤周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)3倍的元素:______。
⑥最高正价是最低负价绝对值3倍的元素:____。
⑦最高正价不等于主族序数的元素:__________________。
H、Be、Al
C、S
O
Li
Na
S
O、F(无正价)
⑧短周期中原子半径最小的元素:____。
⑨短周期中原子半径最大的元素:______。
⑩W与X是同主族的短周期元素,X的原子序数是W的2倍,W是____,X是____。
最高正价与最低负价代数和为6的元素:______。
最高正价与最低负价代数和为4的元素:____。
最高正价与最低负价代数和为2的元素:________。
最高正价与最低负价代数和为0的元素:______________。
H
Na
O
S
Cl
S
N、P
H、C、Si
(2)根据金属性、非金属性推断
①短周期中金属性最强的元素:______。
②非金属性最强的元素:____。
③常见的半导体材料:______。
(3)根据含量推断
①空气中含量最多的元素:____。
②地壳中含量最多的元素:____。
③地壳中含量最多的金属元素:______。
Na
F
Si
N
O
Al
(4)根据特殊性质推断
①既能与强酸反应又能与强碱反应的常见物质:____________________________。
②形成化合物种类最多、其单质是硬度最大的物质的元素:____。
③气态氢化物溶于水显碱性的元素:____。
④密度最小的气体:______。
⑤气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素的单质的元素:____。
⑥气态氢化物和其最高价氧化物对应的水化物能反应生成离子化合物的元素:____。
⑦同主族并且能够形成离子化合物的元素:________________。
Al、Al2O3、Al(OH)3、NaHCO3
C
N
H2
S
N
H、Na或Li
⑧同周期的三种元素,最高价氧化物对应水化物两两之间反应生成盐和水:__________________________。
⑨可以用于制造信号弹的元素:______。
⑩可用于查酒驾的元素:______。
可用于制红色油漆的元素:______。
可用于文物断代的元素:____。
Na、Al、S(或Cl)
Mg
Cr
Fe
C
3.微粒结构的特性
(1)熟记主族元素的价层电子排布式。
ⅠA:________;ⅡA:________;ⅢA:______________;Ⅳ__________________;
ⅤA:______________;ⅥA:______________;ⅦA:______________。
(2)掌握第四周期副族元素的价层电子排布式。
Sc:______________;Ti:______________;V:______________;Cr:______________;
Mn:______________;Fe:______________;Co:______________;
Ni:______________;Cu:________________;Zn:________________。
ns1
ns2
ns2np1
A:ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
3d14s2
3d24s2
3d34s2
3d54s1
3d54s2
3d64s2
3d74s2
3d84s2
3d104s1
3d104s2
4.认识几种含氧酸的结构
①硫代硫酸(H2S2O3)
②过二硫酸(H2S2O8)
③亚磷酸(H3PO3)
④次磷酸(H3PO2)
1.(2024·安徽桐城期中)甲~己均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;乙的氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物发生反应生成离子化合物。下列说法不正确的是(　　)
A.键能:E(甲—甲)B.原子半径:己>丙>丁
C.第一电离能:I1(甲)D.最简单氢化物的沸点:丙>丁
A
解析　由题意可知,甲—甲键是C—C键,戊—戊键是Si—Si键,碳的原子半径比硅的原子半径小,C—C键的键能比Si—Si键大,故E(C—C)>E(Si—Si),A符合题意;原子半径:Cl>O>F,B不符合题意;第一电离能:CHF,D不符合题意。
2.(2024·山东潍坊质检)a、b、c、d、e为原子序数依次增大的短周期主族元素。X、Y、Z、W为这些元素形成的常见化合物,X为二元化合物,常温下0.1 mol·L-1 X溶液的pH=1。物质之间的转化关系如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.简单离子半径:e>d>b
B.b、c形成的化合物中都不含共价键
C.Z、W都能破坏水的电离平衡
D.b的氢化物稳定性一定强于e的氢化物
C
解析　b、d、e的简单离子分别为O2-、Al3+、Cl-,O2-、Al3+都只有两个电子层,Cl-有三个电子层,故Cl-的离子半径最大,O2-和Al3+的电子层结构相同,Al的原子序数较大,故离子半径:O2->Al3+,A错误;b为O,c为Na,它们形成的化合物Na2O2含有离子键和共价键,B错误;Z为AlCl3,W为Na[Al(OH)4],它们在水中都会发生水解,都能破坏水的电离平衡,C正确;b为O,e为Cl,O的氢化物有H2O2、H2O,Cl的氢化物为HCl,H2O2的稳定性比HCl弱,故O的氢化物稳定性不一定强于Cl的氢化物,D错误。
3.(2024·山东临沂二模)化合物A是一种常用的表面活性剂,具有起泡性能好、去污能力强等特点,其结构如图所示。已知X、Y、Z、W、M均为短周期常见元素,W是形成物质种类最多的元素,X、Y为同族元素,Z、M为同族元素,基态Z原子的核外电子有6种空间运动状态。下列说法错误的是(　　)
A.原子半径:Z>Y>X>M
B.电负性:X>Y>W>M>Z
C.X、Y、Z、W的简单氢化物中稳定性最强、熔沸点最高的为X的氢化物
D.均由X、Y、Z、M四种元素组成的两种盐可以发生反应
C
解析　同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,原子半径Na>S>O>H,A项正确;一般来说,同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,电负性O>S>C>H>Na,B项正确;X、Y、Z、W的简单氢化物分别为H2O、H2S、NaH、CH4,NaH为离子化合物,熔沸点最高,C项错误;NaHSO3和NaHSO4可以发生反应NaHSO3+NaHSO4===Na2SO4+H2O+SO2↑,D项正确。
4.(2024·山东聊城一模)化合物(YX4)2W2Z4常用作沉淀滴定分析试剂。X是原子半径最小的元素,Y的基态原子中单电子与成对电子个数比为3∶4,Z元素的电负性仅次于氟元素,W原子电子总数与Z原子的最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　)
A.简单氢化物的还原性:Y>Z
B.最高正化合价:Z>Y>W
C.第一电离能:Z>Y>W
D.该化合物中W与Y的杂化方式相同
A
解析　由题干信息可知,化合物(YX4)2W2Z4常用作沉淀滴定分析试剂,X是原子半径最小的元素,则X为H,Y的基态原子中单电子与成对电子个数比为3∶4,即电子排布式为1s22s22p3,则Y为N,Z元素的电负性仅次于氟元素,则Z为O,W原子电子总数与Z原子的最外层电子数相同,则W为C,化合物(YX4)2W2Z4为(NH4)2C2O4,据此分析解题。A.由分析可知,Y、Z分别为N、O,由于O的非金属性强于N的,即O2的氧化性强于N2,故简单氢化物的还原性:NH3大于H2O即Y>Z,正确;B.已知主族元素的最高正价等于其最外层电子数,但O、F无正价除外,故最高正化合价: Y>W,错误;C.由分析可知,Y、Z、W分别为N、O、C,为同一周期元素,从左往右第一电离能呈增大趋势,ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA反常,故第一电离能:N>O>C即 Y>Z>W,错误;D.该化合物即(NH4)2C2O4中W即C原子与氧原子形成了C==O双键,故C为sp2杂化,而Y即N在N中N周围的价层电子对数为4+(5-1-4×1)=4,故其杂化方式为sp3,则二者的杂化方式不相同,错误。
5.(2024·浙南名校联盟联考)短周期主族元素W、X、Y、Z、Q原子序数依次增大,W的核外电子数等于其周期数;X与W不相邻,与Y相邻;基态Y原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍;Z的最外层电子数为K层的一半;Q的s能级电子总数比p能级电子总数少5个,下列说法正确的是(　　)
A.元素的电负性:Y>Q>W>Z
B.简单离子半径:Z>X>Y
C.W与Y形成的10电子微粒有2种
D.由W、X、Y三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
A
解析　短周期主族元素W、X、Y、Z、Q原子序数依次增大,基态Y原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,则Y为O元素;W的核外电子数等于其周期数,则W为H元素;X与W不相邻,与Y相邻,则X为N元素;Z的最外层电子数为K层的一半,则Z为Na元素;Q的s能级电子总数比p能级电子总数少5个,则Q为Cl元素。A.金属元素的电负性小于非金属元素,则钠元素的电负性最小,元素的非金属越强,电负性越大,氢、氧、氯三种非金属性强弱顺序为O>Cl>H,则四种元素的电负性大小顺序为O>Cl>H>Na,故A正确;B.电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子半径的大小顺序为N3->O2->Na+,故B错误;C.氢元素与氧元素形成的10电子微粒有水分子、氢氧根离子、水合氢离子,共有3种,故C错误;D.氢、氮、氧三种元素组成的化合物一水合氨在溶液中电离出氢氧根离子使溶液呈碱性,故D错误。

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