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元素“位、构、性”综合推断
——利用物质的结构特点进行推断
【必备知识】
1．常考短周期元素形成共价键的数目
主族序数 常考元素 成键情况 价键特征 实例
IA H －H 1 H2、HCl
IIIA B 3 BF3
4 NaBH4、BF (含有配位键)
Al 3 AlCl3
4 LiAlH4、Al2Cl6、AlCl (含有配位键)
6 Na3[AlF6]
IVA C 、、 4 CH4(碳碳间可以是单键、双键、三键)
Si SiH4、SiCl4
VA N 、、 3 NH3
4 NH(含有配位键)
P 3 PCl3
5 PCl5、H3PO4
VIA O －O－、 2 H2O
3 H3O+(含有配位键)
S －S－、 2 H2S
、 6 SF6
VIIA F、Cl －F，－Cl 1 HF、HCl
【微点拨】
①一般情况下，氢原子通过形成一个单键达到2电子结构，其他原子通过形成共价键达到8电子结构
②硼原子既可以形成6电子结构，如硼酸()，三氟化硼()，也可形成8电子结构,如硼氢化钠中的，硼原子为4个单键
③磷除形成8电子结构外，还可形成10电子结构，如五氯化磷：(三角双锥，磷为5个单键)
④硫除形成8电子结构外，还可形成12电子结构,如六氟化硫：(正八面体，硫为6个单键)
2．掌握几种含氧酸的结构
含氧酸 结构简式 含氧酸 结构简式
高氯酸 磷酸 、
硫酸 、 亚磷酸(H3PO3) 、
硫代硫酸(H2S2O3) 次磷酸(H3PO2)
过二硫酸(H2S2O8) 亚砷酸
硼酸 次氯酸 Cl—OH
【高考真题演练】
1．(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
2．(2024·广东卷)一种可为运动员补充能量的物质，其分子结构式如图。已知R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z和Y同族，则( )
A．沸点：ZR3＜YR3 B．最高价氧化物的水化物的酸性：Z＜W
C．第一电离能：Z＜X＜W D．ZX和WX空间结构均为平面三角形
3．(2024·贵州卷)某化合物由原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z、Q组成(结构如图)。X的最外层电子数等于内层电子数，Y是有机物分子骨架元素，Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物。下列说法错误的是( )
A．第一电离能：Y＜Z＜Q B．该化合物中Q和W之间可形成氢键
C．X与Al元素有相似的性质 D．W、Z、Q三种元素可形成离子化合物
4．(2024·福建卷)某电解质阴离子的结构如图。X、Y、Z、Q为原子序数依序增大的同周期元素，Z的单质为空气的主要成分之一。下列说法错误的是( )
A．第一电离能：X＞Y＞Z
B．最简单氢化物沸点：Y＜Z
C．键长：Y－Y＞Y－Z＞Y－Q
D．Y的最高价氧化物对应水化物在水中电离：HnYQmHn－1YQ＋H+
5．(2024·重庆卷)R、X、Y和Z为短周期元素，XY3ZR3的分子结构如下所示。R中电子只有一种自旋取向，X、Y和Z处于同一周期，X的核外电子数等于Y的最高能级电子数，且等于Z的最外层电子数。下列说法正确的是( )
A．原子半径：Z＜X B．非金属性：Y＜Z
C．单质的沸点：X＜Y D．最高正化合价：X＜R
6．(2024·广西卷)如图所示的铼配合物离子能电催化还原WY2。短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。标准状况下，WY和X2是等密度的无色气体，Z2是黄绿色气体。下列说法错误的是( )
A．第一电离能：X＞Y
B．图中X原子的杂化方式为sp2
C．Z元素以原子的形态与Re2+配位
D．Y的电负性大于W，WY中的化学键是极性键
7．(2023·辽宁卷)某种镁盐具有良好的电化学性能，其阴离子结构如下图所示。W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素，W、Y原子序数之和等于Z，Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法错误的是( )
A．W与Y的化合物为极性分子 B．第一电离能Z＞X＞Y
C．Q的氧化物是两性氧化物 D．该阴离子中含有配位键
8．(2023·福建卷)某含锰着色剂的化学式为XY4MnZ2Q7，Y、X、Q、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中XY具有正四面体空间结构，Z2Q结构如图所示。下列说法正确的是( )
A．键角：XY3＞XY B．简单氢化物沸点：X＞Q＞Z
C．第一电离能：X＞Q＞Mn D．最高价氧化物对应的水化物酸性：Z＞X
【课时精练】
1．一种新型锂离子电池的电解质的阴离子结构如图，其由同一短周期的X、Y、Z、W四种元素组成，且W的原子序数为Y、Z最外层电子数之和。下列说法一定正确的是(　　)
A．氢化物的沸点：W＞X B．元素Y与H组成的微粒中含有两个共价键
C．YW2分子构型为直线形 D．最高价氧化物对应水化物的酸性：X＞Z
2．X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，它们与锂离子构成的盐是一种锂电池的电解质，该盐结构如图所示，W原子的最外层电子数等于其内层电子数的一半。下列说法正确的是(　　)
A．元素的电负性：X＞Y＞Z
B．该锂盐中X、Y原子的杂化轨道类型分别为sp2、sp3
C．与W同周期的元素中，第一电离能大于W的有三种
D．该锂盐中所有元素均属于元素周期表p区元素
3．同一短周期元素M、W、X、Y、Z的原子序数依次增大，M原子的电子数等于W原子的最外层电子数。五种元素形成的一种化合物在电化学领域有重要应用，结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．简单离子半径：M＞Y＞Z B．最高价氧化物对应水化物的酸性：W＞X
C．第一电离能：M＜W＜X＜Y＜Z D．Z的简单氢化物的水溶液需保存在细口玻璃瓶中
4．一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示)，具有良好的储氢性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且总和为24，下列有关叙述正确的是(　　)
A．元素的电负性大小顺序为：Y＞X＞W B．同周期中第一电离能处于X和Y之间的元素有3种
C．基态原子未成对电子数：W＜X＜Y D．元素X的最高价氧化物的水化物为三元弱酸
5．某种电解液能提高水系锌锰电池的性能。电解液阴离子结构如图所示，其中Y、X、W、Z为原子序数依次增大的短周期元素，且最外层电子数之和为23。下列说法正确的是(　　)
A．元素的非金属性：X＞Z＞Y＞W B．该离子中X都满足8电子稳定结构
C．最高价氧化物水化物的酸性Y强于Z D．W单质不能通过置换反应生成X单质
6．锂电池中电解液的某阻燃剂的结构式如图所示，其中X、Y、Z、Q、W、M是原子序数依次增大的短周期主族元素。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：M＞W＞Q＞Z＞Y＞X B．最高化合价：W＞M＝Z＞Y＞X
C．简单气态氢化物的稳定性：W＞Q＞Z＞M D．该化合物中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
7．短周期主族元素Q、W、X、Y、Z的原子序数依次增大，五种元素组成的一种漂白性化合物的结构式如图所示，Y、Z在同一主族。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：Z＞Y＞X＞W＞Q B．简单气态氢化物的稳定性：W＞X＞Y
C．最高价氧化物对应的水化物的酸性：X＞W D．Q、W、X、Y不可能形成离子化合物
8．某杀虫剂主要成分的结构如图。已知X、Y、Z、N、M为原子序数依次增大的短周期元素，Y、Z位于同一个周期，X、N位于同一主族。则下列说法错误的是(　　)
A．电负性大小排序：Y＞X＞N
B．该化合物难溶于水，不能与水形成氢键
C．该化合物可与Cu2＋、Ag＋等形成配合物
D．M的最高价氧化物的水化物形成的浓溶液能与M的气态氢化物反应
9．化合物M(结构如图所示)是常用的还原剂之一，其中X、Y、Z是原子序数递减的不同周期短周期元素，X与W、Z与W均能形成原子个数比为1∶1和2∶1的化合物，W的最外层电子数是电子层数的3倍。下列叙述正确的是(　　)
A．Y的最高价氧化物对应的水化物是一种弱酸
B．Z位于第三周期第ⅦA族
C．X和Z形成的化合物的水溶液呈酸性
D．化合物M不能与Z2W2反应
10．某锂盐的结构如图所示，其阴离子由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W形成，X、Y与Z同周期，Y与W同族。下列说法正确的是(　　)
A．元素的电负性：W＜Y＜X＜Z B．第一电离能：W＜Y＜X＜Z
C．简单气态氢化物的热稳定性：W＜Y＜X＜Z D．简单离子的半径：W＜Y＜X＜Z
11．某化合物结构如图所示。其中M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期非金属元素，X是有机分子的骨架元素，W基态原子的M层全充满、N层只有一个电子。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：X＞Y＞Z B．第一电离能：X＞Y＞W
C．该配合物中X均满足8电子稳定结构 D．该配合物中X的杂化类型有sp2、sp3
12．某电池材料结构如图所示。X、Y、Z、M、W为同周期主族元素。X原子的最外层电子数是W原子次外层电子数的3倍，下列说法正确的是(　　)
A．实验室保存M的单质，需使用到Z的多种氢化物形成的混合物
B．该电池材料中存在离子键、极性键、非极性键、配位键、氢键
C．最简单氢化物的沸点为X＜Y
D．原子半径为Y＜X＜W＜Z＜M
13．某种化学品的结构如图所示，已知W、X、Y、Z、M均为短周期主族元素，其中W、X、Y在同一周期，Z、M同处另一周期，M的简单阳离子半径是同周期中最小的，则下列说法中正确的是(　　)
A．元素电负性大小的顺序：X＞W＞Y＞Z
B．W的某种单质的分子，是极性分子且分子中含有极性键
C．同一周期中，元素第一电离能处在Z和M之间的有2种
D．该分子中Y原子的杂化方式为sp2
14．某化学品的结构如图所示，已知W、X、Y、Z、M均为短周期主族元素，其中W、X、Y在同一周期，Z、M同处另一周期，M原子的最外层电子数等于其电子层数，则下列说法正确的是(　　)
A．元素对应简单离子半径大小关系为：M＞X＞W
B．在W的同周期主族元素中，第一电离能比W大的元素只有1种
C．X、Y、Z、W形成的最简单氢化物中，沸点高低顺序为：W＞X＞Z＞Y
D．W和M形成的化合物可以溶解在Y所形成的最高价氧化物对应水化物中
15．一种可用于头孢菌素改性剂的物质的结构如图所示，其中X、Y、Z、W是原子序数递增的短周期主族元素。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：Z＞W B．第一电离能：Z＜Y
C．沸点：X2Z＜X2W D．键角：YZ2＞WZ2
【元素“位、构、性”综合推断——利用物质的结构特点进行推断】答案
【高考真题演练】
1．D。解析：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，则Z个有4个能层。根据这4种元素形成的化合物的结构可以推断，W、X、Y、Z分别为H、O、S、K。A．W和Y可以形成H2S，其中S显-2价，因此，电负性S＞H，A不正确；B．H2SO3是中强酸，而H2SO4是强酸，因此，在相同条件下，后者的酸性较强，B不正确；C．H只有1个电子，O的2p轨道上有4个电子，O有2个未成对电子，因此，基态原子的未成对电子数 O＞H，C不正确；D．K的氧化物溶于水且与水反应生成强碱KOH，S的氧化物溶于水且与水反应生成H2SO3或H2SO4，因此，氧化物溶于水所得溶液的pH的大小关系为 KOH＞H2S，D正确；综上所述，本题选D。
2．D。解析：Y可形成5个共价键，Z可形成3个共价键，Z和Y同族，Y原子序数比Z大，即Z为N元素，Y为P元素，W可形成4个共价键，原子序数比N小，即W为C元素，R可形成1个共价键，原子序数比C小，即R为H元素，X可形成2个共价键，原子序数在N和P之间，即X为O元素，综上：R为H元素、W为C元素、Z为N元素、X为O元素、Y为P元素。A．由于NH3可形成分子间氢键，而PH3不能，因此沸点：NH3＞YH3，故A错误；B．W为C元素、Z为N元素，由于非金属性：C＜N，因此最高价氧化物的水化物的酸性：H2CO3＜HNO3，故B错误；C．同周期元素从左到右第一电离能有增大趋势，ⅡA族、ⅤA族原子第一电离能大于同周期相邻元素，即第一电离能：C＜N＜O，故C错误；D．NO的中心原子价层电子对数为3＋＝3，属于sp2杂化，为平面三角形，CO的中心原子价层电子对数为3＋＝3，属于sp2杂化，为平面三角形，故D正确；故选D。
3．A。解析：X的最外层电子数等于内层电子数，则X的核外电子排布式为1s22s2，X为Be元素，W只能形成一条共价键，结合X的位置可知X为H元素，Y是有机物分子骨架元素，则Y为C元素，Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物，则Q为O元素，则Z为N元素，据此解答。A．同一周期，从左到右，元素的第一电离能呈增大的趋势，N原子中2p能级上电子为半满结构，较为稳定，第一电离能大于同周期与之相邻的元素，则第一电离能：C＜O＜N，故A错误；B．该化合物中O的电负性较大，可以和H之间形成氢键，故B正确；C．Be和Al处在元素周期表的对角线上，具有相似的化学性质，如Be(OH)2、Al(OH)3都具有两性，故C正确；D．H、N、O可以形成离子化合物，如NH4NO3，故D正确；故选A。
4．A。解析：由该阴离子结构可知Z形成2条共价键，Z的单质为空气的主要成分之一，可知Z为O；Y形成4条共价键，Y为C，Q形成1条共价键，Q为F，X得1个电子后形成4条共价键，则X最外层电子数为3，X为B，据此分析解答。A．B、C、O为同周期元素，从左到右，第一电离能呈增大趋势，则第一电离能：B＜C＜O，故A错误；B．CH4不能形成分子间氢键，H2O可以形成分子间氢键，沸点CH4＜H2O，故B正确；C．原子半径：C＞O＞F，原子半径越小键长越短，则键长：C－C＞C－O＞C－F，故C正确；D．Y为C，其最高价氧化物的水化物为H2CO3，碳酸为二元弱酸，分步电离，电离方程式为：H2CO3H+＋HCO，故D正确；故选A。
5．A。解析：R、X、Y和Z为短周期元素，R中电子只有一种自旋取向，R为H元素；X、Y和Z处于同一周期，X的核外电子数等于Y的最高能级电子数，且等于Z的最外层电子数，XY3ZR3的分子中X、Z均形成4个共价键，则X为B元素、Z为N元素；Y只形成1个共价键，结合位置可知Y为F元素，以此来解答。A．X为B元素、Z为N元素，同周期主族元素从左向右原子半径减小，则原子半径：Z＜X，故A正确；B．Y为F元素、Z为N元素，同周期主族元素从左向右非金属性增强，则非金属性：Y＞Z，故B错误；C．X为B元素、Y为F元素，X的单质为共价晶体，Y的单质为分子晶体，单质的沸点：X＞Y，故C错误；D．R为H元素、X为B元素，最高正化合价：X(＋3)＞R(＋1)，故D错误；故选：A。
6．C。解析：短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。Z2是黄绿色气体，Z为氯；X形成3个共用电子对，X与Re2+之间为配位键，推测X为氮，标准状况下，WY和X2是等密度的无色气体，则WY为一氧化碳、X2为氮气，故W为碳、X为氮、Y为氧、Z为氯；A．同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能大小：N>O，A正确；B．图中X原子处于环中，且存在平面大π键，则其杂化方式为sp2，B正确；C．由图可知，整个离子带1个单位正电荷，而其中Re2+带2个单位正电荷，则氯元素以Cl-的形态与Re2+配位，C错误； D．同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；O的电负性大于C，则CO中的化学键是极性键，D正确；故选C。
7．B。解析：W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素，W形成1条单键且核电荷数最小，W为H，X形成4条键，核电荷数大于H，且小于其他三种元素，X为C，Y形成2条单键，核电荷数大于C，Y为O，W、Y原子序数之和等于Z，Z为F，Y原子价电子数为Q原子价电子数的2倍，Q为Al。A项，W与Y的化合物为H2O或H2O2，均为极性分子，A正确；B项，同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，则第一电离能F＞O＞C，B错误；C项，Q为Al，Al2O3为两性氧化物，C正确；D项，该阴离子中L与Q之间形成配位键，D正确；故选B。
8．C。解析：由题意，Y、X、Q、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中XY具有正四面体空间结构，可知XY为NH，故Y为H，X为N；同时分析Z2Q结构，可知Q正常情况应该成两根键，Q为ⅥA的元素，同时Z也成5根键，Z为ⅤA的元素，故Q为O,Z为P。A．NH3和NH都是sp3杂化，但是NH3中有一对孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用更大，在一个NH3是三角锥形结构，而NH是正四面体结构，故键角：NH3＜NH，A错误；B．X、Q、Z分别为N、O、P，沸点顺序为H2O＞NH3＞PH3,正确顺序为Q＞X＞Z，B错误;C．同主族元素从上到下第一电离能减小，同周期从左到右第一电离能有增大的趋势，故第一电离能：N＞O＞Mn，C正确;D．Z的最高价氧化物对应的水化物为H3PO4，X最高价氧化物对应的水化物为HNO3,前者为中强酸而后者为强酸，D错误；故选C。
【课时精练】
1．D。解析：W能形成1个共价键，结合X、Y、Z、W四种元素同周期，W的原子序数为Y、Z最外层电子数之和，可知W最外层有7个电子，为F元素；Y能形成2个共价键，则为O元素；Z最外层有3个电子，为B元素；X能成4个共价键，为C元素；W的氢化物为HF，分子间存在氢键，但其沸点不一定高于碳氢化合物，故A错误；O元素和H元素可形成H2O或者H2O2，后者分子中含3个共价键，故B错误；YW2分子为OF2分子，中心原子O原子价层电子对数：2＋(6－2×1)＝4，分子构型为V形，故C错误；最高价氧化物对应水化物的酸性与非金属性有关，非金属性：C＞B，所以最高价氧化物对应水化物的酸性：X＞Z，故D正确。
2．B。解析：根据信息可判断W是P元素，结合原子序数的相对大小及结构式中的成键情况可推断X是C元素，Y是O元素，Z是F元素。电负性：X＜Y＜Z，故A错误；结合结构式可知该锂盐中X的价层电子对数是3＋0＝3，而Y的价层电子对数是2＋2＝4，所以X、Y原子的杂化轨道类型分别为sp2、sp3，故B正确；W是P元素，与W同周期的元素中，第一电离能大于P的有Cl和Ar两种，故C错误；该锂盐中Li是s区元素，故D错误。
3．C。解析：由信息推知：M是原子序数最小的正一价离子，且M原子的电子数等于W原子的最外层电子数，W得一个电子后形成四个键，说明W原子最外层只有3个电子，M是Li，W是B，X是四价形成四个键，则X为C原子，Y形成两个键，最外层应该有6个电子，是O原子，五种元素都是同一周期的元素，都是第二周期元素，故Z是F原子。简单离子半径：O2－＞F－＞Li＋，A项错误；H3BO3酸性弱于H2CO3，B项错误；第一电离能：Li＜B＜C＜O＜F，C项正确；HF可以与SiO2反应，不能用玻璃容器储存，D项错误。
4．B。解析：W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且总和为24，结合化合物的结构推知W是H，X是B，Y是N，Z是Na；电负性大小顺序为：N>H>B，故A错误；同周期中第一电离能处于X和Y之间的元素有Be、C、O共3种，故B正确；基态原子未成对电子数：H＝B＜N，故C错误；元素X的最高价氧化物的水化物H2BO2为一元弱酸，故D错误。
5．B。解析：根据阴离子结构可知，W可以形成1个共价键，X可以形成2个共价键，Y可以形成4个共价键，Z可以形成6个共价键，且Y、X、W、Z的原子半径依次增大，最外层电子数之和为23，结合原子半径的变化规律可推知W为F，X为O，Y为C，Z为S，最外层电子数之和为7＋6＋4＋6＝23。同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，故元素非金属性：W>X>Z>Y，A错误；该离子中O元素均满足8电子稳定结构，B正确；Z的非金属性强于Y，故最高价氧化物对应水化物的酸性：H2SO4>H2CO3，C错误；由于F2氧化性比氧气强，故可置换出水中的氧，2F2＋2H2O===4HF＋O2，D错误。
6．C。解析：由成键特点可知，X、Y、Z、Q、W、M分别是H、C、N、O、F、P；原子半径：P＞C＞N＞O＞F＞H ，A错误；F无正价，B错误；稳定性：HF＞H2O＞NH3＞PH3，C正确；该化合物中P、H原子的最外层不满足8电子稳定结构，D错误。
7．C。解析：由Q、W、X、Y、Z的原子序数依次增大和化合物的结构式以及Y、Z在同一主族，可确定Q、W、X、Y、Z依次为H、C、N、O、S。原子半径：S＞C＞N＞O＞H，A错误；简单氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞CH4，B错误；H、N、C、O形成的(NH4)2CO3等铵盐属于离子化合物，D错误。
8．B。解析：由题意分析可得，X、Y、Z、N、M分别为H、C、N、Na、S。电负性C>H>Na，A正确；该化合物能与水形成氢键，易溶于水，B错误；该化合物阴离子中的N或S可以与Cu2＋、Ag＋等形成配位键，故C正确；浓H2SO4可以与H2S发生氧化还原反应，D正确。
9．A。解析：W的最外层电子数是电子层数的3倍，W为O；X可形成＋1价离子，且X与W、Z与W均能形成原子个数比为1∶1和2∶1的化合物，该化合物为Na2O2、Na2O、H2O2、H2O，X、Y、Z是原子序数递减的不同周期短周期元素，故X为Na，Z为H，Y为第二周期元素；根据化合物M的结构可知，阴离子带1个单位负电荷，阴离子中心原子Y周围形成四个共价键，故Y为B。
10．B。解析：根据阴离子中Y形成两个共价键，W形成六个共价键，Y与W同族，知二者均为ⅥA族元素，结合原子序数关系可知，W为S，Y为O；X、Y、Z同周期，Z形成一个共价键，则Z为F；X形成两个共价键且阴离子带一个单位负电荷，则X最外层有5个电子，X为N。
11．D。解析：X是有机分子的骨架元素，则X为C元素；W基态原子的M层全充满、N层只有一个电子，则W的价电子排布式为3d104s1，W为Cu元素；M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期非金属元素，结合题给结构可知，M形成单键，则M为H元素，Y形成三个共价键，则Y为N元素，Z形成四个共价键并带一个单位正电荷，则Z为P元素。原子半径：P＞C＞N，A项错误；同周期从左到右，第一电离能呈增大的趋势，则N的第一电离能大于C，Cu的电子层数最多，较容易失去一个电子，其第一电离能最小，故第一电离能由大到小的顺序为N＞C＞Cu，B项错误；该配合物中“”中X（C）不满足8电子稳定结构，C项错误；该配合物中C的价层电子对数有3和4，其杂化类型有sp2、sp3，D项正确。
12．A。解析：X原子的最外层电子数是W原子次外层电子数的3倍，W的次外层电子数为2，则五种元素均为第二周期，X为O元素，Z能形成4个共价键，次外层电子数为2，Z为C元素，Y只形成1个共价键，Y为F元素，阴离子只有1个W，且得到1个电子后带1个单位的负电荷，W最外层只有3个电子，W为B元素，M带一个单位的正电荷，M为Li元素。M为Li元素，应保存在石蜡油中，石蜡是多种烃的混合物，Z为C元素，其氢化物为烃，A正确；该电池中不含有H元素，不存在氢键，B错误；O、F的简单氢化物的沸点：H2O>HF，C错误；O、F、C、Li、B的原子半径的大小为Li>B>C>O>F，D错误。
13．B。解析：W、X、Y、Z、M均为短周期主族元素，其中W、X、Y在同一周期，Z、M同处另一周期，M的简单阳离子半径是同周期中最小的，可知M为Al元素，化合物中Z形成6个共价键，Z为S元素；X形成1个共价键、Y形成4个共价键、W形成2个共价键，则X为F元素、Y为C元素、W为O元素。同周期，从左到右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐变小，则电负性：F>O>S>C，故A错误；O3的空间结构为V形，分子中正电中心和负电中心不重合，O3是极性分子，分子中含有极性键，故B正确；同一周期中，随着核电荷数的增加，元素的第一电离能呈现增大趋势，ⅡA族、ⅤA族反常，则元素第一电离能处在Al和S之间的有Si 1种，故C错误；Y为C原子，价层电子对数是4，杂化方式为sp3，故D错误。
14．C。解析：M的最外层电子数等于其电子层数，M形成＋3价离子，则M为Al；W、X、Y在同一周期，Z、M同在另一周期，则W、X、Y为第二周期元素，Z、M为第三周期元素；结合该物质中各元素的成键个数，可推出Z为S、W为O、X为F、Y为C。简单离子半径r(O2－)＞r(F－)＞r(Al3＋)，A错误；在第二周期主族元素中，第一电离能比O大的元素有N和F两种，B错误；最简单氢化物的沸点高低顺序为H2O(分子间存在2个氢键)＞HF(分子间存在1个氢键)>H2S＞CH4，C正确；Al2O3不溶于H2CO3，D错误。
15．D。解析：根据X形成1个单键，Y的总键数为4，Z形成1个双键，W形成2个单键，结合原子序数关系，知X为H元素，Y为C元素，Z为O元素，W为S元素。原子半径：O＜S，A项错误；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第一电离能：O＞C，B项错误；由于H2O分子间存在氢键，故沸点：H2O＞H2S，C项错误；CO2为直线形分子，SO2为V形分子，键角：CO2＞SO2，D项正确。
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