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学案29　元素推断题的思维捷径和解答技巧
元素推断题主要考查元素周期表中“位、构、性”的关系及学生利用物质结构和性质进行综合推断的能力。该类题目综合性强，难度大，所占分值较高。学生需要掌握短周期所有元素的结构特点、它们在元素周期表中的位置和性质以及掌握它们形成的化合物的性质，在此基础上综合分析，得到答案。
一、元素推断题的一般思路
二、有关推断必备知识与题型分析
题型一　由主族元素在周期表中的位置推断
解题指导　1.牢记元素周期表的结构(能区分长短周期、主副族、每周期的元素数目等)是求解的基础，一定要“心中有表”。
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。
(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短周期元素：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元素：O、F。
(10)第三周期原子半径最大的元素：Na。
典例导悟1　(2010·青岛二模)短周期元素A、B、C的原子序数依次增大，其原子的最外层电子数之和为10，A与C在周期表中位置上下相邻，B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．A与C可形成共价化合物
B．A的氢化物的稳定性大于C的氢化物的稳定性
C．原子半径A＜B＜C
D．B的氧化物的熔点比A的氧化物熔点高
听课记录：　
　
　
变式演练1　近年来我国政府强化了对稀土元素原料的出口管制，引起了美、日等国家的高度关注与不满。所谓“稀土元素”是指镧系元素及第五周期ⅢB族的钇(39Y)，它们被称为工业味精。它们在军工生产、高科技领域中有极为重要的作用，下列有关“稀土元素”的说法正确的是(　　)
A．它们的原子核外均有5个电子层
B．它们的原子最外层均含有3个电子
C．它们均是金属元素
D．76Y、80Y中子数不同，化学性质不同
题型二　由元素及其化合物的性质推断
解题指导　掌握常见元素及其化合物的特性是关键，解决这一关键的关键在于平时的积累。
(1)形成化合物种类最多的元素、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高的元素：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、氢化物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)单质最轻的元素：H；最轻的金属单质：Li。
(5)单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。
(6)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。
(7)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物能起化合反应的元素：N；能起氧化还原反应的元素：S。
(8)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。
典例导悟2　A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素，原子序数依次增大，A是地壳中含量最高的元素，B、C、D同周期，E和其他元素既不在同周期也不在同主族，D的氢化物和最高价氧化物的水化物均为强酸，且B、C、D的最高价氧化物的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。据此回答下列问题：
(1)A和D的氢化物中，沸点较低的是________(选“A”或“D”)。
(2)元素C在元素周期表中位置是________________，B的最高价氧化物的水化物的电子式为________。
(3)A、D、E可以形成多种盐，其中一种盐中A、D、E三种元素的原子个数比为2∶2∶1，该盐的名称为________。它的水溶液与D的氢化物的水溶液反应可生成D的单质，该反应的离子方程式为：_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
变式演练2　X、Y、Z是三种短周期金属元素，原子序数依次增大，单质的物质的量分别为n(X)、n(Y)、n(Z)，它们与足量盐酸反应产生的氢气体积(标准状况下)为V(H2)X、V(H2)Y、V(H2)Z，且n(X)＝n(Y)＝n(Z)，2V(H2)X＝V(H2)Y＋V(H2)Z。下列说法正确的是(　　)
A．X、Y、Z一定处于同一周期
B．X可能是镁
C．Y和Z的最高价氧化物对应的水化物在一定条件下能反应
D．工业上冶炼X、Y、Z通常是用热还原法制得
题型三　综合利用“位”、“构”、“性”的关系推断
解题指导　这类题目综合性强，难度较大，但若对元素周期律的实质和元素周期表的结构知识熟练掌握，这一类问题便能顺利求解。
典例导悟3　(2011·许昌模拟)根据下表中有关短周期元素性质的数据，判断下列说法不正确的是(　　)
A.③和⑥、④和⑦分别处于同一主族
B．元素④处于第三周期ⅤA族
C．元素①与元素⑥形成的化合物中不可能存在共价键
D．元素⑧对应的氢氧化物可能具有两性
听课记录：　
　
变式演练3　下表是元素周期表中的一部分，表中所列字母分别代表一种化学元素，请回答下列问题：
(1)写出j在周期表中的位置__________________。
(2)o、i、p三种元素之间能以原子个数之比1∶1两两形成互化物，这些互化物的性质类似于这些元素单质的性质。请写出i、p的互化物与f、l形成的化合物等物质的量反应时的化学方程式：_________________________________________________________________。
(3)假设NH是“元素NH4”的阳离子，则“元素NH4”在周期表中的位置应该是______________________；NH4的碳酸盐应________(填“易”或“不易”)溶于水。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．(2009·四川理综，10)X、Y、Z、M是元素周期表中前20号元素，其原子序数依次增大，且X、Y、Z相邻。X的核电荷数是Y的核外电子数的一半，Y与M可形成化合物M2Y。下列说法正确的是(　　)
A．还原性：X的氢化物>Y的氢化物>Z的氢化物
B．简单离子的半径：M的离子>Z的离子>Y的离子>X的离子
C．YX2、M2Y都是含有极性键的极性分子
D．Z元素的最高价氧化物的水化物的化学式为HZO4
2．(2009·广东，11)元素X、Y、Z原子序数之和为36，X、Y在同一周期，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。下列推测不正确的是(　　)
A．同周期元素中X的金属性最强
B．原子半径X＞Y，离子半径X＋＞Z2－
C．同族元素中Z的氢化物稳定性最高
D．同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强
3．甲、乙、丙为第二、三周期的元素，原子序数依次增大，甲和乙同周期，甲和丙同主族，甲、乙原子序数之和与丙的原子序数相等，甲、丙原子的最外层电子数之和与乙原子的电子总数相等。下列说法中，不正确的是(　　)
A．乙是地壳中含量最多的元素
B．丙的氢化物比甲的氢化物热稳定性差
C．乙与丙形成的化合物可制作光导纤维
D．甲、乙两种元素形成的化合物中不一定含有共价键
4.(2008·海南，14)根据元素周期表1～20号元素的性质和递变规律，回答下列问题。
(1)属于金属元素的有____________种，金属性最强的元素与氧反应生成的化合物有____________(填两种化合物的化学式)；
(2)属于稀有气体的是____________(填元素符号，下同)；
(3)形成化合物种类最多的两种元素是_______________________________________；
(4)第三周期中，原子半径最大的是(稀有气体除外) ____________________________；
(5)推测Si、N最简单氢化物的稳定性：____________强于__________(填化学式)。
5．X、Y、Z、W四种元素的原子序数依次增大，且均为短周期元素。X原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；Y有两种常见的同素异形体，其中一种是很好的脱色剂和消毒剂。Z、W原子最外层电子数之和是X原子最外层电子数的2倍，这四种元素的原子电子层数之和为10。请填空：
(1)若W的单质是有毒气体，则它与强碱稀溶液反应的离子方程式为
________________________________________________________________________；
由Z和Y可构成具有漂白作用的化合物，其电子式为________________________。
(2)若W的单质为淡黄色固体，且W与X可形成化合物XW2。
①XW2是________(填“极性”或“非极性”)分子；
②Z的单质在XY2气体中燃烧的现象为______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若W元素可形成两种常见的同素异形体，其中一种可用于制造燃烧弹和烟幕弹等，实验室里少量该单质应保存在__________________中。Z的最高价氧化物的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式为_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
6．(2010·福建理综，23)
J、L、M、R、T是原子序数依次增大的短周期主族元素，J、R在周期表中的相对位置如右表；J元素最低负化合价的绝对值与其原子最外层电子数相等；M是地壳中含量最多的金属元素。
(1)M的离子结构示意图为________；元素T在周期表中位于第________族。
(2)J和氢组成的化合物分子有6个原子，其结构简式为________________。
(3)M和T形成的化合物在潮湿的空气中冒白色烟雾，反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)L的最简单气态氢化物甲的水溶液显碱性。
①在微电子工业中，甲的水溶液可作刻蚀剂H2O2的清除剂，所发生反应的产物不污染环境。其化学方程式为______________________________________。
②一定条件下，甲在固定体积的密闭容器中发生分解反应(ΔH>0)并达平衡后，仅改变下表中反应条件x，该平衡体系中随x的递增而y递减的是______(选填序号)。
选项
a
b
c
d
x
温度
温度
加入H2的物质的量
加入甲的物质的量
y
甲的物质的量
平衡常数K
甲的转化率
生成物物质的量总和
(5)由J、R形成的液态化合物JR20.2 mol在O2中完全燃烧，生成两种气态氧化物，298K时放出热量215 kJ。该反应的热化学方程式为_____________________________________。
7．A、B、R、D、E、F、G是七种原子序数依次增大且原子序数不大于20的元素，其中有两种非金属元素位于同一主族。已知A、B、D均能与R形成原子(或离子)个数不同的几种常见化合物。请回答下列有关问题：
(1)仅由上述信息就可以确定的元素(写出代号与元素符号)是________，若X、Y是D、F形成的最高价氧化物对应的水化物，浓度均为0.1 mol·L－1的X、Y溶液的pH之和为14，则X、Y的晶体熔点相对高低为(写化学式)__________。
(2)A与B、E均可形成五原子气态分子，则它们属于__________(填“极性”或“非极性”)分子，分子空间构型为__________。
(3)R与D、F间，R与F、G间能形成两种目前广泛使用的具有消毒杀菌能力的物质Q、P，且P的摩尔质量比Q的大，则G的最高正价为________，含Q的溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_____________________________________________________________。
(4)上述七种元素间能形成多种常见含两种不同元素的化合物，其中含有两种化学键的物质的电子式为(任写一种)______________________，两种含两种不同元素的化合物间能发生氧化还原反应的方程式为(任写一个) ____________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)R能形成多种单质，如R2、R3，研究表明，新近制得的一种组成为R4的分子中，每个R原子均与另外两个R原子各形成一个键，则1 mol R4中共用电子对数为______NA，下列有关R4的说法正确的是__________(填序号)。
①R4与R3、R2互为同位素　②R4不能与A、B、D的单质反应　③R4中各原子最外电子层均为8电子结构　④R4是一种新型化合物
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【专题探究区】
典例导悟
1．C　[A与C在周期表中位置上下相邻，A、C同主族，且A在第二周期，B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数，B为镁，据A、B、C三原子的最外层电子数之和为10，A为碳，C为硅，A与C可形成共价化合物SiC，CH4稳定性大于SiH4稳定性，MgO为离子晶体，A的氧化物为分子晶体，原子半径B＞C＞A。]
2．(1)D　(2)第三周期ⅢA族　
(3)次氯酸钙　ClO－＋2H＋＋Cl－===Cl2＋H2O
解析　A是地壳中含量最高的元素，A是氧；D的氢化物和最高价氧化物的水化物均为强酸，D是氯，B、C、D三元素在第三周期，它们的最高价氧化物的水化物两两混合均能反应生成盐和水，根据B、C、D原子序数依次增大，因此B是钠，C是铝，据A、D、E三种元素形成的盐中，A、D、E三种元素的原子个数比为2∶2∶1知E为＋2价金属Ca。
3．C　[根据原子半径和主要化合价可以判断出③④⑥⑦元素分别是Li、P、Na、N，进而推断出①②⑤⑧元素分别是O、Mg、Cl、B，选项A和B正确；元素①与元素⑥形成的化合物有Na2O和Na2O2，Na2O2中既存在离子键又存在非极性共价键，选项C错误；选项D，由于元素B在周期表中处于金属和非金属交界线附近，且与Al处于同一族中，它们之间性质有相似之处，因此选项D正确。]
变式演练
1．C　[镧系元素属于第六周期，而周期序数等于电子层数，A错；过渡元素最外层电子均只有1～2个，B错；76Y、80Y互为同位素，化学性质几乎相同，D错。]
2．C　[解答本题的关键是要注意X、Y、Z的原子序数依次增大。由题意知等物质的量的X、Y、Z与足量盐酸反应生成氢气的体积为2V(H2)X＝V(H2)Y＋V(H2)Z，可知三者的化合价也存在这样关系，则其化合价存在两种可能性，一是X、Y、Z均为＋1价，不符合三者是短周期金属元素的条件；二是X为＋2价，Y为＋1价，Z为＋3价，则X可能为Be或Mg，要注意X、Y、Z的原子序数依次增大，则X只能是Be，Y为Na，Z为铝。]
3．(1)第四周期Ⅷ族　(2)2BrCl＋2NaI===Br2＋I2＋2NaCl　(3)第三周期ⅠA族　易
解析　(1)由元素周期表的结构知，j处于第四周期，周期表的第4个横行的结构包括，ⅠA～ⅡA族、ⅢB～ⅦB族、Ⅷ族、ⅠB～ⅡB族、ⅢA～ⅦA族部分元素，j是Ⅷ族。
(2)由题意知i、p的互化物为BrCl，f、l形成的化合物为NaI，BrCl中Cl得电子能力强，Cl为－1价，Br为＋1价，类似于卤素单质的性质，NaI与BrCl等物质的量反应生成I2。
(3)NH4的核电荷数为11，周期表中应在第三周期ⅠA族，类似于钠，NH4的碳酸盐易溶于水。
【专题集训区】
1．D　[X、Y、Z相邻，X的核电荷数为Y的核外电子数的一半，说明X为氧元素，Y为硫元素，则Z为氯元素；Y与M可形成化合物M2Y，M为＋1价，且在这四种元素中原子序数最大(前20号元素中)的元素，则M为钾元素。还原性：H2S>H2O，A项错误；离子半径：S2－>Cl－>K＋>O2－，B项错误；SO2是含有极性键的极性分子，K2S中无极性键，C项错误；Cl元素的最高价氧化物的水化物的化学式是HClO4，D项正确。]
2．B　[分析题设信息可知，X、Y、Z分别为Na、Cl、O三种元素。则同周期中Na的金属性最强，HClO4的酸性最强，而氧族元素组成的氢化物中H2O的稳定性最高。离子半径Na＋3．D　[设甲的原子序数为2＋x，乙的原子序数为y，则丙的原子序数为2＋8＋x，据题意有：，解得，甲为碳，乙为氧，丙为硅。]
4．(1)7　K2O、K2O2、KO2(任选2个)
(2)He、Ne、Ar　(3)C、H　(4)Na　(5)NH3　SiH4
解析　(1)1～20号元素有Li、Na、K、Ca、Al、Be和Mg共7种金属元素，金属性最强的为K，K和O2可以生成K2O、KO2、K2O2等。
(2)属于稀有气体的是He、Ne、Ar三种。
(3)形成化合物种类最多的两种元素是碳和氢。
(4)同一周期元素中，从左到右半径越来越小，因此第三周期中半径最大的元素是Na。
(5)由于N的非金属性比Si强，因此NH3比SiH4稳定。
5．(1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
　(2)①非极性　②剧烈燃烧，生成白色粉末，瓶内壁有黑色固体附着　(3)盛有冷水的广口瓶
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
解析　由题意知X为碳，Y为氧，据四种元素的原子电子层数之和为10，Z、W在第三周期，若W的单质是有毒气体，则W为氯，Z为钠，Na2O2具有漂白作用；若W的单质为淡黄色固体，则W为硫，Z为镁；若W元素可形成两种常见的同素异形体，其中一种可用于制造燃烧弹和烟幕弹，W为磷，少量的白磷应保存在冰水中，Z为铝。
6．(1) 　ⅦA
(2)CH2===CH2
(3)AlCl3＋3H2O===Al(OH)3＋3HCl↑(或其他合理答案)
(4)①2NH3·H2O＋3H2O2===N2↑＋8H2O或2NH3＋3H2O2===N2↑＋6H2O
②a、c
(5)CS2(1)＋O2(g)===CO2(g)＋SO2(g) ΔH＝－1 075 kJ·mol－1
解析　依据题意可知J为碳元素，M是铝元素。结合其他信息可知L为氮元素，R为硫元素，T为氯元素。
(4)①NH3·H2O能够清除H2O2，其原理应是发生氧化还原反应，H2O2作氧化剂，转化为H2O，NH3·H2O作还原剂转化为N2和H2O。
②NH3的分解反应2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　ΔH>0，平衡时增大a、b中的x会使平衡向正反应方向移动，c中加入H2会使平衡向逆反应方向移动，d中加入NH3会使平衡向正反应方向移动，所以a、c中y的量会随x的增加而减少。
7．(1)R：O　NaOH>HClO4
(2)非极性　正四面体
(3)＋2　c(Na＋)>c(ClO－)>c(OH－)>c(H＋)
(4) (其他合理答案也可)　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(其他合理答案也可)
(5)4　③
解析　(1)由“A、B、D均能与R形成原子(或离子)个数不同的几种常见化合物”知，R是氧元素，A、B是H、C、N中的两种，D是钠、硫中的一种，另外三种元素无法确定，故只能确定R是氧；由X、Y溶液的性质知X、Y分别是一元强碱与一元强酸，故X是NaOH、Y是HClO4，前者是离子化合物，后者是共价化合物，前者熔点高。
(2)A的原子序数最小且与B、E均可形成五原子气态分子，则A是氢、B是碳、E是硅，故它们均属于正四面体形的非极性分子。
(3)目前广泛使用的含氧、氯等的消毒杀菌试剂是NaClO、Ca(ClO)2，故D是钠，Q是NaClO，G是钙。
(4)同时含有离子键与共价键的含两种不同元素的化合物有Na2O2、CaC2、CaO2等物质，相互间能发生氧化还原反应的有Na2O2与水的反应等。
(5)O4分子形成了四个共价键，故1 mol R4中共用电子对数为4NA，O4、O2互为同素异形体，化学性质相似，由此知③正确

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