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(共43张PPT)
微题型1　元素位—构—性综合推断
Ⅱ.选择题突破
核心精讲
1.原子结构与元素的性质
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 最高正化合价逐渐升高
(O、F除外) 最高正化合价相同
(O、F除外)
最高价氧化物对应的水化物的酸、碱性 酸性逐渐增强:H2SiO3<
H3PO4碱性逐渐减弱:
NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 酸性逐渐减弱:HNO3>H3PO4
碱性逐渐增强:
LiOH非金属气态氢
化物的稳定性 逐渐增强:
SiH4HCl>HBr>HI
原子半径 逐渐减小:Si>P>S>Cl 逐渐增大:F阳离子半径 逐渐减小:Na+>Mg2+>Al3+ 逐渐增大:Li+阴离子半径 逐渐减小:P3->S2->Cl- 逐渐增大:F-2.元素形成物质的特殊性质
(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)气态氢化物能和其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,最高价氧化物对应的水化物两两之间反应生成盐和
水:Na、Al、S(或Cl)。
3.特殊原子结构
(1)原子核内无中子的元素是H。
(2)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C。
(3)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是O。
(4)最外层电子数是内层电子数一半的短周期元素是Li或P。
(5)最外层电子数和电子层数相等的短周期元素是H、Be、Al。
(6)s轨道电子数与p轨道电子数相等的短周期元素是O或Mg。
(7)未成对电子数是3的短周期元素为第ⅤA族的N或P。
(8)第四周期中未成对电子数为6的元素是Cr;未成对电子数为5的元素是Mn;未成对电子数为4的元素是Fe;未成对电子数为3的元素是V、Co、As
(砷);未成对电子数为2的元素是Ti、Ni、Ge(锗)、Se(硒);未成对电子数为
1的元素是K、Sc(钪)、Cu、Ga(镓)、Br。
4.短周期主族元素形成共价键的特征(X表示对应表格中的元素)
[特别提示] (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。
5.粒子结构的特性
(1)熟记主族元素的价层电子排布式。
第ⅠA族:ns1　第ⅡA族:ns2　第ⅢA族:ns2np1
第ⅣA族:ns2np2　第ⅤA族:ns2np3
第ⅥA族:ns2np4　第ⅦA族: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
6.元素第一电离能、电负性的变化规律
(1)元素第一电离能的变化规律。
一般规律:同周期,随着原子序数的增大,元素的第一电离能呈现增大的趋势,稀有气体元素的第一电离能最大,碱金属元素的第一电离能最小;同主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小。
特殊情况:第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下,当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电离能,如同周期元素,第ⅡA族元素的原子最外层s能级全充满(或p能级全空),第ⅤA族元素的原子最外层p能级半充满,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能。
(2)元素电负性的变化规律。
①同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐增大。
②同主族元素从上到下,元素的电负性逐渐减小。
③元素的非金属性越强,元素的电负性越大。
④常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小,如O与Cl的电负性比较:由HClO中Cl为+1价、O为-2价可知,O的电负性大于Cl;由Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物可知,O的电负性大于Cl。
类型一:陈述信息型元素综合推断
[典例1] (2025·黑吉辽内蒙古卷,7)化学家用无机物甲(YW4ZXY)成功制备了有机物乙[(YW2)2XZ],开创了有机化学人工合成的新纪元。其中W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y、Z同周期,基态X、Z原子均有2个单电子。下列说法正确的是(　　)
[A]第一电离能:Z>Y>X
[B]甲中不存在配位键
[C]乙中σ键和π键的数目比为6∶1
[D]甲和乙中X杂化方式分别为sp和sp2
典例示范
D
【解析】 (YW2)2XZ为有机物,基态X、Z原子均有2个单电子,X、Z分别为ⅣA族和ⅥA族元素,X、Y、Z同周期、原子序数依次增大,若X、Y、Z为第三周期元素,则X、Y、Z分别为Si、P、S;若X、Y、Z为第二周期元素,则X、Y、Z分别为C、N、O;又YW4ZXY为无机物,(YW2)2XZ为有机物,所以X、Y、Z分别为C、N、O,W、X、Y、Z原子序数依次增大,能形成YW4ZXY,则W为H,综上所述,W、X、Y、Z分别为H、C、N、O。
类型二:依据“陌生物质结构式”为载体推断元素
[典例2] (2025·陕晋青宁卷,9)一种高聚物(XYZ)n被称为“无机橡胶”,可由如图所示的环状三聚体制备。X、Y和Z都是短周期元素,X、Y价电子数相等,X、Z电子层数相同,基态Y的2p轨道半充满,Z的最外层只有1个未成对电子。下列说法正确的是(　　)
[A]X、Z的第一电离能:X>Z
[B]X、Y的简单氢化物的键角:X>Y
[C]最高价含氧酸的酸性:Z>X>Y
[D]X、Y、Z均能形成多种氧化物
D
【解析】 X、Y价电子数相等,则X、Y位于同一主族,且X能形成5个共价键,
Y能形成3个共价键,基态Y的2p轨道半充满,则X为P,Y为N;X、Z电子层数相同,Z的最外层只有1个未成对电子,Z能形成1个共价键,则Z为Cl。同周期元素从左到右,第一电离能总体呈增大趋势,第一电离能Cl>P,A错误;X、Y的简单氢化物分别为PH3和NH3,均为三角锥形结构,电负性N>P,共用电子对距N近,成键电子对之间的斥力NH3>PH3,键角NH3>PH3,B错误;元素的非金属性越强,其最高价含氧酸的酸性越强,非金属性Cl>N>P,酸性HClO4>HNO3>
H3PO4,C错误;P、N、Cl均能形成多种氧化物,如P2O3、P2O5、NO、NO2、ClO2、Cl2O7等,D正确。
思维建模
解答“位—构—性”的关系及应用类题目的方法
题型验收
1.(2025·云南卷,9)钙霞石是一种生产玻璃陶瓷的原料,所含M、Q、R、T、X、Y、Z为原子序数依次增大的前20号主族元素,M是原子半径最小的元素,Q是形成物质种类最多的元素,R是地壳中含量最高的元素,T、X、Y同周期,Q、X均与Y相邻,Z的原子序数等于M、R和T的原子序数之和。下列说法正确的是(　　)
[A]M与Z可形成离子化合物 [B] 原子半径:R[C]QR2是极性分子 [D]电负性:Y经典再现
A
【解析】 M是原子半径最小的元素,为H,Q是形成物质种类最多的元素,为C, R是地壳中含量最高的元素,为O, T、X、Y同周期且原子序数递增,Q(C)和X均与Y相邻,Z的原子序数等于M、R和T的原子序数之和,且Z的原子序数≤20,则T 的原子序数为11(Na),Z的原子序数为20(Ca), Q(C)与Y(Si)同主族相邻,
X(Al)与Y(Si)相邻且T(Na)、X(Al)、Y(Si)同属第三周期, 故推出M为H,Q为C,R为O,T为Na,X为Al,Y为Si,Z为Ca。H与Ca形成CaH2,为活泼金属形成的氢化物,为离子化合物,A正确;
同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小,同主族元素的原子半径从上到下逐渐增大,R为O,T为Na,X为Al,则它们的原子半径大小为O2.(2025·湖南卷,6)MZ2浓溶液中含有的X[MZ2(YX)]具有酸性,能溶解金属氧化物。元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,分别位于不同的前四周期。Y的最外层电子数是内层的3倍,X和Y的最外层电子数之和等于Z的最外层电子数,M的价层电子排布是3d104s2。下列说法正确的是(　　)
[A]电负性:X>Y
[B]Y形成的两种单质均为非极性分子
[C]由X、Y、Z形成的化合物均为强电解质
[D]铁管上镶嵌M,铁管不易被腐蚀
D
【解析】 元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,分别位于不同的前四周期,则X位于第一周期,为H;Y的最外层电子数是内层的3倍,则Y的最外层电子数为6,Y为O,X和Y的最外层电子数之和等于Z的最外层电子数,则Z的最外层电子数为7,Z位于第三周期,则Z为Cl,M的价层电子排布是3d104s2,M为Zn,综上所述,X为H、Y为O、Z为Cl、M为Zn。非金属性越强,电负性越大,H2O中O为负化合价,因此X(H)的电负性小于Y(O)的,A错误;Y(O)的单质O2是非极性分子,但O3是极性分子(V形结构导致偶极矩不为零),B错误;由X(H)、Y(O)、Z(Cl)形成的化合物如HClO,属于弱电解质,并非全部为强电解质,C错误;M为Zn,比Fe活泼,镶嵌Zn会通过牺牲阳极保护铁管,使其不易被腐蚀,D正确。
D
3.(2025·安徽卷,9)某化合物的结构如图所示。W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,其中X、Z位于同一主族。下列说法错误的是(　　)
[A]元素电负性:X>Z>Y
[B]该物质中Y和Z均采取sp3杂化
[C]基态原子未成对电子数:W[D]基态原子的第一电离能:X>Z>Y
【解析】 W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,其中X、Z位于同一主族,且X、Z均形成2个共价键,则X为O,Z为S;Y形成5个共价键且原子序数大于8小于16,则Y为P;W形成1个共价键,原子序数最小,则W为H。同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐变大,同主族元素从上到下元素的电负性逐渐减小,故元素电负性由大到小的顺序为O>S>P,即X>Z>Y,A项正确;
4.(2024·广西卷,7)如图所示的铼配合离子能电催化还原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
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为氯元素,X形成4个共用电子对,其中X与Re2+之间为配位键,推测X为氮元素,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为碳元素、X为氮元素、Y为氧元素、Z为氯元素。同一周期主族元素随着原子序数变大,第一电离能呈增大的趋势,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X(N)>Y(O),A正确;题图中X原子形成3个σ键,且无孤电子对,则其杂化方式为sp2,B正确;
由题图可知,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;同周期主族元素从左到右,金属性减弱,非金属性增强,元素的非金属性越强,其电负性越大,Y(O)的电负性大于W(C),则CO中的化学键是极性键,D正确。
模拟预测
1.(2025·广西柳州二模)无机盐Y4[Z(WX)6]被广泛用于生产颜料、油漆、油墨等领域。X、W、Z、Y的原子半径依次增大,分属于两个不同的周期;基态X原子核外s能级与p能级电子数之比为 4∶3,W与X相邻,Z的M层未成对电子数为4;Y的最外层电子数是K层电子数的一半。下列说法错误的是(　　)
[A]W的最简单氢化物为极性分子
[B]X、Y、Z三种元素的单质中,Z的熔点最高
[C]X的第一电离能比左右相邻元素的高
[D]化合物Y2O2中阴、阳离子的个数比为1∶2
A
【解析】 X、W、Z、Y的原子半径依次增大,分属于两个不同的周期,基态X原子核外s能级与p能级电子数之比为4∶3,则基态X原子电子排布式为1s22s22p3,即X为氮元素;W与X相邻,则W为碳元素;Z的M层未成对电子数为4,则Z为铁元素;Y的最外层电子数是K层电子数的一半,则Y为钾元素。
W的最简单氢化物为甲烷,其分子空间结构为正四面体形,正电中心与负电中心重合,属于非极性分子,A错误;X为氮元素、Y为钾元素、Z为铁元素,常温下,氮气为气态,而铁、钾都是固态的金属晶体,铁的原子半径小于钾的,且价电子数多于钾,金属键强于钾,则铁的熔点高于钾的,所以三种单质中铁的熔点最高,B正确;氮原子的2p轨道为半充满的稳定结构,所以X的第一电离能比左右相邻元素的高,C正确;Y2O2为K2O2,过氧化钾由钾离子和过氧根离子构成,化合物Y2O2中阴、阳离子的个数比为 1∶2,D正确。
2.(2025·四川广安二模)化学制药推动医学进步,守护人类健康未来。一种经典抗癌药物——顺铂配合物由Pt及原子序数依次增大的短周期元素X、Y、Z组成,结构简式如图所示,其中X、Y、Z分别位于不同的周期,Y和Z的p轨道上未成对电子数之比为3∶1。下列说法错误的是(　　)
[A]电负性:X[B]Z的单质与过量YX3反应可产生白烟
[C]配合物中Pt的化合价为+2价
[D]X、Y和Z形成的三元化合物一定是共价化合物
D
【解析】 原子序数依次增大的短周期元素X、Y、Z分别位于不同的周期,则X为H,Y和Z分别位于第二和第三周期,Y和Z的p轨道上未成对电子数之比为3∶1,则Y的p轨道上未成对电子数为3,价层电子排布式为2s22p3,Y为N,Z的p轨道上未成对电子数为1,结合结构简式可知,Z可形成1个共价单键,则Z为Cl。NH3分子中N为-3价,说明N的电负性较大,则电负性HB正确;结合题图可知,该配合物由两个氯离子和2个氨分子组
成,则配合物中Pt的化合价为+2价,C正确;H、N、Cl形成的
三元化合物氯化铵属于离子化合物,D错误。
3.(2025·云南曲靖二模)一种可用于医疗和电镀的化合物结构如图所示,X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的前四周期元素,Y、Z、W位于同周期,核电荷数之和为21,Q基态原子的最外层只有1个电子,次外层所有轨道的电子均成对。下列说法正确的是(　　)
[A]键角:YX4>ZX3
[B]热稳定性:ZX3>X2W
[C]同周期元素中第一电离能小于Z的元素有4种
[D]该化合物中Q离子的核外电子有15种空间运动状态
A
【解析】 X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的前四周期元素,Y、Z、W位于同周期,核电荷数之和为21,X形成1个共价键,X为H;Y形成4个共价键,
Q形成2个共价键,则Y为C、W为O,那么Z为N;Q基态原子的最外层只有1个电子,次外层所有轨道的电子均成对,则Q在第四周期,其基态原子电子排布式为[Ar]3d104s1,Q为Cu。甲烷、氨分子的中心原子均为sp3杂化,孤电子对数分别为0、1,孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,则键角CH4>NH3,A正确;
同周期元素从左到右,金属性减弱,非金属性变强,根据元素的非金属性越强,其简单氢化物稳定性越强,则最简单氢化物的热稳定性NH3

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