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微专题（五）“位—构—性”关系的综合应用
1．根据核外电子排布特征、元素化合物特性推断
(1)明确短周期元素原子核外电子排布的特征
①最外层电子数等于次外层电子数→Be、Ar。
②电子层数与最外层电子数相等→H、Be、Al。
③最外层电子数是内层电子总数的一半→Li、P。
④次外层电子数是最外层电子数的2倍→Li、Si。
⑤电子层数是最外层电子数的2倍→Li。
⑥最外层电子数是电子层数的2倍→He、C、S。
⑦最外层电子数是次外层电子数的2倍→C。
⑧最外层电子数是次外层电子数的3倍→O。
(2)熟记常见元素及其化合物的特性
①形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中存在的硬度最大的物质的元素、气态氢化物中氢的质量分数最大的元素：C。
②空气中含量最多的元素、气态氢化物水溶液呈碱性的元素：N。
③地壳中含量最多的元素：O。
④常见的具有漂白性的物质：氯水、SO2、Na2O2、双氧水等。
⑤单质是最活泼的非金属元素、无正价的元素或无含氧酸的非金属元素、气态氢化物的水溶液可腐蚀玻璃的元素、气态氢化物最稳定的元素、阴离子还原性最弱的元素：F。
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的水化物能化合的元素：N；能发生氧化还原反应的元素：S。
⑩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。
2．根据物质结构进行推断
(1)原子形成共价键数目与主族序数的关系
原子形成共价键数目 主族序数
1 第ⅠA族(H) 第ⅦA族（F、Cl、Br、I等）
2 第ⅥA族（O、S等）
3 第ⅢA族（B、Al等） 第ⅤA族（N、P等）
4 第ⅣA族（C、Si等）
(2)短周期主族元素原子的成键数目和成键方式
元素原子 成键数目 成键方式
H 1 单键
Be 2 单键
B 3 单键
C 4 单键、双键、三键
N(P) 3
O(S) 2 单键、双键
F(Cl) 1 单键
Si 4 单键
3.解答元素“位—构—性”推断的思维流程
题型一文字叙述型
【例1】　（2024·甘肃卷）X、Y、Z、W、Q为短周期元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子，Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是(　D　)
A．X、Y组成的化合物有可燃性
B．X、Q组成的化合物有还原性
C．Z、W组成的化合物能与水反应
D．W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
解析：X、Y、Z、W、Q为短周期元素，W元素的焰色试验呈黄色，W为Na；Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，则Z为O、Q为S；Y原子核外有两个单电子，且原子序数小于Z，Y为C；X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18，则X的最外层电子数为18－4－6－1－6＝1，X可能为H或Li。若X为H，H与C组成的化合物为烃，烃能够燃烧，若X为Li，Li与C组成的化合物也具有可燃性，A项正确；H或Li与S组成的化合物中S呈－2价，为S的最低价，具有还原性，B项正确；Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2，Na2O与水反应生成NaOH，Na2O2与水反应生成NaOH和O2，C项正确；Na2S属于强碱弱酸盐，其溶于水所得溶液呈碱性，D项错误。
【即时训练1】　（2024·广东六校高三期中）X、Y、Z、M、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。X的2s轨道全充满，其中基态Y、M原子的电子有两个未成对电子，Q在短周期主族元素中半径最大。下列说法正确的是(　C　)
A．X的最高价氧化物的水化物一定是X(OH)2
B．Y的单质熔点都很低
C．Z的第一电离能在五种元素中最大
D．Q与M形成的化合物只含有离子键
解析：X、Y、Z、M、Q为五种短周期元素，原子序数依次增大，Q在短周期主族元素中半径最大，因此Q是Na，基态Y、M原子的电子有两个未成对电子，可知Y原子的核外电子排布为1s22s22p2，故Y为C，M原子的核外电子排布为1s22s22p4，故M为O，Z为N；X的2s轨道全充满，故X可能是Be或者B。根据分析可知，X可能是Be或者B，故X的最高价氧化物的水化物不一定是X(OH)2，A错误；金刚石是碳的单质，熔点很高，B错误；氮原子的核外电子排布为1s22s22p3，其中2p轨道半充满，难失去电子，故N的第一电离能在五种元素中最大，C正确；Na与O形成的化合物可以是Na2O2，既含有离子键也含有共价键，D错误。
题型二元素周期表结构片段型
【例2】（2022·广东卷）甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是(　C　)
A．原子半径：丁＞戊＞乙
B．非金属性：戊＞丁＞丙
C．甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D．丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
解析：甲～戊是短周期元素，戊的最高价氧化物对应水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl，甲为N，乙为F，丙为P，丁为S；若是硫酸，则戊为S，甲为C，乙为O，丙为Si，丁为P。根据层多径大，同电子层结构核多径小原则，则原子半径：丁＞戊＞乙，故A正确；根据同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：戊＞丁＞丙，故B正确；甲的氢化物可能为氨气，也可能为甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生，若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成，故C错误；丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸，也可能是磷酸，都一定能与强碱反应，故D正确。
【即时训练2】　（2025·湖北宜城六校期中）已知前四周期元素X、Y、Q、R、Z和W在周期表中的位置如图所示，其中Z位于ds区，基态W原子的价电子中在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等。下列说法正确的是(　C　)
A．最高正化合价：X＝Q＜Y＝R
B．基态Z原子的价电子排布为3d104s1
C．X和Q的第一电离能都高于同周期相邻元素
D．R最高价氧化物的水化物不能与其最低价氢化物反应
解析：前四周期元素X、Y、Q、R、Z和W在周期表中的位置如题图所示，基态W原子的价电子中在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等，则其价电子排布式为4s24p2，则W为Ge；其中Z位于ds区，根据相对位置，则Z是Zn，根据元素相对位置，可知X是N，Y是O，Q是P，R是S。一般元素的最高正化合价与族序数相等，等于原子最外层电子数，同一主族元素的最高正化合价相等，但由于氧元素的原子半径小，在形成化合物时容易获得电子，因此没有与族序数相等的最高化合价，所以元素的最高化合价关系为O＜N＝P＜S，A错误；Z是Zn，根据构造原理可知基态锌原子的价电子排布为3d104s2，B错误；一般情况下同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增大，但当元素处于第ⅤA族时，其第一电离能大于同一周期相邻元素，故N和P的第一电离能都大于同周期相邻元素，C正确；S的最高价氧化物的水化物是H2SO4，最低价氢化物是H2S，浓硫酸具有强的氧化性，会与具有还原性的H2S发生氧化还原反应产生S、H2O，D错误。
题型三粒子结构型
【例3】　（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(　D　)
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
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。H2S中S显－2价，因此，电负性：S>H，A错误；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错误；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错误；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K>S，D正确。
【即时训练3】　（2024·河北保定高三期末）某种化合物的结构如图所示，X、Y、Z、M、W是位于第一、二周期的五种非金属元素，原子半径依次增大，且原子序数2M＝Z＋W。下列说法正确的是(　C　)
A．第一电离能介于Z和W之间的同周期元素有2种
B．最高价氧化物的水化物的酸性：ZC．简单氢化物的稳定性：Y>Z
D．简单离子半径：Y>Z>X
解析：X、Y、Z、M、W是位于第一、二周期的五种非金属元素，原子半径依次增大，且原子序数2M＝Z＋W，X只能为H，Y为1价，第二周期原子半径最小，为F，M是四价，为C，Z为3价，W为3价，结合原子序数2M＝Z＋W，原子半径W大于Z，W为B，Z为N，根据所给信息判断X、Y、Z、M、W五种元素分别为H、F、N、C、B。第一电离能介于N和B之间的同周期元素有Be、C、O，共3种，A错误；最高价氧化物的水化物的酸性：HNO3>H2CO3>H3BO3，B错误；简单氢化物的稳定性：HF>NH3，C正确；简单离子半径：N3->F－>H＋，D错误。
1．（2025·广东汕头高三期中）已知短周期元素A～G的原子序数与最高正价或最低负价的关系如图所示，下列有关说法正确的是(　C　)
A．元素电负性：B>C>A
B．氢化物沸点：B>F>G>C
C．D、E、G的最高价氧化物对应的水化物间能相互反应
D．C与D形成的化合物只含有离子键
解析：在短周期中，除O和F之外，元素的最高正价等于其族序数，A和F均属于第ⅣA族，原子序数A小于F，则A为碳元素、F为硅元素。元素的最低负价等于8减去最外层电子数，C和G元素的最低价均为－2，则可知C和G的最外层电子数均为6，属于第ⅥA族；原子序数C小于G，则C为氧元素，G为硫元素。B的原子序数大于碳元素，小于氧元素，且最高价为＋5，则B为氮元素。原子序数大于氧，且最高价为＋1、＋3，只有Na和Al，则D为钠元素，E为铝元素。一般来说，同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大，则电负性：C＜N＜O，A错误；氮元素和氧元素都可以形成多种氢化物，因此氢化物沸点的排序不能得出，若是比较最简单氢化物的沸点，即比较NH3、H2O、H2S和SiH4的沸点，由于NH3和H2O会形成氢键，使得沸点升高，H2O分子间形成的氢键的数目多于NH3，则H2O的沸点高于NH3，SiH4和H2S的沸点与分子间作用力有关，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，则沸点：H2S＞SiH4，则沸点排序：H2O＞NH3＞H2S＞SiH4，B错误；D、E、G的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3、H2SO4，Al(OH)3是两性氢氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应，因此这三者之间可以相互反应，C正确；C为氧元素，D为钠元素，C与D形成的化合物Na2O2中含有共价键，D错误。
2．（2024·湖北武汉高三期末）四种短周期主族元素在周期表中的相对位置如表所示（已略去过渡元素），已知元素M与N的原子核外电子数之和等于Y元素的原子核外电子数。下列说法不正确的是(　B　)
M N
X Y
A．单质X可以在CO2气体中燃烧
B．元素的第一电离能：Y>X
C．M元素的基态原子核外有6种运动状态不同的电子
D．最高价氧化物的水化物的酸性：M解析：由元素M与N的原子核外电子数之和等于Y元素的原子核外电子数，可以推知M为C、N为N、X为Mg、Y为Al。单质Mg和二氧化碳发生反应2Mg＋CO22MgO＋C，A正确；Mg的第一电离能大于Al，B错误；碳原子有6个电子，运动状态各不相同，C正确；同周期元素非金属性从左到右逐渐增强，最高价氧化物的水化物的酸性：H2CO33．（2024·安徽蒙城县五校高三期中）X、Y、Z、W是原子序数依次增大、位于两个短周期的主族元素，Y、W原子核外未成对电子数相同，Z与X的简单化合物很容易液化，X、Z核外最外层电子数之和等于W核外最外层电子数。四种元素能组成一种治疗痛风症的药物M，M的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　D　)
A.元素的第一电离能：W>Z>Y
B．X、Z、W三种元素形成的化合物只能是共价化合物
C．M分子中，X、Y、Z、W四种原子均满足8电子稳定结构
D．Y与X、W形成的化合物有可能使酸性高锰酸钾溶液褪色
解析：X、Y、Z、W是原子序数依次增大、位于两个短周期的主族元素，结合结构简式分析，X只连接一根单键，所以X为H；Y连接4根键，所以Y为C；又Z与X的简单化合物很容易液化，且Z连接3根键，所以Z为N；X、Z核外最外层电子数之和等于W核外最外层电子数，则W核外最外层电子数为6，所以W为O。氮元素核外电子排布为半充满，则第一电离能大小排序为N>O>C，A错误；H、N、O三种元素可形成化合物NH4NO3，是离子化合物，B错误；M分子中，C、N、O原子满足8电子稳定结构，但氢原子满足2电子稳定结构，C错误；C与H、O形成的化合物可为有机物，如草酸、乙醇等都能与酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色，D正确。
4．（2025·黑龙江哈尔滨第六中学期中）原子序数依次增大的五种短周期主族元素X、Y、Z、R、Q，其中X的原子最外层电子中未成对电子数目与成对电子数目相同；同周期主族元素中只有2种元素的第一电离能大于Z；五种元素可形成某种离子液体的阴离子（其结构式如图所示）。下列说法不正确的是(　C　)
A．五种元素中R元素的电负性最大且原子半径最小
B．Y、Q的最高价氧化物的水化物均是强酸
C．该阴离子中Y原子最外层电子不满足8电子稳定结构
D．五种元素形成的简单氢化物中沸点最高的是Z
解析：根据X的原子最外层电子中未成对电子数目与成对电子数目相同可知X元素为碳元素，结合Z元素的成键情况、原子序数的相对大小和同周期主族元素中只有2种元素的第一电离能大于Z，可推断Z元素为氧元素，则Y元素为氮元素，结合R形成一个共价键可推断R元素为氟元素，结合Q元素形成六个共价键推断Q元素为硫元素。在五种元素中氟元素的电负性最大且原子半径最小，A正确；氮元素、硫元素的最高价氧化物的水化物分别是硝酸和硫酸，均是强酸，B正确；氮元素形成了两个共价键，又得到一个电子，所以达到了8电子稳定结构，C错误；五种元素形成的简单氢化物中沸点最高的是H2O，D正确。
5．（2024·山西太原期中）已知短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中W和X原子的最外层电子数之差等于Z与Y原子的最外层电子数之差。它们形成的单质和化合物之间转化的关系如图，常温下d是无色液体，液态f可用作制冷剂。下列说法不正确的是(　B　)
A．简单离子半径：Y>Z>W
B．第一电离能：Z>Y
C．电负性：Z>Y>X
D．X、Z形成的化合物中可能含有非极性键和极性键
解析：常温下d是无色液体，液态f是氢化物，可用作制冷剂，则f是NH3，d是H2O。短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中W和X原子的最外层电子数之差等于Z与Y原子的最外层电子数之差，可推知另一元素是Mg，则元素X、Y、Z、W分别是H、N、O、Mg。电子层数越多，半径越大，电子层数一样，核电荷数越小，半径越大，则简单离子半径：N3-＞O2-＞Mg2+，A项正确；氮原子的价层电子排布式是2s22p3，p层处于半充满状态，较稳定，所以第一电离能：N＞O，B项错误；一般来说，同周期从左到右，元素电负性逐渐增大，所以电负性：O＞N＞H，C项正确；X、Z形成的化合物可以是H2O、H2O2，H2O2既有非极性键，也有极性键，D项正确。

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