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2.元素位、构、性推断
依据原子结构、物质性质推断
知｜识｜强｜化
1.常见推断方法
（1）根据元素原子核外电子排布推断
①部分元素原子核外电子排布与其在周期表中的位置
a.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。
b.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。
c.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。
d.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。
②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
③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
（2）根据同主族相邻周期元素的原子序数关系进行推断
2.常见考查方向
（1）元素金属性、非金属性强弱的判断
（2）元素电离能、电负性的递变规律
①同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐增大；同一主族，自上而下，元素的电负性逐渐减小。
②同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈增大的趋势，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；同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小。
③同能级的轨道为全充满、半充满时，元素的第一电离能较相邻元素要大，即第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能均大于同周期相邻元素。
真｜题｜研｜析
1.（2024·甘肃高考5题）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（　　）
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：D　X、Y、Z、W、Q为原子序数依次增大的短周期元素，W元素的焰色试验呈黄色，则W为Na元素；Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，则Z为O元素、Q为S元素；Y原子核外有两个单电子，且原子序数小于O元素，故Y为C元素；结合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1，故X为H元素或Li元素。C的电负性大于H和Li，故该化合物中C为负价，具有还原性，则该化合物具有可燃性，A项正确；该化合物中S元素为负价，具有还原性，B项正确；Na2O、Na2O2均能与水反应，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。
2.（2024·吉林高考11题）如下反应相关元素中，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，基态X原子的核外电子有5种空间运动状态，基态Y、Z原子有两个未成对电子，Q是ds区元素，焰色试验呈绿色。下列说法错误的是（　　）
QZY4溶液QZX4Y4W12溶液
A.单质沸点：Z＞Y＞W
B.简单氢化物键角：X＞Y
C.反应过程中有蓝色沉淀产生
D.QZX4Y4W12是配合物，配位原子是Y
解析：D　根据基态X原子的核外电子有5种空间运动状态，且X能和原子序数最小的W形成化合物XW3，可知X是N元素、W是H元素；由Q是ds区元素且焰色试验呈绿色，可知Q为Cu元素；结合基态Y、Z原子有两个未成对电子，与Cu可形成CuZY4，根据原子序数关系可确定Y为O元素，Z为S元素。常温下，单质S呈固态，O2、H2均呈气态，且相对分子质量：O2＞H2，则分子间作用力：O2＞H2，故单质的沸点：S＞O＞H，A正确；NH3、H2O的中心原子N、O均采取sp3杂化，但N、O上分别有1、2个孤电子对，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小，故键角：NH3＞H2O，B正确；向CuSO4溶液中逐渐通入NH3，先生成蓝色Cu（OH）2沉淀，当NH3过量时，Cu（OH）2沉淀溶解生成深蓝色的[Cu（NH3）4]SO4溶液，C正确；配合物[Cu（NH3）4]SO4中Cu2＋提供空轨道，N原子提供孤电子对形成配位键，即其中的配位原子是N，D错误。
3.（2024·新课标卷11题） 我国科学家最近研究的一种无机盐Y3[ZW6X6]2纳米药物具有高效的细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍，X和Y的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z的M层未成对电子数为4。下列叙述错误的是（　　）
A.W、X、Y、Z四种元素的单质中Z的熔点最高
B.在X的简单氢化物中X原子轨道杂化类型为sp3
C.Y的氢氧化物难溶于NaCl溶液，可以溶于NH4Cl溶液
D.Y3[ZW6X6]2中WX－提供电子对与Z3＋形成配位键
解析：A　W的外层电子数是其内层电子数的2倍，则W为C元素；X、Y的第一电离能都比左右相邻元素的高，则X、Y为第ⅡA族或第ⅤA族的元素，W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且W、X、Y属于不同族的短周期元素，结合无机盐Y3[ZW6X6]2可知Y为金属元素，则X为N元素，Y为Mg元素；Z的M层未成对电子数为4，根据构造原理知，Z的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则Z为Fe元素。W、X、Y、Z四种元素可分别形成的单质有金刚石、氮气、单质镁、单质铁，其中金刚石为共价晶体，熔点最高，A项错误；NH3的中心N原子的价层电子对数为3＋×（5－3×1）＝4，轨道杂化类型为sp3，B项正确；Mg（OH）2难溶于NaCl溶液，但能与NH4Cl溶液反应：Mg（OH）2＋2NMg2＋＋2NH3·H2O，C项正确；Mg3[Fe（CN）6]2中Fe3＋有空轨道，CN－提供孤电子对可以与Fe3＋形成配位键，D项正确。
能｜力｜进｜阶
1.（2024·武汉部分重点中学联考）X、Y、Z、M均为第三周期主族元素。该周期所有主族元素中，X的第一电离能最大，Y的金属性最强。Z和M原子核外均有2个单电子，Z的原子半径大于M。下列说法正确的是（　　）
A.简单离子半径：Y＞M
B.X单质为单原子分子，不存在化学键
C.Y离子能促进水的电离
D.Z原子核外电子的空间运动状态有8种
解析：D　X、Y、Z、M均为第三周期主族元素。该周期所有主族元素中，X的第一电离能最大，Y的金属性最强，X是Cl，Y是Na。Z和M原子核外均有2个单电子，Z的原子半径大于M，Z是Si，M是S。离子核外电子层数越多，离子半径越大，则简单离子半径：S2－＞Na＋，A错误；氯气为双原子分子，存在共价键，B错误；钠离子不水解，不能促进水的电离，C错误；基态Si原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，所以核外电子的空间运动状态有1＋1＋3＋1＋2＝8种，D正确。
2.（2024·广州二模）化合物XY（ZW4）2可作食品膨松剂，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，W的基态原子s能级上的电子总数和p能级上的电子总数相等，W和Z同族，Y是地壳中含量最多的金属元素，下列说法正确的是（　　）
A.第一电离能：X＞Y＞Z
B.简单氢化物沸点：Z＞W
C.原子半径：Z＞Y＞X＞W
D.ZW2和W3的空间结构均为V形
解析：D　短周期元素中，W的基态原子s能级上的电子总数和p能级上的电子总数相等，W可能为O，也可能为Mg，根据化合物的化学式，W只能为O，W和Z同主族，且属于短周期元素，则Z为S，Y是地壳中含量最多的金属元素，则Y为Al，根据化合物中各元素的化合价代数和为0，则X在该化合物中显＋1价，即X为Na。同周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势，即第一电离能：S＞Al＞Na，A错误；Z、W简单氢化物分别为H2S、H2O，常温下水为液体，H2S为气体，沸点：H2O＞H2S，B错误；一般情况下，电子层数越多，半径越大，相同电子层，原子序数越大，半径越小，因此原子半径大小顺序是Na＞Al＞S＞O，C错误；W3为O3，ZW2为SO2，其中心原子的价层电子对数为2＋（6－2×2）＝3，空间结构为V形，SO2、O3互为等电子体，空间结构相同，均为V形，D正确。
3.（2024·湖南大学附中二模）X、Y、Z、Q是原子序数依次增大的前四周期非稀有气体元素，且分别处于不同的周期。Y元素基态原子的价层电子排布式是nsnnp2n；Z、Q元素原子的最外层均只有1个电子，Z元素原子中只有两种形状的电子云，Q元素基态原子内层轨道均排满电子。下列说法正确的是（　　）
A.电负性：Y＞X＞Z＞Q
B.ZX属于共价化合物
C.Z2Y2的阴、阳离子数之比为1∶1
D.Q元素位于元素周期表的ds区
解析：D　X、Y、Z、Q是原子序数依次增大的前四周期非稀有气体元素，且分布在不同周期，则X是H，Y元素基态原子的价层电子排布式是nsnnp2n且位于第二周期，则Y是O，Z、Q元素原子的最外层均只有1个电子，Z元素原子中只有两种形状的电子云，则Z只含有s和p轨道，故Z为Na，Q元素基态原子内层轨道均排满电子，则Q为Cu。同周期元素从左到右电负性依次增大，同主族元素从上往下电负性依次减小，钠比铜容易失去电子，铜元素的电负性大于钠元素，故电负性：O＞H＞Cu＞Na，A错误；ZX为NaH，属于离子化合物，B错误；Z2Y2为Na2O2，是过氧化物，阴、阳离子数之比为1∶2，C错误；Q元素位于元素周期表第ⅠB族，位于ds区，D正确。
依据给定未知物的结构式推断
知｜识｜强｜化
1.结构型元素推断技巧
根据离子键和共价键成键规律判断原子价电子数，再结合题干信息确定元素。
2.常见结构中原子的共价键数目
（1）卤素或氢原子形成一个共价键。
（2）O、S形成两个共价键。
（3）N、P一般能形成三个共价键，也可能形成四个共价键（含一个配位键），P还能形成五个共价键。
（4）C、Si能形成四个共价键，C也可以形成双键或三键。
（5）B能形成三个共价键，也可以形成四个共价键（含一个配位键）。
真｜题｜研｜析
1.（2024·湖北高考9题）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
解析：D　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：H＜S，A错误；H2SO3为弱酸，故酸性：H2SO3＜H2SO4，B错误；基态H原子中未成对电子数为1，基态O原子中未成对电子数为2，C错误；K的氧化物溶于水生成KOH，溶液pH＞7，S的氧化物溶于水生成H2SO3或H2SO4，溶液pH＜7，D正确。
2.（2024·广东高考12题）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.Z和W空间结构均为平面三角形
解析：D　由结构图知，Y形成5个共价键，Z形成3个共价键，Z和Y同族，Y的原子序数比Z大，则Z为N元素，Y为P元素；W形成4个共价键，原子序数比N小，则W为C元素；R形成1个共价键，原子序数比C小，则R为H元素；X形成2个共价键，原子序数在N和P之间，则X为O元素。NH3分子间可形成氢键，PH3分子间为范德华力，故沸点：NH3＞PH3，A项错误；非金属性：C＜N，则最高价氧化物的水化物的酸性：H2CO3＜HNO3，B项错误；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第ⅤA族元素由于p能级半充满，为稳定结构，其第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能：C＜O＜N，C项错误；N中N原子的价层电子对数为3＋＝3，无孤电子对，N的空间结构为平面三角形，C中C原子的价层电子对数为3＋＝3，无孤电子对，C的空间结构为平面三角形，D项正确。
3.（2023·河北高考8题）下图所示化合物是制备某些药物的中间体，其中W、X、Y、Z、Q均为短周期元素，且原子序数依次增大，分子中的所有原子均满足稀有气体的稳定电子构型，Z原子的电子数是Q的一半。下列说法正确的是（　　）
A.简单氢化物的稳定性：Z＞Q
B.第一电离能：X＞Y
C.基态原子的未成对电子数：X＞Q
D.原子半径：Z＜W
解析：A　由W、X、Y、Z、Q均为短周期元素，且原子序数依次增大，分子中的所有原子均满足稀有气体的稳定电子构型，Z原子的电子数是Q的一半，图中W含有1个化学键，原子序数最小，故W为H，X含有4个共价键，故X为C，Z和Q都含2个共价键，且Z原子的电子数是Q的一半，故Z为O，Q为S，Y含3个共价键，而且原子序数介于C和O之间，故Y为N。非金属性：O＞S，故简单氢化物的稳定性：Z（O）＞Q（S），A正确；同一周期从左到右第一电离能呈现增大的趋势，故第一电离能：Y（N）＞X（C），B错误；基态原子中C的未成对电子数为2个，S的未成对电子数也为2个，故基态原子的未成对电子数：X（C）＝Q（S），C错误；原子半径为O＞H，故原子半径：Z（O）＞W（H），D错误。
能｜力｜进｜阶
1.（2024·鄂东南省级示范高中联盟联考）科学家合成出了一种新化合物（如图所示），其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是（　　）
A.一个WZ的晶胞中平均含有4个W＋
B.元素非金属性的强弱顺序为X＞Y＞Z
C.Y的最高价氧化物的水化物是强酸
D.该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
解析：A　W、X、Y、Z为同一短周期元素，由化合物的组成，可确定Z的最外层电子数为7，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半，则X为Si，Z为Cl，W为Na，若Y为S，则不形成阴离子，所以Y为P，从而得出W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl。WZ为NaCl，NaCl晶胞中，Na＋的个数为4，A正确；X、Y、Z分别为Si、P、Cl，位于同周期，元素非金属性强弱顺序为Cl＞P＞Si，B不正确；Y为P元素，其最高价氧化物的水化物是中强酸，C不正确；该新化合物中，Y为P元素，其与2个Si原子各形成1个共用电子对，还获得Na失去的1个电子，所以满足8电子稳定结构，D不正确。
2.（2024·福建师大附中段考）短周期元素W、X、Y、Z原子序数依次增大。其中基态W原子核外电子只有一种运动状态，X、Y位于同一周期，基态X原子核外s能级电子数是p能级电子数的4倍。四种元素能形成如图所示结构的化合物M是一种优良的漂白剂、杀菌剂。下列说法错误的是（　　）
A.M阴离子中的各原子均满足8e－稳定结构
B.M因含有－1价的Y元素而具有强氧化性
C.该化合物中X、Y的杂化方式相同
D.W分别与X、Y形成的二元化合物所含化学键类型相同
解析：A　短周期元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，其中基态W原子核外电子只有一种运动状态，则W为H，基态X原子核外s能级电子数是p能级电子数的4倍，则X基态核外电子排布式为1s22s22p1，X为B，X、Y位于同一周期，由结构式知，Y能形成2个共价键，Y为O，Z能形成一价阳离子，Z为Na。结合结构式可知，M阴离子中的H原子不满足8e－稳定结构，A错误；M阴离子中含过氧键具有强氧化性，故因含有－1价的Y元素（O）而具有强氧化性，B正确；由图可知，B元素形成4个σ键，杂化类型为sp3，O原子形成2个σ键且含有2个孤电子对，杂化类型为sp3，C正确；H分别与B、O形成的二元化合物中只含有共价键，D正确。
3.（2024·河南新高考联盟模拟）某种锂电池电解液分子的结构如图所示，其中X、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的短周期主族元素，基态原子X和M的最外层电子数之和等于W的最外层电子数，下列说法错误的是（　　）
A.第一电离能：W＞Z＞M
B.该电解液分子中存在sp3-p σ键
C.该电解液分子与苯甲醛分子间可形成氢键
D.YX3W为极性分子
解析：C　X、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的短周期主族元素，由电解液分子的结构可知，X、Y、Z、W、M形成共价键的数目分别为1、4、2、1、6，基态原子X和M的最外层电子数之和等于W的最外层电子数，则X为H元素、Y为C元素、Z为O元素、W为F元素、M为S元素。同周期元素从左至右，第一电离能呈增大趋势，同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，则第一电离能大小顺序为F＞O＞S，A正确；由电解液分子的结构可知，电解液分子中S—F、C—F为sp3-p σ键，B正确；该电解液分子和苯甲醛分子中均没有和N、O、F连接的H，则两分子间不能形成分子间氢键，C错误；CH3F分子的空间结构不对称，属于极性分子，D正确。
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