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微专题5　元素推断——“位—构—性”三者的关系
“位—构—性”三者的关系
一、由元素原子或离子结构推断
1.结构与性质的对应关系
结构位置
2.常见突破口
序号 结构特征 元素
① 原子核中没有中子、半径最小的原子 H
② 原子最外层电子数与核外电子层数相同 H、Be、Al
③ 各电子层上的电子数均满足2n2 He、Ne
④ 电子总数是最外层电子数的 2倍 Be
⑤ 最外层电子数与最内层电子数相等 Be、Mg
⑥ 最外层电子数与次外层电子数相等 Be、Ar
⑦ 最外层电子数是次外层电子数的2倍(3倍) C(O)
⑧ 最外层电子数是次外层电子数的一半 Li、Si
⑨ 常见10电子粒子:以Ne为中心,前推阴离子和氢化物,如F-、HF、O2-、H2O、NH3等;后推金属阳离子,如Na+、Mg2+、Al3+
⑩ 常见18电子粒子:以Ar为中心,前推阴离子和氢化物,如Cl-、HCl、S2-、H2S、PH3等;后推金属阳离子,如K+、Ca2+
[典例1] W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y的原子序数等于W与X的原子序数之和,Z的最外层电子数为K层的一半,化合物X2W4的电子总数为18。下列说法正确的是(　　)
[A] 简单离子半径:Z>X>Y
[B] W与Y能形成可用于伤口消毒的化合物
[C] X和Y的最简单氢化物的沸点:X>Y
[D] Z与Y只能形成一种化合物
【思路点拨】 本题是由原子结构推断物质性质,可抓住原子核外电子排布特征推断元素,再结合18电子粒子的组成判断元素,进而解答。
【答案】 B
【解析】 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z的最外层电子数为K层的一半,则Z的核外有3个电子层,最外层电子数为1,即为Na;化合物X2W4的电子总数为18,18电子的分子为N2H4,所以W为H,X为N;Y的原子序数是W和X的原子序数之和,则Y为O。离子的电子层结构相同时,原子序数越小,半径越大,则简单离子半径大小为X(N3-)>Y(O2-)>Z(Na+),故A错误;W为H,Y为O,两者能形成H2O2,H2O2具有氧化性,可用于伤口消毒,故B正确;X的最简单氢化物为氨,Y的最简单氢化物为水,水的沸点高于氨的,即最简单氢化物的沸点为Y>X,故C错误;Z(Na)与Y(O)可以形成Na2O和Na2O2,故D
错误。
[训练1] 已知X、Y、Z、W、R五种元素,X是原子序数最小的元素,Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍,Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4,W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数,R元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Z的阴离子原子核外电子总数相同。下列说法不正确的是(　　)
[A] X2Z常温下为液态
[B] R的氧化物不与酸反应
[C] Y的一种单质可导电
[D] 最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Y
【答案】 B
【解析】 X是原子序数最小的元素,则X为H;Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍,即核外电子排布为2、4,是C;Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4,即核外电子排布为2、6,是O;W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数,即核外电子排布为2、8、6,是S;R元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Z的阴离子原子核外电子总数相同,故R为Na。X2Z即H2O,常温下为液态,A正确;R的氧化物即Na2O、Na2O2为金属氧化物,都能与酸反应,B错误;Y的一种单质石墨可导电,C正确;W为S,Y为C,最高价氧化物对应水化物的酸性H2SO4>H2CO3,D正确。
二、由元素在周期表中的位置推断
1.位置与性质对应关系
2.常见突破口
序号 位置特征 元素
① 主族序数等于周期序数 H、Be、Al
② 主族序数等于周期序数2倍 C、S
③ 主族序数等于周期序数3倍 O
④ 周期序数等于主族序数2倍 Li
⑤ 周期序数等于主族序数3倍 Na
⑥ 某阴离子与某阳离子核外电子排布相同,则两种元素为相邻周期
[典例2] 短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是(　　)
[A] 最简单气态氢化物的热稳定性:R>Q
[B] 最高价氧化物对应水化物的酸性:Q[C] 原子半径:T>Q>R
[D] 单质T与NaOH溶液不反应
【思路点拨】 本题的关键词一是“短周期”,即只可能为第一～第三周期,即1～18号元素;二是“周期序数与族序数相等”。解答时抓住这类关键词,可以快速推断出元素。
【答案】 D
【解析】 短周期元素中周期序数与族序数相等的元素是H、Be和Al,根据T在周期表中的相对位置,它只能是第三周期的Al,据此可以判断出其他元素,如下所示。
R(N)
T(Al) Q(Si) W(S)
氮元素的非金属性比硅元素的强,所以NH3比SiH4稳定,A正确;硫元素的非金属性比硅元素的强,所以H2SO4比H2SiO3的酸性强,B正确;同周期主族元素随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,所以原子半径Al>Si>P,同主族元素随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,所以原子半径P>N,即Al>Si>P>N,C正确;Al既能与酸反应又能与NaOH溶液反应,D不正确。
[训练2] X、Y、Z均为短周期元素,它们在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、Z两元素在元素周期表中族序数之和是X元素族序数的2倍;Y、Z元素的原子序数之和是X元素原子序数的4倍,则X、Y、Z符合的一组是(　　)
[A] Be、Na、Al [B] B、Mg、Si
[C] O、P、Cl [D] C、Al、P
【答案】 C
【解析】 设X的原子序数为x,则Y的原子序数为x+8-1,Z的原子序数为x+8+1。则(x+8-1)+(x+8+1)=4x,解得x=8,所以X为O,Y为P,Z为Cl,故选C。
三、由元素单质或化合物的性质(特性)推断
1.性质与结构对应关系
2.常见突破口
序号 特征性质 元素
① 气体单质密度最小的元素 H
② 单质为天然物质中硬度最大、形成的化合物的种类最多、最高价氧化物在空气中的量增大会导致“温室效应”的元素 C
③ 地壳中质量分数最大、其氢化物常温下为液态的非金属元素 O
④ 与水剧烈反应生成H2、燃烧得到淡黄色固体的元素 Na
⑤ 地壳中质量分数最大的金属元素、单质能与强碱溶液反应的金属 Al
⑥ 单质是常用作半导体材料的元素 Si
⑦ 单质为黄绿色气体的元素 Cl
[典例3] 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层有2个电子,Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料,W与X位于同一主族。下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X)
[B] X、Y的简单离子核外电子排布相同
[C] Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强
[D] W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强
【思路点拨】 本题的关键是抓住特征性质确定核心元素,进而推断其他相关元素,因此题中的“地壳中含量最多的元素”“最广泛的半导体材料”两条信息是解答题目的突破口。
【答案】 B
【解析】 X是地壳中含量最多的元素,因此X为O;Y原子的最外层有2个电子,且Y是短周期元素,原子序数大于X的,因此Y为Mg;Z的单质晶体是广泛应用的半导体材料,所以Z为Si;W与X同主族,且W是短周期元素,原子序数大于X的,所以W为S。元素周期表中,同主族元素原子半径随核电荷数增大而增大,所以r(S)>r(O),同周期主族元素,核电荷数越大,原子半径越小,因此原子半径为r(Mg)>r(Si)>r(S)>r(O),故A错误;X为O,Y为Mg,O2-和Mg2+核外电子排布相同,故B正确;Z为Si,W为S,因为S的非金属性强于Si的,所以S的最高价氧化物对应水化物的酸性强于Si的,故C错误;W为S,X为O,因为O的非金属性强于S的,所以O的简单气态氢化物的热稳定性强于S的,故D错误。
[训练3] 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是电子层数的3倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　)
[A] 非金属性:W>X>Y>Z
[B] 简单离子的还原性:Y>X>W
[C] 简单离子的半径:W>X>Y>Z
[D] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:Y>W
【答案】 C
【解析】 四种短周期主族元素,X原子的最外层电子数是电子层数的3倍,X为O,Z与X能形成淡黄色化合物Z2X2,该淡黄色化合物为Na2O2,Z为Na;Y与W的最外层电子数相同,则Y为F,W为Cl。同周期主族元素从左到右,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,故四种元素中非金属性由大到小的顺序为F>O>Cl>Na,即Y>X>W>Z,A错误;元素的非金属性越强,其简单离子的还原性越弱,O、F、Cl三种元素的非金属性由大到小的顺序为F>O>Cl,故简单离子的还原性Cl->O2->F-,即W>X>Y,B错误;电子层数越多,简单离子半径越大,相同电子层结构的离子,原子序数越大,半径越小,故四种元素的简单离子半径从大到小的顺序为Cl->O2->F->Na+,即W>X>Y>Z,C正确;F的非金属性强于Cl的,但F不能形成最高价含氧酸,D错误。
(时间:30分钟　分值:80分)
(选择题1～16题,每小题3分,共48分)
1.已知X、Y、Z是三种原子序数相连的元素,最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱的顺序是HXO4>H2YO4>H3ZO4。下列判断正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的稳定性:HX>H2Y>ZH3
[B] 非金属性:Y[C] 原子半径:X>Y>Z
[D] 原子最外层电子数:X【答案】 A
【解析】 本题的关键是“最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱”这一信息,由此可推知X、Y、Z为非金属元素,原子序数相连意味着它们属于同周期元素,即Z、Y、X为同周期从左到右的三种非金属元素,根据元素周期律可判断原子最外层电子数ZY>X,气态氢化物的稳定性HX>H2Y>ZH3,故A正确。
2.位于前三周期的主族元素R、W、X、Y、Z原子序数依次增大,R元素位于第一周期。五种元素的最外层电子数之和为20,其中三种是地壳中含量前三的元素。下列说法不正确的是(　　)
[A] 最简单气态氢化物的稳定性:Z>Y
[B] 简单离子半径: X>W
[C] 单质Y常用于制作半导体材料
[D] R与W能形成原子个数比为1∶1的化合物
【答案】 B
【解析】 位于前三周期,元素R原子序数最小,为第一周期氢元素;其中三种是地壳中含量前三的元素,分别为O、Si、Al,最外层电子数分别为6、4、3,五种元素最外层电子数之和为20,则另外1种元素最外层电子数为20-6-4-3-1=6,根据原子序数大小可知,W为O,X为Al,Y为Si,Z为S。A项,非金属性:S(Z)>Si(Y),最简单气态氢化物的稳定性:H2S>SiH4,正确;B项,根据电子层结构相同,核电荷数越大,粒子半径越小,则简单离子半径:O2-(W)>Al3+(X),错误;C项,Y为Si,常用于制作半导体材料,正确;D项,H与O形成的化合物有H2O2,其中H、O的原子个数比为1∶1,正确。
3.W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。其最外层电子数之和等于24,由此可知下列说法错误的是(　　)
[A] 原子半径:W>X
[B] 非金属性:X>Y
[C] 最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Y
[D] 简单氢化物的稳定性:Z>X
【答案】 C
【解析】 设W的最外层电子数是a,由元素在元素周期表中的相对位置可知,X、Y、Z的最外层电子数分别是a+1、a+1、a+2,由题意可得:a+a+1+a+1+a+2=24,解得a=5,则W是P、X是O、Y是S、Z是F。同一周期从左到右,主族元素的原子半径依次减小,同一主族从上到下,元素的原子半径依次增大,则原子半径:P>S>O,A正确;同一主族从上到下,元素的非金属性依次减弱,非金属性:O>S,B正确;同一周期从左到右,主族元素的非金属性依次增强,最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强,则酸性:H2SO4>H3PO4,C错误;同一周期从左到右,主族元素的非金属性依次增强,简单氢化物的稳定性依次增强,则稳定性:HF>H2O,D正确。
4.已知短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,Y在周期表中的周期序数等于其族序数,各元素在周期表中的相对位置如图所示。
下列说法正确的是(　　)
[A] W元素的原子半径在同周期主族元素中是最小的
[B] X元素的最高正价为+6价
[C] Z的原子序数是X的3倍
[D] Y的氢氧化物的化学式为Y(OH)2
【答案】 A
【解析】 由Y在周期表中的周期序数等于其族序数,可知Y为Al;进一步推知X为O,Z为S,W为Cl。A项,同周期主族元素,从左到右原子半径逐渐减小,氯元素的原子半径在同周期主族元素中是最小的,正确;B项,氧元素没有最高正化合价,错误;C项,硫的原子序数是16,氧的原子序数是8,16是8的2倍,错误;D项,铝的氢氧化物的化学式为Al(OH)3,错误。
5.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。W和Y同族,Y的原子序数是W的2倍,X是地壳中含量最多的金属元素。下列说法正确的是(　　)
[A] 非金属性:Y>W
[B] XZ3不是电解质
[C] Y、Z的氧化物对应的水化物均为强酸
[D] X与Y可形成化合物X2Y3
【答案】 D
【解析】 X是地壳中含量最多的金属元素,X为Al;W和Y同族,Y的原子序数是W的2倍,W为O,Y为S,Z为Cl。同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,则非金属性Y6.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和,也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质在常温下均为气体。下列叙述正确的是(　　)
[A] 原子半径:Z>Y>X>W
[B] Z的含氧酸为强酸
[C] Y的氧化物为碱性氧化物,不与强碱反应
[D] W、X形成的最简单化合物与Y的简单离子具有相同的电子数
【答案】 D
【解析】 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和,也是Y的最外层电子数的2倍,由分析知,Z的最外层电子数为偶数,W和X的单质常温下均为气体,则推知W和X为非金属元素,所以可判断W为氢元素,X为氮元素;Z的最外层电子数为1+5=6,Y的最外层电子数为3,则Y为铝元素,Z为硫元素。电子层数越多,原子半径越大,同周期元素原子半径依次减小,则原子半径Y(Al)>Z(S)>X(N)>W(H),A错误;Z的含氧酸有硫酸、亚硫酸,硫酸为强酸,亚硫酸为弱酸,B错误;Y为铝元素,其氧化物为两性氧化物,可与强酸、强碱反应,C错误;W、X形成的最简单化合物是NH3,Y的简单离子是Al3+,都是10e-粒子,D正确。
7.四种短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如图所示,已知元素X最高正化合价与最低负化合价的代数和为0。下列有关说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(X)[B] 元素X的非金属性比Y的强
[C] 元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
[D] 元素Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的强
【答案】 D
【解析】 元素X最高正化合价与最低负化合价的代数和为0,则X为C;进一步推知Y为F,Z为S,W为Cl。A项,同一周期从左到右,元素原子半径逐渐减小,则C的原子半径大于F的原子半径,A错误;同一周期从左到右,元素的非金属性逐渐增强,则元素C的非金属性比F的弱,B错误;同一主族元素的简单气态氢化物的热稳定性由上到下逐渐减弱,则HF的热稳定性比HCl的强,C错误;元素Z最高价氧化物对应的水化物为强酸H2SO4,X最高价氧化物对应的水化物为弱酸H2CO3,故元素Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的强,D正确。
8.W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应,有黄绿色气体产生,此气体同冷烧碱溶液发生反应,可得到YZW的溶液。下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径大小为W[B] X的氢化物水溶液酸性强于Z的
[C] W和Y的单质反应只能生成一种化合物
[D] 标准状况下W的单质状态与X的相同
【答案】 D
【解析】 黄绿色气体为氯气,通入烧碱溶液,得到氯化钠和次氯酸钠,所以YZW为NaClO,再根据X和Z同族,得到W、X、Y、Z分别为O、F、Na、Cl。同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,所以Y(Na)的原子半径最大,A错误;
HCl是强酸,HF是弱酸,所以X(F)的氢化物水溶液的酸性弱于Z(Cl)的,B错误;钠和氧气反应可生成氧化钠和过氧化钠两种化合物,C错误;标准状况下,W的单质O2或O3均为气态,X的单质 F2也是气态,D正确。
9.a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素,a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同;c所在周期序数与族序数相同;d与a同主族。下列叙述正确的是(　　)
[A] 原子半径:d>c>b>a
[B] 4种元素中b的金属性最强
[C] c的氧化物对应的水化物是强碱
[D] d单质的氧化性比a单质的氧化性强
【答案】 B
【解析】 由题意可推出a为O,b为Na或Mg,c为Al,d为S。原子半径Na(或Mg)>Al>S>O,A错误;同周期主族元素从左到右,金属性逐渐减弱,即金属性Na(或Mg)>Al,B正确;Al2O3对应的水化物为Al(OH)3,Al(OH)3是两性氢氧化物,C错误;同主族元素自上而下,非金属性逐渐减弱,则对应单质的氧化性逐渐减弱,即氧化性O2>S,D错误。
10.短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示,这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列说法错误的是(　　)
[A] 简单气态氢化物沸点:X>W
[B] 氧化物对应水化物的酸性:Z>W
[C] Y的氧化物具有两性
[D] 简单离子的半径:Y【答案】 B
【解析】 设W元素原子的最外层电子数为a,则X元素原子的最外层电子数为a+1,Y、Z元素原子的最外层电子数分别为a-2、a+2,从而得出a+a+1+a-2+a+2=21,a=5。由短周期元素在周期表中的相对位置,可确定W、X、Y、Z分别为N、O、Al、Cl。W、X分别为N、O,两者的简单气态氢化物的沸点H2O>NH3,A正确;Z、W分别为Cl、N,没有指明氧化物是否为最高价氧化物,若为最高价氧化物对应的水化物,则酸性HNO311.a、b、c、d为短周期元素,a的原子中只有1个电子,b2-和c+的电子层结构相同,d与b同族。下列叙述错误的是(　　)
[A] a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1价
[B] b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
[C] c的原子半径是这些元素中最大的
[D] d的最高价氧化物对应的水化物属于强酸
【答案】 A
【解析】 a的原子中只有1个电子,则a为氢元素,a、b、c、d为短周期元素,b2-和c+的电子层结构相同,则b为氧元素,c为钠元素,d与b同族,则d为硫元素。H与O、S形成的化合物分别为H2O(或H2O2)和H2S,氢元素的化合价为+1价,而NaH中氢元素的化合价为-1价,A错误;氧元素与其他元素能形成H2O、H2O2、SO2、SO3、Na2O、Na2O2等化合物,B正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下电子层数递增,原子半径逐渐变大,原子半径Na>S>O>H,C正确;d的最高价氧化物对应的水化物(硫酸)是一种强酸,D正确。
12.已知短周期主族元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示。下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:Z>Y>X
[B] X元素位于第二周期
[C] 简单氢化物的热稳定性:X>Y>Z
[D] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:Y>Z>X
【答案】 B
【解析】 原子半径Z>X>Y,A错误;由X、Y、Z为短周期元素及三者位置可推测X元素位于第二周期,B正确;元素非金属性越强,对应的简单氢化物越稳定,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,因非金属性Y>X>Z,则简单氢化物热稳定性Y>X>Z,最高价氧化物对应水化物的酸性Y>X>Z(X、Y不是O、F),若X、Y为O、F,则无最高价氧化物,C、D
错误。
13.已知X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中仅X和Z同主族,X的最外层电子数是次外层电子数的一半,W是地壳中含量最多的金属元素,X、Y、Z、W的最外层电子数之和为10。下列叙述错误的是(　　)
[A] 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱:Z>X
[B] 简单离子半径:Z>W>Y
[C] W的氧化物是两性氧化物
[D] Y的最高价氧化物对应水化物是强酸
【答案】 B
【解析】 W是地壳中含量最多的金属元素,则W为Al;X的最外层电子数是次外层电子数的一半,则X为Li或Si;又知X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,则X为Li;其中仅X和Z同主族,Z为Na,X、Y、Z、W的最外层电子数之和为10,则Y为N。同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,因此最高价氧化物对应水化物的碱性强弱NaOH>LiOH,A正确;根据同电子层结构,核电荷数越多半径越小,则简单离子半径N3->Na+>Al3+,B错误;W的氧化物为氧化铝,是两性氧化物,C正确;Y的最高价氧化物对应水化物为硝酸,硝酸属于强酸,故D正确。
14.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。其中W原子的质子数是其最外层电子数的3倍,下列说法不正确的是(　　)
[A] 原子半径:W>Z>Y>X
[B] 最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>Z
[C] 简单氢化物的稳定性:Y>X>W>Z
[D] 元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
【答案】 A
【解析】 由题中所给周期表及W原子的质子数是最外层电子数的3倍可知,W是P,则Z是Si,X是N,Y是O。同一周期的元素,原子序数越大,原子半径越小,不同周期的元素,原子核外电子层数越多,原子半径越大,所以原子半径Z>W>X>Y,故A错误;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,元素的非金属性X>W>Z,所以它们的最高价氧化物对应水化物的酸性X>W>Z,故B正确;元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,元素的非金属性Y>X>W>Z,所以元素的简单氢化物的稳定性Y>X>W>Z,故C正确;主族元素除了O和F之外,最高化合价等于主族序数,所以X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等,故D正确。
15.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大且最外层电子数之和为13,X的原子中不含中子且与W同主族,Z是地壳中含量最高的元素。下列说法不正确的是(　　)
[A] 元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强
[B] 元素Z、W的简单离子的电子层结构相同
[C] 原子半径的大小顺序:r(Y)>r(Z)>r(X)
[D] 由X、Z两种元素可以组成含18电子的分子
【答案】 A
【解析】 Z是地壳中含量最多的元素,则Z为O;X的原子中不含中子,则X为H;X与W同主族且W的原子序数最大,则W是Na;四种元素最外层电子数之和为13,且Y元素在H和O之间,推断出Y是N。NH3的热稳定性弱于H2O的热稳定性,故A错误;O2-与Na+都是10个电子,电子层结构相同,故B正确;原子半径N>O>H,故C正确;O和H可以形成18电子的分子H2O2,故D正确。
16.如图为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是(　　)
[A] 常温、常压下五种元素的单质中,Z单质的沸点最高
[B] Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同
[C] W的氢化物的稳定性比X的氢化物的稳定性强
[D] Y元素的非金属性比W元素的非金属性强
【答案】 D
【解析】 由元素周期表的位置可知X为氮元素,W为磷元素,Y为硫元素,R为氩元素,Z为溴元素。常温、常压下Y的单质(硫)为固体,Z的单质(溴)为液体,故常温、常压下Z单质的沸点不是最高的,A错误;Z的阴离子电子层结构比R原子的多一个电子层,B错误;非金属性X>W,则W的氢化物的稳定性比X的氢化物的稳定性弱,C错误;根据同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强可知,Y元素的非金属性比W元素的非金属性强,D正确。
17.(6分)X、Y、Z三种短周期元素,原子序数依次增大,其中Z的单质溶于水所得的溶液具有漂白性,
X、Y、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间都能发生反应。则X、Y、Z的元素名称分别为　　　　、　　　　、　　　　。
【答案】 钠　铝　氯
【解析】 由于Z的单质的水溶液具有漂白性,可知Z为Cl;X、Y、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间可以发生反应,则Y为Al,X为Na。
18.(26分)根据元素周期表回答下列问题。
(1)在上述元素周期表中,全部是金属元素的区域为　　　　(填字母)。
A.Ⅰ区 B.Ⅱ区 C.Ⅲ区 D.Ⅳ区
(2)a～m中,化学性质最不活泼的是　　　　(填元素符号,下同);有负化合价而无正化合价的是　　　　。
(3)最高价氧化物对应水化物呈两性的是　　　　(填化学式),写出它分别与a、l的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式:　 　　　　　　　　　　、　 　　　　　　。
(4)(2分)a、c的最高价氧化物对应水化物的碱性:　　　　>　　　　(填化学式)。
(5)核外电子层结构与m相同的几种粒子:X3-、Y-、Z+和W3+。
①X和Y的元素符号分别为　　　　、　　　　,离子半径:X3-　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)Y-。
②Z和W的元素符号分别为　　　　、　　　　,离子半径:Z+　　　W3+。
【答案】 (1)B　(2)Ne　F
(3)Al(OH)3　Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
(4)NaOH　Mg(OH)2
(5)①N　F　>　②Na　Al　>
【解析】 (5)阴离子的核外电子数=质子数+电荷数,则X的质子数为7,Y的质子数为9,X、Y分别为N和F;阳离子的核外电子数=质子数-电荷数,则Z的质子数为11,W的质子数为13,则Z、W分别为Na和Al。(共61张PPT)
微专题5　元素推断——“位—构—性”三者的关系
“位—构—性”三者的关系
一、由元素原子或离子结构推断
1.结构与性质的对应关系
2.常见突破口
序号 结构特征 元素
① 原子核中没有中子、半径最小的原子 H
② 原子最外层电子数与核外电子层数相同 H、Be、Al
③ 各电子层上的电子数均满足2n2 He、Ne
④ 电子总数是最外层电子数的 2倍 Be
⑤ 最外层电子数与最内层电子数相等 Be、Mg
⑥ 最外层电子数与次外层电子数相等 Be、Ar
⑦ 最外层电子数是次外层电子数的2倍(3倍) C(O)
⑧ 最外层电子数是次外层电子数的一半 Li、Si
⑨ 常见10电子粒子:以Ne为中心,前推阴离子和氢化物,如F-、HF、O2-、H2O、NH3等;后推金属阳离子,如Na+、Mg2+、Al3+ ⑩ 常见18电子粒子:以Ar为中心,前推阴离子和氢化物,如Cl-、HCl、S2-、H2S、PH3等;后推金属阳离子,如K+、Ca2+ [典例1] W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y的原子序数等于W与X的原子序数之和,Z的最外层电子数为K层的一半,化合物X2W4的电子总数为18。下列说法正确的是(　　)
[A] 简单离子半径:Z>X>Y
[B] W与Y能形成可用于伤口消毒的化合物
[C] X和Y的最简单氢化物的沸点:X>Y
[D] Z与Y只能形成一种化合物
B
【思路点拨】 本题是由原子结构推断物质性质,可抓住原子核外电子排布特征推断元素,再结合18电子粒子的组成判断元素,进而解答。
【解析】 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z的最外层电子数为K层的一半,则Z的核外有3个电子层,最外层电子数为1,即为Na;化合物X2W4的电子总数为18,18电子的分子为N2H4,所以W为H,X为N;Y的原子序数是W和X的原子序数之和,则Y为O。离子的电子层结构相同时,原子序数越小,半径越大,则简单离子半径大小为X(N3-)>Y(O2-)>Z(Na+),故A错误;W为H,Y为O,两者能形成H2O2,H2O2具有氧化性,可用于伤口消毒,故B正确;X的最简单氢化物为氨,Y的最简单氢化物为水,水的沸点高于氨的,即最简单氢化物的沸点为Y>X,故C错误;Z(Na)与Y(O)可以形成Na2O和Na2O2,故D错误。
[训练1] 已知X、Y、Z、W、R五种元素,X是原子序数最小的元素,Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍,Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4,W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数,R元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Z的阴离子原子核外电子总数相同。下列说法不正确的是(　　)
[A] X2Z常温下为液态
[B] R的氧化物不与酸反应
[C] Y的一种单质可导电
[D] 最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Y
B
【解析】 X是原子序数最小的元素,则X为H;Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍,即核外电子排布为2、4,是C;Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4,即核外电子排布为2、6,是O;W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数,即核外电子排布为2、8、6,是S;R元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Z的阴离子原子核外电子总数相同,故R为Na。X2Z即H2O,常温下为液态,A正确;R的氧化物即Na2O、Na2O2为金属氧化物,都能与酸反应,B错误;Y的一种单质石墨可导电,C正确;W为S,Y为C,最高价氧化物对应水化物的酸性H2SO4>H2CO3,D正确。
二、由元素在周期表中的位置推断
1.位置与性质对应关系
2.常见突破口
序号 位置特征 元素
① 主族序数等于周期序数 H、Be、Al
② 主族序数等于周期序数2倍 C、S
③ 主族序数等于周期序数3倍 O
④ 周期序数等于主族序数2倍 Li
⑤ 周期序数等于主族序数3倍 Na
⑥ 某阴离子与某阳离子核外电子排布相同,则两种元素为相邻周期 [典例2] 短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是(　　)
[A] 最简单气态氢化物的热稳定性:R>Q
[B] 最高价氧化物对应水化物的酸性:Q[C] 原子半径:T>Q>R
[D] 单质T与NaOH溶液不反应
D
【思路点拨】 本题的关键词一是“短周期”,即只可能为第一～第三周期,即1～18号元素;二是“周期序数与族序数相等”。解答时抓住这类关键词,可以快速推断出元素。
【解析】 短周期元素中周期序数与族序数相等的元素是H、Be和Al,根据T在周期表中的相对位置,它只能是第三周期的Al,据此可以判断出其他元素,如下所示。
R(N)
T(Al) Q(Si) W(S)
氮元素的非金属性比硅元素的强,所以NH3比SiH4稳定,A正确;硫元素的非金属性比硅元素的强,所以H2SO4比H2SiO3的酸性强,B正确;同周期主族元素随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,所以原子半径Al>Si>P,同主族元素随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,所以原子半径P>N,即Al>Si>P>N,C正确;Al既能与酸反应又能与NaOH溶液反应,D不正确。
[训练2] X、Y、Z均为短周期元素,它们在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、Z两元素在元素周期表中族序数之和是X元素族序数的2倍;Y、Z元素的原子序数之和是X元素原子序数的4倍,则X、Y、Z符合的一组是
(　　)
[A] Be、Na、Al [B] B、Mg、Si
[C] O、P、Cl [D] C、Al、P
C
【解析】 设X的原子序数为x,则Y的原子序数为x+8-1,Z的原子序数为x+8+1。则(x+8-1)+(x+8+1)=4x,解得x=8,所以X为O,Y为P,Z为Cl,故选C。
三、由元素单质或化合物的性质(特性)推断
1.性质与结构对应关系
2.常见突破口
序号 特征性质 元素
① 气体单质密度最小的元素 H
② 单质为天然物质中硬度最大、形成的化合物的种类最多、最高价氧化物在空气中的量增大会导致“温室效应”的元素 C
③ 地壳中质量分数最大、其氢化物常温下为液态的非金属元素 O
④ 与水剧烈反应生成H2、燃烧得到淡黄色固体的元素 Na
⑤ 地壳中质量分数最大的金属元素、单质能与强碱溶液反应的金属 Al
⑥ 单质是常用作半导体材料的元素 Si
⑦ 单质为黄绿色气体的元素 Cl
[典例3] 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层有2个电子,Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料,W与X位于同一主族。下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X)
[B] X、Y的简单离子核外电子排布相同
[C] Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强
[D] W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强
B
【思路点拨】 本题的关键是抓住特征性质确定核心元素,进而推断其他相关元素,因此题中的“地壳中含量最多的元素”“最广泛的半导体材料”两条信息是解答题目的突破口。
【解析】 X是地壳中含量最多的元素,因此X为O;Y原子的最外层有2个电子,且Y是短周期元素,原子序数大于X的,因此Y为Mg;Z的单质晶体是广泛应用的半导体材料,所以Z为Si;W与X同主族,且W是短周期元素,原子序数大于X的,所以W为S。元素周期表中,同主族元素原子半径随核电荷数增大而增大,所以r(S)>r(O),同周期主族元素,核电荷数越大,原子半径越小,因此原子半径为r(Mg)>r(Si)>r(S)>r(O),故A错误;X为O,Y为Mg,O2-和Mg2+核外电子排布相同,故B正确;Z为Si,W为S,因为S的非金属性强于Si的,所以S的最高价氧化物对应水化物的酸性强于Si的,故C错误;W为S,X为O,因为O的非金属性强于S的,所以O的简单气态氢化物的热稳定性强于S的,故D错误。
[训练3] 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是电子层数的3倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　)
[A] 非金属性:W>X>Y>Z
[B] 简单离子的还原性:Y>X>W
[C] 简单离子的半径:W>X>Y>Z
[D] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:Y>W
C
【解析】 四种短周期主族元素,X原子的最外层电子数是电子层数的3倍,X为O,Z与X能形成淡黄色化合物Z2X2,该淡黄色化合物为Na2O2,Z为Na;Y与W的最外层电子数相同,则Y为F,W为Cl。同周期主族元素从左到右,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,故四种元素中非金属性由大到小的顺序为F>O>Cl>Na,即Y>X>W>Z,A错误;元素的非金属性越强,其简单离子的还原性越弱,O、F、Cl三种元素的非金属性由大到小的顺序为F>O>Cl,故简单离子的还原性Cl->O2->F-,即W>X>Y,B错误;电子层数越多,简单离子半径越大,相同电子层结构的离子,原子序数越大,半径越小,故四种元素的简单离子半径从大到小的顺序为Cl->O2->F->Na+,即W>X>Y>Z,C正确;F的非金属性强于Cl的,但F不能形成最高价含氧酸,D错误。
(时间:30分钟　分值:80分)
(选择题1～16题,每小题3分,共48分)
1.已知X、Y、Z是三种原子序数相连的元素,最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱的顺序是HXO4>H2YO4>H3ZO4。下列判断正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的稳定性:HX>H2Y>ZH3
[B] 非金属性:Y[C] 原子半径:X>Y>Z
[D] 原子最外层电子数:XA
【解析】 本题的关键是“最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱”这一信息,由此可推知X、Y、Z为非金属元素,原子序数相连意味着它们属于同周期元素,即Z、Y、X为同周期从左到右的三种非金属元素,根据元素周期律可判断原子最外层电子数ZY>X,气态氢化物的稳定性HX>H2Y>ZH3,故A正确。
2.位于前三周期的主族元素R、W、X、Y、Z原子序数依次增大,R元素位于第一周期。五种元素的最外层电子数之和为20,其中三种是地壳中含量前三的元素。下列说法不正确的是(　　)
[A] 最简单气态氢化物的稳定性:Z>Y
[B] 简单离子半径: X>W
[C] 单质Y常用于制作半导体材料
[D] R与W能形成原子个数比为1∶1的化合物
B
【解析】 位于前三周期,元素R原子序数最小,为第一周期氢元素;其中三种是地壳中含量前三的元素,分别为O、Si、Al,最外层电子数分别为6、4、3,五种元素最外层电子数之和为20,则另外1种元素最外层电子数为20-6-4-3-1=6,根据原子序数大小可知,W为O,X为Al,Y为Si,Z为S。A项,非金属性:
S(Z)>Si(Y),最简单气态氢化物的稳定性:H2S>SiH4,正确;B项,根据电子层结构相同,核电荷数越大,粒子半径越小,则简单离子半径:O2-(W)>Al3+(X),错误;C项,Y为Si,常用于制作半导体材料,正确;D项,H与O形成的化合物有H2O2,其中H、O的原子个数比为1∶1,正确。
3.W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。其最外层电子数之和等于24,由此可知下列说法错误的是(　　)
[A] 原子半径:W>X
[B] 非金属性:X>Y
[C] 最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Y
[D] 简单氢化物的稳定性:Z>X
C
【解析】 设W的最外层电子数是a,由元素在元素周期表中的相对位置可知,
X、Y、Z的最外层电子数分别是a+1、a+1、a+2,由题意可得:a+a+1+a+1+
a+2=24,解得a=5,则W是P、X是O、Y是S、Z是F。同一周期从左到右,主族元素的原子半径依次减小,同一主族从上到下,元素的原子半径依次增大,则原子半径:P>S>O,A正确;同一主族从上到下,元素的非金属性依次减弱,非金属性:O>S,B正确;同一周期从左到右,主族元素的非金属性依次增强,最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强,则酸性:H2SO4>H3PO4,C错误;同一周期从左到右,主族元素的非金属性依次增强,简单氢化物的稳定性依次增强,则稳定性:HF>H2O,D正确。
4.已知短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,Y在周期表中的周期序数等于其族序数,各元素在周期表中的相对位置如图所示。
下列说法正确的是(　　)
[A] W元素的原子半径在同周期主族元素中是最小的
[B] X元素的最高正价为+6价
[C] Z的原子序数是X的3倍
[D] Y的氢氧化物的化学式为Y(OH)2
A
【解析】 由Y在周期表中的周期序数等于其族序数,可知Y为Al;进一步推知X为O,Z为S,W为Cl。A项,同周期主族元素,从左到右原子半径逐渐减小,氯元素的原子半径在同周期主族元素中是最小的,正确;B项,氧元素没有最高正化合价,错误;C项,硫的原子序数是16,氧的原子序数是8,16是8的2倍,错误;D项,铝的氢氧化物的化学式为Al(OH)3,错误。
5.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。W和Y同族,Y的原子序数是W的2倍,X是地壳中含量最多的金属元素。下列说法正确的是(　　)
[A] 非金属性:Y>W
[B] XZ3不是电解质
[C] Y、Z的氧化物对应的水化物均为强酸
[D] X与Y可形成化合物X2Y3
D
【解析】 X是地壳中含量最多的金属元素,X为Al;W和Y同族,Y的原子序数是W的2倍,W为O,Y为S,Z为Cl。同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,则非金属性Y6.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和,也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质在常温下均为气体。下列叙述正确的是(　　)
[A] 原子半径:Z>Y>X>W
[B] Z的含氧酸为强酸
[C] Y的氧化物为碱性氧化物,不与强碱反应
[D] W、X形成的最简单化合物与Y的简单离子具有相同的电子数
D
【解析】 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和,也是Y的最外层电子数的2倍,由分析知,Z的最外层电子数为偶数,W和X的单质常温下均为气体,则推知W和X为非金属元素,所以可判断W为氢元素,X为氮元素;Z的最外层电子数为1+5=6,Y的最外层电子数为3,则Y为铝元素,Z为硫元素。电子层数越多,原子半径越大,同周期元素原子半径依次减小,则原子半径Y(Al)>Z(S)>X(N)>W(H),A错误;Z的含氧酸有硫酸、亚硫酸,硫酸为强酸,亚硫酸为弱酸,B错误;Y为铝元素,其氧化物为两性氧化物,可与强酸、强碱反应,C错误;W、X形成的最简单化合物是NH3,Y的简单离子是Al3+,都是10e-粒子,D正确。
7.四种短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如图所示,已知元素X最高正化合价与最低负化合价的代数和为0。下列有关说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(X)[B] 元素X的非金属性比Y的强
[C] 元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
[D] 元素Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的强
D
【解析】 元素X最高正化合价与最低负化合价的代数和为0,则X为C;进一步推知Y为F,Z为S,W为Cl。A项,同一周期从左到右,元素原子半径逐渐减小,则C的原子半径大于F的原子半径,A错误;同一周期从左到右,元素的非金属性逐渐增强,则元素C的非金属性比F的弱,B错误;同一主族元素的简单气态氢化物的热稳定性由上到下逐渐减弱,则HF的热稳定性比HCl的强,C错误;元素Z最高价氧化物对应的水化物为强酸H2SO4,X最高价氧化物对应的水化物为弱酸H2CO3,故元素Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的强,D正确。
8.W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应,有黄绿色气体产生,此气体同冷烧碱溶液发生反应,可得到YZW的溶液。下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径大小为W[B] X的氢化物水溶液酸性强于Z的
[C] W和Y的单质反应只能生成一种化合物
[D] 标准状况下W的单质状态与X的相同
D
【解析】 黄绿色气体为氯气,通入烧碱溶液,得到氯化钠和次氯酸钠,所以YZW为NaClO,再根据X和Z同族,得到W、X、Y、Z分别为O、F、Na、Cl。同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,所以Y(Na)的原子半径最大,A错误;HCl是强酸,HF是弱酸,所以X(F)的氢化物水溶液的酸性弱于Z(Cl)的,B错误;钠和氧气反应可生成氧化钠和过氧化钠两种化合物,C错误;标准状况下,W的单质O2或O3均为气态,X的单质 F2也是气态,D正确。
9.a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素,a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同;c所在周期序数与族序数相同;d与a同主族。下列叙述正确的是(　　)
[A] 原子半径:d>c>b>a
[B] 4种元素中b的金属性最强
[C] c的氧化物对应的水化物是强碱
[D] d单质的氧化性比a单质的氧化性强
B
【解析】 由题意可推出a为O,b为Na或Mg,c为Al,d为S。原子半径Na(或Mg)>Al>S>O,A错误;同周期主族元素从左到右,金属性逐渐减弱,即金属性Na(或Mg)>Al,B正确;Al2O3对应的水化物为Al(OH)3,Al(OH)3是两性氢氧化物,C错误;同主族元素自上而下,非金属性逐渐减弱,则对应单质的氧化性逐渐减弱,即氧化性O2>S,D错误。
10.短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示,这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列说法错误的是(　　)
[A] 简单气态氢化物沸点:X>W
[B] 氧化物对应水化物的酸性:Z>W
[C] Y的氧化物具有两性
[D] 简单离子的半径:YB
【解析】 设W元素原子的最外层电子数为a,则X元素原子的最外层电子数为a+1,Y、Z元素原子的最外层电子数分别为a-2、a+2,从而得出a+a+1+a-2+a+2=21,a=5。由短周期元素在周期表中的相对位置,可确定W、X、Y、Z分别为N、O、Al、Cl。W、X分别为N、O,两者的简单气态氢化物的沸点H2O>NH3,A正确;Z、W分别为Cl、N,没有指明氧化物是否为最高价氧化物,若为最高价氧化物对应的水化物,则酸性HNO311.a、b、c、d为短周期元素,a的原子中只有1个电子,b2-和c+的电子层结构相同,d与b同族。下列叙述错误的是(　　)
[A] a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1价
[B] b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
[C] c的原子半径是这些元素中最大的
[D] d的最高价氧化物对应的水化物属于强酸
A
【解析】 a的原子中只有1个电子,则a为氢元素,a、b、c、d为短周期元素,b2-和c+的电子层结构相同,则b为氧元素,c为钠元素,d与b同族,则d为硫元素。H与O、S形成的化合物分别为H2O(或H2O2)和H2S,氢元素的化合价为+1价,而NaH中氢元素的化合价为-1价,A错误;氧元素与其他元素能形成H2O、H2O2、SO2、SO3、Na2O、Na2O2等化合物,B正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下电子层数递增,原子半径逐渐变大,原子半径Na>S>O>H,C正确;d的最高价氧化物对应的水化物(硫酸)是一种强酸,D正确。
12.已知短周期主族元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示。下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:Z>Y>X
[B] X元素位于第二周期
[C] 简单氢化物的热稳定性:X>Y>Z
[D] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:Y>Z>X
B
【解析】 原子半径Z>X>Y,A错误;由X、Y、Z为短周期元素及三者位置可推测X元素位于第二周期,B正确;元素非金属性越强,对应的简单氢化物越稳定,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,因非金属性Y>X>Z,则简单氢化物热稳定性Y>X>Z,最高价氧化物对应水化物的酸性Y>X>Z(X、Y不是O、F),若X、Y为O、F,则无最高价氧化物,C、D错误。
13.已知X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中仅X和Z同主族,X的最外层电子数是次外层电子数的一半,W是地壳中含量最多的金属元素,X、Y、Z、W的最外层电子数之和为10。下列叙述错误的是(　　)
[A] 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱:Z>X
[B] 简单离子半径:Z>W>Y
[C] W的氧化物是两性氧化物
[D] Y的最高价氧化物对应水化物是强酸
B
【解析】 W是地壳中含量最多的金属元素,则W为Al;X的最外层电子数是次外层电子数的一半,则X为Li或Si;又知X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,则X为Li;其中仅X和Z同主族,Z为Na,X、Y、Z、W的最外层电子数之和为10,则Y为N。同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,因此最高价氧化物对应水化物的碱性强弱NaOH>LiOH,A正确;根据同电子层结构,核电荷数越多半径越小,则简单离子半径N3->Na+>Al3+,B错误;W的氧化物为氧化铝,是两性氧化物,C正确;Y的最高价氧化物对应水化物为硝酸,硝酸属于强酸,故D正确。
14.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。其中W原子的质子数是其最外层电子数的3倍,下列说法不正确的是(　　)
[A] 原子半径:W>Z>Y>X
[B] 最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>Z
[C] 简单氢化物的稳定性:Y>X>W>Z
[D] 元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
A
【解析】 由题中所给周期表及W原子的质子数是最外层电子数的3倍可知,W是P,则Z是Si,X是N,Y是O。同一周期的元素,原子序数越大,原子半径越小,不同周期的元素,原子核外电子层数越多,原子半径越大,所以原子半径Z>W>X>Y,故A错误;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,元素的非金属性X>W>Z,所以它们的最高价氧化物对应水化物的酸性X>W>Z,故B正确;元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,元素的非金属性Y>X>W>Z,所以元素的简单氢化物的稳定性Y>X>W>Z,故C正确;主族元素除了O和F之外,最高化合价等于主族序数,所以X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等,故D正确。
15.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大且最外层电子数之和为13,X的原子中不含中子且与W同主族,Z是地壳中含量最高的元素。下列说法不正确的是(　　)
[A] 元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强
[B] 元素Z、W的简单离子的电子层结构相同
[C] 原子半径的大小顺序:r(Y)>r(Z)>r(X)
[D] 由X、Z两种元素可以组成含18电子的分子
A
【解析】 Z是地壳中含量最多的元素,则Z为O;X的原子中不含中子,则X为H;X与W同主族且W的原子序数最大,则W是Na;四种元素最外层电子数之和为13,且Y元素在H和O之间,推断出Y是N。NH3的热稳定性弱于H2O的热稳定性,故A错误;O2-与Na+都是10个电子,电子层结构相同,故B正确;原子半径N>O>H,故C正确;O和H可以形成18电子的分子H2O2,故D正确。
16.如图为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是(　　)
[A] 常温、常压下五种元素的单质中,Z单质的沸点最高
[B] Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同
[C] W的氢化物的稳定性比X的氢化物的稳定性强
[D] Y元素的非金属性比W元素的非金属性强
D
【解析】 由元素周期表的位置可知X为氮元素,W为磷元素,Y为硫元素,R为氩元素,Z为溴元素。常温、常压下Y的单质(硫)为固体,Z的单质(溴)为液体,故常温、常压下Z单质的沸点不是最高的,A错误;Z的阴离子电子层结构比R原子的多一个电子层,B错误;非金属性X>W,则W的氢化物的稳定性比X的氢化物的稳定性弱,C错误;根据同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强可知,Y元素的非金属性比W元素的非金属性强,D正确。
17.(6分)X、Y、Z三种短周期元素,原子序数依次增大,其中Z的单质溶于水所得的溶液具有漂白性,
X、Y、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间都能发生反应。则X、Y、Z的元素名称分别为　　　　、　　　　、　　　　。
钠　
铝　
氯
【解析】 由于Z的单质的水溶液具有漂白性,可知Z为Cl;X、Y、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间可以发生反应,则Y为Al,X为Na。
18.(26分)根据元素周期表回答下列问题。
(1)在上述元素周期表中,全部是金属元素的区域为　　　　(填字母)。
A.Ⅰ区 B.Ⅱ区 C.Ⅲ区 D.Ⅳ区
B
(2)a～m中,化学性质最不活泼的是　　　　(填元素符号,下同);有负化合价而无正化合价的是　　　　。
(3)最高价氧化物对应水化物呈两性的是　　　　(填化学式),写出它分别与a、l的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式:
　 　　　　　　 　　　　、　 　　　　 　　。
(4)(2分)a、c的最高价氧化物对应水化物的碱性:　　　　>　　 　　(填化学式)。
Ne
F
Al(OH)3
NaOH
Mg(OH)2
(5)核外电子层结构与m相同的几种粒子:X3-、Y-、Z+和W3+。
①X和Y的元素符号分别为　　　　、　　　　,离子半径:X3-　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)Y-。
②Z和W的元素符号分别为　　　　、　　　　,离子半径:Z+　　　W3+。
N
F
>
Na
Al
>
【解析】 (5)阴离子的核外电子数=质子数+电荷数,则X的质子数为7,Y的质子数为9,X、Y分别为N和F;阳离子的核外电子数=质子数-电荷数,则Z的质子数为11,W的质子数为13,则Z、W分别为Na和Al。微专题5　元素推断——“位—构—性”三者的关系
“位—构—性”三者的关系
一、由元素原子或离子结构推断
1.结构与性质的对应关系
结构位置
2.常见突破口
序号 结构特征 元素
① 原子核中没有中子、半径最小的原子 H
② 原子最外层电子数与核外电子层数相同 H、Be、Al
③ 各电子层上的电子数均满足2n2 He、Ne
④ 电子总数是最外层电子数的 2倍 Be
⑤ 最外层电子数与最内层电子数相等 Be、Mg
⑥ 最外层电子数与次外层电子数相等 Be、Ar
⑦ 最外层电子数是次外层电子数的2倍(3倍) C(O)
⑧ 最外层电子数是次外层电子数的一半 Li、Si
⑨ 常见10电子粒子:以Ne为中心,前推阴离子和氢化物,如F-、HF、O2-、H2O、NH3等;后推金属阳离子,如Na+、Mg2+、Al3+
⑩ 常见18电子粒子:以Ar为中心,前推阴离子和氢化物,如Cl-、HCl、S2-、H2S、PH3等;后推金属阳离子,如K+、Ca2+
[典例1] W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y的原子序数等于W与X的原子序数之和,Z的最外层电子数为K层的一半,化合物X2W4的电子总数为18。下列说法正确的是(　　)
[A] 简单离子半径:Z>X>Y
[B] W与Y能形成可用于伤口消毒的化合物
[C] X和Y的最简单氢化物的沸点:X>Y
[D] Z与Y只能形成一种化合物
【思路点拨】 本题是由原子结构推断物质性质,可抓住原子核外电子排布特征推断元素,再结合18电子粒子的组成判断元素,进而解答。
错误。
[训练1] 已知X、Y、Z、W、R五种元素,X是原子序数最小的元素,Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍,Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4,W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数,R元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Z的阴离子原子核外电子总数相同。下列说法不正确的是(　　)
[A] X2Z常温下为液态
[B] R的氧化物不与酸反应
[C] Y的一种单质可导电
[D] 最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Y
二、由元素在周期表中的位置推断
1.位置与性质对应关系
2.常见突破口
序号 位置特征 元素
① 主族序数等于周期序数 H、Be、Al
② 主族序数等于周期序数2倍 C、S
③ 主族序数等于周期序数3倍 O
④ 周期序数等于主族序数2倍 Li
⑤ 周期序数等于主族序数3倍 Na
⑥ 某阴离子与某阳离子核外电子排布相同,则两种元素为相邻周期
[典例2] 短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是(　　)
[A] 最简单气态氢化物的热稳定性:R>Q
[B] 最高价氧化物对应水化物的酸性:Q[C] 原子半径:T>Q>R
[D] 单质T与NaOH溶液不反应
【思路点拨】 本题的关键词一是“短周期”,即只可能为第一～第三周期,即1～18号元素;二是“周期序数与族序数相等”。解答时抓住这类关键词,可以快速推断出元素。
R(N)
T(Al) Q(Si) W(S)
氮元素的非金属性比硅元素的强,所以NH3比SiH4稳定,A正确;硫元素的非金属性比硅元素的强,所以H2SO4比H2SiO3的酸性强,B正确;同周期主族元素随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,所以原子半径Al>Si>P,同主族元素随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,所以原子半径P>N,即Al>Si>P>N,C正确;Al既能与酸反应又能与NaOH溶液反应,D不正确。
[训练2] X、Y、Z均为短周期元素,它们在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、Z两元素在元素周期表中族序数之和是X元素族序数的2倍;Y、Z元素的原子序数之和是X元素原子序数的4倍,则X、Y、Z符合的一组是(　　)
[A] Be、Na、Al [B] B、Mg、Si
[C] O、P、Cl [D] C、Al、P
三、由元素单质或化合物的性质(特性)推断
1.性质与结构对应关系
2.常见突破口
序号 特征性质 元素
① 气体单质密度最小的元素 H
② 单质为天然物质中硬度最大、形成的化合物的种类最多、最高价氧化物在空气中的量增大会导致“温室效应”的元素 C
③ 地壳中质量分数最大、其氢化物常温下为液态的非金属元素 O
④ 与水剧烈反应生成H2、燃烧得到淡黄色固体的元素 Na
⑤ 地壳中质量分数最大的金属元素、单质能与强碱溶液反应的金属 Al
⑥ 单质是常用作半导体材料的元素 Si
⑦ 单质为黄绿色气体的元素 Cl
[典例3] 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层有2个电子,Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料,W与X位于同一主族。下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X)
[B] X、Y的简单离子核外电子排布相同
[C] Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强
[D] W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强
【思路点拨】 本题的关键是抓住特征性质确定核心元素,进而推断其他相关元素,因此题中的“地壳中含量最多的元素”“最广泛的半导体材料”两条信息是解答题目的突破口。
[训练3] 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是电子层数的3倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　)
[A] 非金属性:W>X>Y>Z
[B] 简单离子的还原性:Y>X>W
[C] 简单离子的半径:W>X>Y>Z
[D] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:Y>W
(时间:30分钟　分值:80分)
(选择题1～16题,每小题3分,共48分)
1.已知X、Y、Z是三种原子序数相连的元素,最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱的顺序是HXO4>H2YO4>H3ZO4。下列判断正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的稳定性:HX>H2Y>ZH3
[B] 非金属性:Y[C] 原子半径:X>Y>Z
[D] 原子最外层电子数:X2.位于前三周期的主族元素R、W、X、Y、Z原子序数依次增大,R元素位于第一周期。五种元素的最外层电子数之和为20,其中三种是地壳中含量前三的元素。下列说法不正确的是(　　)
[A] 最简单气态氢化物的稳定性:Z>Y
[B] 简单离子半径: X>W
[C] 单质Y常用于制作半导体材料
[D] R与W能形成原子个数比为1∶1的化合物
3.W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。其最外层电子数之和等于24,由此可知下列说法错误的是(　　)
[A] 原子半径:W>X
[B] 非金属性:X>Y
[C] 最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Y
[D] 简单氢化物的稳定性:Z>X
4.已知短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,Y在周期表中的周期序数等于其族序数,各元素在周期表中的相对位置如图所示。
下列说法正确的是(　　)
[A] W元素的原子半径在同周期主族元素中是最小的
[B] X元素的最高正价为+6价
[C] Z的原子序数是X的3倍
[D] Y的氢氧化物的化学式为Y(OH)2
5.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。W和Y同族,Y的原子序数是W的2倍,X是地壳中含量最多的金属元素。下列说法正确的是(　　)
[A] 非金属性:Y>W
[B] XZ3不是电解质
[C] Y、Z的氧化物对应的水化物均为强酸
[D] X与Y可形成化合物X2Y3
6.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和,也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质在常温下均为气体。下列叙述正确的是(　　)
[A] 原子半径:Z>Y>X>W
[B] Z的含氧酸为强酸
[C] Y的氧化物为碱性氧化物,不与强碱反应
[D] W、X形成的最简单化合物与Y的简单离子具有相同的电子数
7.四种短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如图所示,已知元素X最高正化合价与最低负化合价的代数和为0。下列有关说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(X)[B] 元素X的非金属性比Y的强
[C] 元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
[D] 元素Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的强
8.W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应,有黄绿色气体产生,此气体同冷烧碱溶液发生反应,可得到YZW的溶液。下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径大小为W[B] X的氢化物水溶液酸性强于Z的
[C] W和Y的单质反应只能生成一种化合物
[D] 标准状况下W的单质状态与X的相同
HCl是强酸,HF是弱酸,所以X(F)的氢化物水溶液的酸性弱于Z(Cl)的,B错误;钠和氧气反应可生成氧化钠和过氧化钠两种化合物,C错误;标准状况下,W的单质O2或O3均为气态,X的单质 F2也是气态,D正确。
9.a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素,a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同;c所在周期序数与族序数相同;d与a同主族。下列叙述正确的是(　　)
[A] 原子半径:d>c>b>a
[B] 4种元素中b的金属性最强
[C] c的氧化物对应的水化物是强碱
[D] d单质的氧化性比a单质的氧化性强
10.短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示,这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列说法错误的是(　　)
[A] 简单气态氢化物沸点:X>W
[B] 氧化物对应水化物的酸性:Z>W
[C] Y的氧化物具有两性
[D] 简单离子的半径:Y11.a、b、c、d为短周期元素,a的原子中只有1个电子,b2-和c+的电子层结构相同,d与b同族。下列叙述错误的是(　　)
[A] a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1价
[B] b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
[C] c的原子半径是这些元素中最大的
[D] d的最高价氧化物对应的水化物属于强酸
12.已知短周期主族元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示。下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:Z>Y>X
[B] X元素位于第二周期
[C] 简单氢化物的热稳定性:X>Y>Z
[D] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:Y>Z>X
错误。
13.已知X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中仅X和Z同主族,X的最外层电子数是次外层电子数的一半,W是地壳中含量最多的金属元素,X、Y、Z、W的最外层电子数之和为10。下列叙述错误的是(　　)
[A] 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱:Z>X
[B] 简单离子半径:Z>W>Y
[C] W的氧化物是两性氧化物
[D] Y的最高价氧化物对应水化物是强酸
14.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。其中W原子的质子数是其最外层电子数的3倍,下列说法不正确的是(　　)
[A] 原子半径:W>Z>Y>X
[B] 最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>Z
[C] 简单氢化物的稳定性:Y>X>W>Z
[D] 元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
15.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大且最外层电子数之和为13,X的原子中不含中子且与W同主族,Z是地壳中含量最高的元素。下列说法不正确的是(　　)
[A] 元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强
[B] 元素Z、W的简单离子的电子层结构相同
[C] 原子半径的大小顺序:r(Y)>r(Z)>r(X)
[D] 由X、Z两种元素可以组成含18电子的分子
16.如图为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是(　　)
[A] 常温、常压下五种元素的单质中,Z单质的沸点最高
[B] Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同
[C] W的氢化物的稳定性比X的氢化物的稳定性强
[D] Y元素的非金属性比W元素的非金属性强
17.(6分)X、Y、Z三种短周期元素,原子序数依次增大,其中Z的单质溶于水所得的溶液具有漂白性,
X、Y、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间都能发生反应。则X、Y、Z的元素名称分别为　　　　、　　　　、　　　　。
18.(26分)根据元素周期表回答下列问题。
(1)在上述元素周期表中,全部是金属元素的区域为　　　　(填字母)。
A.Ⅰ区 B.Ⅱ区 C.Ⅲ区 D.Ⅳ区
(2)a～m中,化学性质最不活泼的是　　　　(填元素符号,下同);有负化合价而无正化合价的是　　　　。
(3)最高价氧化物对应水化物呈两性的是　　　　(填化学式),写出它分别与a、l的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式:　 　　　　　　　　　　、　 　　　　　　。
(4)(2分)a、c的最高价氧化物对应水化物的碱性:　　　　>　　　　(填化学式)。
(5)核外电子层结构与m相同的几种粒子:X3-、Y-、Z+和W3+。
①X和Y的元素符号分别为　　　　、　　　　,离子半径:X3-　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)Y-。
②Z和W的元素符号分别为　　　　、　　　　,离子半径:Z+　　　W3+。
(3)Al(OH)3　Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
(4)NaOH　Mg(OH)2
(5)①N　F　>　②Na　Al　>

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