第4章 核心素养突破4 元素的综合推断-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮教师用书word（鲁科单选版）

　　　　　　　　　　元素的综合推断 [素养突破] 元素周期律、元素周期表是高考的必考内容。题目命题通常有两种：一种是以图、表的形式给出；第二种是以文字形式给出，解题过程中比较图、表中的数据变化趋势，总结出规律或挖掘出文字反映的信息、特征，突破元素推断，培养学生宏观辨识与微观探析素养的发展。 元素推断题的一般思维模板 　　 依据原子结构特点推断元素 (1)“阴三、阳四”规律：某元素阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第三周期；若为阳离子，则位于第四周期。 (2)“阴上、阳下”规律：电子层结构相同的离子，其电性相同，则位于同周期，若电性不同，则阳离子位于阴离子的下一周期。 [典题例证] [例1]　(2023·全国乙卷)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2－与Y2＋具有相同的电子结构。下列叙述正确的是(　　) A．X的常见化合价有－1、－2 B．原子半径大小为Y＞X＞W C．YX的水合物具有两性 D．W单质只有4种同素异形体 解析：A　[W、X、Y为短周期元素，原子序数依次增大，简单离子X2－与Y2＋具有相同的电子结构，则它们均为10电子微粒，X为O，Y为Mg，W、X、Y组成的物质能溶于稀盐酸有无色无味的气体产生，则W为C，产生的气体为二氧化碳，据此解答。A.X为O，氧的常见价态有－1价和－2价，如H2O2和H2O，A正确；B.W为C，X为O，Y为Mg，同主族时电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，原子序数越小，原子半径越大，所以原子半径大小为：Y＞W＞X，B错误；C.Y为Mg，X为O，他们可形成MgO，水合物为Mg(OH)2，Mg(OH)2只能与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，所以YX的水合物没有两性，C错误；D.W为C，碳的同素异形体有：金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等，种类不止四种，D错误。] [素养提升] 1．四种主族元素a、b、c、d分布在三个短周期中，其原子序数依次增大，b、d的简单离子具有相同电子层结构，d的简单离子半径是同周期主族元素中最小的，四种元素原子的最外层电子数之和为15，下列叙述正确的是(　　) A．b元素最高价氧化物对应的水化物为强酸 B．最简单气态氢化物的热稳定性：b>c C．c为第2周期ⅦA族元素 D．原子半径：d>c>b>a 解析：A　[四种主族元素a、b、c、d分布在三个短周期中，其原子序数依次增大，则a为H；b、d的简单离子具有相同电子层结构，d的简单离子半径是同周期主族元素中最小的，d为Al，四种元素原子的最外层电子数之和为15，b、c为第2周期元素，b、c的最外层电子数之和为15－1－3＝11，b为N，c为O符合题意，由上述分析可知，a为H，b为N，c为O，d为Al；A.b元素为氮元素，其最高价氧化物对应的水化物硝酸为强酸，A正确；B.非金属性O>N，则气态氢化物的热稳定性：b<c，B错误；C.c为O元素，核电荷数为8，为第2周期第ⅥA族元素，C错误；D.短周期主族，电子层越多，原子半径越大，同周期从左向右原子半径减小，则原子半径：Al>N>O>H，D错误。] 2．A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素且B、C相邻，A元素可以与B、C、E元素分别形成甲、乙、丙三种物质且甲、乙均为10电子化合物，丙为18电子化合物。D元素的最外层电子数与核外电子层数相等。已知：甲＋E2===丙＋B2，甲＋丙===丁，下列说法正确的是(　　) A．离子半径：D>C>B B．A与C两种元素共同形成的10电子粒子有3种 C．D元素在周期表中的位置可以是第2周期ⅡA族 D．丁物质均由非金属元素组成，只含共价键 解析：B　[A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素，A元素可以与B、C、E元素分别形成甲、乙、丙三种物质且甲、乙均为10电子化合物，丙为18电子化合物，则A为氢元素，10电子化合物可能为甲烷、氨气、水、HF；已知甲＋E2===丙＋B2，甲＋丙===丁，则E为双原子分子，故E为Cl元素，则B为氮元素，且B、C相邻，则C为氧元素，故甲为NH3、乙为H2O、丙为HCl、丁为NH4Cl；D元素的最外层电子数与核外电子层数相等，原子序数大于氧元素，处于第3周期，最外层电子数为3，故D为Al元素。A.N3－、O2－、Al3＋电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，故离子半径N3－>O2－>Al3＋，故A错误；B.H与N两种元素共同形成的10电子粒子有NH3、NH、NH三种，故B正确；C.Al元素在周期表中的位置可以是第3周期第ⅢA族，故C错误；D.丁为NH4Cl，含有离子键、共价键，故D错误。] 　　 依据元素及其化合物的性质推断 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或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大的元素：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或气态氢化物的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)地壳中含量最多的金属元素：Al。 (5)最活泼的非金属元素或无正价的元素或无含氧酸的非金属元素或无氧酸(气态氢化物)可腐蚀玻璃的元素或气态氢化物最稳定的元素或阴离子的还原性最弱的元素：F。 (6)最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素或阳离子的氧化性最弱的元素：Cs。 (7)最易着火的非金属元素的单质，其元素是：P。 (8)焰色试验呈黄色的元素：Na (9)焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素：K。 (10)单质密度最小的元素：H；密度最小的金属元素：Li。 (11)常温下单质呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。 (12)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。 (13)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物发生化合反应的元素：N；能发生氧化还原反应的元素：S。 (14)元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素单质的元素：S。 (15)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。 (16)常见的一种元素存在几种单质的元素：C、P、O、S。 [典题例证] [例2]　(2023·全国甲卷)W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等，WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是(　　) A．原子半径：X＞W B．简单氢化物的沸点：X＜Z C．Y与X可形成离子化合物 D．Z的最高价含氧酸是弱酸 解析：C　[W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，WX2是形成酸雨的物质之一，根据原子序数的规律，则W为N，X为O，Y的最外层电子数与其K层电子数相等，又因为Y的原子序数大于氧的，则Y电子层为3层，最外层电子数为2，所以Y为Mg，四种元素最外层电子数之和为19，则Z的最外层电子数为6，Z为S，据此解答。A.X为O，W为N，同周期从左往右，原子半径依次减小，所以半径大小为W＞X，A错误；B.X为O，Z为S，X的简单氢化物为H2O，含有分子间氢键，Z的简单氢化物为H2S，没有氢键，所以简单氢化物的沸点为X＞Z，B错误；C.Y为Mg，X为O，他们可形成MgO，为离子化合物，C正确；D.Z为S，硫的最高价含氧酸为硫酸，是强酸，D错误。] [素养提升] 1．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，K、L、M均是由这些元素组成的二元化合物，甲、乙分别是元素X、Y的单质，甲是常见的固体，乙是常见的气体。K是无色气体，是主要的大气污染物之一，0.05 mol·L－1丙溶液的pH为1，上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．原子半径：W<X<Y B．元素的非金属性：Z>Y>X C．化合物XYZ中只含共价键 D．K、L、M中沸点最高的是M 解析：C　[0.05 mol·L－1丙溶液的pH为1，可知丙为二元强酸，应为H2SO4，K是无色气体，是主要的大气污染物之一，且可生成H2SO4，则应为SO2，可知乙为O2，L为H2O，乙是常见的气体，且与浓硫酸和甲反应生成，可知甲为C，M为CO2，则W为H元素，X为C元素，Y为O元素，Z为S元素。A项、同周期元素，原子半径从左到右逐渐减小，C>O，A错误；B项、同主族元素，从上到下非金属减弱，O>S，B错误；C项、化合物COS都由非金属元素组成，只含共价键，C正确；D项、K、M常温下为气体，L为水，常温下为液体，沸点最高，D错误。] 2．短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，由这些元素组成的常见物质的转化关系如图所示，其中a、b、d、g为化合物，a为淡黄色固体，c是Z的单质，该单质能与沸水反应，且该单质可制造照明弹，f为固体单质。下列有关说法正确的是(　　) A．简单离子半径：Y>Z>X B．元素的非金属性：W>X C．最高价氧化物对应水化物的碱性：Y>Z D．X、Y两种元素组成的化合物只含离子键 解析：C　[a为淡黄色固体，且为常见化合物，故a为Na2O2，c能与沸水反应，还可制造照明弹，故c为Mg单质，即Z为Mg，Y为Na；f为固体单质，根据图中各物质的转化关系可知f为C单质，故W为C，X为O；转化关系图中b为CO2，d为Na2CO3，e为O2，g为MgO。简单离子半径O2－ >Na＋>Mg2＋，A项错误；非金属性C<O，B项错误；NaOH的碱性比Mg(OH)2的强，C项正确；O、Na可组成Na2O、Na2O2，前者只含离子键，后者含离子键和共价键，D项错误。] 　　　 依据元素周期表的“片段结构”推断元素 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、Ca。 (5)周期数是族序数3倍的元素：Na、Ba。 (6)最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：H、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)最高正价不等于其族序数的短周期元素：O(F无正价)。 [典题例证] [例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，且四种元素的原子最外层电子数之和为24。下列说法错误的是(　　) W X Y Z A.单核阴离子的还原性Y强于X B．W的气态氢化物与其最高价含氧酸反应生成离子化合物 C．X、Y、Z最简单氢化物中稳定性最弱的是Y D．在元素周期表中118号元素与Z位于同一主族 解析：D　[结合X、Y、Z、W四种短周期元素的相对位置可知，W、X为第2周期元素，Y、Z为第3周期元素，设X的最外层电子数为x，则W的最外层电子数为x－1，Y的最外层电子数为x，Z的最外层电子数为x＋1，则x＋x－1＋x＋x＋1＝24，解得x＝6，则W为N，X为O，Y为S，Z为Cl。同主族元素从上到下，还原性依次增强，所以S2－的还原性比O2－强，A项正确；N元素的气态氢化物(NH3)和其最高价含氧酸(HNO3)反应生成离子化合物NH4NO3，B项正确；X、Y、Z最简单氢化物为H2O、H2S、HCl，非金属性越强，气态氢化物越稳定，所以稳定性最弱的是H2S，C项正确；118号元素位于0族，Z是Cl，位于ⅦA族，D项错误。] [素养提升] 1．四种短周期主族元素在周期表中的位置如图，则下列说法错误的是(　　) A．若Y的最简单氢化物的沸点比M的低，则X单质可与强碱溶液反应 B．简单阴离子半径：M＞Z＞Y C．若Y的氢化物的水溶液呈碱性，则X的氧化物不与任何酸反应 D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞M 解析：C　[若Y的最简单氢化物的沸点比M的低，则Y为C，从而推知X为Al，Al能与强碱溶液反应，A项正确；M、Z的简单阴离子电子层结构相同，则核电荷数越小，半径越大，所以简单阴离子半径：M＞Z，M、Z的简单阴离子比Y的多一个电子层，故简单阴离子半径：M＞Z＞Y，B项正确；若Y的氢化物的水溶液呈碱性，则Y为N，从而推知X为Si，SiO2能与氢氟酸反应，C项错误；非金属性：Z＞M，故最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞M，D项正确。] 2．X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X原子的质子数与电子层数相同，W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍，Y、Z、M、W在周期表中的相对位置如图所示。下列说法不正确的是(　　) Y Z M W A.原子半径：W＞Y＞Z＞X B．热稳定性：XM＞X2Z，沸点：X2Z＞YX3 C．X、Y、Z三种元素形成的化合物中不可能含离子键 D．ZM2、YM3、WM4分子中每个原子最外层均满足8电子结构 解析：C　[根据位置关系可知，W在第3周期，Y、Z、M元素在第2周期，质子数与电子层数相同的元素为氢元素，X为H，设M的最外层电子数为a，则其原子序数为a＋2，故与M同周期的Y的前一种元素的原子序数为a－1，W的原子序数为a－1＋8，则有a－1＋8＝2a，故a＝7，则Y为氮元素，Z为氧元素，M为氟元素，W为硅元素。原子半径Si＞N＞O＞F＞H，A正确；热稳定性HF＞H2O，沸点H2O＞NH3，B正确；氢、氮、氧三种元素形成的NH4NO3为离子化合物，含有离子键，C错误；OF2、NF3、SiF4分子中每个原子的最外层都满足8电子稳定结构，D正确。] 　　　 依据分子“空间结构”推断元素 (1)依据个别微粒特殊的空间结构推断，如：结构式、球棍模型等。 (2)依据不同非金属元素所形成共用电子对数目推断，如H、F、Cl、Br、I一对；O和S二对；N和P三对；C和Si四对。 [典题例证] [例4]　(2024·济南市模拟)利用不对称反应构建某轴手性化合物，中间产物M结构如图所示。其中X、Y、Z位于同一短周期，第一电离能X＞Z。下列说法正确的是(　　) A．基态原子未成对电子数X＞Y＞Z B．XCl3和YCl3分子的空间构型相同 C．分子M中的X、Y、Z原子不可能在同一平面上 D．分子M中采用sp2杂化与采用sp3杂化的碳原子个数之比为5∶4 解析：D　[同一周期随着原子序数增大，第一电离能增大，N(或P)的2p(或3p)轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素；X、Y、Z位于同一短周期，X、Y形成3个共价键，Z形成2两个共价键，且第一电离能X＞Z，则X为氮(或磷)、Z为氧(或硫)；X、Y形成3个共价键，Y为硼(或铝)。A.分析可知，基态原子未成对电子数N＞O＞B(或P＞S＞Al)，A错误；B.NCl3中氮形成3个共价键且含有1对孤电子对，为三角锥形；BCl3中B形成3个共价键且无孤电子对，为平面三角形；B错误；C.分子M中Y形成3个共价键且无孤电子对，为sp2杂化，则与Y直接相连的原子可能共面，C错误；D.环上碳原子为sp2杂化，饱和碳原子为sp3杂化，故分子M中采用sp2杂化与采用sp3杂化的碳原子个数之比为10∶8＝5∶4，D正确。] [素养提升] 1．(2024·河北名校联考)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，四种元素可组成一种分子簇，其分子结构如图所示(小球大小表示原子半径的相对大小)，W、X位于不同周期，X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z的族序数等于其周期数。下列说法正确的是(　　) A．W单质的沸点比X单质的高 B．W、Y组成的化合物为离子化合物 C．Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比Z的弱 D．Y、Z的简单离子均不影响水的电离平衡 解析：B　[X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，则X为O；Z的原子序数大于X，且Z的族序数等于其周期数，则Z为Al；W的原子序数比X小，且与X位于不同周期，则W为H；由分子簇中原子半径的相对大小可知Y为Na或Mg，化学式为H2Al2Y2O6，由化合物中各元素化合价的代数和为0可知Y为Mg。单质的相对分子质量越大，沸点越高，沸点H2<O2，A项错误；MgH2为离子化合物，B项正确；Mg的金属性比Al的强，则Mg(OH)2的碱性比Al(OH)3的强，C项错误；Mg2＋、Al3＋在水溶液中均能水解，促进了水的电离，D项错误。] 2．(双选)(2024·江西质检)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、Z位于同主族，四种元素组成的一种化合物的结构式为。下列说法不正确的是(　　) A．W的最简单氢化物的稳定性比X的强 B．X、Y形成的化合物水溶液显碱性 C．W与Y形成的化合物中一定含有离子键 D．原子半径：Y>Z>X>W 解析：AD　[W、X、Y、Z四种元素依次为O、F、Na、S。氧的非金属性比氟的弱，A项错误；NaF溶液显碱性，B项正确；Na2O2和Na2O中均含有离子键，C项正确；原子半径：Na>S>O>F，D项错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $$