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微专题3 元素推断
专题三 物质结构与性质
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1.(2024·黑吉辽卷)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( )
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
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Q是ds区元素,焰色试验呈绿色,则Q为Cu元素;空间运动状态数是指电子占据的轨道数,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,则X为第2周期元素,满足此条件的主族元素有N(1s22s22p3)、O(1s22s22p4)、F(1s22s22p5);X、Y、Z原子序数依次增大,基态Y、Z原子有两个未成对电子,若Y、Z为第2周期元素,则满足条件的可能为C(1s22s22p2)或O(1s22s22p4),C的原子序数小于N,所以Y
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不可能为C元素,若Y、Z为第3周期元素,则满足条件的可能为Si(1s22s22p63s23p2)或S(1s22s22p63s23p4),Y、Z可与Cu形成CuZY4,而O、Si、S中只有O元素和S元素形成的才能形成CuZY4,所以Y、Z分别为O元素、S元素,则X只能为N元素;W能与X形成XW3,则W为ⅠA族或ⅦA族元素,但W的原子序数小于N,W为H元素。W、Y、Z分别为H、O、S,S单质常温下呈固态,其沸点
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高于氧气和氢气,O2和H2均为分子晶体,O2的相对分子质量大于H2,O2的范德华力大于 H2,所以沸点O2>H2,即沸点S>O2>H2,A项正确;Y、X的简单氢化物分别为H2O和NH3,H2O的中心原子O原子的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4、孤电子对数为2,空间结构为V形,键角约为105°,NH3的中心原子N原子的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4、孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,键
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角约107°18',所以简单氢化物键角X>Y,B项正确;硫酸铜溶液中滴加氨水,氨水不足时生成蓝色沉淀氢氧化铜,氨水过量时氢氧化铜溶解,生成Cu(NH3)4SO4,即反应过程中有蓝色沉淀产生,C项正确;QZX4Y4W12为Cu(NH3)4SO4,其中铜离子提供空轨道、NH3的N原子提供孤电子对,两者形成配位键,配位原子为N,D项错误。
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2.(2024·浙江6月选考)X、Y、Z、M四种主族元素,原子序数依次增大,分别位于三个不同短周期,Y与M同主族,Y与Z的核电荷数相差2,Z的原子最外层电子数是内层电子数的3倍。下列说法不正确的是( )
A.键角:
B.分子的极性:Y2X2>X2Z2
C.共价晶体熔点:Y>M
D.热稳定性:YX4>MX4
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X、Y、Z、M四种主族元素,原子序数依次增大,分别位于三个不同短周期,Y与M同主族,Y与Z的核电荷数相差2,Z的原子最外层电子数是内层电子数的3倍,则Z为O元素,Y为C元素,X为H元素,M为Si元素。,其中C原子的杂化类型为sp2,的空间结构为平面正三角形,键角为120°;,其中C原子的杂化类型为sp3,的空间结构为三角锥形,由于C原
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子还有1个孤电子对,故键角小于109°28',因此,键角的大小关系为,A项正确。Y2X2为C2H2,其为直线形分子,分子结构对称,分子中正负电荷的中心是重合的,故其为非极性分子;H2O2分子结构不对称,分子中正负电荷的中心是不重合的,故其为极性分子,因此,两者极性的大小关系为Y2X2<X2Z2,B项不正确。金刚石和晶体硅均为共价晶体,但是由于C的原子半径
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小于Si,因此,C—C键的键能大于Si—Si键的,故共价晶体熔点较高的是金刚石,C项正确。元素的非金属性越强,其气态氢化物的热稳定性越强;C元素的非金属性强于Si元素,因此,甲烷的热稳定性较高,D项正确。
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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( )
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
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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原子有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元素。W和Y可以形成H2S,其中S元素显-2价,因此,电负性S>H,A项不正确;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项不正确;H原
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子只有1个电子,O原子的2p轨道上有4个电子,O原子有2个未成对电子,因此,基态原子的未成对电子数 O>H,C项不正确;K元素的氧化物溶于水且与水反应生成强碱KOH,S元素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项正确。
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4.(2024·广东卷)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.和空间结构均为平面三角形
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Y可形成5个共价键,Z可形成3个共价键,Z和Y同族,Y的原子序数比Z大,即Z为N元素,Y为P元素,W可形成4个共价键,原子序数比N小,即W为C元素,R可形成1个共价键,原子序数比C小,即R为H元素,X可形成2个共价键,原子序数在N和P之间,即X为O元素。由于NH3可形成分子间氢键,而PH3不能,因此沸点NH3>
PH3,A项错误;W为C元素、Z为N元素,由于非金属性C<N,因
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1.元素周期表与元素周期律
(1)熟练记忆元素周期表的结构。
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(2)深刻理解元素周期律。
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
原子结构 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大
电子层数 相同 逐渐增多
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
离子半径 阳离子逐渐减小,阴离子逐渐减小,r(阴离子)>r(阳离子) 逐渐增大
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元素性质 化合价 最高正化合价由+1→+7(O、F除外)负化合价=-(8-主族序数) 相同最高正化合价=主族序数(O、F除外)
元素的金属性和非金属性 金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱
气态氢化物稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱,酸性逐渐增强 碱性逐渐增强,酸性逐渐减弱
第一电离能 增大趋势(注意第ⅡA族、第ⅤA族的特殊性) 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
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2.短周期元素的成键特点
(注:X表示对应表格中的元素)
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1.(2024·河北卷)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR+YW3+XZ2+
W2Z===QWXZ3+YW4R,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是( )
A.原子半径:W<X<Y
B.第一电离能:X<Y<Z
C.单质沸点:Z<R<Q
D.电负性:W<Q<R
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侯氏制碱法主反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O===
NaHCO3↓+NH4Cl,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。一般原子的电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,则原子半径H<N<C,A项错误;同周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势,ⅡA族、ⅤA族原子的第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能C<O<N,B
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项错误;O2、Cl2为分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,二者在常温下均为气体,Na在常温下为固体,则沸点O2<Cl2<Na,C项正确;同周期元素从左往右电负性逐渐增大,同族元素从上到下电负性逐渐减小,电负性Na<H<Cl,D项错误。
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2.(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( )
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
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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Z,Y为C元素;
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元素或Li元素。若X为H元素,H元素与C元素组成的化合物为烃,烃能够燃烧,若X为Li元素,Li元素
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与C元素组成的化合物也具有可燃性,A项正确;X、Q组成的化合物中Q(即S)元素呈-2价,为S元素的最低价,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;W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐,其溶于水所得溶液呈碱性,D项错误。
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3.(2024·贵州卷)某化合物由原子序数依次增大的短周期主族元素
W、X、Y、Z、Q组成(结构如图)。X的最外层电子数等于内层电子数,Y是有机物分子骨架元素,Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物。下列说法错误的是( )
A.第一电离能:Y<Z<Q
B.该化合物中Q和W之间可形成氢键
C.X与Al元素有相似的性质
D.W、Z、Q三种元素可形成离子化合物
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X的最外层电子数等于内层电子数,则X的核外电子排布式为1s22s2,X为Be元素,W只能形成一条共价键,结合W的位置可知W为H元素,Y是有机物分子骨架元素,则Y为C元素,Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物,则Q为O元素,则Z为N元素。同一周期,从左到右,元素的第一电离能呈增大的趋势,N原子中2p能级上电子为半满结构,较为稳定,第一电离能大于同周期
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与之相邻的元素,则第一电离能:C<O<N,A项错误;该化合物中O的电负性较大,可以和与N原子相连的H原子形成氢键,B项正确;Be和Al处在元素周期表的对角线上,具有相似的化学性质,如Be(OH)2、Al(OH)3都具有两性,C项正确;H、N、O可以形成离子化合物,如NH4NO3,D项正确。
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4.如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
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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元素,X含有4个共价键,故X为C元素,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元素,Q为S元素,Y含3个共价键,而且原子序数介于C和O之间,故Y为N元素。非金属性O>S,故简
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单氢化物的稳定性Z>Q,A项正确;由于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>X,B项错误;基态原子中C原子的未成对电子数为2个,S原子的未成对电子数也为2个,故基态原子的未成对电子数X=Q,C项错误;原子半径O>H,故原子半径Z>W,D项错误。
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5.物质W常用作漂白剂和氧化剂,其构成元素均为短周期主族元素,各元素原子半径与原子序数的关系如图所示,实验室中常用CS2洗涤残留在试管壁上的N单质。下列说法错误的是( )
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A.X、Z形成的化合物与M、N形成的化合物可以发生氧化还原反应
B.实验室中用CS2洗涤残留在试管壁上的N单质,利用了N单质的还原性
C.Z的氢化物的沸点不一定大于Y的氢化物的沸点
D.化合物W常用作氧化剂,不宜在高温下使用
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物质W常用作漂白剂和氧化剂,其构成元素均为短周期主族元素,各元素原子半径与原子序数的关系如题图所示,由物质W的结构可知,X只形成了1个共价键,X位于第一周期,为H元素,Y、Z位于第二周期,M、N位于第三周期;实验室中常用CS2洗涤残留在试管壁上的N单质,则N为S元素;Y形成4个共价键,Z形成2个共价键,M形成+1价阳离子,则Y为C元素,Z为O元素,M为Na
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元素。X、Z形成的化合物为水和过氧化氢,M、N形成的化合物为硫化钠,过氧化氢能够与硫化钠发生氧化还原反应,A项正确;
N的单质为硫,硫单质为非极性分子,CS2为非极性溶剂,根据相似相溶原理,硫单质易溶于CS2,所以实验室中用CS2洗涤残留在试管壁上的硫单质,与S单质的还原性无关,B项错误;Y的氢化物为烃,Z的氢化物为水、双氧水,碳原子数较多的烃常温下为固
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态,其沸点高于水和双氧水,Z的氢化物的沸点不一定高于Y的氢化物的沸点,C项正确;W分子中含有H—O—O—H键结构,结合过氧化氢的性质可知,化合物W具有强氧化性,可用作氧化剂,但过氧化氢不稳定,该物质不宜在高温下使用,D项正确。
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本部分内容讲解结束
把握高考微点,实现素能提升,完成专题微练8
此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有增大趋势,ⅡA族、ⅤA族原子第一电离能大于同周期相邻元素,即第一电离能C<O<N,C项错误;的中心原子价层电子对数为3+=3,属于sp2杂化,为平面三角形,的中心原子价层电子对数为3+=3,属于sp2杂化,为平面三角形,D项正确。
短周期元素
H
F、Cl
C、Si
N、P
O、S
B
族
ⅠA
ⅦA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅢA
共价键
—X
—X
或
或—X≡
或
==X—
—X—或
==X
或
一般情况下,氢原子通过形成一个单键达到2e-稳定状态,其他原子也可通过形成共价键达到8e-稳定状态,但硼原子既可形成6e-结构,如硼酸()、BF3()等,也可形成8e-稳定结构,如硼氢化钠Na+[]-等。P、S可以形成10e-、12e-结构,如PCl5、SF6等。
$$