1.3.4 元素综合推断和元素 学案 2024-2025学年高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册

元素综合推断和元素“位、构、性”之间的关系 学习目标　1.初步学会利用原子结构、元素周期律、元素周期表推断元素的方法,培养“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。2.结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律,构建原子结构、元素性质和元素在周期表中位置之间的关联,培养“宏观辨析与微观探析”的化学学科核心素养。 一、元素综合推断 1.解答综合推断题的必备知识 (1)由主族元素在周期表中的位置推断 ①牢记元素周期表的结构(能区分长短周期、主副族、每周期的元素数目等)是求解的基础,一定要做到“心中有表”。 ②熟悉主族元素在元素周期表中的特殊位置和数据特征,短周期元素位置方面的特殊性如下表: 1 主族序数等于周期数 H、Be、Al 2 主族序数等于周期数2倍 C、S 3 主族序数等于周期数3倍 O 4 周期数等于主族序数2倍 Li 5 周期数等于主族序数3倍 Na 6 最高正价与最低负价之和为0 C、Si 7 原子半径最大的元素 Na 8 原子半径最小的元素 H (2)由元素及其化合物的性质推断 ①形成化合物种类最多的元素,单质是自然界中硬度最大的物质的元素,气态氢化物中氢的质量分数最高的元素: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、元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物能起化合反应的元素:N。 ③地壳中含量最多的元素,氢化物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单质最轻的元素:H;单质最轻的金属元素:Li。 ⑤单质在常温下呈液态的非金属元素:Br;金属元素:Hg。 ⑥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。 ⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生氧化还原反应的元素:S。 ⑧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。 (3)由微粒的结构特征推断元素 元素原子结构方面的特殊性: 1 原子核中没有中子的原子 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、Ca 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 C 8 最外层电子数是次外层电子数的一半 Li、Si 2.解答元素推断题的一般思路 3.解答元素推断题的一般步骤 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2024·山东菏泽鄄城一中高一月考)如图表示短周期元素a~g的原子半径和最高正价或最低负价随原子序数的变化情况,有关说法正确的是 (　　) A.最高正价由高到低的顺序:g>c>b B.形成的简单离子半径:d>e>b>c C.最高价氧化物对应水化物的碱性:e>d D.气态氢化物的稳定性:g>f 2.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。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是 (　　) Y Z X W A.原子半径:X<W B.简单气态氢化物的稳定性:Y>Z C.Z与Na形成两种离子化合物阴阳离子个数比均为1∶2 D.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W 3.四 种短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增加, A、B、C、D、E是由这些元素组成的二元化合物,F是元素W的单质。B为一种常见的五核有机物,D常温下呈液态,C、E均能与人体血红蛋白结合使人中毒,上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.原子半径的大小X<Y<Z<W B.元素Z的氢化物的熔沸点一定比W的高 C.一定条件下,E和C、D均能发生化学反应 D.Y的最高价氧化物对应的水化物酸性比Z的强 【题后归纳】 常考元素单质及其化合物的特殊性质 (1)有颜色的气体:F2(淡黄绿色)、Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)、O3(淡蓝色)。 (2)有毒的气体:F2、Cl2、NO2、SO2、CO、NO、H2S。 (3)在空气中能产生白雾的气体:HCl、HBr、HI。 (4)能使湿润的品红试纸褪色的气体:Cl2、O3、SO2等。 (5)在空气中燃烧时火焰呈蓝色或淡蓝色的气体:H2、CO、CH4。 (6)能使带火星的木条复燃的气体:O2(常见的)、O3。 (7)铁的化合物的颜色:FeO(黑色)、Fe3O4(黑色)、Fe2O3(红棕色)、Fe(OH)2(白色)、Fe(OH)3(红褐色)、FeS(黑色)、FeCl3(棕黄色)、Fe2+(溶液中为浅绿色)、Fe3+(溶液中为黄色)。 (8)有漂白性的物质:新制氯水、O3、Na2O2、H2O2。 二、元素“位、构、性”的关系 　　　　　　　　　　　　　　　　 “位—构—性”推断的核心是“位”,即根据结构首先判断其在元素周期表中的位置,然后根据元素性质的相似性和递变性预测其可能的性质;也可以根据其具有的性质确定其在周期表中的位置,进而推断出其结构。 “位—构—性”的关系: 1.原子结构与元素在周期表中的位置关系 (1)核外电子层数=周期数(Pd除外)。 (2)质子数=原子序数=原子核外电子数=核电荷数。 (3)最外层电子数等于或大于3而小于8的一定是主族元素。 (4)最外层有l个或2个电子,则可能是ⅠA族、ⅡA 族元素,也可能是副族元素、Ⅷ族元素或0族元素氦。 2.原子结构与元素性质的关系 (1)最外层电子数大于电子层数时,属于非金属。 (2)最外层电子数小于等于电子层数时,属于金属(氢除外)。 (3)同周期、同主族元素,原子半径越大,失电子越易,还原性越强,金属性越强,形成的最高价氧化物对应水化物的碱性越强,其离子的氧化性越弱。 (4)同周期、同主族元素,原子半径越小,得电子越易,氧化性越强,非金属性越强,形成的氢化物越稳定,形成的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其离子的还原性越弱。 1.(2024·山东菏泽一中高一月考) 短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,其中Y和W同主族,由X、Y、Z三种元素组成的四种二元微粒(分子或离子)A+、B-、C、D均具有10个电子,已知它们有如下转化关系:A++B-C+D↑,下列说法正确的是 (　　) A.X、Y、Z元素最高正化合价依次升高 B.原子半径大小:W>Z>Y>X C.只有原子核外最外层达到8电子结构才是稳定结构 D.W、Y、Z所对应的三种气态氢化物的稳定性逐渐增强 2.X、Y、Z、W四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.Y、Z、X三种元素的原子半径依次增大 B.X、Z都是ⅣA族元素,单质的氧化性X>Z C.Y的气态氢化物的热稳定性比Z的强 D.R元素与W同主族且相邻周期,则R元素最高价氧化物的水化物的酸性比Z的强 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.短周期主族元素A、B、C、D的原子序数依次增大,A、C的原子序数相差8,A原子的最外层电子数是其次外层电子数的3倍,B单质的焰色试验呈黄色。下列说法正确的是 (　　) A.气态氢化物的热稳定性:A<C B.元素A与B只能形成一种化合物 C.最高价氧化物对应的水化物的酸性:C>D D.原子半径的大小顺序:r(B)>r(C)>r(D)>r(A) 2.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层只有一个电子,Z位于元素周期表ⅢA族,W与X属于同一主族,下列说法正确的是 (　　) A.原子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X) B.由X、Y组成的化合物中阳离子和阴离子数目之比为1∶1 C.Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的强 D.X的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱 3.(2024·山东淄博高一期末)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。下列说法错误的是 (　　) A.原子半径:丙>甲>乙 B.非金属性:乙>戊>丁 C.甲的简单氢化物一定能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应 4.(2024·山东东营胜利一中高一开学考试)下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数,Y为元素的有关性质)。 (1)把与下面元素有关的性质相符的曲线标号填入相应的空格中: ①ⅡA族元素的最外层电子数　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②第三周期元素的最高化合价　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③F-、Na+、Mg2+、Al3+的离子半径　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素,且原子序数依次增大。已知Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4;M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4∶3;N-、Z+、X+的半径逐渐减小;化合物XN常温下为气体。据此回答: ①N的最高价氧化物对应的水化物的化学式为　　　　,X与Y可分别形成10电子和18电子的分子,写出该18电子分子转化成10电子分子的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②化合物A、B均为由上述五种元素中的任意三种元素组成的强电解质,组成元素的原子数目之比为1∶1∶1,A的固体具有吸湿性,B是“84”消毒液的有效成分,A与氢氧化铝反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  B与浓盐酸反应可制得N的单质,离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③工业上制取单质M的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。  元素综合推断和元素 “位、构、性”之间的关系 一、 对点训练 1.D　[由原子序数及原子半径可知,a、b、c位于第2周期,结合元素的化合价可知,a为C元素、b为N元素、c为O元素;d、e、f、g位于第3周期,由元素的化合价可知,d为Na元素、e为Al元素、f为S元素、g为Cl元素。c为O元素,一般无最高正价,故A错误;具有相同电子排布的离子中原子序数大的离子半径小,则形成的简单离子半径:b>c>d>e,故B错误;d为Na元素、e为Al元素,同周期主族元素从左到右金属性减弱,金属性:Na>Al,则最高价氧化物对应水化物的碱性:d>e,故C错误;非金属性Cl>S,则气态氢化物的稳定性:g>f,故D正确。] 2.C　[由元素周期表的结构和已知信息Y、W的原子序数之和是Z的3倍可知,X、Y、Z、W分别为Si、N、O、Cl。原子半径:Si>Cl,A错误;简单气态氢化物的稳定性:NH3<H2O,B错误;氧与钠形成的两种离子化合物氧化钠和过氧化钠,阴阳离子个数比均为1∶2,C正确;最高价氧化物对应水化物的酸性:H2SiO3<HClO4,D错误。] 3.C　[依题意, A、B、C、D、E均是二元化合物,且B为一种常见的五核有机物,则B为CH4,D由B反应得到且常温下呈液态,故D为H2O,C、E均能与人体血红蛋白结合使人中毒故分别是NO、CO。结合四种短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增加,X、Y、Z、W分别为H、C、N、O四种元素。可知F是氧气、A是NH3。A.四种元素中H原子半径最小,同周期自左而右原子半径减小,故原子半径X(H)<W(O)<Z(N)<Y(C),错误;B.N的氢化物有NH3、N2H4等,O的氢化物包括H2O、H2O2,错误;C.高温下CO能和水蒸气反应;在催化剂作用下,CO也能和NO反应生成氮气和CO2,正确;D.Y的最高价氧化物的水化物为碳酸,碳酸属于弱酸,Z的最高价氧化物的水化物是硝酸,为强酸,错误。] 二、 对点训练 1.D　[由题干信息可知,短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,其中Y和W同主族,由X、Y、Z三种元素组成的四种二元微粒(分子或离子)A+、B-、C、D均具有10个电子,已知它们有如下转化关系:A++B-C+D↑,则可推知A为N,B为OH-,C为H2O,D为NH3,即X为H、Y为N、Z为O,W为P。X为H、Y为N、Z为O,H、N元素最高正化合价依次为+1、+5,而O无正价,A错误;根据同一周期从左往右原子半径依次减小,同一主族从上往下原子半径依次增大可知,原子半径大小:P>N>O>H,即原子半径大小:W>Y>Z>X,B错误;H原子核外最外层电子达到2电子即达到稳定结构,C错误;Y为N、Z为O,W为P,已知非金属性:O>N>P,则W、Y、Z所对应的三种气态氢化物的稳定性PH3<NH3<H2O,D正确。] 2.D　[由元素在短周期中的位置可知,X为O、W为F、Y为Si、Z为S。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Y、Z、X三种元素的原子半径依次减少,故A错误;X、Z都是ⅥA族元素,非金属性越强,对应单质的氧化性越强,则X、Z的单质氧化性X>Z,故B错误;非金属性越强,对应氢化物的稳定性越强,则Y的气态氢化物的热稳定性比Z的弱,故C错误;R元素与W同主族且相邻周期,R为Cl,高氯酸为所有含氧酸中酸性最强的酸,则R元素最高价氧化物的水化物的酸性比Z的强,故D正确。] 课堂达标训练 1.D　[A原子的最外层电子数是其次外层电子数的3倍,则原子核外有2个电子层,最外层电子数为6,应为O元素,A、C的原子序数相差8,则C为S元素,B单质的焰色试验为黄色,应为Na元素,D为Cl元素。非金属性O>S,元素的非金属性越强,对应的氢化物越稳定,故A错误;O与Na可生成Na2O或Na2O2,故B错误;非金属性Cl>S,元素的非金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强,故C错误;同周期元素从左到右,元素的原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,则r(Na)>r(S)>r(Cl)>r(O),即r(B)>r(C)>r(D)>r(A),故D正确。 ] 2.C　[X是地壳中含量最多的元素,则X为O元素;Y原子的最外层只有一个电子,且原子序数大于O元素,Y为Na元素;Z位于元素周期表ⅢA族,原子序数大于Na的短周期元素,则Z为Al元素;W与X属于同一主族,则W为S元素。Na、Al、S在同一周期,随着核电荷数的增大,原子半径逐渐变小,所以r(Y)>r(Z)>r(W)>r(X),A错误;X、Y组成的化合物为Na2O和Na2O2,其阳离子与阴离子数目之比均为2∶1,B错误;Y、Z最高价氧化物的水化物分别为NaOH、Al(OH)3,NaOH的碱性强于Al(OH)3,C正确;X、W的简单气态氢化物分别为H2O、H2S,热稳定性H2O>H2S,D错误。] 3.C　[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。若甲为N、乙为F、丙为P,则原子半径P>N>F,若甲为C、乙为O、丙为Si,则原子半径Si>C>O,A正确;若戊为Cl、乙为F、丁为S,则非金属性F>Cl>S,若戊为S、乙为O、丁为P,则非金属性O>S>P,B正确;甲若为C,氢化物为CH4,遇湿润的红色石蕊试纸不变蓝,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,D正确。] 4.(1)①b　②c　③a (2)①HClO4　2H2O22H2O+O2↑ ②Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]- ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O ③SiO2+2CSi+2CO↑ 解析　(1)①ⅡA族元素的最外层电子数均相同,不随核电荷数的增大而改变,则选b;②第三周期元素的最高化合价随核电荷数的增大而增大,则选c;③电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,即离子半径:F->Na+>Mg2+>Al3+,则F-、Na+、Mg2+、Al3+的离子半径随核电荷数的增大而减小,则选a;(2)元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素,且原子序数依次增大。Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4,Y元素原子核外只可能有2个电子层,设最外层电子数为x,则,即x=6,则Y为O元素;M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4∶3,则M为Si元素,N-、Z+、X+的半径逐渐减小,则N为Cl元素,Z为Na元素,化合物XN常温下为气体,则X为H元素,所以X为H元素、Y为O元素、Z为Na元素、M为Si元素、N为Cl元素。①N为Cl元素,其最高价氧化物对应的水化物的化学式为HClO4;X为H元素、Y为O元素,由X与Y形成的10电子和18电子的分子分别为H2O、H2O2,则该18电子分子转化成10电子分子的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑;②化合物A、B均为由上述五种元素中的任意三种元素组成的强电解质,组成元素的原子数目之比为1∶1∶1,A的固体具有吸湿性,则A是NaOH,B是“84”消毒液的有效成分,则B是NaClO,则A与氢氧化铝反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-,B与浓盐酸反应可制得N的单质(Cl2),离子方程式为ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O;③M为Si元素,工业上用焦炭在高温下还原SiO2制备单质Si,反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑。 学科网（北京）股份有限公司 $$