内容正文:
物质 熔点/℃
NaCl 800.7
SiCl4 -68.8
GeCl4 -51.5
SnCl4 -34.1
Na与Si均为第三周期元素,NaCl熔点明显高于
SiCl4,原因是 .
分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4 熔点变
化趋势及其原因
.SiCl4 的空间结构为 ,其中Si的轨
道杂化形式为 .
(3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于
六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如图
所示,晶胞中含有 个 Mg.该物质化学式
为 ,B—B最近距离为 .
解析:(1)Fe为26号元素,基态Fe原子的价电子
排布式为3d64s2.元素的金属性越强,其电负性越
小,元素的非金属性越强则其电负性越大,因此,橄
榄石(MgxFe2-xSiO4)中,各元素电负性大小顺序
为O>Si>Fe>Mg;因为 MgxFe2-xSiO4 中 Mg、
Si、O的化合价分别为+2、+4和-2,根据化合物
中各元素的正负化合价的代数和为0,可以确定铁
的化合价为+2.
(2)Na与Si均为第三周期元素,NaCl熔点明显高
于SiCl4,原因是:钠的电负性小于硅,氯化钠为离
子晶体,其熔点较高;而SiCl4 为分子晶体,其熔点
较低.由表中的数据可知,SiCl4、GeCl4、SnCl4 熔
点变化趋势为随着同族元素的电子层数的增多,其
熔点依次升高,其原因是:SiCl4、GeCl4、SnCl4 均形
成分子晶体,分子晶体的熔点由分子间作用力决
定,分子间作用力越大则其熔点越高;随着其相对
分子质量增大,其分子间作用力依次增大,SiCl4 的
空间结构为正四面体形,其中Si的价层电子对数
为4,因此Si的轨道杂化方式为sp3.
(3)由硼镁化合物的晶体结构可知 Mg位于正六棱
柱的顶点和面心,由均摊法可以求出正六棱柱中含
有12×16+2×
1
2=3
个 Mg,由晶胞沿c轴的投影
图可知本题所给晶体结构包含三个晶胞,则晶胞中
Mg的个数为1;晶体结构中B在正六棱柱体内共6
个,则该物质的化学式为 MgB2;由晶胞沿c轴的投
影图可知,B原子在图中两个正三角形的重心,该
点到顶点的距离是该点到对边中点距离的2倍,顶
点到对边的垂线长度为 3
2a
,因此B-B最近距离为
3
2a×
1
3×2=
3
3a
.
答案:(1)3d64s2 O>Si>Fe>Mg +2
(2)钠的电负性小于硅,氯化钠为离子晶体、而
SiCl4 为分子晶体 随着同族元素的电子层数的增
多,其熔点依次升高,其原因是:SiCl4、GeCl4、SnCl4
均形成分子晶体,分子晶体的熔点由分子间作用力
决定,分子间作用力越大则其熔点越高;随着其相
对分子质量增大,其分子间作用力依次增大 正四
面体形 sp3
(3)1 MgB2
3
3a
元素的综合推断
学生用书 P184
[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
422
高考总复习 化学(LK)
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] (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 ( )
Y
X
X
Z+ [X X W]-
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 [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.
A.W和Y可以形成 H2S,其中S显-2价,因此,
电负性S>H,A不正确;B.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不正确;C.H只有1个电子,O的2p轨道
上有4个电子,O有2个未成对电子,因此,基态原
子的未成对电子数 O>H,C不正确;D.K的氧化
物溶于水且与水反应生成强碱 KOH,S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
正确.]
[素养提升]
(2024 江 西 卷)某 新 材 料 阳 离 子 为 W36X18
Y2Z6M+.W、X、Y、Z和 M 是原子序数依次增大
的前20号主族元素,前四周期中 M 原子半径最
大,X、Y、Z同周期.X6W6 分子含有大π键(Π66),
XZ2 分子呈直线形.下列说法正确的是 ( )
A.WYZ2 是强酸
B.MZW是强碱
C.M2Z2 是共价化合物
D.X2W2 是离子化合物
解析:B [W、X、Y、Z和 M 是原子序数依次增大
的前20号主族元素,前四周期中 M 原子半径最
大,M为 K,X、Y、Z同周期,X6W6 分子含有大π
键(Π66),说明X6W6 是苯,X为C,W 为 H,XZ2 分
子呈直线形,为CO2,Z为 O,Y为 N,以此解答.
A.由分析可知,W为H、Y为N、Z为O,HNO2 是
弱酸,不是强酸,A错误;B.由分析可知,M 为K、Z
为O,W 为 H,KOH为强碱,B正确;C.由分析可
知,M为K、Z为O,K2O2 中存在K+ 和O2-2 ,属于
离子化合物,C错误;D.由分析可知,X为C、W 为
H,C2H2 为乙炔的分子式,乙炔中没有离子键,属
于共价化合物,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] (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
解析:D [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;Z和Q同族,Z的原子
序数是Q的一半,则Z为O、Q为S;Y原子核外有
两个单电子、且原子序数小于Z,Y为C;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或Li.
522
第四章 原子结构与元素周期律
A.若X为H,H 与C组成的化合物为烃,烃能够
燃烧,若X为Li,Li与C组成的化合物也具有可燃
性,A项正确;B.X、Q组成的化合物中Q(即S)元
素呈-2价,为S的最低价,具有还原性,B项正确;
C.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;D.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.]
[素养提升]
1.(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
解析:A [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,Y
是有机物分子骨架元素,则Y为C,Q和 W能形成
两种室温下常见的液态化合物,则Q为O,则Z为
N,据此解答.A.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轨道上电子为
半充满结构,较为稳定,第一电离能大于同周期与
其相邻的元素,则第一电离能:C<O<N,故 A错
误;B.该化合物中O的电负性较大,可以和H之间
形成氢键,故B正确;C.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,故C正确;D.H、N、O可以形成
离子化合物,如NH4NO3,故D正确;故选A.]
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] (20216月浙江卷)已知短周期元素X、Y、
Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如下所示,其
中Y的最高化合价为+3.下列说法不正确
的是
( )
A.还原性:ZQ2<ZR4
B.X能从ZO2 中置换出Z
C.Y能与Fe2O3 反应得到Fe
D.M最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化物
反应
解析:A [A项,ZQ2 为CS2,ZR4 为CCl4,CS2 中
硫的还原性强于CCl4 中的Cl,A错误;B项,Mg和
CO2 发生下述反应:2Mg+CO2
点燃
2MgO+C,B
正确;C项,Al和Fe2O3 发生铝热反应如下:2Al+
Fe2O3
高温
Al2O3+2Fe,C正确;D项,M为N,N的最
高价氧 化 物 的 水 化 物 为 HNO3,最 低 价 氢 化 物 为
NH3,二 者 发 生 如 下 反 应:HNO3 +NH3
NH4NO3,D正确.]
[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
622
高考总复习 化学(LK)
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.(2025丽水高三检测)短周期元素X、Y、Z、W、Q
在元素周期表中的相对位置如图所示,五种元素中
有且只有一种金属元素.下列说法不正确
的是
( )
X Y
Z W Q
A.最简氢化物的熔沸点:W>Y
B.简单离子半径的大小:X>Y>Z
C.Z单质既可以与强酸反应,又可以和强碱反应
D.最高价氧化物对应的水化物的酸性:W<Q
解析:A [五种元素均为短周期元素,所以这五种
元素位于第二、三周期,根据五种元素位置,首先推
导出Z(五种元素中唯一的金属元素)为第三周期
的Al,再根据元素位置推出:X为N,Y为O,W 为
S,Q为Cl,据此分析作答.A.W 为S,Y为O,虽
然H2S相对分子质量高于 H2O,但是水分子间可
以形成氢键,所以沸点高低是H2O>H2S,A错误;
B.根据题意判断 N3-、O2- 和 Al3+ 半径大小,三种
离子的电子层结构完全相同,根据离子电子层结构
相同,核电荷数越大,离子半径越小的原则,故大小
顺序为:X>Y>Z,B正确;C.Z是金属铝,既可以
与强酸反应,又可以和强碱反应,C正确;D.W 为
S,Q 为 Cl,最 高 价 氧 化 物 对 应 的 水 化 物 分 别 是
H2SO4 和HClO4,由于氯的非金属性强于硫,所以
酸性强弱为H2SO4<HClO4,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] (2025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.(2025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)(2025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
Z
W
W
Y+ [X W]- .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.]
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第四章 原子结构与元素周期律