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热点强化13 元素推断与元素性质
元素推断与元素性质主要以元素周期表为工具考查“位—构—性”三者的关系,命题既可对原子结构、元素周期表、元素周期律进行单独考查,也可结合元素及其化合物的性质进行综合考查。原子结构知识主要考查核素、同位素、核外电子排布(电子排布式、轨道表示式和未成对电子数)、原子轨道的能量和形状等;元素周期律主要考查金属性、非金属性、气态氢化物稳定性和最高价含氧酸的酸性、原(离)子半径、电离能、电负性的比较等。元素周期表一般给出片段,结合原子结构和元素周期律进行考查。在复习过程中,应针对以下几点进行:
(1)原子结构——构造原理(1~36号元素核外电子排布)、原子内粒子数量之间的关系;
(2)元素性质——原子半径、主要化合价、金属性、非金属性、第一电离能、电负性的周期性变化规律;
(3)“位—构—性”——用好元素周期表这一工具,实现分析与推理能力、宏观辨识与微观探析的学科核心素养的提升。
一、文字叙述型
1.(2024·浙江1月选考,12)X、Y、Z、M和Q五种主族元素,原子序数依次增大,X原子半径最小,短周期中M电负性最小,Z与Y、Q相邻,基态Z原子的s能级与p能级的电子数相等,下列说法不正确的是( )
A.沸点:X2Z>X2Q
B.M与Q可形成化合物M2Q、M2Q2
C.化学键中离子键成分的百分数:M2Z>M2Q
D.YZ与QZ离子空间结构均为三角锥形
答案 D
解析 分析可知X为H,Y为N,Z为O,M为Na,Q为S。H2O分子间存在氢键,则沸点高于H2S,A项正确;O的电负性大于S,则Na2O中离子键成分的百分数大于Na2S,C项正确;NO中心原子价层电子对数为3,孤电子对数为0,为平面三角形,SO中心原子价层电子对数为4,孤电子对数为1,为三角锥形,D项错误。
2.(2023·浙江6月选考,11)X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、 Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是( )
A.第一电离能:Y>Z>X
B.电负性:Z>Y>X>W
C.Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径:W<Z
D.W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子
答案 A
解析 由题给信息分析可知X为C,Y为N,Z为F,W为Na。根据同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势,则第一电离能:Z>Y>X,故A错误;根据同周期从左到右元素电负性逐渐增大,同主族从上到下元素电负性逐渐减小,则电负性:Z>Y>X>W,故B正确;根据同电子层结构核多径小,则Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径:W<Z,故C正确;W2X2与水反应生成产物之一为乙炔,乙炔是非极性分子,故D正确。
3.(2023·湖南,6)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是( )
A.电负性:X>Y>Z>W
B.原子半径:X<Y<Z<W
C.Y和W的单质都能与水反应生成气体
D.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
答案 C
解析 分析可得X、Y、Z、W分别为O、F、P、Ca。同一周期元素,从左到右电负性依次增大,同一主族元素,从上到下电负性依次减小,故四种元素的电负性大小为Y>X>Z>W,A错误;同一周期元素原子半径从左到右依次减小,同一主族元素原子半径从上到下依次增大,故四种元素的原子半径大小为Y<X<Z<W,B错误;F2与水反应生成HF和O2,Ca与水反应生成氢氧化钙和氢气,均可以生成气体,C正确;Z元素的最高价氧化物对应的水化物为H3PO4,不具有强氧化性,D错误。
二、周期表片段型
4.(2021·浙江6月选考,15)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图所示,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
答案 A
解析 ZQ2为CS2,ZR4为CCl4,CS2中硫的还原性强于CCl4中的氯元素,A错误;Mg和CO2发生反应:2Mg+CO22MgO+C,B正确;Al和Fe2O3发生铝热反应:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,C正确;M为N元素,N的最高价氧化物的水化物为HNO3,最低价氢化物为NH3,二者发生反应:HNO3+NH3===NH4NO3,D正确。
5.短周期主族元素X、Y、Z、W在周期表中的位置如图所示,其中X、W最低负化合价之和为-4,下列说法错误的是( )
Y
Z
X
W
A.原子半径:X>Y
B.单质的熔点:X>W
C.X与W只能形成一种化合物
D.简单氢化物的稳定性:Z>W
答案 C
解析 X、W最低负化合价之和为-4,推出X为P,W为Cl,根据在周期表中的位置,推出Z为F,Y为O。P的原子半径大于O,故A说法正确;磷的单质常温下为固体,Cl2常温下为气体,磷的单质熔点高于氯气,故B说法正确;P和Cl形成的化合物有PCl3和PCl5,故C说法错误;F的非金属性强于Cl,因此HF的稳定性强于HCl,故D说法正确。
三、结构推断型
6.(2023·辽宁,9)某种镁盐具有良好的电化学性能,其阴离子结构如图所示。W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素,W、Y原子序数之和等于Z,Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法错误的是( )
A.W与X的化合物为极性分子
B.第一电离能:Z>Y>X
C.Q的氧化物是两性氧化物
D.该阴离子中含有配位键
答案 A
解析 由题干分析知,W为H,X为C,Y为O,Z为F,Q为Al。
7.(2023·浙里卷天下高三模拟)聚合物前驱体转化法在陶瓷材料制备领域有重要的应用价值,一种聚合物前驱体的结构如图所示(R1、R2表示烃基)。W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,X、Z同主族,W的核外电子总数等于Y的最外层电子数。下列说法不正确的是( )
A.原子半径:Z>W>X
B.氢化物的沸点:Y>X
C.同周期主族元素中第一电离能比Y大的元素只有1种
D.Z的氧化物ZO2是共价晶体
答案 B
解析 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,X、Z同主族,均形成四个共价键,X为C,Z为Si;W、Y均形成3个共价键,W的核外电子总数等于Y的最外层电子数,W为B,Y为N。同周期元素从左往右原子半径逐渐减小,同主族元素从上往下原子半径逐渐增大,故原子半径:Si>B>C,A正确;NH3中含分子间氢键,沸点高于CH4,但是碳可以形成相对分子质量很大的烃,其沸点可以很高,B错误;同一周期元素随着原子序数变大,第一电离能呈增大趋势,N的2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素,同周期主族元素中第一电离能比N大的元素只有1种,C正确。
分子(离子)结构与元素推断的关键
——成键情况与化合价信息
(1)化学键信息:如能形成4个共价键的元素为C、Si等,能形成2个共价键的元素为O、S等,能形成1个共价键的元素为H或卤族元素。
(2)根据形成的简单阴、阳离子可确定原子的最外层电子数,如X2+和Y2-,即X、Y原子最外层电子数分别为2和6。
(3)化合价信息:化合物中各元素化合价代数和为0,结合某些常见元素的化合价或化学键等,可确定未知元素的化合价,间接确定最外层电子数目。
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