2024版高考化学一轮总复习课件：第24讲 元素推断与物质的性质

高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第24讲元素推断与物质的性质第五章2024复习目标1建构思维模型(“位—构—性”的关系),基于证据(原子结构、元素及其化合物的性质等),推断未知元素及其性质。2能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构,分析、预测、比较元素及其化合物的性质。必备知识自主预诊1.元素周期表中“位—构—性”的关系

2.元素推断中主族元素及其化合物的物理性质(1)颜色:①常温下,单质为有色气体的元素是F、Cl。②常温下,单质为黄色固体的元素是S。③焰色试验现象呈黄色的元素是Na,呈紫色的元素是K(通过蓝色钴玻璃观察)。(2)状态:常温下,单质呈液态的非金属元素是Br。(3)气味:能形成有臭鸡蛋气味的化合物的非金属元素是S。(4)熔点:单质熔点最高的非金属元素是C。氧化物熔点最高的非金属元素是Si。(5)硬度:单质为天然物质中硬度最大的元素是C。(6)密度:单质最轻的金属元素是Li;单质最轻的非金属元素是H。(7)溶解性:简单气态氢化物最易溶于水的元素是N。(8)导电性:单质能导电的非金属元素是C;单质属于半导体材料的是Si。(9)晶体类型:单质及其最高价氧化物都是共价晶体的元素是Si。3.元素推断中主族元素及其化合物的化学性质(1)空气中含量最多的元素、气态氢化物的水溶液呈碱性的元素是N。(2)最高价氧化物及对应水化物既能与强酸反应又能与强碱反应的元素是Al。(3)最高价氧化物对应水化物与其气态氢化物可形成离子化合物的元素是N。(4)单质及其氢化物均具有漂白性的元素是O。(5)盐溶液加入NaOH溶液并加热,产生使红色石蕊试纸变蓝的气体,该元素是N。(6)最高价氧化物对应水化物的酸性(碱性)最强的元素是Cl(Na)。(7)单质与水反应最剧烈的金属元素是Na非金属元素是F。关键能力考向突破考向1

根据元素周期表的结构片段推断未知元素例1.(2023辽宁师大附中质检)短周期主族元素W、X、Y和Z在元素周期表中的相对位置如表所示,这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是(

)A.电负性:Z>X>YB.氧化物对应水化物的酸性:Y>WC.含Y元素的盐溶液均呈酸性D.简单离子的半径:Y<X

WX

Y

Z答案

D解析

电负性:O>Cl>Al,A错误;Al(OH)3显两性,氮元素的氧化物对应的水化物HNO3、HNO2均显酸性,B错误;含Al元素的盐溶液可能呈酸性(如AlCl3),也可能呈碱性(如NaAlO2),C错误;Al3+和O2-的电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,D正确。考向2

根据文字描述信息推断未知元素例2.(2021湖南卷,7)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y的原子序数等于W与X的原子序数之和,Z的最外层电子数为K层的一半,W与X可形成原子个数比为2∶1的18e-分子。下列说法正确的是(

)A.简单离子半径:Z>X>YB.W与Y能形成含有非极性键的化合物C.X和Y的最简单氢化物的沸点:X>YD.由W、X、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性思路导引推断四种短周期主族元素的思路如下:答案

B解析

简单离子半径:X(N3-)>Y(O2-)>Z(Na+),A错误;W与Y能形成H2O2,其为含有非极性键的化合物,B正确;X和Y的最简单氢化物的沸点:X(NH3)<Y(H2O),C错误;W、X、Y三种元素所组成的化合物有NH3·H2O,其水溶液显碱性,D错误。考向3

根据物质结构推断未知元素例3.(2023山东德州模拟)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,且X、Y、Z位于同一周期。无机物[YW4]+[ZXY]-与某种有机化合物(如图)互为同分异构体。下列说法错误的是(

)A.电负性:X<Y<ZB.最简单氢化物的沸点:X<Z<YC.X、Y、Z均可形成至少两种氢化物D.有机化合物X2W5YW2结合质子的能力强于YW3答案

B解析

一般元素的非金属性越强,电负性越大,故电负性:C<N<O,A正确;常温下,H2O为液体,NH3为气体,故沸点:H2O>NH3,B错误;C、N、O均可形成CH4、C2H6、NH3、N2H4、H2O、H2O2至少两种氢化物,C正确;有机化合物C2H5NH2结合质子的能力强于NH3,D正确。归纳总结1.推断元素周期表中未知元素的要点(1)结构与位置互推是解题的核心(2)性质与位置互推是解题的关键熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,主要包括:①元素的金属性、非金属性;②气态氢化物的稳定性;③最高价氧化物对应水化物的酸碱性;④金属与水或酸反应置换H2的难易程度。(3)结构和性质的互推是解题的要素①电子层数和最外层电子数决定元素原子的金属性和非金属性;②同主族元素最外层电子数相同,化学性质相似;③正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点;④判断元素金属性和非金属性的强弱。2.短周期元素原子与成键数目的关系如下表

成键数目123456对应元素H、F、ClO、SB、Al、N、PC、SiN、PS对点训练1.某种天然沸石的化学式为W[Z2R3Y10]·3X2Y,其中元素X、Y、Z、R、W原子序数依次增大,且占据四个不同周期。Y在地壳中含量最高,基态W原子的核外电子恰好填满10个原子轨道。下列说法不正确的是(

)A.电负性:Z>RB.最简单氢化物稳定性:Y>RC.Z的最高价氧化物既能与强酸反应,又能与强碱反应D.Z、R的氯化物均能与X、Y形成的化合物发生反应答案

A解析

Y在地壳中含量最高,则Y为O元素;几种元素占据四个不同周期,X与Y可形成X2Y且X的原子序数小于O,则X为H元素;基态W原子的核外电子恰好填满10个原子轨道,每个原子轨道中有两个自旋方向不同的电子,则W核外共20个电子,为Ca元素;天然沸石的化学式为Ca[Z2R3O10]·3H2O,由于R的原子序数较大,则R一定位于第三周期,若Z位于第二周期,则只能为F元素,此时该物质中R的化合价为+价,不合理,故Z也位于第三周期,根据化合价分析,合理的结果是Z为+3价、R为+4价,则Z为Al元素、R为Si元素。元素非金属性越强,电负性越大,则电负性Si(R)>Al(Z),A错误;非金属性O>Si,最简单氢化物稳定性:Y>R,B正确;Z的最高价氧化物Al2O3为两性氧化物,既能与强酸反应,又能与强碱反应,C正确;Z、R的氯化物AlCl3、SiCl4均能水解,即能与X、Y形成的化合物H2O发生反应,D正确。2.(2023湖北七市州联考)由同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子(如图),Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,四种原子最外层电子数之和为20。下列说法正确的是(

)A.W、X、Y、Z第一电离能由大到小依次是Z>Y>X>WB.Y形成的简单离子的半径比Z形成的简单离子的半径小C.W和X的最高价氧化物对应水化物的酸性:W>XD.W、Z形成的化合物分子中各原子均满足8电子稳定结构答案

A解析

根据同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子结构,可知Y能形成2个共价键,Y是第ⅥA族元素,Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,则X是C元素、Y是O元素;Z形成1个共价键,Z是F元素;四种原子最外层电子数之和为20,则W是B元素。同周期元素从左到右,第一电离能有逐渐增大的趋势,第一电离能由大到小依次是F>O>C>B,A正确;O2-、F-电子层数相同,核电荷数越多半径越小,简单离子的半径:O2->F-,B错误;元素非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,酸性H2CO3>H3BO3,C错误;B、F形成的化合物BF3分子中,B原子不满足8电子稳定结构,D错误。3.(2023湖北鄂东南示范校联考)下表为元素周期表中短周期的一部分,Y元素最高正价与最低负价的代数和为4,下列叙述正确的是(

)A.原子半径:W<X<YB.元素的非金属性:Z>YC.氢化物的热稳定性:W<XD.氧化物对应水化物的酸性:Y<ZWX

YZ答案

B解析

根据Y元素最高正价与最低负价的代数和为4及在元素周期表中的位置,可推知Y为S元素,则X为O元素,W和Z分别为N元素和Cl元素。原子半径:r(O)<r(N)<r(S),A错误;非金属性:Cl>S,B正确;非金属性:O>N,但没有指出是否为最简单的气态氢化物,故无法比较氢化物的热稳定性,C错误;根据非金属性:Cl>S,只能比较其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,而D项没有说明是否为最高价氧化物对应的水化物,故无法判断,D错误。真题演练角度拓展角度一文字描述型推断1.(2022浙江1月选考)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。W和Y同族,Y的原子序数是W的2倍,X是地壳中含量最多的金属元素。下列说法正确的是(

)A.非金属性:Y>WB.XZ3是离子化合物C.Y、Z的氧化物对应的水化物均为强酸D.X与Y可形成化合物X2Y3答案

D解析

X是地壳中含量最多的金属元素,X为Al元素;W和Y同族,Y的原子序数是W的2倍,W为O元素,Y为S元素,Z为Cl元素。同主族元素的非金属性从上至下逐渐减小:S<O,A错误;氯化铝是共价化合物,B错误;S、Cl元素可形成多种含氧酸,HClO、H2SO3都是弱酸,C错误;根据化合物的化合价代数和为0可知,铝与硫元素形成的化合物化学式为Al2S3,D正确。角度拓展(1)(2022全国甲卷,12)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是(

)A.非金属性:X>QB.单质的熔点:X>YC.简单氢化物的沸点:Z>QD.最高价含氧酸的酸性:Z>Y答案

D解析

由题意可知,Q为第二周期元素,X、Y、Z为第三周期元素,再依据Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍,可推知Y为Si元素,由“X、Y相邻”,且X的原子序数小于Y,可推知X为Al元素,最后依据原子序数的大小关系和四种元素最外层电子数之和为19可推知,若Q为O元素,则Z为S元素;若Q为N元素,则Z为Cl元素;若Q为F元素,则Z为P元素。非金属性:Al<O(或N或F),A项错误;单质的熔点:Al<Si,B项错误;由于H2O或NH3或HF分子间存在氢键,而H2S或HCl或PH3分子间只有范德华力,则简单氢化物的沸点:H2S<H2O(或HCl<NH3或PH3<HF),C项错误;由于非金属性:S>Si(或Cl>Si或P>Si),所以最高价含氧酸的酸性:H2SO4>H2SiO3(或HClO4>H2SiO3或H3PO4>H2SiO3),D项正确。(2)(2021山东卷,4)X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6,二者形成的一种化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列说法错误的是(

)A.原子半径:X>YB.简单氢化物的还原性:X>YC.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种答案

D解析

Y位于第三周期,且最高正价与最低负价的代数和为6,则Y是Cl元素;由X、Y形成的阴离子和阳离子知,X与Y容易形成共价键,根据化合物的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期,则P半径大,即X>Y,A正确;两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl,非金属性:Cl>P,则PH3的还原性强,即X>Y,B正确;同周期元素从左向右,金属性减弱,非金属性增强,各元素对应的金属单质还原性减弱,非金属单质的氧化性增强,则Cl2的氧化性最强,C正确;同一周期从左到右,元素第一电离能呈现增大的趋势,但第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能,则第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl,同周期中第一电离能小于P的元素共有5种,D错误。角度二结构片段型推断2.(2022广东卷,7)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。下列说法不正确的是(

)A.原子半径:丁>戊>乙B.非金属性:戊>丁>丙C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应答案

C解析

甲~戊是短周期元素,戊中的最高价氧化物对应水化物为强酸,则该强酸可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,则戊为Cl元素、甲为N元素、乙为F元素、丙为P元素、丁为S元素;若是硫酸,则戊为S元素、甲为C元素、乙为O元素、丙为Si元素、丁为P元素。根据电子层数越多半径越大,电子层数相同,核电荷数越多半径越小的规律,则原子半径:丁>戊>乙,A正确。根据同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,则非金属性:戊>丁>丙,B正确。甲的氢化物可能为氨气,可能为甲烷、乙烷等,若是氨气,则遇氯化氢一定有白烟产生;若是甲烷、乙烷等,则遇HCl不反应,没有白烟生成,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。角度拓展(2021浙江6月选考)已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在元素周期表中的相对位置如图所示,其中Y的最高化合价为+3价。下列说法不正确的是(

)A.还原性:ZQ2<ZR4B.X能从ZO2中置换出ZC.Y能与Fe2O3反应得到FeD.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的还原性强于CCl4,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+Fe2O3

Al2O3+2Fe,C正确;M为N元素,N元素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。角度三物质结构型推断3.(2022湖南卷,5)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示),X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是(

)A.原子半径:X>Y>ZB.非金属性:Y>X>WC.Z的单质具有较强的还原性D.原子序数为82的元素与W位于同一主族答案

C解析

由共价化合物的结构可知,X、W形成4个共价键,Y形成2个共价键,Z形成1个