第35讲元素推断与元素性质-高考化学一轮复习高频考点精讲（新教材新高考）

第35讲元素推断与元素性质2024高考化学一轮复习高频考点精讲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。题组一文字叙述型1.(2022·江苏模拟)前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X与Z同主族，且基态X原子中p能级和s能级上的电子数相同。Y、Z同周期，Y位于第ⅢA族，W最外层有2个电子。下列说法正确的是A.原子半径：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)B.最高价氧化物对应水化物的碱性：W<YC.第一电离能：I1(Z)<I1(X)D.基态W原子内层原子轨道均已充满电子√前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，W的原子序数最大且W最外层有2个电子，基态X原子中p能级和s能级上的电子数相同，则X的电子排布式可能为1s22s22p4或1s22s22p63s2，Y、Z同周期，Y位于第ⅢA族，X与Z同主族，则X的电子排布式为1s22s22p4，X为O，Z为S，Y为Al，W为Ca。电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越小，半径越大，则原子半径：r(O)<r(S)<r(Al)<r(Ca)，即r(X)<r(Z)<r(Y)<r(W)，A错误；W为Ca，Y为Al，金属性：Al<Ca，则最高价氧化物对应水化物的碱性：Y<W，B错误；X为O，Z为S，同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小，则第一电离能：I1(Z)<I1(X)，C正确；W为Ca，其电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,3d轨道未充满电子，D错误。解析√X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期主族元素，X、Z原子中分别有1个、7个运动状态完全不同的电子，则X、Z原子序数分别为1、7，则X是H元素、Z是N元素；Y原子中各能级电子数相等，则其电子排布为1s22s22p2，Y为C元素；W的基态原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，W只能含有2个电子层，最外层含有6个电子，W为O元素；R在同周期中原子半径最大，则R是Na元素。元素非金属性越强，其气态氢化物越稳定，非金属性：C<N<O，气态氢化物热稳定性：Y<Z<W，A错误；O2－和Na＋的电子层数相同，核电荷数越大，离子半径越小，则r(Na＋)<r(O2－)，B正确；同一周期主族元素从左向右第一电离能呈增大趋势，但第ⅤA族第一电离能大于第ⅥA族，则第一电离能：N>O>C，C错误；X、Z、W形成的化合物NH4NO3含离子键，D错误。解析B.第一电离能：X＜W和W形成的化合物不止一种的最高价氧化物对应的水化物是强酸√由题给信息分析可知，X为N、Y为O、Z为Al、W为P。Z、W的质子数不同，不互为同位素，故A错误；同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小，则第一电离能：X＞W，故B错误；Y和W形成的化合物有三氧化二磷、五氧化二磷等，故C正确；W的最高价氧化物对应的水化物为磷酸，不属于强酸，故D错误。解析√M、N、Q位于不同周期，其中N是地壳中含量最高的元素，则N为O，Q的最高价氧化物对应的水化物和强酸、强碱均能反应，Q为Al，M为H，根据某由原子序数依次增大的M、N、P、Q四种短周期元素组成的团簇分子的空间结构，可知P的原子半径大于Al，原子序数介于O和Al之间，则P为Na或Mg，因团簇分子的化学式为H2Ar2P2O6，则P的化合价为＋2价，即P只能为Mg，据此分析解题。M为H，N为O，通常情况下M2N(H2O)比M2N2(H2O2)更稳定，A正确；M、N、P分别为H、O、Mg，组成的化合物Mg(OH)2中含离子键和共价键，B正确；解析P和Q分别是Mg和Al，合金一般比成分金属具有更小的密度和更大的机械强度，即P和Q能形成密度小、强度大的合金材料，C正确；P为Mg，Q为Al，根据同周期元素从左往右第一电离能呈增大趋势，第ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能，元素的第一电离能：Mg＞Al(P＞Q)，D错误。解析、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的短周期主族元素；由5种元素组成的某化合物是电池工业中的重要原料，该化合物的结构式如图所示。下列说法正确的是A.原子半径：Y＜Z＜WB.最高价含氧酸酸性：Z＞MC.电负性：X＜Y＜ZD.该化合物中既含极性键又含非极性键√由题给信息推知X为H、Y为B、Z为C、W为F、M为S。同周期主族元素自左至右原子半径依次减小，所以原子半径：F＜C＜B，即W＜Z＜Y，A错误；非金属性：S＞C，所以最高价含氧酸的酸性：H2SO4＞H2CO3，即Z＜M，B错误；C原子和C原子形成的共价键为非极性键，其余共价键均为极性键，D正确。解析6.(2022·福建龙岩模拟)某种锂盐的结构如图所示，其阴离子由W、X、Y、Z四种同周期主族元素构成，X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍，化合物中除Li＋外其他原子均满足8电子稳定结构。下列说法正确的是位于第二周期第ⅣA族B.原子半径：Z>X>YC.元素电负性：Y>Z>XD.最高化合价：Y>Z>W√阴离子结构中，W形成3个共价键和1个配位键，X形成2个共价键，Y形成1个共价键，Z形成4个共价键，W、X、Y、Z为四种同周期主族元素，X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍，化合物中除Li＋外其他原子均满足8电子稳定结构，则W为B元素、X为O元素、Y为F元素、Z为C元素。硼元素位于元素周期表第二周期第ⅢA族，故A错误；同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则原子半径的大小顺序为C>O>F，故B正确；同周期元素，从左到右非金属性依次增强，电负性依次增大，则电负性的大小顺序为F>O>C，故C错误；氟元素的非金属性最强，无正化合价，故D错误。解析7.(2023·济南模拟)消毒剂在抗击新冠感染的过程中起到了非常重要的作用。一种新型消毒剂由W、X、Y、Z四种元素组成，其结构如图所示，其中W形成的单质是自然界中最硬的物质；X的最高价氧化物对应的水化物与其简单氢化物可以发生反应生成一种常见的盐；Z的最高价氧化物对应的水化物是酸性最强的含氧酸；Y分别与W、X、Z可以形成多种二元化合物。下列叙述错误的是A.元素的第一电离能：X＞Y＞WB.该消毒剂中Y显－2价C.最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：Z＞W＞XD.该消毒剂中W、X原子最外层均满足8电子稳定结构√W为C、Y为O、X为N、Z为Cl，据此分析解答。同周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，其中第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能均高于其相邻元素，故元素的第一电离能：N＞O＞C，即X＞Y＞W，A正确；O和C在该化合物中形成碳氧双键，则O显－2价，B正确；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性：Cl＞N＞C，则酸性：HClO4＞HNO3＞H2CO3，即Z＞X＞W，C错误；由结构图可知，C周围有1个双键和2个单键，N周围有3个单键，且N含有孤电子对，故C、N最外层均满足8电子稳定结构，D正确。解析分子(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。物质结构与性质选择题专练1.(2022·天津模拟)下列化学用语表达正确的是A.基态硫原子的轨道表示式：

3的VSEPR模型：

2分子的空间填充模型：

√硫原子的核外电子总数为16，基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，基态S原子的轨道表示式为

，故A错误；H2S为共价化合物，其电子式为

，故B错误；解析2.(2022·江苏，5)下列说法正确的是A.金刚石与石墨烯中的C—C—C夹角都为120°4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子C.锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为4s24p2D.ⅣA族元素单质的晶体类型相同√解析金刚石中的碳原子为正四面体结构，C—C—C夹角为109°28′，故A错误；SiH4的化学键为Si—H，SiCl4的化学键为Si—Cl，均为极性键，均为正四面体，正负电荷中心重合，均为非极性分子，故B正确；锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，故C错误；ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合型晶体，而硅形成的晶体硅为共价晶体，故D错误。3.(2022·山东，5)AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在N—Al、N—Ga。下列说法错误的是的熔点高于AlNB.晶体中所有化学键均为极性键C.晶体中所有原子均采取sp3杂化D.晶体中所有原子的配位数均相同√Al和Ga均为第ⅢA族元素，N属于第ⅤA族元素，AlN、GaN的成键结构与金刚石相似，则其均为共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga，N—Al的键长小于N—Ga的键长，则N—Al的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AlN，A说法错误；不同元素的原子之间形成的共价键为极性键，故两种晶体中所有化学键均为极性键，B说法正确；金刚石中每个C原子形成4个共价键(即C原子的价层电子对数为4)，C原子无孤电子对，故C原子均采取sp3杂化，C原子的配位数是4，由于AlN、GaN与金刚石结构相似，则其晶体中所有原子均采取sp3杂化，所有原子的配位数也均为4，C、D说法正确。解析4.(2022·辽宁，5)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是能与多种元素形成共价键B.简单氢化物沸点：Z<QC.第一电离能：Y>ZD.电负性：W<Z√短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大，W简单离子在同周期离子中半径最小，说明W为第三周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子，可分类讨论：①为第二周期元素时，最外层电子排布为2s22p2或2s22p4，即C或O；②为第三周期元素时，最外层电子排布为3s23p2或3s23p4，即Si或S。Q与Z同主族，结合原子序数大小关系可知，则X、Z、Q分别为C、O和S，则Y为N。X为C，能与多种元素(H、O、N等)形成共价键，A正确；Z和Q形成的简单氢化物分别为H2O和H2S，由于H2O分子间能形成氢键，故H2O的沸点高于H2S，B错误；Y为N，Z为O，N的最外层p轨道电子为半充满结构，比较稳定，故其第一电离能比O大，C正确；W为Al，Z为O，O的电负性更大，D正确。解析5.(2022·丹东市模拟)萝卜硫素是具有美容效果的天然产物，其结构如图所示，该物质由五种短周期元素构成，其中W、X、Y、Z的原子序数依次增大，Y、Z原子核外最外层电子数相等，下列说法错误的是A.第一电离能：X>Y>ZB.简单离子半径：Z>X>Y、X与氢原子可形成直线形化合物、X、Y分别形成的简单氢化物的熔、沸点在同主族元素中均为最高√通过结构可知，萝卜硫素含H、C，萝卜硫素由五种短周期元素构成，则W、X、Y、Z中有一种是C，还有一种是S；W、X、Y、Z的原子序数依次增大，Y、Z原子核外最外层电子数相等，结合结构简式中的成键数目可知：X为N，Y为O，Z为S，W为C。同一周期从左到右，元素的第一电离能呈增大的趋势，其中第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能均高于其相邻元素，即N的第一电离能大于O；同一主族从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，即O的第一电离能大于S，故第一电离能：N＞O＞S，A正确；N3－和O2－的核外电子排布相同，N的原子序数小于O，故离子半径：N3－＞O2－，N3－、O2－核外有2个电子层，S2－核外有3个电子层，则离子半径：S2－＞N3－＞O2－，B正确；解析N、C、H组成的化合物为HCN，该分子的空间结构为直线形，C正确；X为N，Y为O，W为C，它们的简单氢化物分别为NH3、H2O和CH4，NH3和H2O分子间均存在氢键，使得它们的熔、沸点在同主族元素中均为最高，CH4分子间没有氢键，其熔、沸点在同主族元素中最低，D错误。6.(2022·湖北，9)某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是2＋的配位数为6B.与F－距离最近的是K＋C.该物质的化学式为KCaF3D.若F－换为Cl－，则晶胞棱长将改变√Ca2＋配位数为与其距离最近且等距离的F－的个数，如图所示，Ca2＋位于体心，F－位于面心，所以Ca2＋的配位数为6，A正确；F－与Cl－半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确。解析7.(2022·辽宁丹东模拟)某FexNy的晶胞如图1所示，晶胞边长为apm，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，下列说法正确的是A.该FexNy的化学式为Fe2NB.与N等距且最近的N为8个D.其中较稳定的Cu替代型产物的化学式为FeCu3N√N原子位于晶胞体心，与N等距且最近的N为6个，故B错误；解析8.第ⅤA族元素的原子(以R表示)与A原子结合形成RA3气态分子，其空间结构为三角锥形。PCl5在气态和液态时，分子结构如图所示，下列关于PCl5分子的说法不正确的是A.每个原子都达到最外层8电子稳定结构B.Cl—P—Cl的键角有120°、90°、180°三种5受热后会分解生成分子空间结构呈三角锥形的PCl3D.分子中5个P—Cl的键能不都相同√P原子的最外层有5个电子，形成5个共用电子对，所以PCl5中P的最外层不满足8电子稳定结构，A错误；由图可知，三角双锥上下两个顶点Cl原子与中心P原子形成的Cl—P—Cl的键角为180°，中间为平面三角形，其中两个顶点