元素“位—構—性”的綜合推斷【真題導引】1.(2024·江蘇卷)我國探月工程取得重大進展。月壤中含有Ca、Fe等元素的磷酸鹽,下列元素位于元素周期表第二周期的是()A.O B.PC.Ca D.Fe答案A解析O的原子結構示意圖為,核外有兩個電子層,則O位于元素周期表中第二周期,A正確;P的原子結構示意圖為,核外有三個電子層,則P位于元素周期表中第三周期,B錯誤;Ca的原子結構示意圖為,核外有四個電子層,則Ca位于元素周期表中第四周期,C錯誤;Fe的原子結構示意圖為,核外有四個電子層,則Fe位于元素周期表中第四周期,D錯誤。2.(2021·江蘇卷)前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大,X是空氣中含量最多的元素,Y的周期序數與族序數相等,基態時Z原子3p原子軌道上有5個電子,W與Z處于同主族。下列說法正確的是()A.原子半徑:r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)B.X的第一電離能比同周期相鄰元素的大C.Y的最高價氧化物對應水化物的酸性比Z的強D.Z的簡單氣態氫化物的熱穩定性比W的弱答案B解析前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大,X是空氣中含量最多的元素,則X為N元素;Y的周期序數與族序數相等,則Y為Al;基態時Z原子3p原子軌道上有5個電子,則Z為Cl;W與Z處于同一主族,則W為Br。A.根據同周期從左到右原子半徑逐漸減小,同主族從上到下原子半徑逐漸增大,因此原子半徑:r(X)<r(Z)<r(Y)<r(W),故A錯誤;B.根據同周期從左到右第一電離能呈增大趨勢,但N的2p處于半充滿狀態,因此X(N)的第一電離能比同周期相鄰元素的大,故B正確;C.Y的最高價氧化物對應水化物的酸性比Z的弱即Al(OH)3<HClO4,故C錯誤;D.同主族從上到下,非金屬性逐漸減弱,簡單氫化物的穩定性逐漸減弱,所以Z的簡單氣態氫化物的熱穩定性比W的強,故D錯誤。3.(2024·廣東卷)一種可為運動員補充能量的物質,其分子結構式如圖。已知R、W、Z、X、Y為原子序數依次增大的短周期主族元素,Z和Y同族,則下列說法正確的是()A.沸點:ZR3<YR3B.最高價氧化物的水化物的酸性:Z<WC.第一電離能:Z<X<WD.ZX3答案D解析Y可形成5個共價鍵,Z可形成3個共價鍵,Z和Y同族,Y原子序數比Z大,即Z為N元素,Y為P元素;W可形成4個共價鍵,原子序數比N小,即W為C元素;R可形成1個共價鍵,原子序數比C小,即R為H元素;X可形成2個共價鍵,原子序數在N和P之間,即X為O元素。A.由于NH3可形成分子間氫鍵,而PH3不能,因此沸點:NH3>PH3,故A錯誤;B.W為C元素、Z為N元素,由于非金屬性:C<N,因此最高價氧化物的水化物的酸性:H2CO3<HNO3,故B錯誤;C.同周期元素從左到右第一電離能有增大趨勢,ⅡA族、ⅤA族原子第一電離能大于同周期相鄰元素,即第一電離能:C<O<N,故C錯誤;D.NO3?的中心N原子價層電子對數為3+5+1?2×32=3,屬于sp2雜化,為平面三角形,CO32?的中心C4.(2024·浙江1月選考)X、Y、Z、M和Q五種主族元素,原子序數依次增大,X原子半徑最小,短周期中M電負性最小,Z與Y、Q相鄰,基態Z原子的s能級與p能級的電子數相等,下列說法不正確的是()A.沸點:X2Z>X2QB.M與Q可形成化合物M2Q、M2Q2C.化學鍵中離子鍵成分的百分數:M2Z>M2QD.YZ3答案D解析X半徑最小為H,短周期電負性最小則M為Na,Z原子的s能級與p能級的電子數相等,則Z為O,Z與Y、Q相鄰,Y為N,Q為S,以此分析;A.H2O中含有氫鍵,則沸點高于H2S,A正確;B.Na與O形成Na2O、Na2O2,則O與S同族化學性質相似,B正確;C.Na2O的電子式為Na+[︰O‥‥︰]2-Na+,Na2S的電子式為Na+[︰S‥‥︰]2-Na+,離子鍵百分數是依據電負性差值計算出來的,差值越大,離子鍵百分數越大,O的電負性大于S,則Na2O離子鍵成分的百分數大于Na2S,C正確;D.YZ3?是NO3?,NO3?中N原子為sp2雜化,孤電子對數為0,為平面三角形,QZ5.(2023·湖北卷)W、X、Y、Z為原子序數依次增加的同一短周期元素,其中X、Y、Z相鄰,W的核外電子數與X的價層電子數相等,Z2是氧化性最強的單質,4種元素可形成離子化合物(XY)+(WZ4)-。下列說法正確的是()A.分子的極性:WZ3<XZ3B.第一電離能:X<Y<ZC.氧化性:X2Y3<W2Y3D.鍵能:X2<Y2<Z2答案A解析Z2是氧化性最強的單質,則Z是F,X、Y、Z相鄰,且X、Y、Z為原子序數依次增加的同一短周期元素,則X為N,Y為O,W的核外電子數與X的價層電子數相等,則W為B,即W為B、X為N、Y為O、Z是F,以此解題。A.由分析可知,WZ3為BF3,XZ3為NF3,其中前者的價層電子對數為3且無孤電子對,空間構型為平面三角形,為非極性分子,后者的價層電子對數為4,有一對孤電子對,空間構型為三角錐形,為極性分子,則分子的極性:BF3<NF3,A正確;B.由分析可知,X為N、Y為O、Z是F,同一周期越靠右,第一電離能越大,但是N的價層電子排布式為2s22p3,為半滿穩定結構,其第一電離能大于同周期相鄰的元素,則第一電離能:O<N<F,B錯誤;C.由分析可知,X2Y3為N2O3,W2Y3為B2O3,N2O3中N元素化合價為+3價,同亞硝酸鹽中氮元素的價態相同,具有較強的氧化性,B2O3則性質相對穩定,故氧化性N2O3>B2O3,故C錯誤;D.氮氣分子中是氮氮三鍵,氧氣分子中是氧氧雙鍵,氟氣分子中是單鍵,鍵能越大,物質越穩定,則鍵能:N2>O2>F2,故D錯誤。考情分析:“位—構—性”的綜合推斷,是高考必考題,題給信息一般有原子序數關系、原子核外電子排布、元素和物質的性質、物質的應用等。考查角度:(1)微粒的半徑、氧化性或還原性、簡單氫化物的穩定性、最高價氧化物水化物的酸堿性等。(2)化學鍵類型、化合物類型、原子個數組成等。(3)物質的性質和應用。【核心整合】1.結構與位置互推是解題的核心(1)對同一元素的原子,掌握四個關系式:①質子數=原子序數;②能層數=周期數;③最外層電子數=主族序數;④主族元素的最高正價=主族序數(O、F除外),最低負價=主族序數-8。(2)熟練掌握元素周期表的結構及元素周期表中的一些特殊規律:①“凹”型結構的“三短四長七剛滿,七主八副同零完”;②前四周期元素種類;③稀有氣體元素的原子序數及在元素周期表中的位置;④同主族相鄰元素原子序數的關系。2.性質與位置互推是解題的關鍵熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性質的遞變規律,主要包括:(1)元素的金屬性、非金屬性;(2)簡單氣態氫化物的穩定性;(3)最高價氧化物對應水化物的酸堿性;(4)金屬與水或酸反應置換出H2的難易程度。3.結構和性質互推是解題的要素(1)電子層數和最外層電子數決定元素原子的金屬性和非金屬性;(2)同主族元素最外層電子數相同,化學性質相似;(3)正確推斷原子半徑和離子半徑的大小及結構特點;(4)判斷元素金屬性和非金屬性的強弱。4.元素的推斷(1)根據元素(短周期)在周期表中的特殊位置推斷①周期序數(電子層數)等于主族序數(最外層電子數)2倍的元素:Li。②周期序數(電子層數)等于主族序數(最外層電子數)3倍的元素:Na。③最高正價是最低負價絕對值3倍的元素:S。④W與X是同主族的短周期元素,X的原子序數是W的2倍,W是O,X是S。⑤最高正價與最低負價代數和為6的元素:Cl。⑥最高正價與最低負價代數和為4的元素:S。⑦最高正價與最低負價代數和為2的元素:N、P。⑧最高正價與最低負價代數和為0的元素:H、C、Si。(2)根據金屬性、非金屬性推斷①短周期中金屬性最強的元素:Na。②非金屬性最強的元素:F。③常見的半導體材料:Si。(3)根據含量推斷①空氣中含量最多的元素:N。②地殼中含量最多的元素:O。③地殼中含量最多的金屬元素:Al。(4)根據特殊性質推斷①既能與強酸反應又能與強堿反應的常見物質:Al、Al2O3、Al(OH)3、NaHCO3。②形成化合物種類最多、其某一種單質是硬度最大的物質的元素:C。③氣態氫化物溶于水顯堿性的元素:N。④密度最小的氣體:H2。⑤氣態氫化物能和它的氧化物在常溫下反應生成該元素的單質的元素:S。⑥氣態氫化物和其最高價氧化物對應的水化物能反應生成離子化合物的元素:N。⑦同主族并且能夠形成離子化合物的元素:H、Na或Li。⑧同周期的三種元素,最高價氧化物對應水化物兩兩之間反應生成鹽和水:Na、Al、S(或Cl)。【模擬預測】1.(2023·全國乙卷)一種礦物由短周期元素W、X、Y組成,溶于稀鹽酸有無色無味氣體生成。W、X、Y原子序數依次增大。簡單離子X2-與Y2+具有相同的電子結構。下列敘述正確的是()A.X的常見化合價有-1、-2B.原子半徑大小為Y>X>WC.YX的水合物具有兩性D.W單質只有4種同素異形體答案A解析W、X、Y為短周期元素,原子序數依次增大,簡單離子X2-與Y2+具有相同的電子結構,則X位于第二周期,Y位于第三周期,X為O,Y為Mg,W、X、Y組成的物質能溶于稀鹽酸有無色無味的氣體產生,則W為C,產生的氣體為二氧化碳,據此解答。A.X為O,氧的常見價態有-1價和-2價,如H2O2和H2O,A正確;B.W為C,X為O,Y為Mg,同主族時電子層數越多,原子半徑越大,電子層數相同時,原子序數越小,原子半徑越大,所以原子半徑大小為:Y>W>X,B錯誤;C.Y為Mg,X為O,他們可形成MgO,水合物為Mg(OH)2,Mg(OH)2只能與酸反應生成鹽和水,不能與堿反應,所以YX的水合物沒有兩性,C錯誤;D.W為C,碳的同素異形體有:金剛石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳納米管等,種類不止四種,D錯誤。2.A、B、C、D、E為原子序數依次增大的短周期主族元素,分布在三個不同周期。X、Y、Z、W為這些元素形成的化合物,X為二元化合物且為強電解質,W的水溶液呈堿性,物質的轉化關系如圖所示。下列說法正確的是()A.離子半徑:C>D>BB.化合物Y中既有離子鍵又有共價鍵C.電解熔融狀態下的化合物Z,可制備D的單質D.向X溶液中逐滴滴入W溶液,現象是先產生沉淀,后沉淀溶解答案B解析由轉化關系可知兩性化合物應為Al(OH)3,D為Al,X為HCl,Z為AlCl3,W為Na[Al(OH)4],Y為NaOH,氣體單質為氫氣,則A為H元素,B為O元素,C為Na元素,D為Al元素,E為Cl元素。O2-、Na+、Al3+的核外電子排布相同,核電荷數越大,離子半徑越小,則離子半徑:O2->Na+>Al3+,A錯誤;Y為NaOH,NaOH中既有離子鍵又有共價鍵,B正確;AlCl3為共價化合物,熔融狀態下沒有自由移動的離子,不能用電解熔融狀態下的AlCl3制備Al單質,C錯誤;向鹽酸中逐滴滴入Na[Al(OH)4]溶液,相當于鹽酸過量,先發生反應4H++[Al(OH)4]-===Al3++4H2O,后發生反應:3[Al(OH)4]-+Al3+===4Al(OH)3↓,則現象是先沒有沉淀生成,后產生沉淀,D錯誤。3.(2024·鎮江調研)前4周期元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大,基態X原子的電子總數是其最高能級電子數的3倍;在同周期元素中,第一電離能數值比Y大的元素有2種;Z是金屬性最強的短周期元素;W元素基態原子最外層只有2個電子,且內層軌道均排滿電子。下列說法中正確的是()A.Y在周期表中位于第二周期ⅥA族B.電負性大小:x(Z)<x(X)<x(Y)C.X的最高價氧化物的水化物酸性比Y的強D.W元素在元素周期表中的s區答案B解析基態X原子的電子總數是其最高能級電子數的3倍,則X的電子排布為1s22s1或1s22s22p2,X為Li或C。Z是金屬性最強的短周期元素,Z為Na。在同周期元素中,第一電離能數值比Y大的元素有2種,Y為N。W元素基態原子最外層只有2個電子,且內層軌道均排滿,W可能為Mg或Zn。A.Y為第二周期ⅤA族,A項錯誤;B.同周期從左往右電負性增強,同族元素從下往上電負性增強,則電負性Z<X<Y,B項正確;C.同周期從左往右非金屬性增強,最高價氧化物的水化物酸性增強,即X的最高價氧化物的水化物酸性比Y的弱,C項錯誤;D.若W為Zn,則屬于ds區元素,D項錯誤。4.(2024·鹽城模擬)W、X、Y、Z、M為20號以前的元素,原子序數依次增加。W元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn;W與Y位于同一周期,基態Y原子的s軌道與p軌道電子數相等;Z、M元素的基態原子都只有一個未成對電子,它們相互作用形成的離子的電子層結構相同,并且離子最高能級的電子對數等于其能層數,下列說法正確的是()A.簡單氫化物的沸點:Z>Y>X>WB.同周期元素第一電離能小于Y的有5種C.氧化物對應的水化物的酸性:Z>X>WD.W、Z形成的化合物和Y、M形成的化合物可能含有非極性鍵答案D解析W、X、Y、Z、M為20號以前的元素,原子序數逐漸增大,W元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn,n=2,外圍電子排布2s22p2,為C元素,W與Y位于同一周期,基態Y原子的s軌道與p軌道電子數相等,判斷Y為O元素,X為N元素,Z、M元素的基態原子都只有一個未成對電子,它們相互作用形成的離子的電子層結構相同,并且離子最高能級的電子對數等于其最高能層的電子層數,判斷Z為Cl元素,M為K元素。A.簡單氫化物中X為NH3,Y為H2O,分子間都可以形成氫鍵,沸點高,水分子形成氫鍵多,沸點最高,W和Z形成的氫化物,相對分子質量越大,沸點越高,氫化物的沸點:H2O>NH3>HCl>CH3,A錯誤;B.Y為O元素,為第二周期,從左到右第一電離能呈增大趨勢,第ⅡA、ⅤA元素原子的第一電離能大于同周期相鄰元素原子,同周期元素第一電離能小于Y的有Li、Be、B、C,共4種,故B錯誤;C.最高價氧化物對應水化物的酸性為Z>X>W,不是最高價氧化物對應水化物形成的酸性不一定,如HClO<H2CO3,故C錯誤;D.W、Z形成的化合物C2Cl4中含非極性共價鍵,Y、M形成的化合物可以是K2O2含有非極性共價鍵,故D正確。5.(2024·江蘇押題卷)[W(X2Z)6]2+[(Y5)2(X2Z)4]2-是合成某種全氮陰離子配合物所需的中間體。其中,X、Y、Z、W為原子序數依次增大的短周期主族元素,X元素基態原子的電子只有一種自旋取向,Y與Z是同周期相鄰非金屬元素,且Y的第一電離能大于Z。下列說法正確的是()A.簡單氫化物的沸點:Y>ZB.簡單離子的半徑:W>Z>Y>XC.1mol該中間體中含σ鍵的數目為30NAD.X2Z分子的VSEPR模型名稱為四面體答案D解析X、Y、Z、W為原子序數依次增大的短周期主族元素,X元素基態原子的電子只有一種自旋取向,X為H元素;Y與Z是同周期相鄰非金屬元素,且Y的第一電離能大于Z,則Y為N元素,Z為O元素,根據[W(X2Z)6]2+[(Y5)2(X2Z)4]2-判斷W為+2價金屬,即為Mg元素;A.Y和Z的簡單氫化物分別為NH3、H2O,沸點H2O>NH3,故A錯誤;B.N3-、O2-、Mg2+的電子層結構相同,核電荷數越大半徑越小,故簡單離子的半徑:N3->O2->Mg2+