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专题八 元素推断题的知识贮备和解题方法

2013-07-27 01:07:51
分类:

 

专题讲座八   元素推断题的知识贮备和解题方法
 元素推断题主要考查元素周期表中“位、构、性”的关系及学生利用物质结构和性质进行综合推断的能力。该类题目综合性强,难度较大,所占分值较高。学生需要掌握短周期所有元素的结构特点,它们在元素周期表中的位置和性质以及它们形成的化合物的性质,在此基础上综合分析,得到答案。
一、元素在周期表中的位置推断
[知识贮备]
1.根据核外电子的排布规律
(1)最外层电子规律
最外层
电子数(N)
3≤N<8
N=1或2
N>次外层
电子数
元素在周期
表中的位置
主族
第ⅠA族、第ⅡA族、第Ⅷ族、副族、0族元素氦
第二周期
(2)“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。
(3)“阴上阳下”规律
电子层结构相同的离子,若电性相同,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——“阴上阳下”规律。
[解题方法]
由原子核外的电子排布规律正确推断元素在周期表中的位置是解题的关键。
【例1】 已知X、Y、Z为三种主族元素,可分别形成Xn、Ym、Zn三种离子,已知m>n且X、Y、Z三种原子的M层电子数均为奇数。下列说法中不正确的是        (  )
A.三种离子中,Ym的离子半径最小
B.Z的最高价氧化物对应水化物的分子式为HnZO4
C.X、Y、Z一定在同一周期,且原子半径Z>X>Y
D.三种元素相应的最高价氧化物对应水化物之间两两会发生反应
【例2】 短周期元素A、B、C的原子序数依次增大,其原子的最外层电子数之和为10,A与C在周期表中位置上下相邻,B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数,下列有关叙述不正确的是                                                                                     (  )
A.A与C可形成共价化合物
B.A的氢化物的稳定性大于C的氢化物的稳定性
C.原子半径A<B<C
D.B的氧化物的熔点比A的氧化物熔点高
 【例3】 短周期元素X、Y、Z所在的周期数依次增大,它们的原子序数之和为20,且   Y2与Z核外电子层的结构相同。下列化合物中只有共价键的是                         (  )
A.Z2                     B.X2Y2              C.Z2Y2                    D.ZYX
[知识贮备]
2.根据元素周期表结构与原子电子层结构的关系
(1)几个重要关系式
①核外电子层数=周期数(对于大部分元素来说);
②主族序数=最外层电子数=最高正价=8-|最低负价|
③|最高正价|-|最低负价|=
 
(2)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最高正价不等于族序数的短周期元素:O、F。
【例4】 现有A、B、C、D四种短周期元素,它们之间的关系如下。原子半径:A<C<B<D;原子的最外层电子数:A+C=B+D=8;原子的核外电子层数:B=C=2A;B元素的主要化合价:最高正价+最低负价=2。下列有关说法错误的是                         (  )
A.由A、B两种元素组成的一种常见气体显碱性
B.D元素组成的单质能与强碱溶液反应,并有H2生成
C.C元素不可能在第一周期,也不可能在第ⅣA族
D.A、B、C、D四种元素组成的离子化合物中一定含有金属阳离子
【例5】 在元素周期表中的短周期元素中,原子最外层电子数与其电子层数之比为1∶1、2∶1、3∶1的元素共有                                                                                    (  )
A.4种              B.5种              C.6种              D.7种
【例6】 如图表示元素周期表前四周期的一部分,关于元素X、Y、  
Z、W的叙述正确的是                                                  (  )
①X、Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性为Y<X
②Y、Z的气态氢化物的稳定性Y<Z
③W的单质常温下呈液态,可与铁粉反应
④W的原子序数比Z的大9
A.只有③                                            B.①②
C.①②③                                            D.①②③④
二、由元素及其化合物的性质推断
     [知识贮备]
(1)形成化合物种类最多的元素、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高的元素: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、氢化物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)单质最轻的元素:H;最轻的金属单质:Li。
(5)单质在常温下呈液态的非金属元素:Br;金属元素:Hg。
(6)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。
(7)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能起化合反应的元素:N;能    起氧化还原反应的元素:S。
(8)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。
[解题方法]
准确把握元素及其化合物性质,使元素推断变的轻松,快捷。
【例7】X、Y、Z为同一短周期中的元素,其原子半径依次减小,它们的最高价氧化物对应水化物之间,任意两种混合均可反应,M为Y、Z形成的化合物,其溶液显酸性。下列说法正确的是                                                                                            (  )
A.其简单离子的半径依次增大
B.将M溶液加热蒸干并灼烧,最后可得Y的氧化物
C.X燃烧的产物中只含离子键
D.将少量X单质投入到M溶液中,会置换出Y单质
【例8】 A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素,原子序数依次增大,A是地壳中含量最高的元素,B、C、D同周期,E和其他元素既不在同周期也不在同主族,D的氢化物和最高价氧化物对应的水化物均为强酸,且B、C、D的最高价氧化物对应的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。据此回答下列问题:
(1)A和D的氢化物中,沸点较低的是________(选“A”或“D”)。
(2)元素C在元素周期表中的位置是________,B的最高价氧化物对应的水化物的电子式为________。
(3)A、D、E可以形成多种盐,其中一种盐中A、D、E三种元素的原子个数比为2∶2∶1,该盐的名称为________。它的水溶液与D的氢化物的水溶液反应可生成D的单质,该反应的离子方程式为________________。
三、综合利用“位”、“构”、“性”关系推断
[知识贮备]
1.“位、构、性”三者之间的关系
2.推断元素的常用思路
根据原子结构、元素周期表的知识及已知条件,可推算原子序数,判断元素在周期表中的位置等,基本思路如下:
【例9】 短周期元素甲、乙、丙、丁、戊五种元素在元素周期表中的位置如下图所示,其中戊是同周期中原子半径最小的元素。下列有关判断正确的是                        (  )
 
 
 
 
 
A.最外层电子数:甲>乙>丙>丁>戊
B.简单离子的离子半径:丙<乙<戊<丁
C.含有丁元素的酸有多种
D.乙的氢化物多种多样,丙、丁、戊的氢化物各有一种
【例10】 下表是元素周期表中的一部分,表中所列字母分别代表一种化学元素,请回答下列问题:
(1)写出j在周期表中的位置__________。
(2)o、i、p三种元素之间能以原子个数之比1∶1两两形成互化物,这些互化物的性质类似于这些元素单质的性质。请写出i、p的互化物与f、l形成的化合物等物质的量反应时的化学方程式:_____________________________________________________________。
(3)假设NH是“元素NH4的阳离子,则“元素NH4在周期表中的位置应该是______________;NH4的碳酸盐应________(填“易”或“不易”)溶于水。
1.(2011·新课标全国卷,13)短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料,X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素,Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法错误的是                                                                                                                       (  )
A.元素W、X的氯化物中,各原子均满足8电子的稳定结构
B.元素X与氢形成的原子比为1∶1的化合物有很多种
C.元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成
D.元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2
2.(2010·广东理综,10)短周期金属元素甲~戊在元素周期表中的相对位置如下表所示。下列判断正确的是                                                                                                 (  )
 
A.原子半径:丙<丁<戊                                           B.金属性:甲>丙
C.氢氧化物碱性:丙>丁>戊                           D.最外层电子数:甲>乙
3.(2009·北京理综,7)W、X、Y、Z均为短周期元素,W的最外层电子数与核外电子总数之比为7∶17;X与W同主族;Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半;含Z元素的物质焰色反应为黄色。下列判断正确的是                                 (  )
A.金属性:Y>Z
B.氢化物的沸点:X>W
C.离子的还原性:X>W
D.原子及离子半径:Z>Y>X
4.(2010·山东理综,11)下列说法正确的是                                                               (  )
A.形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性均依次减弱
C.第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强
D.元素周期律是元素原子核外电子排布周期性变化的结果
5.(2010·全国理综Ⅱ,12)短周期元素W、X、 YZ的原子序数依次增大,且W、X、 YZ的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2、3、 42(不考虑零族元素)。下列关于这些元素的叙述错误的是                                         (  )
A.X和其他三种元素均可形成至少2种二元化合物
B.W和X、Z两种元素分别形成的二元化合物中,均有直线形分子
C.W、X和Y三种元素可以形成碱性化合物
D.Z和其他三种元素形成的二元化合物,其水溶液均呈酸性
6.(2009·山东理综,11)元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素的性质。下列说法正确的是                                                                                                   (  )
A.同一元素不可能既表现金属性,又表现非金属性
B.第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数
C.短周期元素形成离子后,最外层都达到8电子稳定结构
D.同一主族的元素的原子,最外层电子数相同,化学性质完全相同
7.(2009·江苏,8)X、Y、Z、W、R是5种短周期元素,其原子序数依次增大。X是周期表中原子半径最小的元素,Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,Z、W、R处于同一周期,R与Y处于同一主族,Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是                                                                          (  )
A.元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子,其半径依次增大
B.元素X不能与元素Y形成化合物X2Y2
C.元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性:XmY>XmR
D.元素W、R的最高价氧化物对应的水化物都是强酸
8.(2009·海南,10)门捷列夫在描述元素周期表时,许多元素尚未发现,但他为第四周期的三种元素留下了空位,并对它们的一些性质做了预测,X是其中的一种“类硅”元素,后来被德国化学家文克勒发现,并证实门捷列夫当时的预测相当准确。根据元素周期律,下列有关X性质的描述中错误的是                                                                       (  )
A.X单质不易与水反应
B.XO2可被碳或氢还原为X
C.XCl4的沸点比SiCl4的高
D.XH4的稳定性比SiH4的高
9.(2009·广东,11)元素X、Y、Z原子序数之和为36,X、Y在同一周期,X与Z2具有相同的核外电子层结构。下列推测不正确的是                                                      (  )
A.同周期元素中X的金属性最强
B.原子半径X>Y,离子半径X>Z2
C.同族元素中Z的氢化物稳定性最高
D.同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强
10.(2011·北京理综,25)在温度t1t2下,X2(g)和H2反应生成HX的平衡常数如下表:
化学方程式
K(t1)
K(t2)
F2+H22HF
1.8×1036
1.9×1032
Cl2+H22HCl
9.7×1012
4.2×1011
Br2+H22HBr
5.6×107
9.3×106
I2+H22HI
43
34
(1)已知t2>t1,HX的生成反应是____________反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)HX的电子式是__________。
(3)共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强,HX共价键的极性由强到弱的顺序是______________。
(4)X2都能与H2反应生成HX,用原子结构解释原因:______________________________
________________________________________________________________________。
(5)K的变化体现出X2化学性质的递变性,用原子结构解释原因:____________________,
原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。
(6)仅依据K的变化,可以推断出:随着卤素原子核电荷数的增加,________(选填字母)。
a.在相同条件下,平衡时X2的转化率逐渐降低
b.X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱
c.HX的还原性逐渐减弱
d.HX的稳定性逐渐减弱
11.(2009·天津理综,7节选)下表为元素周期表的一部分,请参照元素①~⑧在表中的位置,用化学用语回答下列问题:
(1)④、⑤、⑥的原子半径由大到小的顺序是_____________________________________。
(2)②、③、⑦的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是___________________________。
(3)①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物,写出其中一种化合物的电子式:_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)由表中两种元素的原子按1∶1组成的常见液态化合物的稀溶液易被催化分解,可使用的催化剂为(填序号)________。
a.MnO2                   b.FeCl3                    c.Na2SO3                d.KMnO4
12.(2009·福建理综,23)短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位
置如右图所示,其中T所处
的周期序数与主族序数相等,请回答下列问题:
(1)T的原子结构示意图为______________。
(2)元素的非金属性顺序为(原子的得电子能力):Q______W(填“强于”或“弱于”)。
(3)W的单质与其最高价氧化物的水化物的浓溶液共热能发生反应,生成两种物质,其中一种是气体,反应的化学方程式为______________________________________________。
(4)原子序数比R多1的元素的一种氢化物能分解为它的另一种氢化物,此分解反应的化学方程式是_________________________________________________________________。
(5)R有多种氧化物,其中甲的相对分子质量最小。在一定条件下,2 L的甲气体与0.5 L的氧气相混合,若该混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留,所生成的R的含氧酸盐的化学式是____________。
(6)在298 K下,Q、T的单质各1 mol完全燃烧,分别放出热量a kJ和b kJ。又知一定条件下,T的单质能将Q从它的最高价氧化物中置换出来,若此置换反应生成3 mol Q的单质,则该反应在298 K下的ΔH=________________(注:题中所设单质均为最稳定单质)。

大题冲关滚动练之五——元素推断题
1. X、Y、Z、W均为短周期元素组成的物质,它们之间有如图所示转化关系:
请你从所学的知识出发,归纳出四组符合上述要求的X、Y、Z、W的组合。
 
X
Y
Z
W
备注
(1)
 
 
 
 
W为单质
(2)
 
 
 
 
W为酸
(3)
 
 
 
 
W为碱
(4)
 
 
 
 
W为氧化物
2.(2010·全国理综Ⅱ,28)A、B、C、D、E、F、G、H和I是中学化学中常见的气体,它们均由短周期元素组成,具有如下性质:
①A、B、E、F、G能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,I能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,C、D、H不能使湿润的石蕊试纸变色;
②A和I相遇产生白色烟雾;
③B和E都能使品红溶液褪色;
④将红热的铜丝放入装有B的瓶中,瓶内充满棕黄色的烟;
⑤将点燃的镁条放入装有F的瓶中,镁条剧烈燃烧,生成白色粉末,瓶内壁附着黑色颗粒;
⑥C和D相遇生成红棕色气体;
⑦G在D中燃烧可以产生E和H2O;
⑧将B和H在瓶中混合后于亮处放置几分钟,瓶内壁出现油状液滴并产生A。
回答下列问题:
(1)A的化学式是______,②中烟雾的化学式是___________________________________;
(2)④中发生反应的化学方程式是_______________________________________________
________________________________________________________________________
(3)⑤中发生反应的化学方程式是______________________________________________
________________________________________________________________________
(4)C的化学式是________,D的化学式是________;
(5)⑦中发生反应的化学方程式是_______________________________________________
________________________________________________________________________
(6)H的化学式是__________。
3.X、Y、Z三种短周期元素,它们的原子序数之和等于16,X2、Y2、Z2在常温下都是无色气体,它们均为工业合成某化工产品的重要原料,其流程如下:
已知:①一定条件下,X2与Y2能反应生成A,X2与Z2能反应生成B;
②B和C分子均为常见的10电子微粒。
请回答下列问题:
(1)X元素在周期表中的位置是________________________________________________
(2)X2与Z2可制成新型化学电源(KOH溶液作电解质溶液),两个电极均由多孔石墨制成,通入的气体在电极表面放电,负极电极反应式为__________________________________
(3)化合物B吸收C后形成的溶液pH   7(填“大于”、“小于”或“等于”),其原因是(用离子方程式表示)
________________________________________________________________________。
(4)写出由C生成A和B的化学方程式___________________________________________
________________________________________________________________________
4.现有3种化合物A、B、C均含短周期元素R,其转化关系如下图所示。
ABC
(1)若A由第三周期2种元素组成。常温下,0.1 mol·L1 X溶液的pH=13,则R在周期表中的位置是____________,X中阴离子的电子式是______________,B转化为C的离子方程式是_________________________________________________________________。
(2)若常温下A、B、C、X均为气态物质,1 mol A中含有共价键的数约为1.806×1024,X 为单质,A与X反应生成B的化学方程式是_______________________________________;
在一定条件下,A与C反应可消除C对大气的污染,该反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
5.今有原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。已知A、C、F三原子的最外层共有11个电子,这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应且均生成盐和水。D和E各有如下表所示的电子层结构。在一般情况下,B元素的单质不能与A、C、D、E元素的单质化合。
元素
最外层电子数
次外层电子数
D
x
x+4
E
x+1
x+4
按要求填空:
(1)各元素的元素符号分别为C__________,E____________________________________,
D和E两者的氢化物稳定性较强的是____________(填化学式)。
(2)工业上制取单质D的化学方程式为___________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)A与C两元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为_________________。
(4)E与F形成E的最高价化合物,0.25 mol该固体物质与足量水充分反应,最终生成两种酸,并放出a kJ的热量。写出该反应的热化学方程式:_______________________________
________________________________________________________________________。
6.五种短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A、B、C三种元素原子核外电子层数之和是5。A、B两元素原子最外层电子数之和等于C元素原子最外层电子数;B元素原子最外层上的电子数是其电子层数的2倍,A和C可以形成化合物CA3;B与D的原子序数之比为3∶4;E元素原子最外层电子数比次外层电子数少1。请回答:
(1)由A、B两种元素组成的分子有多种,其中一种分子含10个电子,写出其电子式______________。
(2)化合物甲由A、B、C、D四种元素组成,既可以与盐酸反应又可以与NaOH溶液反应,且甲为无机盐,其化学式为____________。
(3)由A、C、E三种元素组成的化合物C2A6E2是一种重要的化工原料,属于离子化合物,易溶于水,溶液呈酸性,水解原理与NH4Cl类似。写出该化合物第一步水解的离子反应方程式_____________________________________________________________________。
(4)胶态磁流体在医学上有重要的用途,而纳米级Fe3O4是磁流体中的重要粒子,其制备过程可简单表示如下:
①将化合物CA3通入等物质的量的FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液中,生成两种碱,写出该反应过程中的总离子方程式__________________________________________________
________________________________________________________________________。
②上述反应生成的两种碱继续作用得到Fe3O4,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
7.甲、乙、丙、丁是4种短周期元素,它们的原子序数依次增大,其中甲和丙、乙和丁分别是同主族元素,又知乙、丁两元素的原子核中质子数之和是甲、丙两元素的原子核中质子数之和的2倍,甲元素的一种核素核内无中子。
(1)丙、丁组成的常见化合物,其水溶液呈碱性,原因是
________________________________________________________________________
(用离子方程式表示);
写出两种均含甲、乙、丙、丁四种元素的化合物相互间发生反应,且生成气体的离子方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)丁的单质能跟丙的最高价氧化物的水化物的浓溶液发生氧化还原反应,生成的两种正盐的水溶液均呈碱性,写出该氧化还原反应的离子方程式____________________________
________________________________________________________________________。
(3)甲、乙、丁可形成A、B两种微粒,它们均为-1价双原子阴离子,且A有18个电子,B有10个电子,则A与B反应的离子方程式为____________________________________。
(4)4.0 g丁单质在足量的乙单质中完全燃烧放出37.0 kJ热量,写出其热化学方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

答案
【例1】 C 【例2】 C 【例3】 B
【例4】 D 
【例5】 D 
【例6】 C 
【例7】 B 
【例8】 (1)D (2)第三周期第ⅢA族
(3)次氯酸钙 ClO+2H+Cl===Cl2↑+H2O
【例9】 C
【例10】 (1)第四周期第Ⅷ族 (2)2BrCl+2NaI===Br2+I2+2NaCl
(3)第三周期第ⅠA族 易
真题重组·规范集训
1.A 2.C 3.B 4.D 5.D 6.B 7.C
8.D 9.B
10.(1)放热 (2)
(3)HF、HCl、HBr、HI
(4)卤素原子的最外层电子数均为7,易得电子 (5)同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多 (6)ad
11.(1)Na>Al>O (2)HNO3>H2CO3>H2SiO3 (3)                或
(4)ab
12.(1) (2)弱于
(3)S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O
(4)2H2O22H2O+O2↑(或其他合理答案)
(5)NaNO2 (6)(3a4b) kJ·mol1
答案
1.
 
X
Y
Z
W
(1)
C
CO
CO2
O2
(2)
Na2CO3
NaHCO3
CO2
HCl
(3)
AlCl3
Al(OH)3
NaAlO2
NaOH
(4)
NaOH
Na2CO3
NaHCO3
CO2
2.(1)HCl NH4Cl (2)Cu+Cl2CuCl2
(3)2Mg+CO22MgO+C (4)NO O2
(5)2H2S+3O22H2O+2SO2
(6)CH4(其他合理答案也给分)
3.(1)第二周期第ⅥA族
(2)H2+2OH-2e===2H2O
(3)大于 NH3·H2ONH+4+OH(或NH3+H2ONH3·H2ONH+4+OH)
(4)4NH3+5O2催化剂△4NO+6H2O
4.(1)第三周期第ⅢA族 [H]
Al(OH)3+OH===AlO+2H2O
(2)4NH3+5O2催化剂△4NO+6H2O
8NH3+6NO27N2+12H2O
5.(1)Al P PH3
(2)SiO2+2CSi+2CO↑
(3)Al(OH)3+OH===AlO+2H2O
(4)PCl5(s)+4H2O(l)===H3PO4(aq)+5HCl(aq) ΔH=-4a kJ·mol1
6.(1)HC, H
(2)NH4HCO3或(NH4)2CO3
(3)N2H2+6+H2O[N2H5·H2O]+H
(4)①Fe2+2Fe3+8NH3+8H2O===Fe(OH)2↓+2Fe(OH)3↓+8NH+4
②Fe(OH)2+2Fe(OH)3===Fe3O4+4H2O
7.(1)S2+H2OHS+OH HSO+H===SO2↑+H2O
(2)3S+6OH===2S2+SO2-3+3H2O
(3)HS+OH===S2+H2O
(4)S(s)+O2(g)===SO2(g)
ΔH=-296.0 kJ·mol1
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