2019-2020年高考化學一輪復習 專題講座六 元素推斷題的知識貯備和解題方法.doc

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2019-2020年高考化學一輪復習 專題講座六 元素推斷題的知識貯備和解題方法 一、元素在周期表中的位置推斷 [知識貯備] 1．根據核外電子的排布規(guī)律 (1)最外層電子規(guī)律 最外層 電子數(N) 3≤N<8 N＝1或2 N>次外層 電子數 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 (Li、Be除外) (2)“陰三陽四”規(guī)律 某元素陰離子最外層電子數與次外層相同，該元素位于第三周期。若為陽離子，則位于第四周期。 (3)“陰上陽下”規(guī)律 電子層結構相同的離子，若電性相同，則位于同周期，若電性不同，則陽離子位于陰離子的下一周期——“陰上陽下”規(guī)律。 [例1]　已知X、Y、Z為三種主族元素，可分別形成Xn＋、Ym＋、Zn－三種離子，已知m>n且X、Y、Z三種原子的M層電子數均為奇數。下列說法中不正確的是(　　) A．三種離子中，Ym＋的離子半徑最小 B．Z的最高價氧化物對應水化物的分子式為HnZO4 C．X、Y、Z一定在同一周期，且原子半徑Z>X>Y D．三種元素相應的最高價氧化物對應水化物之間兩兩會發(fā)生反應 解析　根據題中X、Y、Z之間的相互關系，可以推斷出X、Y、Z分別為Na、Al、Cl元素。Na＋、Al3＋、Cl－三種離子中Al3＋的離子半徑最小，A項正確；Cl的最高價氧化物對應水化物的分子式為HClO4，B項正確；Na、Al、Cl元素同處于第三周期，其原子半徑為Na>Al>Cl，即X>Y>Z，C項錯誤；氫氧化鋁為兩性氫氧化物，D項正確。 答案　C [例2]　短周期元素A、B、C的原子序數依次增大，其原子的最外層電子數之和為10，A與C在周期表中位置上下相鄰，B原子最外層電子數等于A原子次外層電子數，下列有關敘述不正確的是(　　) A．A與C可形成共價化合物 B．A的氫化物的穩(wěn)定性大于C的氫化物的穩(wěn)定性 C．原子半徑A＜B＜C D．C元素組成的單質可與NaOH反應并放出H2 解析　A與C在周期表中位置上下相鄰，A、C同主族，則A在第二周期，B原子最外層電子數等于A原子次外層電子數，B為鎂，據A、B、C三原子的最外層電子數之和為10，則A為碳，C為硅。A與C可形成共價化合物SiC；CH4的穩(wěn)定性大于SiH4；原子半徑B＞C＞A。 答案　C [知識貯備] 2．根據元素周期表結構與原子電子層結構的關系 (1)幾個重要關系式 ①核外電子層數＝周期數(對于大部分元素來說)； ②主族序數＝最外層電子數＝最高正價＝8－|最低負價| ③|最高正價|－|最低負價|＝ (2)熟悉主族元素在周期表中的特殊位置 ①族序數等于周期數的元素：H、Be、Al。 ②族序數等于周期數2倍的元素：C、S。 ③族序數等于周期數3倍的元素：O。 ④周期數是族序數2倍的元素：Li、Ca。 ⑤周期數是族序數3倍的元素：Na、Ba。 ⑥最高正價與最低負價代數和為零的短周期元素：H、C、Si。 ⑦最高正價是最低負價絕對值3倍的短周期元素：S。 ⑧除H外，原子半徑最小的元素：F。 ⑨最高正價不等于族序數的短周期元素：O(F無正價)。 [例3]　現有A、B、C、D四種短周期元素，它們之間的關系如下。原子半徑：AH3PO4，①正確；同一周期，從左至右，元素的非金屬性增強，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性增強，②正確；W為Br，常溫下其單質為液態(tài)，可與鐵粉反應生成溴化鐵，③正確；W的原子序數比Z的大19，④錯誤。 答案　C 二、元素及其化合物的性質推斷 [知識貯備] (1)形成化合物種類最多的元素、單質是自然界中硬度最大的物質的元素或氣態(tài)氫化物中氫的質量分數最高的元素：C。 (2)空氣中含量最多的元素或氣態(tài)氫化物的水溶液呈堿性的元素：N。 (3)地殼中含量最多的元素、氫化物沸點最高的元素或氫化物在通常情況下呈液態(tài)的元素：O。 (4)等物質的量的單質最輕的元素：H；最輕的金屬單質：Li。 (5)單質在常溫下呈液態(tài)的非金屬元素：Br；金屬元素：Hg。 (6)最高價氧化物及其水化物既能與強酸反應，又能與強堿反應的元素：Al。 (7)元素的氣態(tài)氫化物和它的最高價氧化物對應的水化物能起化合反應的元素：N；能起氧化還原反應的元素：S。 (8)元素的單質在常溫下能與水反應放出氣體的短周期元素：Li、Na、F。 [例5]　X、Y、Z為同一短周期中的元素，其原子半徑依次減小，它們的最高價氧化物對應水化物之間，任意兩種混合均可反應，M為Y、Z形成的化合物，其溶液顯酸性。下列說法正確的是(　　) A．其簡單離子的半徑依次增大 B．將M溶液加熱蒸干并灼燒，最后可得Y的氧化物 C．X燃燒的產物中只含離子鍵 D．將少量X單質投入到M溶液中，會置換出Y單質 解析　根據題意不難判斷X、Y分別為Na、Al元素；根據“M為Y、Z形成的化合物，其溶液顯酸性”的信息可知Z為Cl元素；因為Al2S3在水溶液中是不存在的，則答案可知。 答案　B [例6]　A、B、C、D、E都是元素周期表中前20號元素，原子序數依次增大，A是地殼中含量最高的元素，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的氫化物和最高價氧化物對應的水化物均為強酸，且B、C、D的最高價氧化物對應的水化物兩兩混合均能發(fā)生反應生成鹽和水。據此回答下列問題： (1)A和D的氫化物中，沸點較低的是____(選“A”或“D”)。 (2)元素C在元素周期表中的位置是______________________________________________， B的最高價氧化物對應的水化物的電子式為________。 (3)A、D、E可以形成多種鹽，其中一種鹽中A、D、E三種元素的原子個數比為2∶2∶1，該鹽的名稱為________。它的水溶液與D的氫化物的水溶液反應可生成D的單質，該反應的離子方程式為________________。 解析　A是地殼中含量最高的元素，A是氧；D的氫化物和最高價氧化物對應的水化物均為強酸，D是氯；B、C、D三元素在第三周期，它們的最高價氧化物對應的水化物兩兩混合均能反應生成鹽和水，根據B、C、D原子序數依次增大，因此B是鈉，C是鋁；據A、D、E三種元素形成的鹽中，A、D、E三種元素的原子個數比為2∶2∶1知E為＋2價金屬Ca。 答案　(1)D　(2)第三周期第ⅢA族　 (3)次氯酸鈣　ClO－＋2H＋＋Cl－===Cl2↑＋H2O 三、綜合利用“位”、“構”、“性”關系推斷 [知識貯備] 1．“位、構、性”三者之間的關系 2．推斷元素的常用思路 根據原子結構、元素周期表的知識及已知條件，可推算原子序數，判斷元素在周期表中的位置等，基本思路如下： [例7]　短周期主族元素甲、乙、丙、丁、戊五種元素在元素周期表中的位置如下圖所示，其中戊是同周期中原子半徑最小的元素。下列有關判斷正確的是(雙選)(　　) 甲 乙 丙 丁 戊 A.最外層電子數：甲>乙>丙>丁>戊 B．簡單離子的離子半徑：丙<乙<戊<丁 C．含有丁元素的酸有多種 D．乙的氫化物多種多樣，丙、丁、戊的氫化物各有一種 解析　第一周期只有兩種元素，而短周期為前三周期，故甲、乙、丙所在周期為第二周期，戊元素原子半徑最小，故為第三周期第ⅦA族，即Cl元素，由此推知甲、乙、丙、丁分別為B、C、N、S。甲、乙、丙、丁、戊五種元素原子最外層電子數分別為3、4、5、6、7，故A錯；核外電子數相同的簡單離子，其離子半徑隨核電荷數的增加而減小，B正確；丁元素為S，含有S的酸有硫酸、亞硫酸、氫硫酸、硫氰酸等，故選項C正確；氮的氫化物有NH3、N2H4，故D錯。 答案　BC [例8]　下表是元素周期表中的一部分，表中所列字母分別代表一種化學元素，請回答下列問題： (1)寫出j在周期表中的位置__________。 (2)o、i、p三種元素之間能以原子個數之比1∶1兩兩形成互化物，這些互化物的性質類似于這些元素單質的性質。請寫出i、p的互化物與f、l形成的化合物等物質的量反應時的化學方程式：________________________________________________________________________。 (3)假設NH是“元素NH4”的陽離子，則“元素NH4”在周期表中的位置應該是______________；NH4的碳酸鹽應________(填“易”或“不易”)溶于水。 解析　(1)由元素周期表的結構知，j處于第四周期，周期表的第4個橫行的結構包括，第ⅠA～ⅡA族、第ⅢB～ⅦB族、第Ⅷ族、第ⅠB～ⅡB族、第ⅢA～ⅦA族、0族部分元素，j是第Ⅷ族。(2)由題意知i、p的互化物為BrCl，f、l形成的化合物為NaI，BrCl中Cl得電子能力強，Cl為－1價，Br為＋1價，類似于鹵素單質的性質，NaI與BrCl等物質的量反應生成I2。(3)NH4的核電荷數為11，周期表中應在第三周期第ⅠA族，類似于鈉，NH4的碳酸鹽易溶于水。 答案　(1)第四周期第Ⅷ族　(2)2BrCl＋2NaI===Br2＋I2＋2NaCl　(3)第三周期第ⅠA族　易 四、元素推斷的特殊技巧舉例 [知識貯備] 1．“公式”＋“驗證”巧推短周期相鄰元素 (1)若已知三元素的核外電子數(原子序數)之和 經驗公式：≈其中某元素的原子序數 注意：若整除則無解。 (2)若已知相鄰三元素的最外層電子數之和 ①能被3整除，則三種元素的位置關系只能為同周期相鄰或同主族相鄰； ②同時不能被3和2整除，則必有兩元素在同一偶數族，另一元素為相鄰奇數族； ③雖然不能被3整除，但是能被2整除，則必有兩元素在同一奇數族，另一元素為相鄰偶數族。 [例9]　有三種相鄰元素A、B、C，已知A、B處于同一周期，且B、C處于同一主族相鄰位置。又知這三種元素原子的質子數之和是31，最外層電子數之和為17，試推斷A、B、C各為何種元素。 解析?。?…2，＝13(整除)，故一種元素為7N。又由于17既不能被3整除，也不能被2整除，則另外兩元素都在偶數族，只能是8O和16S，經驗證符合題意。 答案　A為N元素，B為O元素，C為S元素。 [知識貯備] 2．位置圖示法 所謂圖示法就是采用圖形或圖表對題目條件進行形象化的展示，直觀地揭示題目條件間的內在聯系和變化規(guī)律，把握解題的關鍵。 [例9]可用圖示法推斷。 解析　分析題意，我們可將A、B、C這三種元素在元素周期表中的位置，列出如下四種情形： 再根據三元素的原子序數的關系，列出代數式，求解，簡單直觀。設B的質子數為x。根據三種元素原子的質子數之和為31，綜合分析上述四種情況，可列出以下四個代數方程式： ①(x－1)＋x＋(x＋8)＝31，解之得x＝8； ②x＋(x＋1)＋(x＋8)＝31，解之得x＝(不合理)； ③(x－1)＋x＋(x－8)＝31，解之得x＝(不合理)； ④(x＋1)＋x＋(x－8)＝31，解之得x＝(不合理)。 則A：質子數8－1＝7，是氮元素；B：質子數為8，是氧元素；C：質子數為8＋8＝16，是硫元素。N、O、S三種元素原子的最外層電子數之和為5＋6＋6＝17，符合題意。 [知識貯備] 3．“直覺”＋“驗證”技巧 直覺，就是一種對問題直接的、有意識的、不經嚴密邏輯推理的思維，它可以跨越復雜的推理過程，直接得出結論。豐富的知識積累是產生直覺的重要前提，但由于直覺產生的結論只是一種可能的猜測，因此只有對結論進行嚴格的邏輯論證和檢驗，才能得出正確的答案。 [例10]　A、B、C、D四種短周期元素，原子序數依次增大。A、D同族，B、C同周期。A、B組成的化合物甲為氣態(tài)，其中A、B的原子數之比為4∶1，由A、C組成的兩種化合物乙、丙都是液態(tài)，乙中A、C原子數之比為1∶1，丙中A、C原子數之比為 2∶1，由D、C組成的兩種化合物丁和戊都是固體，丁中D、C原子數之比為1∶1，戊中D、C原子數之比為2∶1，寫出下列物質的化學式：甲____________，乙________，丙______，丁________，戊________。 解析　根據原子個數比為4∶1的氣態(tài)化合物，直覺將甲猜為CH4，再根據乙、丙分別是由A、C元素形成的原子數之比為1∶1、2∶1的液態(tài)化合物，直覺將乙猜為H2O2，丙猜為H2O；根據A、D同主族，順推A、B、C、D四種元素分別為氫、碳、氧、鈉，最后根據B、C同周期，D、C形成原子個數比為1∶1、2∶1的固體化合物，分別為Na2O2、Na2O符合實際，則猜想正確。 答案　CH4　H2O2　H2O　Na2O2　Na2O