小题14 元素周期表、律(根据物质结构角度的元素推断)——备战2021年高考化学经典小题考前必刷(全国通用)(解析版)
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资料简介
小题 14 元素周期表、律(根据物质结构角度的元素推断) 刷知识 元素推断的方法与技巧 1.原子结构、物质结构推断 (1)利用电子排布规律推断 ①原子核内无中子的原子是氢(H)。若 a-的电子层结构与氦相同,则 a 是氢(H)。 ②X 元素的原子内层电子数是最外层电子数的一半,则 X 是碳(C)。 ③短周期主族元素中,原子半径最大的是钠(Na)。 ④短周期主族元素中,最高正价为最低负价绝对值 3 倍的元素是硫(S)。 ⑤短周期主族元素中,最外层电子数是次外层 2 倍的元素是碳(C)、3 倍的元素是氧(O)。 ⑥短周期主族元素中,内层电子数是最外层电子数 2 倍的元素是锂(Li)或磷(P)。 ⑦短周期主族元素中,电子层数和最外层电子数相同的金属元素是铝(Al)。 利用电子排布推断实质是电子排布规律的体现, 如 则有最外层电子是内层电子的 1 10 。 (2)利用化合价推断 最高正价=最外层电子数(O、F 除外) 负价=-|8-最外层电子数|,以及其他的变价,如 N 的+1、+2、+3、+4 价,甚至利用化合价的数 值关系。 (3)利用物质结构推断 如 2019 年 ,结合有机物的价键规律,C 为 4 价,O 为 2 价,N 为 3 价, H 为 1 价,及形成 C—C、C===C、C≡C、C===O、C—O、C—N 等推断元素。 (4)8e-、18e-微粒推断 ①10 电子微粒 若 10 电子微粒满足关系: ,则一定是 NH+ 4 +OH-===== △ NH3↑+H2O。 ②18 电子微粒 刷试题 难度:★★★☆☆ 建议用时: 20 分钟 正确率 : /15 1.一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示),具有良好的储氢性能,其中元素 W、X、Y、Z 的原子 序数依次增大、且总和为 24。下列有关叙述错误的是 A.该化合物中,W、X、Y 之间均为共价键 B.Z 的单质既能与水反应,也可与甲醇反应 C.Y 的最高化合价氧化物的水化物为强酸 D.X 的氟化物 XF3 中原子均为 8 电子稳定结构 【答案】D 【分析】 一种由短周期主族元素形成的化合物,具有良好的储氢性能,其中元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大, 且总和为 24,根据图示,W 为 1 价形成共价键,W 为氢,Z 为+1 价阳离子,Z 为 Na,Y 为 3 价,Y 为 N, 24-1-11-7=5,X 为 B 元素。 【详解】 A.该化合物中,H、B、N 之间均以共用电子对形成共价键,故 A 正确; B.Na 单质既能与水反应生成氢氧化钠和氢气,也能与甲醇反应生成甲醇钠和氢气,故 B 正确; C.N 的最高价氧化物的水化物 HNO3 为强酸,故 C 正确; D.B 的氟化物 BF3 中 B 原子最外层只有 6 个电子,达不到 8 电子稳定结构,故 D 错误; 故选 D。 2.科学家合成出了一种新化合物(如图所示),其中 W、X、Y、Z 为同一短周期元素,Z 核外最外层电子 数是 X 核外电子数的一半。下列叙述正确的是 A.WZ 的水溶液呈碱性 B.元素非金属性的顺序为 X>Y>Z C.Y 的最高价氧化物的水化物是中强酸 D.该新化合物中 Y 不满足 8 电子稳定结构 【答案】C 【分析】 由 W、X、Y、Z 为同一短周期元素,Z 的核外最外层电子数是 X 核外电子数的一半可知,Z 为 Cl、X 为 Si, 由化合价代数和为 0 可知,Y 元素化合价为—3 价,则 Y 为 P 元素;由 W 的电荷数可知,W 为 Na 元素。 【详解】 A 项、氯化钠为强酸强碱盐,水溶液呈中性,故 A 错误; B 项、同周期元素从左到右,非金属性依次增强,则非金属性的强弱顺序为 Cl>S>P,故 B 错误; C 项、P 元素的最高价氧化物对应水化物为磷酸,磷酸是三元中强酸,故 C 正确; D 项、新化合物中 P 元素化合价为—3 价,满足 8 电子稳定结构,故 D 错误。 故选 C。 3.双核反应即一种轰击粒子与另一原子核碰撞所诱发的反应,又称诱发核反应。1919 年卢瑟福用 粒子(即 氦核 4 2 He )轰击非金属原子 A Z X ,得到核素 17 Z+1Y : 17A 4 1 Z+1Z 2 1X+ He Y+ H 其中短周期元素 X Y、 的最外层电子数之和为 11。下列叙述正确的是( ) A. X 是第二周期第ⅤA 族元素 B. X 与 Y 只能形成一种化合物 C.原子半径: Y>X D.简单氢化物的稳定性: X>Y 【答案】A 【分析】 原子轰击实验中,满足质子数和质量数守恒,所以 A+4=17+1,所以 A=14;且 Y 原子比 X 原子的质子数大 1,二者最外层电子数之和为 11,设 X 的最外层电子数为 a,则 Y 的最外层电子数为 a+1,故 a+a+1=11,a=5, 则 X 为 N,Y 为 O。 【详解】 A.由分析可知 X 为 N,N 属于第二周期第ⅤA 族元素,A 项正确; B.X 与 Y 形成,NO、NO2、N2O、N2O4、N2O3、N2O5 六种化合物,B 项错误; C.原子半径 N>O,C 项错误; D.由于非金属性 NY>X>R B.第一电离能:W>Z>Y>R C.简单离子的半径:W>Y>Z>R D.简单氢化物的沸点:R>W>Z>Y 【答案】C 【分析】 R 的原子半径在同周期主族元素中最大,且 X、Y、Z、R、W 为原子序数依次增大的短周期元素,故 R 为 Na;X、R 最外层电子数相同,故 X 为 H;X、Y、Z、W 形成的某种化合物可表示为[YX4]+[WZ4]-,故 Y 为 N,Z 为 O,W 为 Cl,即[YX4]+[WZ4]-为 4 4NH ClO ,X 为 H、Y 为 N、Z 为 O、R 为 Na、W 为 Cl。 【详解】 A.非金属性越强,电负性越大,同周期自左而右电负性增大,金属性越强电负性越小,故电负性 Z>W,A 项错误; B.元素核外电子排布处于全满或半满的状态下第一电离能较大,N>O,Y>Z,B 项错误; C.核外电子排布相同的离子,核电荷数越大离子半径越小;离子半径大小为 W>Y>Z>R,Cl->N3- >O2->Na+, C 项正确; D.水分子之间存在氢键,沸点高于 HCl,D 项错误; 答案选 C。 5.科学家合成一种化合物是很多表面涂层的重要成分,其结构如图所示,其中 W X Y Z、 、 、 为原子序数 依次增大的短周期主族元素,只有 X Y、 在同一周期。下列说法正确的是( ) A.X 的氢化物均为气体 B.原子半径: X Y C.Y 与 W 形成的所有化合物仅含有极性共价键 D. 2ZY 作为一种高效安全绿色杀菌剂,在自来水消毒等方面应用广泛 【答案】D 【分析】 由题意可知,W X Y Z、 、 、 为原子序数依次增大的短周期主族元素,只有 X Y、 在同一周期,可知 W 位 于第一周期,则 W 为 H,则 Z 为 Cl 。题给结构中Ⅹ形成四个单键,Y 能形成两个单键或一个双键,则 X 为 C Y, 为 O,据此解答。 【详解】 A.碳的氢化物有多种,可以是气体、液体、固体,A 错误; B.C 的原子半径大于 O,B 错误; C. 2 2H O 含有非极性键,C 错误: D. 2ClO 可作为消毒剂、漂白剂,是一种高效安全绿色杀菌剂,D 正确。 答案选 D。 6.一种用于合成治疗免疫疾病药的物质,其结构如图所示,其中 X、Y、Z、Q、W 为 1~20 号元素且原子 序数依次增大,Z 与 Q 同主族,Q 和 W 的简单离子具有相同的电子层结构。下列叙述不正确的是 A.Y 的氢化物的熔点一定低于 Z 的氢化物的熔点 B.Z 元素能形成两种氢化物 C.WZX 与 WXQ 化学键类型相同 D.W2Q2Z3 溶液与 Q 的最高价氧化物对应的水化物反应有黄色浑浊和无色气体产生 【答案】A 【分析】 由结构图可知 W 形成+1 价阳离子,W 可能是 Na 或 K,Z 形成双键即形成两对共用电子对达到稳定结构则 Z 最外层电子数为 6,Z 和 Q 同主族,可知 Z 应为 O,Q 为 S,W 的原子序数大于 S,则 W 为 K,Y 能形 成四对共用电子对,其最外层电子数应为 4,且原子序数在 O 前,则 Y 为 C,X 形成一对共用电子对达到 稳定结构,且原子序数在 C 前,则 X 为 H,据此解答。 【详解】 A.Y 为 C,其能形成的氢化物包含各种烃类物质,相对分子质量大的烃的熔点高于水的熔点,故 A 错误; B.Z 为 O,能形成 H2O 和 H2O2 两种氢化物,故 B 正确; C.KOH 和 KHS 中均含有离子键和极性共价键,化学键类型相同,故 C 正确; D.K2S2O3 和 H2SO4 反应生成二氧化硫和硫单质,故 D 正确; 故选:A。 7.化合物 M 的结构如图所示。X、Y、Z、W 为原子序数递增的短周期主族元素,Y 在自然界中以化合态 的形式存在,Z 的最外层电子数是其电子层数的 3 倍。下列说法正确的是 A.化合物 M 中各原子或离子均达到 2 或 8 电子稳定结构 B.X 与 Z 能形成一种极性化合物和一种非极性化合物 C.元素 Z、元素 W、元素 Y 的单质熔点依次升高 D.因 X3YZ3 分子间存在氢键,故 X3YZ3 分子很稳定 【答案】C 【分析】 Z 的最外层电子数是其电子层数的 3 倍,可知 Z 为 O,由结构图可知 W 能形成 W+,则其最外层电子数为 1, 应为 Na,X 形成 1 对共用电子达到稳定结构,其最外层电子数可能是 1 或 7,结合其原子序数在 Z(O)前, 则 X 应为 H,Y 有的形成三条键,两个形成 4 条键,结合阴离子带两个负电荷,可知其中 2 个 Y 各得 1 个 电子后再与四个 Z 形成 4 对共用电子,则 Y 最外层电子数为 3,Y 为 B,据此解答。 【详解】 A.化合物 M 中形成 3 个共价键的 B 未达到 8 电子稳定结构,A 错误; B.H2O 和 H2O2 均为极性分子,B 错误; C.元素 O、Na、B 的单质依次为分子晶体、金属晶体、共价晶体,其熔点依次升高,C 正确; D.氢键是较强的分子间作用力,只影响物质的物理性质,分子的稳定性与氢键无关,D 错误; 故选:C; 8.X、Y、Z、W 为原子序数依次增大的常见元素,它们可以形成结构式如图所示的常见有机化合物 Q。W 元素原子最外层电子数是电子层数的 3 倍。下列说法正确的是( ) A.Z 和 Cl 两元素的气态氢化物反应生成共价化合物 B.Y 和 W 所形成的化合物一定能与碱溶液反应 C.化合物 Q 与熟石灰共热会放出刺激性气味气体 D.X 和 Na 形成的化合物与水反应,一定会生成 NaOH 【答案】D 【分析】 X、Y、Z、W 为原子序数依次增大的常见元素,它们可以形成结构式如图所示的常见有机化合物 Q,Y 显 4 价,Y 为 C 元素,Z 显 3 价,Z 为 N 元素,X 为 H 元素。W 元素原子最外层电子数是电子层数的 3 倍, W 为 O 元素。化合物 Q 是尿素。 【详解】 A. Z 为 N 元素,和 Cl 两元素的气态氢化物反应生成 NH4Cl 是离子化合物,故 A 错误; B. Y 和 W 所形成的化合物有 CO、CO2 ,CO 不能与碱溶液反应,故 B 错误; C. 化合物 Q 是尿素不是铵盐,与熟石灰共热不会放出刺激性气味气体,故 C 错误; D. X 和 Na 形成的化合物 NaH 与水反应,一定会生成 NaOH 和氢气,故 D 正确; 故选 D。 9.锂金属电池的电解液在很大程度上制约着锂电池的发展,某种商业化锂电池的电解质的结构如图所示。 已知短周期主族元素 X、Y、Z、M 和 W 的原子序数依次增大,且 10.1 mol L XW 的水溶液呈酸性且 pH 1 。 下列说法正确的是( ) A.元素的非金属性:X>Z B.简单氢化物的沸点:M>W>Z C.简单离子半径:W>M D. 2 3Li ZM 为弱电解质 【答案】B 【分析】 根据价键理论和 10.1 mol L XW 的水溶液的 pH 1 ,可初步分析,X 为 H,Y 或 Z 可能为第ⅣA 族元素, M 为第ⅥA 族元素,W 为第ⅦA 族元素,而氢卤酸的水溶液为弱酸的只有 HF ,可确定 W 为 F,那么 M 为 O,由此可知,Y 和 Z 只有一个属于第ⅣA 族元素,再结合 Y 元素的成键特征可知,Y 为 B、Z 为 C。 【详解】 A.元素的非金属性 C H ,选项 A 错误; B.简单氢化物的沸点 2 4H O HF CH  ,选项 B 正确; C.电子层数相同,核电荷数越小,离子半径越大,则简单离子半径 2O F  ,选项 C 错误; D. 2 3Li CO 为强电解质,选项 D 错误。 答案选 B。 10.W、X、Y、Z 为短周期主族元素且原子序数依次增大,W 与 Y 同主族,X 与 Z 同主族。其中 X、Y、 Z 构成的某种物质结构如图所示。下列叙述正确的是( ) A.W 与 X 形成的化合物是共价化合物 B.Y 和 Z 形成的最简单化合物水溶液呈酸性 C.简单离子半径:Z>Y>X>W D.向该物质中加人稀硫酸,产生气泡和淡黄色沉淀 【答案】D 【分析】 W、X、Y、Z 为短周期主族元素且原子序数依次增大,W 与 Y 同主族,X 与 Z 同主族。由 知,Z 可形成 6 对共用电子对、X 可形成 2 对共用电子对,则 Z 为 S、X 为 O,Y 为+1 价,Y 为 Na,则 W 为 H 或 Li; 【详解】 A. 氧与氢形成的化合物可以是共价化合物、氧与锂形成的是离子化合物,A 错误; B. Y 和 Z 形成的最简单化合物为硫化钠,水溶液因水解呈碱性,B 错误; C. 同主族从上到下离子半径递增、电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,则简单离子半 径:Z>X >Y >W,C 错误; D.该物质为硫代硫酸钠,加入稀硫酸,生成硫酸钠、二氧化硫、硫和水,故产生气泡和淡黄色沉淀,D 正 确; 答案选 D。 11.X、Y、Z、W 是原子序数依次增大的 4 种短周期元素,其中 Y 和 Z 的单质是组成空气的主要成分,W 的原子半径是短周期主族元素中最大的,X、Y、Z 三种元素可组成一种化合物 M,M 的结构式为 。 下列说法正确的是 A.M 中各原子均达 8 电子稳定结构 B.由 Y、Z、W 三种元素形成的化合物只有一种 C.Y、Z、W 形成的简单离子半径大小顺序为 W>Y>Z D.M 可作还原剂,与 Cl2 反应生成 1 mol Y2 时失去 2 mol e- 【答案】D 【分析】 组成空气的主要成分是氮气和氧气,根据原子序数 Y>Z,则 Y 为 O 元素,Z 为 N 元素,W 的原子半径是短 周期元素中最大的,则 W 是 Na 元素,M 的结构式中,X 可以形成一条共价键,且 X 是原子序数最小的, 则 X 是 H 元素 【详解】 A.M 中 H 原子只能达到 2 电子稳定结构,A 项不符合题意; B.形成的化合物是 NaNO2 和 NaNO3,B 项不符合题意; C.N3-、O2-、Na+的电子层数相同,根据“序小径大”的规律,半径大小为 N3->O2->Na+即 Z>Y>W,C 项不符 合题意; D.M 为 NH2OH,其中 H 是+1 价,O 是-2 价,N 是-1 价,每生成 1 个 N2,N 元素化合价升高,失去 2 个 电子,所以生成 1molN2 时失去 2mol 电子,D 项符合题意; 故正确选项为 D 12.X、Y、Z、W、R 是原子序数依次增大的短周期主族元素,Y 的同位素常用于判定古文物的年代,R 与 Y 位于同一主族,W 的电子层数与主族序数相同,X、Y、Z 组成的化合物甲的球棍模型如图所示,甲在 疫情期间可用做消毒剂。下列说法正确的是 A.X 与 Y 只能形成两种二元化合物 B.最高价氧化物对应水化物的酸性:R>Y C.原子半径的大小关系:W>R>Z>Y>X D.化合物甲中存在极性共价键、非极性共价键,具有强氧化性 【答案】D 【分析】 判定文物年代可用 14C,故 Y 为 C,则 R 为 Si,由球棍模型知,黑球为 C,空心球半径比 C 小,且周围形 成 1 根共价键,推测为 H,阴影球周围可形成 2 根键,推测为 O,结合原子序数确定 X 为 H,Z 为 O,W 原子序数介于 O 与 Si 之间,且电子层数与最外层电子数(主族序数)相等,故 W 为 Al。 【详解】 A.X:H 与 Y:C 可形成多种烃类有机物,如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等,A 错误; B.由于非金属性 Y:C>R:Si,故最高价氧化物对应水化物的酸性 Y>R,B 错误; C.一般电子层数多,原子半径大,电子层数相同时,核电荷数越大,原子半径越小,故四种原子半径大小 顺序为:W>R>Y>Z>X,C 错误; D.化合价甲中存在极性共价键 C—H、C=O、C—O、O—H,非极性共价键 C—C、O—O,其中过氧键—O—O— 结构具有强氧化性,D 正确; 故答案选 D。 13.X、Y、Z、W 为原子序数依次增大的前四周期元素,基态原子中,X 为元素周期表中半径最小的原子, Z 原子最外层电子数为次外层电子数的三倍,W 原子的价电子排布为 3d104s1,X、Y、Z、W 形成的阳离子 如图所示,下列说法正确的是( ) A.原子半径:Z>Y>X B.气态氢化物的稳定性:Y>Z C.加热时该离子首先失去的组分是 X2Z D.两种配体中的键角:X2Z>YX3 【答案】C 【分析】 半径最小的原子为氢原子,则 X 为 H;价电子排布为 3d104s1,则 W 为 Cu;Z 最外层电子数为次外层电子 数的三倍,则 Z 为 O,由图可以看出,连接三个键的为 N,即 Y 为 N。 【详解】 A.原子半径大小为 Y>Z>X,A 项错误; B.非金属性 O>N,则气态氢化物稳定性 O>N,即 Z>Y,B 项错误; C.加热时先脱水,C 项正确; D.水中 O 原子有两对孤电子对,NH3 中 N 原子只有一对孤电子对,因此水中孤电子对成键电子对排斥作 用更明显,H2O 键角<NH3 键角,D 项错误; 答案选 C。 14.如图所示化合物是一种常见的储氢材料,其中 X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期主族元素,且 X、 Y、Z 处于不同周期。下列叙述错误的是 A.第一电离能:X>Y B.原子半径:Z>Y C.Y 的最高价氧化物的水化物是一元强酸 D.Z 与 X 可形成离子化合物 ZX 【答案】C 【分析】 X、Y、Z 处于不同短周期,故 X 一定为 H,Z+显+1 价,推测为 Na+,即 Z 为 Na,由图示知,阴离子得 1 个电子,中心 Y 周围可形成 4 根键,故 Y 原本含有 3 个价电子,且 Y 与 H、Na 不在同一周期,故 Y 只能 为第二周期的 B。 【详解】 A.在阴离子 - 4BH 中,B 元素显+3 价,H 元素显-1 价,说明 H 元素吸引电子能力强于 B 元素,故 H 原子 更难失电子,所以第一电离能:H>B,A 正确; B.Na 原子电子层为 3 层,B 原子为 2 层,故半径 Na>B,B 正确; C.B 元素最高价氧化物对应水化物为 H3BO3,改写成羟基氧形式为:B(OH)3,由于不含非羟基氧,故为弱 酸,C 错误; D.Na 与 H 可形成离子化合物 NaH,D 正确; 故答案选 C。 15.已知 A B C D E、 、 、 、 是五种短周期主族元素,其原子半径与原子序数的关系如图 1,且 A B C D、 、 、 可形成化合物 X 如图 2,C 与 E 同主族。下列说法错误的是( ) A.简单离子的半径: D>E B.简单氢化物的热稳定性: C>B C.化合物 X 有较强的氧化性 D.C 的单质与 D 的单质在加热条件下的反应产物中含有非极性键 【答案】A 【分析】 由图 1 可知, A B C D E、 、 、 、 原子序数依次增大,结合图 2 信息中 D 形成带 1 个正电荷的阳离子,可 推出 D 为 Na 元素,再结合其他信息推出 A、B、C、D、E 分别为 H、C、O、Na 、S,化合物 X 为 Na2CO3  H2O2, 据此分析解题。 【详解】 A.D、E 的两种简单离子的半径: 2S Na  ,A 错误; B.简单氢化物的热稳定性与元素的非金属性一致,B、C 即 C、O 为同一周期元素从左往右非金属性依次 增强:故 2 4H O CH ,B 正确; C.由图 2 可知化合物中含 2 2H O ,有较强的氧化性,C 正确; D.C 的单质与 D 的单质即 2O 和 Na ,二者在加热条件下的反应产物 2 2ONa 中含有非极性键,D 正确; 故答案为:A。

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