元素推斷有妙招尋找突破是關(guān)鍵

福建

洪茲田 陳女婷

元素推斷是每年高考必考題型，常以選擇題形式進(jìn)行考查。元素推斷涉及知識點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，學(xué)生普遍感到困難棘手。解決此類試題時，一般先利用相關(guān)信息作為元素推斷的突破口，將題中涉及的元素推斷出來，再根據(jù)元素周期律、元素化合物知識及相關(guān)基本概念、基本理論或化學(xué)反應(yīng)原理逐一對照選項(xiàng)進(jìn)行判斷。

一、元素推斷的思維模型

二、元素推斷的常見突破口

1.從核外電子排布規(guī)律入手(內(nèi)容、舉例略)

2.從元素原子的最高正價與最低負(fù)價關(guān)系入手(內(nèi)容、舉例略)

3.從元素在周期表中的相對位置關(guān)系入手

(1)第一周期只有H和He，ⅠA族為周期表最左側(cè)邊界，0族為周期表的最右側(cè)邊界。

(2)第一、二、三周期元素種類為2、8、8。同族相鄰元素原子序數(shù)之差關(guān)系有：第一、第二周期相差2，第二、第三周期相差8。

【例1】(2017·全國卷Ⅲ·12)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相對位置如表所示，這四種元素原子的最外層電子數(shù)之和為21。下列關(guān)系正確的是

( )

A.氫化物沸點(diǎn)：W

B.氧化物對應(yīng)水化物的酸性：Y>W

C.化合物熔點(diǎn)：Y2X3

D.簡單離子的半徑：Y

【答案】D

【解析】設(shè)Y的最外層電子數(shù)為a，則W、X、Z的最外層電子數(shù)分別為a+2、a+3、a+4，則a+(a+2)+(a+3)+(a+4)=21，解得a=3。W、X位于第二周期，Y、Z位于第三周期，則Y為鋁元素，W為氮元素，X為氧元素，Z為氯元素。W的氫化物NH3分子間可形成氫鍵，因此其沸點(diǎn)高于HCl，故A錯誤；Y的氧化物對應(yīng)水化物Al(OH)3呈兩性，W的氧化物對應(yīng)水化物HNO2、HNO3均顯酸性，故B錯誤；熔點(diǎn)：Al2O3(離子晶體)>AlCl3(分子晶體)，故C錯誤；X、Y的簡單離子半徑：O2->Al3+，故D正確。

4.從原子結(jié)構(gòu)特征入手(舉例略)

序號相關(guān)描述元素1主族序數(shù)等于周期序數(shù)的短周期元素H、Be、Al2主族序數(shù)等于周期序數(shù)2、3倍的短周期元素C、S、O3周期序數(shù)是主族序數(shù)2倍的短周期元素Li、Ca4最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的短周期元素Be、Ar5最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)2、3、4倍的短周期元素C、O、Ne6原子序數(shù)、周期序數(shù)、主族序數(shù)相等的短周期元素H7最外層電子數(shù)為2的短周期元素He、Be、Mg

5.從特殊微粒(10電子體、18電子體)入手

10電子、18電子微粒推斷可以以0族元素原子Ne(10電子)、Ar(18電子)為“中介”進(jìn)行推斷。抓住H有1個電子、H+無電子，進(jìn)行化學(xué)“邏輯運(yùn)算”。18電子微粒，可視為“9電子微粒”×2組合。

(1)10電子微粒推導(dǎo)

(2)18e-微粒推導(dǎo)

( )

A.離子半徑：D>C>B

B.由A與B兩種元素共同形成的10電子粒子有3種

C.D元素在周期表中的位置可以是第二周期ⅡA族

D.丁物質(zhì)均由非金屬元素組成，只含共價鍵

【答案】B

6.從“元素之最”入手(舉例略)

序號相關(guān)描述元素1空氣中含量最多的元素N2地殼中含量最多的(非金屬)元素O3地殼中含量最多的金屬元素Al4自然界中形成化合物種類最多的元素C

續(xù)表

7.從物質(zhì)的特殊組成入手

序號組成描述1H與O可形成H2O、H2O22Na與O可形成Na2O、Na2O23C與O可形成CO、CO2等4Cu與O可形成Cu2O、CuO5Cl與O可形成Cl2O、ClO2、Cl2O7等6Fe與Cl可形成FeCl2、FeCl37C與H可形成多種烴類物質(zhì)8N與H可形成NH3、N2H4等9O與S可形成SO2、SO310N的含氧酸有HNO2、HNO311S的含氧酸有H2SO3、H2SO4等12Cl的含氧酸有HClO、HClO2、HClO3、HClO413Si的含氧酸有H2SiO3、H4SiO4等14N與O可形成N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5

【例3】(2018·全國卷Ⅱ·10)W、X、Y和Z為原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素。W與X可生成一種紅棕色有刺激性氣味的氣體；Y的周期數(shù)是族序數(shù)的3倍；Z原子最外層的電子數(shù)與W的電子總數(shù)相同。下列敘述正確的是

( )

A.X與其他三種元素均可形成兩種或兩種以上的二元化合物

B.Y與其他三種元素分別形成的化合物中只含有離子鍵

C.四種元素的簡單離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)

D.W的氧化物對應(yīng)的水化物均為強(qiáng)酸

【答案】A

【解析】紅棕色有刺激性氣味的氣體為NO2，W與X分別為氮元素、氧元素。Y的周期數(shù)是族序數(shù)的3倍，則Y為鈉元素。Z原子最外層的電子數(shù)與W的電子總數(shù)相同，則Z為氯元素。X(O)與W(N)可形成NO、NO2、N2O4等二元化合物、X(O)與Y(Na)可形成Na2O、Na2O2等二元化合物、X(O)與Y(Cl)可形成ClO2、Cl2O7等二元化合物，故A正確；Y(Na)與X(O)可形成Na2O2，含有離子鍵和共價鍵，故B錯誤；W、X、Y的簡單離子N3-、O2-、Na+均為10電子微粒，Z的簡單離子Cl-是18電子微粒，故C錯誤；W(N)的氧化物對應(yīng)的水化物有HNO2(弱酸)、HNO3(強(qiáng)酸)，故D錯誤。

8.從化學(xué)反應(yīng)特征入手

序號相關(guān)描述對應(yīng)元素或?qū)?yīng)物質(zhì)或相關(guān)反應(yīng)1在冷的濃硫酸(或濃硝酸)中鈍化的金屬Al、Fe2既能與酸反應(yīng),又能與堿反應(yīng)Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的酸式鹽(如HCO-3、HSO-3等)、弱酸的銨鹽[如(NH4)2CO3、(NH4)2SO3等] 3最高價氧化物及其對應(yīng)的水化物既能與強(qiáng)酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的元素Al4能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的金屬Al5最高價氧化物對應(yīng)的水化物與最低價氫化物能反應(yīng)生成鹽的元素(或元素的氣態(tài)氫化物和其最高價氧化物對應(yīng)的水化物能發(fā)生化合反應(yīng)的元素)N6元素的氣態(tài)氫化物和它的最高價氧化物對應(yīng)的水化物能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的元素S7唯一溶于HF的酸性氧化物SiO28可腐蝕玻璃的無氧酸HF9單質(zhì)在常溫下能與冷水劇烈反應(yīng)并放出氣體的短周期元素Na、F10能與堿反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的非金屬Si11能與水反應(yīng)產(chǎn)生氧氣的非金屬F2

續(xù)表

【例4】(2018·全國卷Ⅰ·12)主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外層電子數(shù)之和為10；W與Y同族；W與Z形成的化合物可與濃硫酸反應(yīng)，其生成物可腐蝕玻璃。下列說法正確的是

( )

A.常溫常壓下X的單質(zhì)為氣態(tài)

B.Z的氫化物為離子化合物

C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈堿性

D.W與Y具有相同的最高化合價

【答案】B

【解析】W、X、Y、Z為1～20號主族元素。能腐蝕玻璃的是HF，CaF2(或KF)可與濃硫酸反應(yīng)生成HF。W是氟元素，Z是鈣元素(或鉀元素)。W與Y同族，則Y是氯。W、X、Z最外層電子數(shù)之和為10，則X的最外層電子數(shù)為10-7-2=1，X是鈉元素，鈉在常溫常壓下是固態(tài)，故A錯誤；CaH2中含離子鍵，為離子化合物，故B正確；Y和Z形成的化合物CaCl2(或KCl)的水溶液呈中性，故C正確；氟元素?zé)o正價，氯元素的最高正價為+7，故D錯誤。

9.從物質(zhì)典型特征入手

(1)顏色特征

序號相關(guān)描述對應(yīng)物質(zhì)或相關(guān)反應(yīng)1焰色為黃色的物質(zhì)Na、Na+2焰色為紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃)的物質(zhì)K、K+3紅色物質(zhì)紫紅色:Cu;磚紅色:Cu2O;紅棕色:Br2、NO2、Fe2O34淺黃色物質(zhì)S、Na2O2、AgBr5黃色物質(zhì)AgI、Ag3PO46黃綠色氣體Cl27黑色物質(zhì)C、CuO、MnO2、FeO、Fe3O4、CuS、FeS8藍(lán)色物質(zhì)Cu2+、Cu(OH)29淺綠色溶液亞鐵溶液(含F(xiàn)e2+)10紅褐色沉淀Fe(OH)311燃燒產(chǎn)生蒼白色火焰H2在Cl2中燃燒12使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)(遇酚酞溶液變紅)的氣體NH313在空氣中由無色迅速變?yōu)榧t棕色的氣體NO14加濃NaOH溶液并加熱,產(chǎn)生的氣體能使?jié)櫇竦募t色石蕊試紙變藍(lán)銨鹽(含NH+4)15與KSCN反應(yīng)顯紅色,遇OH-產(chǎn)生紅褐色沉淀Fe3+16向溶液中加入堿液,產(chǎn)生白色沉淀,迅速變成灰綠色,最終變成紅褐色Fe2+17加KSCN不顯紅色,再加氯水,出現(xiàn)紅色Fe2+18能使品紅溶液褪色的物質(zhì)SO2、Cl2、HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、CaO2、H2O2、氯水19能使品紅溶液褪色,同時加熱后又恢復(fù)紅色的物質(zhì)SO220某鹽中加入稀鹽酸,有黃色沉淀析出,同時有刺激性氣體產(chǎn)生硫代硫酸鈉(Na2S2O3)

續(xù)表

(2)單質(zhì)特殊狀態(tài)

常溫下呈液態(tài)的單質(zhì)有：非金屬Br2，金屬Hg。

(3)特殊保存方法

序號相關(guān)描述對應(yīng)物質(zhì)1保存在煤油中Na、K2保存在固體石蠟中Li3保存在棕色試劑瓶并放在陰涼處HNO3、I2、KMnO4、AgNO3、AgBr、氯水、溴水、碘水、雙氧水等4存放在塑料或鉛制器皿中氫氟酸5盛放溶液的試劑瓶要用橡皮塞堿、強(qiáng)堿弱酸鹽6保存在水中汞、白磷

(4)物質(zhì)特殊用途

序號主要用途對應(yīng)物質(zhì)1漂白劑,消毒劑O32殺菌消毒,制鹽酸,漂白劑,制氯仿等有機(jī)溶劑和多種農(nóng)藥Cl23焊接金屬的保護(hù)氣,填充燈泡,保存糧食作物,冷凍劑N24制過氧化鈉,冶煉Ti等金屬,電光源,Na、K合金做原子反應(yīng)堆導(dǎo)熱劑Na5供氧劑,漂白劑,殺菌劑,消毒劑,氧化劑Na2O26冶煉鋁的原料,制作耐火材料Al2O37化工原料,調(diào)味品,腌制食品,制生理鹽水,水溶液用于選種NaCl8滅火劑,人工降雨,溫室肥料CO29感光材料,人工降雨AgI10漂白劑,消毒劑,食物(如葡萄酒、果酒)和干果的防腐劑SO211漂白劑,消毒劑,脫氯劑,火箭燃料H2O2

續(xù)表

【例5】(2017·全國卷Ⅰ·12)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，W的簡單氫化物可用作制冷劑，Y的原子半徑是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三種元素形成的一種鹽溶于水后，加入稀鹽酸，有黃色沉淀析出，同時有刺激性氣體產(chǎn)生。下列說法不正確的是

( )

A.X的簡單氫化物的熱穩(wěn)定性比W的強(qiáng)

B.Y的簡單離子與X的具有相同的電子層結(jié)構(gòu)

C.Y與Z形成化合物的水溶液可使藍(lán)色石蕊試紙變紅

D.Z與X屬于同一主族，與Y屬于同一周期

【答案】C

【解析】W的氫化物(NH3)作制冷劑，W為氮元素。Y在短周期主族元素中半徑最大，則Y為鈉元素。硫代硫酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)生成黃色沉淀S和刺激性氣體SO2，則由X、Y和Z三種元素形成的鹽為Na2S2O3，則X為氧元素，Z為硫元素。非金屬性：X(O)>W(N)，其氫化物穩(wěn)定性：H2O>NH3，故A正確；Y、X的簡單離子分別為Na+、O2-，均為10電子結(jié)構(gòu)，故B正確；Y與Z形成的Na2S水解呈堿性，不能使藍(lán)色石蕊試液變紅，故C錯誤；Z與X均為ⅥA族，Z與Y都位于第三周期，故D正確。

10.其他綜合推斷

以元素化合物為載體，融合“位-構(gòu)-性”、基本概念、基本理論和化學(xué)反應(yīng)原理等。

【例6】(2016·全國卷Ⅰ·13)短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物。n是元素Z的單質(zhì)，通常為黃綠色氣體，q的水溶液具有漂白性，0.01 mol·L-1r溶液的pH為2，s通常是難溶于水的混合物。上述物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是

( )

A.原子半徑的大小W

B.元素的非金屬性Z>X>Y

C.Y的氫化物常溫常壓下為液態(tài)

D.X的最高價氧化物的水化物為強(qiáng)酸

【答案】C

【解析】n是元素Z形成的黃綠色氣體單質(zhì)，則Z為氯元素，n為Cl2。0.01 mol·L-1r溶液的pH=2，得到r是一元強(qiáng)酸。p是二元化合物，且與Cl2在光照條件下反應(yīng)，生成一元強(qiáng)酸r和難溶于水的混合物s。p是CH4，r是HCl，s是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物。W是氫元素。n(Cl2)與m反應(yīng)生成有漂白性的q和r(HCl)，則m為H2O，q為HClO。W、X、Y、Z為短周期元素且原子序數(shù)遞增，結(jié)合m、p、r的元素組成，則W是氫元素，X是碳元素，Y是氧元素，Z是氯元素。原子半徑：W(H)Z(Cl)>X(C)，故A、B錯誤；Y的氫化物為H2O或H2O2，常溫下均為液態(tài)，故C正確；X最高價氧化物對應(yīng)的水化物H2CO3為弱酸，故D錯誤。