元素綜合推斷題的常見考查方式分類例析

安徽 尉言勛 杜松庭

元素綜合推斷題考查面廣，綜合性強(qiáng)，題目通常給予物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)特性、框圖等信息，以此推斷元素類別。在知識(shí)層面上，結(jié)合“位、構(gòu)、性”三者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，?？疾槎讨芷谥髯逶匦再|(zhì)遞變規(guī)律：如微粒半徑大小、氫化物的穩(wěn)定性、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸堿性、金屬性與非金屬性、氧化性與還原性、電負(fù)性、第一電離能等基礎(chǔ)知識(shí)。在能力層面上，考查學(xué)生在熟練掌握基本知識(shí)的情況下，能夠靈活運(yùn)用到對(duì)應(yīng)題目所給信息的分析推理中去，即考查學(xué)生的分析推理能力以及宏觀辨識(shí)與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科素養(yǎng)。元素綜合推斷題在高考中的題型以選擇題為主，預(yù)測(cè)2021年高考仍將以元素推斷的形式呈現(xiàn)，考查角度不變。本文選取了典型高考試題，并進(jìn)行了深度分類解析，希望對(duì)學(xué)生復(fù)習(xí)備考起到一定的幫助作用。

類型一 依據(jù)核反應(yīng)方程式推斷元素

( )

B.X、Y均可形成三氯化物

C.X的原子半徑小于Y的

D.Y僅有一種含氧酸

【答案】B

【關(guān)注點(diǎn)】試題可能會(huì)結(jié)合物理前沿最新發(fā)現(xiàn)，比如新的微粒的發(fā)現(xiàn)或新的化學(xué)元素的合成，以此作為題目的素材。

類型二 給予化合物的組成結(jié)構(gòu)示意圖

【例2】(2020·全國(guó)卷Ⅱ·13)一種由短周期主族元素組成的化合物(如圖所示)，具有良好的儲(chǔ)氫性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大、且總和為24。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

( )

A.該化合物中，W、X、Y之間均為共價(jià)鍵

B.Z的單質(zhì)既能與水反應(yīng)，也可與甲醇反應(yīng)

C.Y的最高化合價(jià)氧化物的水化物為強(qiáng)酸

D.X的氟化物XF3中原子均為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

【答案】D

【解析】根據(jù)圖示可知，W的原子能形成1個(gè)共價(jià)鍵，W為氫元素，Z為+1價(jià)陽(yáng)離子，Z為Na元素，Y形成3個(gè)共價(jià)鍵，則Y應(yīng)為N元素，W、X、Y、Z的原子序數(shù)之和為24，24-1-11-7=5，X為B元素。H元素、B元素、N元素三種非金屬元素之間形成的化學(xué)鍵均為共價(jià)鍵，A正確；Na既可以與水反應(yīng)，也可以和甲醇反應(yīng)，B正確；N元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為硝酸，C正確；三氟化硼中硼原子最外層有3個(gè)電子，與氟原子之間形成3個(gè)共價(jià)鍵，即最外層共6個(gè)電子，不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，D錯(cuò)誤。

【點(diǎn)評(píng)】本題以圖示形式呈現(xiàn)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考查化學(xué)鍵的類型、物質(zhì)的性質(zhì)、酸性強(qiáng)弱等基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)。題目側(cè)重考查學(xué)生的分析能力及邏輯推理能力，涉及化學(xué)核心素養(yǎng)中的證據(jù)推理與模型認(rèn)知。元素推斷是本題的難點(diǎn)，結(jié)合題目給出的信息以及元素的成鍵特點(diǎn)，可得X為B元素，Y為N元素，X容易誤判為氮元素或碳元素。

【關(guān)注點(diǎn)】由于鈹元素、硼元素最外層電子數(shù)較少，在形成化合物時(shí)，可形成兩個(gè)和三個(gè)共價(jià)鍵，容易與氧元素、氮元素混淆，故而會(huì)增大題目難度，應(yīng)當(dāng)引起重視，可在教學(xué)中適當(dāng)補(bǔ)充其相關(guān)知識(shí)。

類型三 給予電子總數(shù)關(guān)系式、反應(yīng)現(xiàn)象

【例3】(2020·全國(guó)卷Ⅲ·13)W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期元素，四種元素的核外電子總數(shù)滿足X+Y=W+Z；化合物XW3與WZ相遇會(huì)產(chǎn)生白煙。下列敘述正確的是

( )

A.非金屬性：W>X>Y>Z

B.原子半徑：Z>Y>X>W

C.元素X的含氧酸均為強(qiáng)酸

D.Y的氧化物水化物為強(qiáng)堿

【答案】D

【解析】根據(jù)化合物XW3與WZ相遇會(huì)產(chǎn)生白煙，可知W為H元素，X為N元素，Z為Cl元素，又因四種元素的核外電子總數(shù)滿足X+Y=W+Z，則Y為Na元素。Na為金屬元素，非金屬性最弱，非金屬性YCl>N>H，B錯(cuò)誤；N元素的含氧酸不一定全是強(qiáng)酸，如HNO2為弱酸，C錯(cuò)誤；Y的氧化物對(duì)應(yīng)水化物為NaOH，屬于強(qiáng)堿，D正確；

【點(diǎn)評(píng)】本題根據(jù)常見元素化合物的性質(zhì)，推斷元素種類，考查非金屬性、原子半徑、酸堿性等常規(guī)考點(diǎn)，要熟練掌握周期表的結(jié)構(gòu)，元素周期律的相關(guān)知識(shí)，以及常見物質(zhì)的性質(zhì)。

【關(guān)注點(diǎn)】熟練掌握重要反應(yīng)的典型信息，比如2018年全國(guó)卷Ⅲ13題，給出信息“鹽YZW與濃鹽酸反應(yīng)，有黃綠色氣體產(chǎn)生，此氣體同冷燒堿溶液作用”，2018年全國(guó)卷Ⅰ12題，給出信息“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”。

類型四 依據(jù)原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)推斷元素

【例4】(2020·浙江7月選考·16)X、Y、Z、M、Q五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大。Y元素的最高正價(jià)為+4價(jià)，Y元素與Z、M元素相鄰，且與M元素同主族；化合物Z2X4的電子總數(shù)為18個(gè)；Q元素的原子最外層電子數(shù)比次外層少一個(gè)電子。下列說(shuō)法不正確的是

( )

A.原子半徑：Z

B.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性：Z>Y>M

C.X2Z—ZX2易溶于水，其水溶液呈堿性

D.X、Z和Q三種元素形成的化合物一定是共價(jià)化合物

【答案】D

【解析】根據(jù)Y的最高正價(jià)為+4，則證明該元素位于ⅣA族，又知Y元素與Z、M元素相鄰，且與M同族，則在元素周期表位置應(yīng)為

ⅣA族ⅤA族YZM

故推知Y為C元素，Z為N元素，M為Si元素；化合物Z2X4的電子總數(shù)為18，則推知該化合物為N2H4，X為 H元素；Q元素的原子最外層電子數(shù)比次外層少一個(gè)電子，可知Q為Cl元素。原子半徑：Z(N)Y(C)>M(Si)，則最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性：Z(N)>Y(C)>M(Si)，故B正確；N2H4的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為H2N—NH2，該分子中含有2個(gè)氨基，可與酸反應(yīng)，因此具有堿性，且該分子具有極性，根據(jù)相似相溶原理可知，N2H4易溶于水，故C正確；X、Z和Q三種元素組成的化合物有很多，不一定都是共價(jià)化合物，如氯化銨屬于銨鹽，為離子化合物，故D錯(cuò)誤。

【點(diǎn)評(píng)】本題可通過原子序數(shù)、元素的位置、原子結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息來(lái)推斷元素，考查半徑、酸堿性、化合物類型等常規(guī)考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生提取信息能力、分析與應(yīng)用能力。

【關(guān)注點(diǎn)】肼(N2H4)是除了NH3之外常見的氮的化合物，應(yīng)關(guān)注，可在教學(xué)中適當(dāng)補(bǔ)充其相關(guān)知識(shí)。

類型五 給予電子總數(shù)與能級(jí)之間的關(guān)系以及物質(zhì)顏色

【例5】(2020·山東卷·3)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，基態(tài)X原子的電子總數(shù)是其最高能級(jí)電子數(shù)的2倍，Z可與X形成淡黃色化合物Z2X2，Y、W最外層電子數(shù)相同。下列說(shuō)法正確的是

( )

A.第一電離能：W>X>Y>Z

B.簡(jiǎn)單離子的還原性：Y>X>W

C.簡(jiǎn)單離子的半徑：W>X>Y>Z

D.氫化物水溶液的酸性：Y>W

【答案】C

【解析】由題意基態(tài)X原子的電子總數(shù)是其最高能級(jí)電子數(shù)的2倍，若X為第二周期元素原子，則X可能為Be元素或O元素，若X為第三周期元素原子，不符合題意。Z與X能形成Z2X2的淡黃色化合物，可推測(cè)為Na2O2，則X為O元素，Z為Na元素；Y與W的最外層電子數(shù)相同，則Y為F元素，W為Cl元素。四種元素中第一電離能：F>O>Cl>Na，A錯(cuò)誤；簡(jiǎn)單離子的還原性：O2->Cl->F-，B錯(cuò)誤；簡(jiǎn)單離子半徑：Cl->O2->F->Na+，C正確；HCl的酸性強(qiáng)于HF，D錯(cuò)誤。

【點(diǎn)評(píng)】本題通過原子序數(shù)、元素化合物知識(shí)、原子結(jié)構(gòu)來(lái)推斷元素，考查第一電離能、離子的還原性、半徑等相關(guān)知識(shí)，側(cè)重考查學(xué)生分析問題的能力以及應(yīng)用能力。

類型六 以表格形式給予信息

【例6】(2020·天津卷·8)短周期元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大。用表中信息判斷下列說(shuō)法正確的是

( )

元素最高價(jià)氧化物的水化物 XYZWH3ZO40.1 mol·L-1溶液對(duì)應(yīng)的pH(25℃)1.0013.001.570.70

A.元素電負(fù)性：Z

B.簡(jiǎn)單離子半徑：W

C.元素第一電離能：Z

D.簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)：X

【答案】A

【解析】由H3ZO4為弱酸可得Z為P元素；根據(jù)pH為0.70，可得該物質(zhì)為多元強(qiáng)酸，結(jié)合原子序數(shù)依次增大，可得W的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為硫酸，則W為S元素；pH為13.00，說(shuō)明該物質(zhì)為一元強(qiáng)堿，為NaOH，則Y為Na元素；pH為1.00，說(shuō)明該物質(zhì)為HNO3，則X為N元素。S的電負(fù)性大于P，故A正確；電子層數(shù)越多離子半徑越大，簡(jiǎn)單離子半徑：S2->Na+，故B錯(cuò)誤；ⅡA、ⅤA族元素的第一電離能比相鄰兩個(gè)主族的電離能大，故第一電離能：P>S，故C錯(cuò)誤；由于氨氣分子間含氫鍵，則簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)：NH3>PH3，故D錯(cuò)誤；

【點(diǎn)評(píng)】本題結(jié)合原子序數(shù)、最高價(jià)含氧酸的pH來(lái)推斷元素種類，涉及元素的電負(fù)性、第一電離能、離子半徑等相關(guān)知識(shí)的考查，側(cè)重考查學(xué)生提取圖表信息能力，分析問題能力及應(yīng)用能力。難點(diǎn)是需要注意物質(zhì)含分子間氫鍵可以增大其熔沸點(diǎn)。

【關(guān)注點(diǎn)】綜合分析例5、例6兩題得到如下結(jié)論：①題目中涉及知識(shí)點(diǎn)有第一電離能、基態(tài)原子、最高能級(jí)電子、電負(fù)性、氫化物沸點(diǎn)——?dú)滏I知識(shí)。知識(shí)點(diǎn)出處為2019年新教材人教版和魯科版選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的內(nèi)容。②例5、例6出自2020年山東和天津高考題，從中可以看出考題內(nèi)容不再拘泥于傳統(tǒng)考題的選考模式，《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》所有內(nèi)容都為必修、必考，使得物質(zhì)相關(guān)性質(zhì)的知識(shí)更完整、更系統(tǒng)、更全面，命題者可以從更多的角度出發(fā)設(shè)計(jì)試題，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的全面熟悉程度和綜合運(yùn)用能力。這是新高考的趨勢(shì)，需要引起我們的重視，新高考省份要注意必修2與選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的綜合考查。