基于”元素周期表與周期律”中元素推斷考查點探究

摘要：高考中關于元素周期表與周期律的考查中常常會涉及到元素的推斷問題，通過分析近年高考化學試題中涉及”元素推斷型試題”的特點， 采用歸納推理等方法，引導大家明確元素推斷問題的解題途徑與技巧.

關鍵詞：元素推斷;元素周期律;考點;高中化學

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2022）13-0129-04

針對元素周期表與周期律的考查是高考的熱點話題，該類題型中一定會涉及到未知元素的推斷，該類試題在設計上常常會滲透化學學科素養，試題中不僅通過元素推斷考查考生的宏微結合視角分析與解決實際問題的能力，常常還需要借助證據推理與模型假設，考查學生的邏輯推理能力.下面在湯偉名師工作室引領下，圍繞著安徽宿州教科研課題“新高考背景下化學校本教材的開發與實踐研究”所作出的一些階段性研究成果，筆者以近年來高考試題和聯考試題為例，針對高考考查的熱點問題做一分類分析，以此尋求元素推斷問題的解題途徑.

1 根據原子半徑推斷

元素周期表中，同周期主族元素原子半徑隨原子序數的遞增依次遞減;同主族元素原子半徑隨原子序數的遞增依次增大.根據原子半徑相對大小及原子序數可以推斷元素.

例1（2022屆吉林市高三聯考·T14）圖1是部分短周期元素原子半徑與原子序數的關系圖.下列說法正確的是（）.

A.最高價氧化物對應的水化物的堿性：Z<M

B.X、Z兩種元素形成的化合物都屬于離子化合物

C.Y、R兩種元素氣態氫化物的穩定性：Y<R

D.簡單離子的半徑：Z>M>X

解析由周期表中元素原子半徑的遞變規律結合圖像可知：X、Y位于第二周期，Y元素原子半徑最小，可知Y為F，X為O.Z、M、N、R位于第三周期，分別為Na、Al、Si、Cl，結合元素周期律判斷：

最高價氧化物對應的水化物的堿性NaOH>Al（OH）3，A項錯誤;

X、Z兩種元素形成的化合物為Na2O、Na2O2均為離子化合物，B項正確;

Y、R兩種元素氣態氫化物的穩定性HF>HCl，C項錯誤;

簡單離子核外電子排布相同時，原子序數越大，離子半徑越小，O2->Na+>Al3+，D項錯誤.

答案：B

點評本題推斷角度單一，以原子半徑的遞變規律為依據推理元素，考查考生的邏輯推理能力.試題以圖像等不連續文本呈現，可以有效考查考生的提取信息的能力.

2 根據元素價態或原子成鍵特點推斷

元素價態及原子成鍵特點是微粒微觀結構的重要組成部分，近年來有增強考查的趨勢.主族元素的最高正價等于最外層電子數（除氧、氟外），最低負價=最外層電子數-8.原子能夠形成的共價鍵個數也與最外層電子數有關，如第ⅥA元素可以形成2條或6條共價鍵.

例2（2021湖北選考·T8）某離子液體的陰離子的結構如圖2所示，其中W、X、Y、Z、M為原子序數依次增大的短周期非金屬元素，W是有機分子的骨架元素.下列說法正確的是（）.

A. Z元素的最高價態為+7

B.基態原子未成對電子數：W>Y

C.該陰離子中X不滿足8電子穩定結構

D.最簡單氫化物水溶液的pH：X>M

解析W是有機分子的骨架元素，可知W為碳元素.在陰離子結構中Y原子形成2條共價鍵，M形成6條共價鍵，Z形成1條共價鍵，且原子序數M>Z>Y，可知Y為氧元素，Z為氟元素，M為硫元素.陰離子具有一個負電荷，且X在結構中存在2條共價鍵，原子序數僅大于碳元素，可知X為氮元素.由此判斷：

氟元素無正價，A項錯誤;

碳元素原子的電子排布式為1s22s22p2，有2個未成對電子;氧元素原子的電子排布式為1s22s22p4，也有2個未成對電子，B項錯誤;

氮元素原子形成2條共價鍵且得1個電子，滿足8電子穩定結構，C項錯誤;

X、M的最簡單氫化物分別為NH3、H2S，可知其水溶液pH：X>M，D項正確.

答案：D

點評本題元素推斷的主要依據是元素原子成鍵特點，其成鍵與原子最外層電子數有關，引導考生從原子微觀結構出發，分析成鍵特點，推斷元素，有效考查考生的共價鍵概念、成鍵方式等基本概念的理解水平以及元素原子微觀結構認知水平和邏輯推理能力.

3 根據原子核外電子排布特點推斷

波爾原子結構模型認為元素原子核外電子由內向外逐層填充電子，每個電子層最多填充2n2個電子，且最外層不超過8個電子，次外層不超過18個電子，倒數第三層不超過32個電子.短周期元素原子核外電子排布有很多突出特點，如Li、P的原子最外層電子數是內層電子總數的一半;O原子核外電子總數是S原子的一半等.

例3元素X、Y、Z、M、N均為短周期主族元素，且原子序數依次增大.X、Z同主族，已知Y元素原子最外層電子數與核外電子總數之比為3∶4，M原子的質子數是Y原子的2倍;化合物XN在常溫下為氣體.下列說法正確的是（）.

A.X、Y、Z、M、N的簡單離子半徑逐漸增大

B.Y、M、N的氣態氫化物的穩定性：Y>M>N

C.N最高價氧化物對應的水化物具有強氧化性

D.X、Z形成的化合物為離子化合物

解析Y元素原子最外層電子數與核外電子總數之比為3∶4，由于最外層電子數不超過8，可知Y元素原子最外層有6個電子，核外電子總數為8，為氧元素;M原子的質子數是Y原子的2倍，則M元素為硫元素;N元素原子序數大于M元素，故N為氯元素，X、Z形成+1價陽離子，故為H或Li或Na，由于XN在常溫下為氣體，故X為氫元素;Z的原子序數大于Y，小于M，故Z為鈉元素.由此判斷：

簡單離子半徑大小順序為S2->Cl->O2->Na+>H+，A項錯誤;

HCl的穩定性強于H2S，B項錯誤;

N的最高價氧化物對應的水化物為HClO4，為強酸，Cl元素價態為+7價，但無強氧化性，C項錯誤;

X、Z形成的化合物為NaH，是離子化合物，D項正確.

答案：D

點評試題涉及較多的原子結構的信息，引導考生從微觀結構出發，推理宏觀元素，進一步利用元素周期律解決實際物質的類別及性質問題，有效考查了考生的邏輯推理能力和宏微結合核心觀念.

4 根據元素周期表中的位置推斷

元素在周期表中的位置體現了原子的結構以及元素的性質.利用多種元素所在周期或族的相對位置即可以推測具體元素.

例4 某種有機發光材料由不同主族的短周期元素R、W、X、Y、Z組成.5種元素的原子序數依次增大，W和X的原子序數之和等于Z的原子序數，只有W、X、Y同周期，且W、X、Y相鄰.下列說法正確的是（）.

A.離子半徑：Z>Y>X

B.最高正價：R<W<X<Z

C.X的含氧酸均為強酸

D.R與W能組成多種化合物

解析5種元素的原子序數依次增大，只有W、X、Y同周期，則R為氫元素，Z為第三周期元素，W、X、Y均為第二周期元素;W和X的原子序數之和等于Z的原子序數，5種元素不同主族，則Z不可能為Na，若為Mg，則沒有滿足條件的W和X，若為Al，則W、X、Y分別為6、7、8號元素，即分別為C、N、O，符合題意;若Z為Si，則沒有滿足條件的W和X;若Z為P，則W、X、Y分別為7、8、9號，分別為N、O、F，N和P處于同一主族，不符合題意.綜上所述R為氫元素、W為碳元素、X為氮元素、Y為氧元素、Z為鋁元素.由此判斷：

電子層數相同時核電荷數越小離子半徑越大，所以離子半徑N3->O2->Al3+，即X>Y>Z，故A錯誤;

主族元素若有最高正價，則最高正價等于族序數，所以最高正價H<Al<C<N，即R<Z<W<X，故B錯誤;

X為氮元素，其含氧酸HNO2為弱酸，故C錯;

H與C可以組成烷烴、烯烴等多種烴類化合物，故D正確.

答案：D

點評試題信息較少，僅有元素原子序數及周期表中的相對位置關系，解決問題時，需要考生分類討論，有效考查考生的思辨能力.

5 根據物質典型性質推斷

物質是由元素組成的，由典型性質或典型反應作為突破口，推理出具體物質，進而確定元素.

例5主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增加，且均不大于20.W、X、Z最外層電子數之和為10;W與Y同族;W與Z形成的化合物可與濃硫酸反應，其生成物可腐蝕玻璃.下列說法正確的是（）.

A.常溫常壓下X的單質為氣態

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

解析可腐蝕玻璃的物質為HF，可知W與Z形成的化合物為CaF2，W為氟元素，Z為鈣元素;W、X、Z最外層電子數之和為10，可知X最外層電子數為1，原子序數大于氟，為鈉元素;W與Y同族，可知Y為氯元素.由此可判斷：

X的單質為金屬鈉，常溫常壓下為固體，A錯;

Z的氫化物為CaH2，為離子化合物，B項正確;

Y和Z形成的化合物為CaCl2，其水溶液呈中性，C錯;

氟元素沒有正價，D項錯誤.

答案：B

點評試題信息豐富，涉及原子結構、周期表位置及物質性質.由物質典型性質為突破口推測元素，有效考查考生宏微結合核心觀念.

6 根據核反應推斷

核反應是一種重要的物質變化，遵循質量守恒、質子守恒等.根據核反應方程式，利用守恒觀念，推理元素.

例6（2021河北高考）用中子轟擊NZX原子產生α粒子（即氮核42He）的核反應為：NZX+10n→7pY+42He.已知元素Y在化合物中呈+1價.下列說法正確的是（）.

A.H3XO3可用于中和濺在皮膚上的NaOH溶液

B.Y單質在空氣中燃燒的產物是Y2O2

C.X和氫元素形成離子化合物

D.6Y和7Y互為同素異形體

解析根據核反應為：NZX+10n→7pY+42He可知，X的質量數N為4+7-1=10，又因為Y在化合物中呈+1價，則推知Y位于ⅠA族，質量數=質子數+中子數，Y的質量數為7，所以得出Y為Li，其質子數p=3，所以X的質子數Z=3+2-0=5，核電荷數=原子序數=核內質子數=5，則推知X屬于硼元素.據此分析判斷：

H3BO3為硼酸，氫氧化鈉溶液具有腐蝕性，若不慎將NaOH溶液濺到皮膚上，則需用大量水沖洗，同時涂抹H3BO3，以中和堿液，A正確;

Y為Li，在空氣中燃燒的產物只有Li2O，B錯誤;

X為B，與氫元素會形成BH3或B2H4等硼氫化合物，硼元素與氫元素以共價鍵結合，屬于共價化合物，C錯誤;

6Li和7Li兩者的質子數均為3，中子數不同，所以兩者互為同位素，D錯誤.

答案：A

點評試題以核反應為載體，依據核反應中的質量守恒、質子守恒推斷元素，考查考生的邏輯推理能力及守恒觀念.

元素推斷試題集元素的“位、構、性”關系、基本概念和基本原理于一身，綜合性強;且題設條件相互滲透，抽象程度高，能夠充分考查考生的邏輯推理和思辨等關鍵能力.考生解題時應梳理信息，厘清推理依據，才能有效突破元素推斷試題.（安徽湯偉名師工作室審閱并推薦）

參考文獻：[1]

湯偉，楊寧.“原子結構”常考知識要點例析 ＼[J＼].數理化學習，2018（9）：64-65.

＼[2＼] 湯偉，楊寧.電子式學習要點 ＼[J＼]. 數理化學習，2015（12）：42-44.

＼[3＼] 張茹英，湯偉.位置-結構-性質學習要點探究 ＼[J＼].中學生數理化，2016（6）：51-52.

＼[4＼] 湯偉，王正樓，卓飛.于基于“證據推理與模型認知”素養下高考考查點題探究＼[J＼].高中數理化，2021（5/6）：109-112.

[責任編輯：季春陽]

收稿日期：2022-02-05

作者簡介：王海榮（1992-），女，本科，中學一級教師，從事高中化學教學研究.

基金項目：該文章為安徽宿州市教科研課題“新高考背景下化學校本教材的開發與實踐研究”（課題編號JKY2021055）階段性研究成果.

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