元素及其化合物推斷突破

李 紅

(安徽省宿州市蕭縣師范學(xué)校)

物質(zhì)結(jié)構(gòu)及元素周期律是高考必考知識(shí)點(diǎn),解這類試題首先要推斷出元素種類.解題的突破口主要有以下幾個(gè)方面.

1 根據(jù)原子結(jié)構(gòu)推斷

原子核外電子排布是有規(guī)律的,根據(jù)原子核外電子排布特點(diǎn)可判斷出元素的種類.

例1前20號(hào)主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大.已知X 的單質(zhì)既可與強(qiáng)堿反應(yīng),又可與強(qiáng)酸反應(yīng),W 與Y 位于同一主族,Z的K 層電子數(shù)與N層相等,W、X、Y、Z4種元素的最外層電子數(shù)之和為13.下列說法正確的是( ).

A.原子半徑由小到大的順序:X＜Y

B.Y 的最高價(jià)氧化物不能與酸溶液反應(yīng)

C.X 的單質(zhì)不能從CuSO4溶液中置換出Cu

D.ZW2既含非極性共價(jià)鍵又含離子鍵

分析W、X、Y、Z 為原子序數(shù)依次增大的前20號(hào)主族元素,X 的單質(zhì)既可與強(qiáng)堿反應(yīng),又可與強(qiáng)酸反應(yīng),則X 為Al,Z的K 層電子數(shù)與N 層相等,則Z原子核外電子層為2,8,8,2結(jié)構(gòu),Z為Ca元素,又根據(jù)“W、X、Y、Z4種元素的最外層電子數(shù)之和為13,W與Y 位于同一主族”可知,W、Y 的最外層電子數(shù)均為4,則W 為C元素,Y 為Si元素.同周期元素從左至右原子半徑依次減小,故原子半徑:Al＞Si,選項(xiàng)A 錯(cuò)誤.Y 為Si元素,其最高價(jià)氧化物為SiO2,可與氫氟酸(HF)發(fā)生反應(yīng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤.X 為Al,Al的金屬性強(qiáng)于Cu,可以從CuSO4溶液中置換出Cu,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.Z為Ca元素,W 為C 元素,CaC2中Ca2＋和形成離子鍵,中C 和C 形成非極性共價(jià)鍵,選項(xiàng)D 正確.答案為D.

點(diǎn)評(píng)1)電子層數(shù)等于最外層電子數(shù)的元素是H、Be、Al;2)主族元素中,最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)2倍的元素是C、S;3)最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)3倍的元素是O;4)電子層數(shù)等于最外層電子數(shù)3倍的元素是Na.

2 根據(jù)元素周期表結(jié)構(gòu)推斷

元素周期表有7個(gè)周期,第一、二、三是短周期,第四、五、六、七是長周期;元素周期表有18列,共16個(gè)族,其中包括7個(gè)主族、7個(gè)副族、1個(gè)Ⅷ族、1個(gè)0族.

例2元素M、W、X、Y、Z在元素周期表中位置如圖1所示,其中Z不屬于短周期元素,M、X 的最外層電子數(shù)之和等于W 的核電荷數(shù).下列說法錯(cuò)誤的是( ).

圖1

A.X、Z的單質(zhì)可用作半導(dǎo)體

B.Y4W10是一種酸酐

C.MW2分子空間結(jié)構(gòu)為直線形

D.W 的簡單氫化物沸點(diǎn)比Z 的簡單氫化物沸點(diǎn)低

分析由題干圖示可知,設(shè)M 的最外層電子數(shù)為a,則X 的最外層電子數(shù)也是a,W 的核電荷數(shù)為2＋a＋2,則有2a＝a＋4,故a＝4,所以M 為C元素,X 為Si元素,Y 為P元素,W 為O 元素,Z為Se元素.已知Si是良好的半導(dǎo)體,Se介于金屬與非金屬的分界線上,也可作半導(dǎo)體材料,選項(xiàng)A 說法正確.由分析可知,Y4W10即P4O10,是H3PO4的酸根,選項(xiàng)B說法正確.由分析可知,MW2即CO2,故其空間結(jié)構(gòu)為直線形,選項(xiàng)C說法正確.由分析可知,由于H2O 中存在分子間氫鍵,導(dǎo)致沸點(diǎn)升高,W 的簡單氫化物為H2O,沸點(diǎn)比H2Se的高,選項(xiàng)D說法錯(cuò)誤.答案為D.

點(diǎn)評(píng)因?yàn)閆不屬于短周期元素,所以應(yīng)是第四周期元素,則X、Y 是第三周期元素,M、W 是第二周期元素.

3 根據(jù)元素周期律推斷

元素周期表中,同周期主族元素從左到右,隨著原子序數(shù)增大,元素的原子半徑逐漸減小,元素的金屬性減弱,非金屬性增強(qiáng);同主族元素從上到下,隨著原子序數(shù)增大,元素的原子半徑逐漸增大,元素的金屬性增強(qiáng),非金屬性減弱.

例3已知M、N、W、Y、E 是5種短周期主族元素,其原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系如圖2所示,且M、N、W、Y 可形成化合物X,如圖3所示,W 與E 同主族.下列說法錯(cuò)誤的是( ).

圖2

圖3

A.M、N、Y 均可與W 形成常見的2 種二元化合物

B.簡單離子的半徑:E＞Y＞W(wǎng)

C.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性:E＞N

D.化合物X 在低溫的堿性溶液中更加穩(wěn)定

分析根據(jù)原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系圖可知,M 是第一周期元素,N、W 是第二周期元素,W、Y 是第三周期元素,M 是H 元素;根據(jù)M、N、W、Y 形成化合物X 的結(jié)構(gòu)圖可知,N 能形成4個(gè)共價(jià)鍵,是C元素;W 能形成2個(gè)共價(jià)鍵,是O 元素;Y 能形成＋1價(jià)陽離子,是Na元素,O 與E同主族,E是S元素,以此來解析.H 與O 能形成化合物H2O、H2O2,Na與O能形成化合物Na2O、Na2O2,C 與O 能形成化合物CO、CO2,選項(xiàng)A 說法正確.電子層數(shù)越多半徑越大,電子層數(shù)相同,質(zhì)子數(shù)越多半徑越小,簡單離子的半徑:S2－＞O2－＞Na＋,選項(xiàng)B說法錯(cuò)誤.非金屬性越強(qiáng)對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng),非金屬性S＞C,最高價(jià)氧化物的水化物酸性H2SO4＞H2CO3,選項(xiàng)C說法正確.X 為Na2CO3·H2O2,H2O2受熱易分解,Na2CO3易與酸反應(yīng),化合物X 在低溫的堿性溶液中更加穩(wěn)定,選項(xiàng)D 說法正確.答案為B.

點(diǎn)評(píng)短周期元素中原子半徑最小的是H,原子半徑最大的是Na,非金屬性最強(qiáng)的是F,第三周期中離子半徑最小的是Al3＋.

4 根據(jù)化合物的性質(zhì)推斷

元素推斷題中還可以根據(jù)題中涉及化合物的特殊性質(zhì)推斷元素.例如某元素的氣態(tài)氫化物能和其氧化物在常溫下反應(yīng)生成該元素的單質(zhì),則該元素是硫;某元素的氣態(tài)氫化物和其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能反應(yīng)生成離子化合物,則該元素是氮;某元素的最高價(jià)氧化物及其水化物既能與鹽酸反應(yīng),又能與NaOH 溶液反應(yīng),則該元素是Al.

例4元素X、Y、Z、W 的原子序數(shù)依次增大,這些元素組成物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖4 所示.m、p、r是常見的單質(zhì),其中p是元素W 的單質(zhì);n 由2 種元素組成,通常為液態(tài),1moln中含有10 mol質(zhì)子,q是一種強(qiáng)堿,二氧化碳與其反應(yīng)后溶液的焰色試驗(yàn)呈黃色,s是一種磁性氧化物.下列說法正確的是( ).

圖4

A.原子半徑的大小順序:X＞Y＞Z

B.金屬的活動(dòng)性順序:Z＞W(wǎng),元素的非金屬性:X＞Y

C.n為共價(jià)化合物,q為離子化合物

D.X 形成的化合物中只有正價(jià)沒有負(fù)價(jià)

分析n由2種元素組成,通常為液態(tài),1 moln中含有10mol質(zhì)子,則n是H2O;q是一種強(qiáng)堿,二氧化碳與其反應(yīng)后溶液的焰色試驗(yàn)呈黃色,則q 是NaOH;s是一種磁性氧化物,則s是Fe3O4,m、p、r是常見的單質(zhì),其中p是元素W 的單質(zhì),則m 是Na,p是Fe,r是H2;根據(jù)它們?cè)有驍?shù)大小關(guān)系可知:X是H 元素,Y 是O 元素,Z是Na元素,W 是Fe元素.原子核外電子層數(shù)越多,原子半徑就越大,所以原子半徑:X(H)＜Y(O)＜Z(Na),選項(xiàng)A 錯(cuò)誤.Na能夠與冷水劇烈反應(yīng),而Fe只能與水蒸氣發(fā)生反應(yīng),說明金屬活動(dòng)性:Z(Na)＞W(wǎng)(Fe);元素的非金屬性:X(H)＜Y(O),選項(xiàng)B錯(cuò)誤.n是H2O,分子中H 與O原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合,屬于共價(jià)化合物;q 是NaOH,由Na＋與OH－通過離子鍵結(jié)合,屬于離子化合物,選項(xiàng)C 正確.由分析可知,X 是H 元素,形成的如NH3、H2O 等化合物中H 顯正價(jià),而NaH、NaBH4等化合物中H 顯負(fù)價(jià),選項(xiàng)D 錯(cuò)誤.答案為C.

點(diǎn)評(píng)通常水為液態(tài),1molH2O 中含有10mol質(zhì)子,鈉的化合物焰色反應(yīng)呈黃色.

總之,有關(guān)元素及其化合物的推斷方法較多,可以從原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、元素周期表的結(jié)構(gòu)、元素周期律、元素及其化合物的特性等角度分析判斷.

(完)