第35讲+元素推断与元素性质-2024年高考化学一轮复习高频考点精讲(新教材新高考)
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题组二 结构推断型 4.(2022·福建省惠安第一中学模拟)某团簇分子由原子序数依次增大的M、N、P、Q四 种短周期元素组成,其空间结构如图,M、N、Q位于不同周期,其中N是地壳中含 量最高的元素,Q的最高价氧化物对应的水化物和强酸、强碱均能反应。下列说法错 误的是 A.通常情况下M2N比M2N2更稳定 B.M、N、P组成的化合物中含离子键和共价键 C.P和Q能形成密度小、强度大的合金材料
1.(2022·江苏模拟)前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X与Z同主 族,且基态X原子中p能级和s能级上的电子数相同。Y、Z同周期,Y位于第ⅢA族, W最外层有2个电子。下列说法正确的是 A.原子半径:r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W) B.最高价氧化物对应水化物的碱性:W<Y
2024 高考化学一轮复习高频考点精讲
第35讲 元素推断与元素性质
元素推断与元素性质主要以元素周期表为工具考查“位—构—性”三者的关系,命 题既可对原子结构、元素周期表、元素周期律进行单独考查,也可结合元素及其化 合物的性质进行综合考查。原子结构知识主要考查核素、同位素、核外电子排布 (电子排布式、轨道表示式和未成对电子数)、原子轨道的能量和形状等;元素周期 律主要考查金属性、非金属性、气态氢化物稳定性和最高价含氧酸的酸性、原(离) 子半径、电离能、电负性的比较等。元素周期表一般给出片段,结合原子结构和元 素周期律进行考查。在复习过程中,应针对以下几点进行:
2.(2022·江苏,5)下列说法正确的是
A.金刚石与石墨烯中的C—C—C夹角都为120°
√B.SiH4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子
C.锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为4s24p2 D.ⅣA族元素单质的晶体类型相同
解析
金刚石中的碳原子为正四面体结构,C—C—C夹角为109°28′,故A错误;
(1)原子结构——构造原理(1~36号元素核外电子排布)、原子内粒子数量之间的 关系; (2)元素性质——原子半径、主要化合价、金属性、非金属性、第一电离能、电负 性的周期性变化规律; (3)“位—构—性”——用好元素周期表这一工具,实现分析与推理能力、宏观辨 识与微观探析的学科核心素养的提升。
题组一 文字叙述型
解析
阴离子结构中,W形成3个共价键和1个配位键,X形成2个共价键,Y形成1个共 价键,Z形成4个共价键,W、X、Y、Z为四种同周期主族元素,X原子的最外 层电子数是W原子的次外层电子数的3倍,化合物中除Li+外其他原子均满足8 电子稳定结构,则W为B元素、X为O元素、Y为F元素、Z为C元素。硼元素位 于元素周期表第二周期第ⅢA族,故A错误; 同周期元素,从左到右原子半径依次减小,则原子 半径的大小顺序为C>O>F,故B正确; 同周期元素,从左到右非金属性依次增强,电负性 依次增大,则电负性的大小顺序为F>O>C,故C错误; 氟元素的非金属性最强,无正化合价,故D错误。
√D.元素的第一电离能:P<Q
解析
M、N、Q位于不同周期,其中N是地壳中含量最高的元素,则N为O,Q的最 高价氧化物对应的水化物和强酸、强碱均能反应,Q为Al,M为H,根据某由 原子序数依次增大的M、N、P、Q四种短周期元素组成的团簇分子的空间结构, 可知P的原子半径大于Al,原子序数介于O和Al之间,则P为Na或Mg,因团簇 分子的化学式为H2Ar2P2O6,则P的化合价为+2价,即P只能为Mg,据此分析 解题。M为H,N为O,通常情况下M2N(H2O)比M2N2(H2O2)更稳定,A正确; M、N、P分别为H、O、Mg,组成的化合物 Mg(OH)2中含离子键和共价键,B正确;
5.X、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的短周期主族元素;由5种元素组成的某化 合物是电池工业中的重要原料,该化合物的结构式如图所示。下列说法正确的是
A.原子半径:Y<Z<W B.最高价含氧酸酸性:Z>M C.电负性:X<Y<Z
√D.该化合物中既含极性键又含非极性键
解析
由题给信息推知X为H、Y为B、Z为C、W为F、M为S。同 周期主族元素自左至右原子半径依次减小,所以原子半径: F<C<B,即W<Z<Y,A错误; 非 金 属 性 : S > C , 所 以 最 高 价 含 氧 酸 的 酸 性 : H2SO4 > H2CO3,即Z<M,B错误; C原子和C原子形成的共价键为非极性键,其余共价键均为 极性键,D正确。
2.(2022·湖南湘潭一中模拟)X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期主族元 素。X、Z原子中分别有1个、7个运动状态完全不同的电子,Y原子中各能级电子 数相等,W原子最外层电子数是内层的3倍,R的原子半径是该周期主族元素中最 大的。下列说法正确的是 A.气态氢化物热稳定性:Y>Z>W
√B.简单离子半径:r(W)>r(R)
分子(离子)结构与元素推断的关键 ——成键情况与化合价信息
(1)化学键信息:如能形成4个共价键的元素为C、Si等,能形成2个共价键的 元素为O、S等,能形成1个共价键的元素为H或卤族元素。 (2)根据形成的简单阴、阳离子可确定原子的最外层电子数,如X2+和Y2-, 即X、Y原子最外层电子数分别为2和6。 (3)化合价信息:化合物中各元素化合价代数和为0,结合某些常见元素的化 合价或化学键等,可确定未知元素的化合价,间接确定最外层电子数目。
S原子的轨道表示式为
,故A错误;
H2S为共价化合物,其层电子对数为 3+6-32×2=3,无孤电子对,其 VSEPR 模
型为
,故 C 正确;
SO2 中 S 的价层电子对数为 2+6-22×2=3,故其空间结构为 V 形,其空间填充模
型为
,故 D 错误。
7.(2023·济南模拟)消毒剂在抗击新冠感染的过程中起到了非常重要的作用。一种新型 消毒剂由W、X、Y、Z四种元素组成,其结构如图所示,其中W形成的单质是自然界 中最硬的物质;X的最高价氧化物对应的水化物与其简单氢化物可以发生反应生成一 种常见的盐;Z的最高价氧化物对应的水化物是酸性最强的含氧酸;Y分别与W、X、 Z可以形成多种二元化合物。下列叙述错误的是
3.已知元素 X、Y、Z、W 为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中 X 与 W 同主
族,且 W 的最外层电子数是其内层电子总数的一半,X 和 Y 的原子序数之和等于 W
的原子序数,用42He 粒子轰击 Z 核会产生 W 核和中子(即10n),可表示为42He+baZ→
a+320W+10n。下列说法正确的是
C.第一电离能:I1(W)>I1(Z)>I1(Y) D.X、Z、W形成的化合物一定不含离子键
解析
X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期主族元素,X、Z原子中分别有1个、7 个运动状态完全不同的电子,则X、Z原子序数分别为1、7,则X是H元素、Z是N元素; Y原子中各能级电子数相等,则其电子排布为1s22s22p2,Y为C元素;W的基态原子的 最外层电子数是内层电子数的3倍,W只能含有2个电子层,最外层含有6个电子,W 为O元素;R在同周期中原子半径最大,则R是Na元素。元素非金属性越强,其气态氢 化物越稳定,非金属性:C<N<O,气态氢化物热稳定性:Y<Z<W,A错误; O2-和Na+的电子层数相同,核电荷数越大,离子半径越小,则r(Na+)<r(O2-),B正确; 同一周期主族元素从左向右第一电离能呈增大趋势,但第ⅤA族第一电离能大于第 ⅥA族,则第一电离能:N>O>C,C错误; X、Z、W形成的化合物NH4NO3含离子键,D错误。
A.元素的第一电离能:X>Y>W B.该消毒剂中Y显-2价
√C.最高价氧化物对应水化物的酸性强弱:Z>W>X
D.该消毒剂中W、X原子最外层均满足8电子稳定结构
解析
W为C、Y为O、X为N、Z为Cl,据此分析解答。同周期从左到右,元素的第一 电离能呈增大趋势,其中第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能均高于其相邻 元素,故元素的第一电离能:N>O>C,即X>Y>W,A正确; O和C在该化合物中形成碳氧双键,则O显-2价,B正确; 元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性:Cl >N>C,则酸性:HClO4>HNO3>H2CO3,即Z>X>W,C错误; 由结构图可知,C周围有1个双键和2个单键,N周围有3个单键,且N含有孤电 子对,故C、N最外层均满足8电子稳定结构,D正确。
物质结构与性质选择题专练
1.(2022·天津模拟)下列化学用语表达正确的是 A.基态硫原子的轨道表示式: B.H2S 的电子式:H··S··H
√C.SO3的VSEPR模型:
D.SO2分子的空间填充模型:
解析
硫原子的核外电子总数为16,基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4,基态
SiH4的化学键为Si—H,SiCl4的化学键为Si—Cl,均为极性键,均为正四面体, 正负电荷中心重合,均为非极性分子,故B正确;
锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,故C错误; ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合型晶体,而硅形成的晶体硅为共价晶
体,故D错误。
3.(2022·山东,5)AlN、GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,
解析
P和Q分别是Mg和Al,合金一般比成分金属具有更小的密度和更大的机械强度, 即P和Q能形成密度小、强度大的合金材料,C正确; P为Mg,Q为Al,根据同周期元素从左往右第一电离能呈增大趋势,第ⅡA族、 ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能,元素的第一电离能:Mg >Al(P>Q),D错误。
6.(2022·福建龙岩模拟)某种锂盐的结构如图所示,其阴离子由W、X、Y、Z四种同周 期主族元素构成,X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍,化合物中 除Li+外其他原子均满足8电子稳定结构。下列说法正确的是
A.W位于第二周期第ⅣA族
√B.原子半径:Z>X>Y
C.元素电负性:Y>Z>X D.最高化合价:Y>Z>W
晶体中只存在N—Al、N—Ga。下列说法错误的是
√A.GaN的熔点高于AlN
B.晶体中所有化学键均为极性键
C.晶体中所有原子均采取sp3杂化
D.晶体中所有原子的配位数均相同
解析
Al和Ga均为第ⅢA族元素,N属于第ⅤA族元素,AlN、GaN的成键结构与金刚 石相似,则其均为共价晶体,由于Al原子的半径小于Ga,N—Al的键长小于 N—Ga的键长,则N—Al的键能较大,键能越大则其对应的共价晶体的熔点越 高,故GaN的熔点低于AlN,A说法错误;
A.baZ 与a+320W 互为同位素 B.第一电离能:X<W
√C.Y和W形成的化合物不止一种
D.W的最高价氧化物对应的水化物是强酸
解析
由题给信息分析可知,X为N、Y为O、Z为Al、W为P。Z、W的质子数不同, 不互为同位素,故A错误; 同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,则第一电离能:X>W,故B错误; Y和W形成的化合物有三氧化二磷、五氧化二磷等,故C正确; W的最高价氧化物对应的水化物为磷酸,不属于强酸,故D错误。
√C.第一电离能:I1(Z)<I1(X)
D.基态W原子内层原子轨道均已充满电子
解析
前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,W的原子序数最大且W 最外层有2个电子,基态X原子中p能级和s能级上的电子数相同,则X的电子排 布式可能为1s22s22p4或1s22s22p63s2,Y、Z同周期,Y位于第ⅢA族,X与Z同主 族,则X的电子排布式为1s22s22p4,X为O,Z为S,Y为Al,W为Ca。电子层数 越多,原子半径越大,电子层数相同,核电荷数越小,半径越大,则原子半径: r(O)<r(S)<r(Al)<r(Ca),即r(X)<r(Z)<r(Y)<r(W),A错误; W为Ca,Y为Al,金属性:Al<Ca,则最高价氧化物对应水化物的碱性:Y<W, B错误; X为O,Z为S,同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,则第一电离能: I1(Z)<I1(X),C正确; W为Ca,其电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,3d轨道未充满电子,D错误。