1、高考资源网（） 您身边的高考专家热点专攻(五)元素推断物质结构与性质一、“位构性”关系在元素推断中的应用元素推断是高考中常见的一种题型,也是必考的知识点,可以是选择题的形式,也可以是非选择题的形式;有关位、构、性的互相推断,实质是元素周期表和元素周期律的具体应用的体现,主要考查元素化合物的性质、原子半径的比较、元素周期律等内容。(一)审题关注什么1.审题的关键点仔细审读题给信息,根据原子结构、元素周期表的知识及已知元素化合物的性质,可推断元素,判断元素在周期表中的位置等,基本思路如下:2.防范失分点,规避元素推断的误区(二)题目考什么1.已知元素原子(离子)的核外电子排布推断元素核外电子排布电
2、子层数、最外层电子数周期序数、族序数单质及化合物的性质2.已知单质或化合物的特性推断元素单质或化合物的特性元素名称或符号相应原子结构对应元素的周期序数、族序数3.已知元素在元素周期表中的位置推断元素应考训练1.(2020全国)一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示),具有良好的储氢性能,其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24。下列有关叙述错误的是()Z+A.该化合物中,W、X、Y之间均为共价键B.Z的单质既能与水反应,也可与甲醇反应C.Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸D.X的氟化物XF3中原子均为8电子稳定结构2.(2020山东青岛高三期末)X、Y、Z、W、Q为原子序数依
3、次增大的5种短周期元素,位于不同主族。Y的氢化物与其最高价氧化物对应水化物反应生成盐甲,Z、W、Q的最高价氧化物对应水化物之间两两反应均可生成盐和水,Z的某种氧化物(Z2O2)与X的某种氧化物(XO)在一定条件下发生化合反应,生成一种正盐乙。下列说法错误的是()A.Z是所在周期中原子半径最大的元素B.甲的水溶液呈酸性,乙的水溶液呈中性C.X、Q组成的分子可能为直线形非极性分子D.简单离子半径:QZW3.(双选)(2020山东泰安高三期末改编)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,q是元素Y的单质且为淡黄色固体,n是元素Z的单质,0.01 molL-
4、1 r溶液的pH为2,s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法一定正确的是()A.元素的非金属性:ZYB.原子半径的大小:ZYXWC.简单氢化物的稳定性:ZYXD.氧化物对应水化物的酸性:ZY4.(双选)(2020湖北武汉重点中学联考改编)元素周期表前三周期的四种元素W、X、Y、Z可形成结构如下的物质,该物质中所有原子均满足稳定结构,W的原子序数最大,Y、Z处于同一周期。下列说法错误的是()A.Y的最高价氧化物对应的水化物是弱酸B.X、Z可形成具有强氧化性的化合物C.由Z和W形成的化合物中只存在离子键D.X、Y、Z的原子半径从大到小为:ZYX5.(2020江西第一次高三大
5、联考)一定条件下,几种微粒有如下变化(示意图如下),其中和代表短周期前10号不同元素的原子。反应物为液体,生成物均为气体。下列有关判断错误的是()A.反应物的名称是乙烯B.上述反应的氧化产物为C.反应过程中一定有共价键的断裂与生成D.上述反应方程式中,各物质之间没有确定的系数比6.(2020湖北孝感线上质检)有X、Y、Z、M、R五种短周期主族元素,部分信息如下表所示:元素代号XYZMR原子半径/nm0.0740.099主要化合价+4,-4-2-1,+7其他阳离子核外无电子无机非金属材料的主角第三周期中简单离子半径最小请回答下列问题:(1)Z与NaOH溶液反应的离子方程式:。(用元素符号表示,下
6、同)(2)下列事实能说明R非金属性比Y强这一结论的是(选填字母序号)。A.常温下Y的单质呈固态,R的单质呈气态B.气态氢化物稳定性RYC.Y与R形成的化合物中Y呈正价D.Y与R各自形成的含氧酸中R对应含氧酸的酸性更强(3)经测定X2M2为二元弱酸,写出X2M2的电子式。其酸性比碳酸的还要弱,请写出其第一步电离的电离方程式。(4)已知I2能作X2M2分解的催化剂:第一步:X2M2+I22XIM;第二步:请写出第二步反应的化学方程式。(5)废印刷电路板上含有铜,以往的回收方法是将其灼烧使铜转化为氧化铜,再用硫酸溶解。现在改用X2M2和稀硫酸浸泡废印刷电路板既达到上述目的,又保护了环境,试写出反应的
7、离子方程式。二、物质结构与性质的综合题物质结构与性质的综合题,重点考查考生对基础知识的掌握情况,要求考生掌握原子的核外电子的运动状态、排布原理及元素的某些性质,能从化学键角度认识分子的结构、性质,从宏观和微观相结合的视角分析并解决实际问题;能运用价层电子对互斥理论和晶体模型解释和推测简单分子或离子的立体结构及常见晶体的晶胞结构及类型,揭示现象的本质和规律。(一)审题关注什么1.审题的关键点试题的“三种”呈现形式(1)以一种已知的元素立题,选取与其相关的某些典型单质或化合物展开设问,综合考查原子结构、分子结构和晶体结构。(2)以几种已知的元素立题,依托不同元素的物质分别独立或有所侧重考查原子结构
8、、分子结构和晶体结构。(3)以推断出的几种元素立题,依托这些元素组成的物质综合考査原子结构、分子结构和晶体结构。2.防范失分点对于物质结构与性质类试题,很多都需要用化学语言来完成,所以化学用语的规范使用成为了得分的重要因素。对晶胞结构的分析是此类题目的难点,首先要对教材上出现的各种典型晶胞的立体结构做到了然于胸,其次对晶胞的各种计算要明白其原理,如用分摊法确定化学式、密度的计算、配位数的计算、微粒间距离的计算(基本属于立体几何)、原子坐标参数的确定等。只有清楚了计算的原理,解题时才能避免失分。(二)题目考什么1.基本化学用语。136号元素原子及简单离子的基态核外电子排布式(或外围电子排布)、电
9、子式或结构式的书写(有的需要找等电子体来推测结构)。2.化学键及分子间作用力。键或键的数目、键参数、氢键及范德华力。3.分子结构与性质。分子的立体构型和分子极性的判断、分子的手性、无机含氧酸的酸性、分子中中心原子的杂化类型的判断、等电子体的寻找和等电子体原理的应用。4.配合物组成结构的考查。配合物化学式的书写、配合物结构示意图的表示及配合物中的各种化学键。5.元素周期表、元素周期律。主族元素的电负性和电离能的变化规律,特别注意一些元素性质的反常。6.晶体结构和性质的考查:晶体的各向异性、晶格能大小比较,晶胞中微粒数目的计算、晶体密度及阿伏加德罗常数的相关计算。应考训练1.(2020山东淄博一模
10、)2019年诺贝尔化学奖授予三位开发锂离子电池的科学家。TiS2、LiCoO2、LiFePO4、LiMnO2、Cu与磷的化合物等都是研究电池的常用材料。请回答下列问题。(1)Co4+中存在种不同能量的电子。(2)你预测第一电离能:CuZn(填“”或“A2H6,主要原因为。(7)铁的多种化合物均为磁性材料,氮化铁是其中一种,某氮化铁的晶胞结构如图所示,则氮化铁的化学式为。3.(2020河南郑州4月联考)已知(NH4)3Fe(SCN)6、Fe(TCNE)(NCCH3)2FeCl4、K4Fe(CN)63H2O等铁的配合物用途非常广泛。回答下列问题:(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表示式)
11、为。(2)Fe与Ca位于同一周期且最外层电子排布相同,铁的熔点和沸点均比钙的高,其原因是。(3)配合物(NH4)3Fe(SCN)6中的H、S、N三种元素的电负性从大到小的顺序是。(4)Fe(TCNE)(NCCH3)2FeCl4中,配体为CH3CN和TCNE()。CH3CN中碳原子的杂化方式是和。TCNE中第一电离能较大的是(填元素符号),该分子中所有原子(填“在”或“不在”)同一平面,分子中键与键的数目之比是。(5)K4Fe(CN)63H2O是食盐的抗结剂,加强热时发生分解反应有Fe3C生成,Fe3C的晶胞结构如图所示:Fe3C的密度为(列出计算式)gcm-3。热点专攻(五)元素推断物质结构与
12、性质一、“位构性”关系在元素推断中的应用应考训练1.D解析根据题意可知Z的原子序数是W、X、Y、Z四种元素中最大的,Z能形成+1价离子,可初步判断Z为钠元素;W的原子序数是W、X、Y、Z四种元素中最小的,W与X、Y均以一个单键结合,可初步判断W为氢元素;根据W、X、Y、Z的原子序数之和为24,可知X、Y的原子序数之和为12,结合成键特点,可判断X、Y分别是硼、氮元素。H、B、N形成的阴离子中,各原子均以共价键结合,A正确;Na单质能与H2O、CH3OH反应,B正确;N元素最高价氧化物的水化物HNO3为强酸,C正确;BF3中硼原子最外层有6个电子,D错误。2.B解析X、Y、Z、W、Q为原子序数依
13、次增大的5种短周期元素,位于不同主族。Y的氢化物与其最高价氧化物对应水化物反应生成盐甲,则Y为N,甲为NH4NO3,Z、W、Q的最高价氧化物对应水化物之间两两反应均可生成盐和水,Z为Na,W为Al,Q为Cl或S。Z的某种氧化物(Z2O2)与X的某种氧化物(XO)在一定条件下发生化合反应,生成一种正盐乙,X为C,则乙为Na2CO3。Na在A族,是所在周期中原子半径最大的元素,故A正确;甲为NH4NO3,是强酸弱碱盐,水解后溶液呈酸性,乙为Na2CO3,是强碱弱酸盐,水解后溶液呈碱性,故B错误;X、Q组成的分子可能为直线形非极性分子,如CS2,故C正确;离子的电子层数越少,其离子半径越小,电子层结
14、构相同的离子,离子半径随着原子序数的增大而减小,所以离子半径大小顺序为QZW,故D正确。3.AC解析短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,q是元素Y的单质且为淡黄色固体,说明Y为S,0.01molL-1r溶液的pH为2,说明是强酸HCl,即W为H,Z为Cl,s通常是难溶于水的混合物,即s应为有机氯代物,则X为C。元素的非金属性ClS,故A正确;原子半径的大小顺序为SClCH,故B错误;简单氢化物的稳定性顺序为HClH2SCH4,故C正确;最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序为HClO4H2SO4,故D错误。4.CD解析四种元素都是短周期元素,W原子
15、序数最大,根据结构,W带有1个单位正电荷,即W为Na,X形成一个共价键,达到稳定结构,即X为H,同理Z为O,Y为C。Y的最高价氧化物对应水化物是碳酸,碳酸为弱酸,故A正确;H和O形成化合物是H2O和H2O2,其中H2O2具有强氧化性,故B正确;Na和O形成的化合物是Na2O和Na2O2,过氧化钠是由Na+和O22-(含有非极性共价键)构成,故C错误;三种元素的原子半径大小顺序是COH,故D错误。5.A解析反应物为液体,生成物等均为气体,则表示N2H4,表示NH3,则为氮气,为H2。根据上述分析,反应物表示N2H4,名称是肼,故A错误;题给反应的化学方程式可以为2N2H42NH3+N2+H2,反
16、应中N元素由-2价升高到0价,被氧化,氧化产物为(N2),故B正确;反应物和生成物中存在的都是共价键,反应过程中一定有共价键的断裂与生成,故C正确;题给反应的化学方程式可以为2N2H42NH3+N2+H2或4N2H42NH3+3N2+5H2或6N2H42NH3+5N2+9H2等,各物质之间没有确定的系数比,故D正确。6.答案(1)2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2或2Al+2OH-+6H2O2Al(OH)4-+3H2(2)BC(3)HOOHH2O2H+HO2-(4)H2O2+2HIOI2+O2+2H2O(5)Cu+H2O2+2H+Cu2+2H2O解析X、Y、Z、M、R是短周期主族元
17、素,X元素的阳离子核外无电子,则X为H元素;Y元素有-4价、+4价,处于A族且是无机非金属材料的主角,则Y为Si元素;Z为第三周期简单离子半径最小的元素,则Z为Al元素;R元素有+7价、-1价,则R为Cl元素;M元素有-2价,处于A族,原子半径小于Cl原子,故M为氧元素。(1)Z为Al,Al与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2或2Al+2OH-+6H2O2Al(OH)4-+3H2。(2)R为Cl,Y为Si;物质的聚集状态属于物理性质,不能说明元素非金属性强弱,选项A错误;气态氢化物越稳定,中心元素的非金属性越强,稳定性HClSiH4,说明非金属性ClS
18、i,选项B正确;Si与Cl形成的化合物中Si呈正价,说明Cl吸引电子的能力强,Cl元素的非金属性更强,选项C正确;Y与R各自形成的最高价含氧酸中R对应含氧酸的酸性强才能说明R的非金属性更强,选项D错误。(3)X2M2为H2O2,H原子满足2电子结构、O原子满足8电子结构,故H2O2的电子式为HOOH;H2O2的酸性比碳酸的还要弱,则可看成多元弱酸,分步电离,第一步电离的电离方程式为H2O2H+HO2-。(4)已知I2能作X2M2分解的催化剂,H2O2分解生成H2O和O2;用总反应方程式2H2O22H2O+O2减去第一步反应H2O2+I22HIO可得到第二步反应:H2O2+2HIOI2+O2+2
19、H2O。(5)铜与双氧水在酸性条件下反应生成铜盐和水,反应的离子方程式为Cu+H2O2+2H+Cu2+2H2O。二、物质结构与性质的综合题应考训练1.答案(1)6(2)GaF3AlCl3(4)CoAl2O4八面体8(59+227+416)NA(2a10-7)3解析(1)不同能级的电子能量不同;Co4+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d5,存在6种不同能量的电子。(2)Cu原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Zn原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2,由于铜的核电荷数比锌小,原子半径比锌大,并且最外层是相对不稳定的4s1结
20、构,而锌是相对稳定的4s2结构。所以气态铜原子易失去一个电子,即第一电离能较低。(3)AlF3与GaF3为离子晶体,AlCl3为分子晶体,离子晶体的熔点高于分子晶体,又由于Al3+半径小于Ga3+,离子键较强(晶格能较大),所以有熔点AlF3GaF3AlCl3。(4)型小立方体含有Co原子数是418+1,O原子数是4,型小立方体含有Co原子数是418,O原子数是4,Al原子数是4,该立方晶胞由4个型和4个型小立方体构成,所以1个晶胞含有Co原子数是8,O原子数是32,Al原子数是16,则钴蓝晶体的化学式为CoAl2O4;根据图示,在钴蓝晶体中,Al3+位于O2-形成的八面体空隙中;晶胞中含有C
21、o原子数是8、O原子数是32、Al原子数是16,晶胞的体积是(2a10-7)3cm3,所以晶体的密度是8(59+227+416)NA(2a10-7)3gcm-3。2.答案(1)第三周期A族哑铃(或纺锤)(2)sp杂化(3)NOCr(N3-)r(O2-)r(Al3+)(4)HOOH(5)分子晶体(6)N2H4可形成分子间氢键,C2H6不能形成分子间氢键(7)Fe4N解析A、B、C、D、E是元素周期表前四周期中的常见元素,原子序数依次增大,A的基态原子的价电子排布式为nsnnpn,n只能为2,则A为C元素;B元素原子的核外p电子数比s电子数少1个,B的质子数为7,电子排布式为1s22s22p3,则
22、B为N元素;C的最外层电子数是电子层数的3倍,则C为O元素;D的简单离子在第三周期元素中离子半径最小,则D为Al元素;E的价电子层中的未成对电子数为4,价电子排布式为3d64s2,则E为Fe元素。(1)D为Al元素,在元素周期表中的位置为第三周期A族。E为Fe元素,基态Fe2+价电子的排布图(轨道表示式)为,B为N元素,N元素能量最高的电子为2p轨道上的电子,其轨道呈哑铃(或纺锤)形。(2)A为C元素,C为O元素,碳元素的最高价化合物为二氧化碳,其结构式为OCO,为直线形,中心原子轨道杂化类型为sp杂化。(3)A、B、C三种元素分别为C、N、O,同周期从左到右,第一电离能呈增大趋势,N的2p轨
23、道半充满,为稳定结构,则第一电离能由大到小的顺序为NOC。B、C、D分别为N、O、Al,具有相同电子层结构的离子中原子序数大的离子半径小,则简单离子的半径由大到小的顺序为r(N3-)r(O2-)r(Al3+)。(4)C为O元素,氧元素形成的含有18个电子的氢化物是过氧化氢,其电子式为HOOH。(5)E为Fe元素,Fe(CO)5熔点为-20,沸点为103,易溶于乙醚,由此可知其晶体类型为分子晶体。(6)A为C元素,B为N元素,已知沸点:N2H4C2H6。主要原因是N2H4可形成分子间氢键,C2H6不能形成分子间氢键。(7)由晶胞结构图可知,N原子位于体心,个数为1,而Fe原子位于顶点和面心,个数
24、为818+612=4,则氮化铁的化学式为Fe4N。3.答案(1)(2)Fe的原子半径比Ca小,价电子数更多,金属键更强(3)NSH(4)sp3spN在11(5)72006.024.5155.0776.726解析(1)Fe元素的原子序数为26,基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表示式)为。(2)Fe的价电子排布式为3d64s2,Ca的价电子排布式为4s2,Fe与Ca位于同一周期,Ca的原子半径较大,且价电子较少,金属键较弱,则金属Ca的熔、沸点都比金属Fe低。(3)元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性NSH,则电负性NSH。(4)CH3CN分子中含有CH3和CN,CH3中饱和碳原子的杂化
25、方式是sp3杂化,CN中碳原子的杂化方式是sp杂化。TCNE分子是由4个氰基和1个碳碳双键构成,C、N属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,则第一电离能大小顺序是NC;氰基中碳原子和氮原子在同一直线上,碳碳双键上的碳原子和其连接的原子都在同一平面,则TCNE分子中所有原子在同一平面;分子中含有9个键和9个键,键与键的数目之比为11。(5)由晶胞结构可知,每个晶胞中含有4个碳原子,结合晶体的化学式Fe3C可知,1个晶胞结构中含有4个Fe3C,则41806.021023g=4.51510-8cm5.07710-8cm6.72610-8cm,解得密度=72006.024.5155.0776.726gcm-3。- 10 - 版权所有高考资源网