元素推断有妙招寻找突破是关键

福建

洪兹田 陈女婷

元素推断是每年高考必考题型，常以选择题形式进行考查。元素推断涉及知识点较多，综合性较强，学生普遍感到困难棘手。解决此类试题时，一般先利用相关信息作为元素推断的突破口，将题中涉及的元素推断出来，再根据元素周期律、元素化合物知识及相关基本概念、基本理论或化学反应原理逐一对照选项进行判断。

一、元素推断的思维模型

二、元素推断的常见突破口

1.从核外电子排布规律入手(内容、举例略)

2.从元素原子的最高正价与最低负价关系入手(内容、举例略)

3.从元素在周期表中的相对位置关系入手

(1)第一周期只有H和He，ⅠA族为周期表最左侧边界，0族为周期表的最右侧边界。

(2)第一、二、三周期元素种类为2、8、8。同族相邻元素原子序数之差关系有：第一、第二周期相差2，第二、第三周期相差8。

【例1】(2017·全国卷Ⅲ·12)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是

( )

A.氢化物沸点：W

B.氧化物对应水化物的酸性：Y>W

C.化合物熔点：Y2X3

D.简单离子的半径：Y

【答案】D

【解析】设Y的最外层电子数为a，则W、X、Z的最外层电子数分别为a+2、a+3、a+4，则a+(a+2)+(a+3)+(a+4)=21，解得a=3。W、X位于第二周期，Y、Z位于第三周期，则Y为铝元素，W为氮元素，X为氧元素，Z为氯元素。W的氢化物NH3分子间可形成氢键，因此其沸点高于HCl，故A错误；Y的氧化物对应水化物Al(OH)3呈两性，W的氧化物对应水化物HNO2、HNO3均显酸性，故B错误；熔点：Al2O3(离子晶体)>AlCl3(分子晶体)，故C错误；X、Y的简单离子半径：O2->Al3+，故D正确。

4.从原子结构特征入手(举例略)

序号相关描述元素1主族序数等于周期序数的短周期元素H、Be、Al2主族序数等于周期序数2、3倍的短周期元素C、S、O3周期序数是主族序数2倍的短周期元素Li、Ca4最外层电子数等于次外层电子数的短周期元素Be、Ar5最外层电子数等于次外层电子数2、3、4倍的短周期元素C、O、Ne6原子序数、周期序数、主族序数相等的短周期元素H7最外层电子数为2的短周期元素He、Be、Mg

5.从特殊微粒(10电子体、18电子体)入手

10电子、18电子微粒推断可以以0族元素原子Ne(10电子)、Ar(18电子)为“中介”进行推断。抓住H有1个电子、H+无电子，进行化学“逻辑运算”。18电子微粒，可视为“9电子微粒”×2组合。

(1)10电子微粒推导

(2)18e-微粒推导

( )

A.离子半径：D>C>B

B.由A与B两种元素共同形成的10电子粒子有3种

C.D元素在周期表中的位置可以是第二周期ⅡA族

D.丁物质均由非金属元素组成，只含共价键

【答案】B

6.从“元素之最”入手(举例略)

序号相关描述元素1空气中含量最多的元素N2地壳中含量最多的(非金属)元素O3地壳中含量最多的金属元素Al4自然界中形成化合物种类最多的元素C

续表

7.从物质的特殊组成入手

序号组成描述1H与O可形成H2O、H2O22Na与O可形成Na2O、Na2O23C与O可形成CO、CO2等4Cu与O可形成Cu2O、CuO5Cl与O可形成Cl2O、ClO2、Cl2O7等6Fe与Cl可形成FeCl2、FeCl37C与H可形成多种烃类物质8N与H可形成NH3、N2H4等9O与S可形成SO2、SO310N的含氧酸有HNO2、HNO311S的含氧酸有H2SO3、H2SO4等12Cl的含氧酸有HClO、HClO2、HClO3、HClO413Si的含氧酸有H2SiO3、H4SiO4等14N与O可形成N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5

【例3】(2018·全国卷Ⅱ·10)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是

( )

A.X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物

B.Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键

C.四种元素的简单离子具有相同的电子层结构

D.W的氧化物对应的水化物均为强酸

【答案】A

【解析】红棕色有刺激性气味的气体为NO2，W与X分别为氮元素、氧元素。Y的周期数是族序数的3倍，则Y为钠元素。Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同，则Z为氯元素。X(O)与W(N)可形成NO、NO2、N2O4等二元化合物、X(O)与Y(Na)可形成Na2O、Na2O2等二元化合物、X(O)与Y(Cl)可形成ClO2、Cl2O7等二元化合物，故A正确；Y(Na)与X(O)可形成Na2O2，含有离子键和共价键，故B错误；W、X、Y的简单离子N3-、O2-、Na+均为10电子微粒，Z的简单离子Cl-是18电子微粒，故C错误；W(N)的氧化物对应的水化物有HNO2(弱酸)、HNO3(强酸)，故D错误。

8.从化学反应特征入手

序号相关描述对应元素或对应物质或相关反应1在冷的浓硫酸(或浓硝酸)中钝化的金属Al、Fe2既能与酸反应,又能与碱反应Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的酸式盐(如HCO-3、HSO-3等)、弱酸的铵盐[如(NH4)2CO3、(NH4)2SO3等] 3最高价氧化物及其对应的水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素Al4能与强碱溶液反应产生氢气的金属Al5最高价氧化物对应的水化物与最低价氢化物能反应生成盐的元素(或元素的气态氢化物和其最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应的元素)N6元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生氧化还原反应的元素S7唯一溶于HF的酸性氧化物SiO28可腐蚀玻璃的无氧酸HF9单质在常温下能与冷水剧烈反应并放出气体的短周期元素Na、F10能与碱反应产生氢气的非金属Si11能与水反应产生氧气的非金属F2

续表

【例4】(2018·全国卷Ⅰ·12)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是

( )

A.常温常压下X的单质为气态

B.Z的氢化物为离子化合物

C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性

D.W与Y具有相同的最高化合价

【答案】B

【解析】W、X、Y、Z为1～20号主族元素。能腐蚀玻璃的是HF，CaF2(或KF)可与浓硫酸反应生成HF。W是氟元素，Z是钙元素(或钾元素)。W与Y同族，则Y是氯。W、X、Z最外层电子数之和为10，则X的最外层电子数为10-7-2=1，X是钠元素，钠在常温常压下是固态，故A错误；CaH2中含离子键，为离子化合物，故B正确；Y和Z形成的化合物CaCl2(或KCl)的水溶液呈中性，故C正确；氟元素无正价，氯元素的最高正价为+7，故D错误。

9.从物质典型特征入手

(1)颜色特征

序号相关描述对应物质或相关反应1焰色为黄色的物质Na、Na+2焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃)的物质K、K+3红色物质紫红色:Cu;砖红色:Cu2O;红棕色:Br2、NO2、Fe2O34浅黄色物质S、Na2O2、AgBr5黄色物质AgI、Ag3PO46黄绿色气体Cl27黑色物质C、CuO、MnO2、FeO、Fe3O4、CuS、FeS8蓝色物质Cu2+、Cu(OH)29浅绿色溶液亚铁溶液(含Fe2+)10红褐色沉淀Fe(OH)311燃烧产生苍白色火焰H2在Cl2中燃烧12使湿润的红色石蕊试纸变蓝(遇酚酞溶液变红)的气体NH313在空气中由无色迅速变为红棕色的气体NO14加浓NaOH溶液并加热,产生的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝铵盐(含NH+4)15与KSCN反应显红色,遇OH-产生红褐色沉淀Fe3+16向溶液中加入碱液,产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色Fe2+17加KSCN不显红色,再加氯水,出现红色Fe2+18能使品红溶液褪色的物质SO2、Cl2、HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Na2O2、CaO2、H2O2、氯水19能使品红溶液褪色,同时加热后又恢复红色的物质SO220某盐中加入稀盐酸,有黄色沉淀析出,同时有刺激性气体产生硫代硫酸钠(Na2S2O3)

续表

(2)单质特殊状态

常温下呈液态的单质有：非金属Br2，金属Hg。

(3)特殊保存方法

序号相关描述对应物质1保存在煤油中Na、K2保存在固体石蜡中Li3保存在棕色试剂瓶并放在阴凉处HNO3、I2、KMnO4、AgNO3、AgBr、氯水、溴水、碘水、双氧水等4存放在塑料或铅制器皿中氢氟酸5盛放溶液的试剂瓶要用橡皮塞碱、强碱弱酸盐6保存在水中汞、白磷

(4)物质特殊用途

序号主要用途对应物质1漂白剂,消毒剂O32杀菌消毒,制盐酸,漂白剂,制氯仿等有机溶剂和多种农药Cl23焊接金属的保护气,填充灯泡,保存粮食作物,冷冻剂N24制过氧化钠,冶炼Ti等金属,电光源,Na、K合金做原子反应堆导热剂Na5供氧剂,漂白剂,杀菌剂,消毒剂,氧化剂Na2O26冶炼铝的原料,制作耐火材料Al2O37化工原料,调味品,腌制食品,制生理盐水,水溶液用于选种NaCl8灭火剂,人工降雨,温室肥料CO29感光材料,人工降雨AgI10漂白剂,消毒剂,食物(如葡萄酒、果酒)和干果的防腐剂SO211漂白剂,消毒剂,脱氯剂,火箭燃料H2O2

续表

【例5】(2017·全国卷Ⅰ·12)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的简单氢化物可用作制冷剂，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后，加入稀盐酸，有黄色沉淀析出，同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是

( )

A.X的简单氢化物的热稳定性比W的强

B.Y的简单离子与X的具有相同的电子层结构

C.Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红

D.Z与X属于同一主族，与Y属于同一周期

【答案】C

【解析】W的氢化物(NH3)作制冷剂，W为氮元素。Y在短周期主族元素中半径最大，则Y为钠元素。硫代硫酸钠与稀盐酸反应生成黄色沉淀S和刺激性气体SO2，则由X、Y和Z三种元素形成的盐为Na2S2O3，则X为氧元素，Z为硫元素。非金属性：X(O)>W(N)，其氢化物稳定性：H2O>NH3，故A正确；Y、X的简单离子分别为Na+、O2-，均为10电子结构，故B正确；Y与Z形成的Na2S水解呈碱性，不能使蓝色石蕊试液变红，故C错误；Z与X均为ⅥA族，Z与Y都位于第三周期，故D正确。

10.其他综合推断

以元素化合物为载体，融合“位-构-性”、基本概念、基本理论和化学反应原理等。

【例6】(2016·全国卷Ⅰ·13)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物。n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，q的水溶液具有漂白性，0.01 mol·L-1r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。下列说法正确的是

( )

A.原子半径的大小W

B.元素的非金属性Z>X>Y

C.Y的氢化物常温常压下为液态

D.X的最高价氧化物的水化物为强酸

【答案】C

【解析】n是元素Z形成的黄绿色气体单质，则Z为氯元素，n为Cl2。0.01 mol·L-1r溶液的pH=2，得到r是一元强酸。p是二元化合物，且与Cl2在光照条件下反应，生成一元强酸r和难溶于水的混合物s。p是CH4，r是HCl，s是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物。W是氢元素。n(Cl2)与m反应生成有漂白性的q和r(HCl)，则m为H2O，q为HClO。W、X、Y、Z为短周期元素且原子序数递增，结合m、p、r的元素组成，则W是氢元素，X是碳元素，Y是氧元素，Z是氯元素。原子半径：W(H)Z(Cl)>X(C)，故A、B错误；Y的氢化物为H2O或H2O2，常温下均为液态，故C正确；X最高价氧化物对应的水化物H2CO3为弱酸，故D错误。