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元素推断题知识归纳及其应用

中学阶段所学的化学推断题类型很多,这些题目涉及知识多,思维容量大,有利于训练和培养学生分析、推理、判断等思维能力。其中化学元素的推断是其中最基本的,现对解元素推断题必备知识及其应用进行归纳,供同学们参考。

一.解元素推断题必备知识归纳

1.与元素的原子结构相关知识归纳

⑴最外层电子数等于次外层电子数的元素是Be、Ar;最外层电子数是次外层电子数2倍的元素有C;最外层电子数是次外层电子数3倍的元素有O;最外层电子数是次外层电子数4倍的元素有Ne。

⑵次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有Li、Si;次外层电子数是最外层电子数4倍的元素有Mg。

⑶内层电子数是最外层电子数2倍的元素有Li、P;电子总数是最外层电子数2倍的元素有Be。原子核内无中子的元素是11H。

⑷常见等电子微粒:

电子数

分子

阳离子

阴离子

2

H2、He

Li+、Be2+

H-

10

Ne、HF、H2O、NH3、CH4

Na+、Mg2+、Al3+、H3O+、NH4+

O2-、F-、OH-、NH2-

18

Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH3OH

K+、Ca2+

S2-、HS-、Cl-

2.元素在周期表中的位置相关知识归纳

⑴主族序数与周期序数相同的元素有H、Be、Al;主族序数是周期序数2倍的元素有C、S;主族序数是周期序数3倍的元素有O。

⑵周期序数是主族序数2倍的元素有Li、Ca;周期序数是主族序数3倍的元素有Na。

⑶最高正价与最低负价的绝对值相等的元素有C、Si;最高正价是最低负价的绝对值3倍的元素有S。

⑷上一周期元素所形成的阴离子和下一周期元素最高价态阳离子的电子层结构与上一周期零族元素原子的电子层结构相同。

3.与元素性质相关知识归纳

元素所形成的单质及化合物的物理特性

①颜色:常温下,单质为有色气体的元素是F、Cl;单质为淡黄色固体的元素是S;焰色反应火焰呈黄色的元素是Na,呈紫色的元素是K(通过兰色钴玻璃)。②状态:常温下,单质呈液态的非金属元素是Br;单质为白色蜡状固体的元素是P。③气味:有臭鸡蛋气味的非金属元素是S。④熔点:单质熔点最低的金属元素是Hg;熔点最高的金属元素是W。单质熔点最高的非金属元素是C。氢化物熔点最高的非金属元素是O。氧化物熔点最高的非金属元素是Si。⑤元素推断题知识归纳及其应用硬度:单质为天然物质中硬度最大的元素是C。⑥密度:单质最轻的金属元素是Li;单质最轻的非金属元素是H。⑦溶解性:气态氢化物最易溶于水的元素是N。⑧导电性:单质能导电的非金属元素是C;单质属于半导体材料的是Si。

元素所形成的单质及化合物的化学特性

①无正价、无含氧酸的元素是F;单质氧化性最强、其氢化物水溶液可雕刻玻璃的元素是F;气态氢化物稳定性最强的元素是F;最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素是Cl。②其两种同素异形体对人类生存都非常重要的元素是O(O3层被称为人类和生物的保护伞);气态氢化物与最低价氧化物能反应生成单质的是S。③气态氢化物与最高价氧化物对应水化物能起化合反应的元素是N;气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的元素是N;其中一种同素异形体在空气中能自燃的元素是P。

元素性质递变规律

①元素金属性强弱比较规律

I.依据元素周期表,同一周期中,从左到右,金属性逐渐减弱;同一主族中,由上到下,金属性逐渐增强。II.依据最高价氧化物的水化物碱性强弱,碱性越强,金属性越强。III.依据金属活动性顺序(极少数例外)。IV.依据金属单质与酸或水反应的剧烈程度,反应越剧烈,金属性越强。V.依据金属单质与盐溶液之间的置换反应。VI.依据原电池原理,原电池中作负极的金属比作正极的金属金属性强。VII.依据电解原理,电解时,阴极上后析出的金属比先析出的金属金属性强。

②元素非金属性强弱比较规律

I.依据元素周期表,同一周期中,从左到右,非金属性逐渐增强;同一主族中,由上到下,非金属性逐渐减弱。II.依据最高价氧化物的水化物的酸性强弱,酸性越强,非金属性越强。III.依据与H2化合的难易,越容易化合,非金属性越强。IV.依据其气态氢化物的稳定性,稳定性越强,非金属性越强。V.依据非金属单质与盐溶液之间的置换反应。

③微粒半径大小比较规律

I.同周期阳离子半径随原子序数递增逐渐减小,如第3周期中:Na+>Mg2+>Al3+;同周期阴离子半径随原子序数递增逐渐减小,如第3周期中:P3->S2->Cl-。II.同主族阳离子半径随原子序数递增逐渐增大,如第IA族中:Li+<Na+<K+;同主族阴离子半径随原子序数递增逐渐增大,如第VIIA族中:F-<Cl-<Br-。III.阳离子半径总比相应原子半径小,如Na+<Na;阴离子半径总比相应原子半径大,如S2->S。IV.电子层结构相同的离子半径随原子序数的增大而减小,如S2->Cl->K+> Ca2+,O2->F->Na+>Mg2+>Al3+

元素的含量

地壳中质量分数最大的元素是O,其次是Si;地壳中质量分数最大的金属元素是Al,其次是Fe;氢化物中氢元素质量分数最大的是C;所形成的有机化合物中种类最多的是C。

二.解元素推断题的方法

解答元素推断题,必须抓住原子结构和元素的有关性质,掌握元素周期表中主要规律,熟悉某些元素(短周期或前20号元素)的性质、存在和用途的特殊性,用分析推理法确定未知元素在周期表中的位置。

对于有突破口的元素推断题,可利用题目暗示的突破口,联系其它条件,顺藤摸瓜,各个击破,推出结论。对无明显突破口的元素推断题,可利用题示条件的限定,逐渐缩小推求范围,并充分考虑各元素的相互关系予以推断。有时限制条件不足,则可进行讨论,得出合理结论,有时答案不止一组,只要能解释通都可以,若题目只要求一组,则选择自己最熟悉、最有把握的。有时需要运用直觉,大胆尝试、假设,再根据题给条件进行验证,也可推出。

三.元素推断题应用例析

元素推断题多以元素原子结构特点、元素在周期表中的位置关系、元素单质及其化合物的主要性质(即位、构、性)等为突破口去考虑,下面就这三方面举例分析。

1.从元素的原子结构特点突破

1短周期的三种元素分别为X、Y和Z,已知X元素的原子最外层只有一个电子,Y元素原子的M电子层上的电子数是它的K层和L层电子总数的一半,Z元素原子的L电子层上的电子数比Y元素原子的L电子层上的电子数少2个。则这三种元素所组成的化合物的化学式不可能为(    )

A.X2YZ4     B.XYZ3       C.X3YZ4     D.X4Y2Z7

解析:该题的突破口是元素原子各层电子数及它们之间的相互关系,只要对短周期元素原子核外电子排布熟练掌握,解答该题较为简单。由X元素的原子最外层只有一个电子知,X为第IA族的H或Li或Na元素;由Y元素原子的M电子层上的电子数是它的K层和L层电子总数的一半知,Y为P;由Z元素原子的L电子层上的电子数比Y元素原子的L电子层上的电子数少2个知Z为O。则P在含氧酸及其盐中可呈+3、+5两种价态,A中Y为+6价,故A不可能,应选A。

2.从元素在周期表中的位置突破

2右表为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中,正确的是(    )

 

 

X

 

 

 

W

Y

 

R

 

 

Z

 


A.常压下五种元素的单质中Z单质的沸点最高

B.Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同

C.W的氢化物沸点比X的氢化物的沸点高

D.Y元素的非金属性比W元素的非金属性强

解析:本题通过元素在周期表中的位置推断元素,同时进一步考查单质的沸点、元素原子结构、氢键及同周期元素金属性大小判断等知识。由R、W、X、Y、Z五种元素所在的位置看,它们分别是Ar、P、N、S、Br。它们形成的单质中常温下P、S为固体,Br2为液体,Ar、N2为气体,故A错;Br-的核外电子层比S2-、Ar多一层,B错;X的氢化物NH3分子间可形成氢键,沸点高,C错;S与P位于同一周期,从左到右,非金属性依次增强,故D正确。

3.从元素的性质突破

3A、B、C、D均为短周期元素。A、B可形成两种液态化合物,其最简式分别为BA和B2A,A和D 可形成气态化合物DA、DA2;A、B、D可组成离子晶体,该晶体的化学式为B4A3D2,其水溶液呈弱酸性,B和D可形成一种易溶于水的碱性气体X,B和C可形成极易溶于水的酸性气体Y,已知X分子和B2A分子中的电子数相等,Y分子的电子数与最简式为BA的化合物分子中电子数相等。请回答:

⑴写出四种元素的符号。

A      ,B      ,C       ,D        。

⑵ B4A3D2的化学式为    ,其水溶液呈弱酸性的离子方程式为      

⑶已知液态X和B2A相似,也可以发生微弱的电离,电离出含有相同电子数的微粒,则X的电离方程式为             

⑷最简式为BA的液体能使酸性KMnO4溶液褪色,写出相应的离子方程式                 

⑸最简式为BA的液体被称为绿色氧化剂的主要原因是             

解析:由A、B所形成两种化合物的状态和最简式作为突破口知,A元素为O,B元素为H,所形成的两种化合物分别为H2O2和H2O。由B和D可形成一种易溶于水的碱性气体X知,D元素为N,X为NH3。这样,化学式为B4A3D2的离子晶体为NH4NO3。再由B和C可形成极易溶于水的酸性气体Y及Y分子的电子数与H2O2分子中电子数相等知,C为Cl,Y为HCl。从而问题便得以解决。

答案:⑴ O、H、Cl、N。

⑵ NH4NO3 ,NH4++H2O NH3·H2O+H+

⑶2NH3NH4++NH2-

⑷ 2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O

⑸其还原产物为水,对环境无污染。

四.把握高考命题趋向

元素推断题是考查物质结构、元素周期律(表)、元素性质的重要题型,同时也是培养学生综合分析、逻辑推理、迁移应用等思维能力的常用手段。该类题型综合性强,除了考查以“位、构、性”关系推断元素外,还易与元素化合物知识结合起来综合考查,也易出现推断和预测未知新元素的位、构、性等信息考查题型。因此,命题的空间极为广阔,倍受高考命题专家的青睐。展望今后的题型会稳中有变,仍以元素及其化合物知识为载体,用物质结构理论,将解释现象、定性判断、归纳总结、定量计算相结合,向多方位、多角度、多层次方向发展。

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