2024届高考一轮复习 第五章 物质结构与性质 元素周期律 第5讲 位—构—性三者关系的综合应用（53张PPT）

(共53张PPT)
第5讲　位—构—性三者关系的综合应用(综合应用课)
通过“位—构—性”的关系考查元素周期表、元素周期律的综合应用是每年命题的热点，一般以选择题呈现。通常以原子核外电子排布、元素周期表的片段、短周期元素的结构特点、元素化合物的性质为情境载体进行元素推断，考查角度有粒子半径大小比较、电离能大小比较、元素金属性和非金属性强弱比较、电负性的强弱比较、化学键类型的判断、物质性质判断等。涉及的知识面广、难度较大，需要考生具有较高的逻辑思维能力。
1．(2022·辽宁等级考)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是 (　 )
A．X能与多种元素形成共价键
B．简单氢化物沸点：ZC．第一电离能：Y>Z
D．电负性：W解析：短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大，W简单离子在同周期离子中半径最小，说明W为第三周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子，可分类讨论：①为第二周期元素时，最外层电子排布为2s22p2或2s22p4，即C或O；②为第三周期元素时，最外层电子排布为3s23p2或3s23p4，即Si或S。Q与Z同主族，结合原子序数大小关系可知，则X、Z、Q分别为C、O和S，则Y为N。X为C，能与多种元素(H、O、N、P、S等)形成共价键，A正确；Z和Q形成的简单氢化物为H2O和H2S，由于H2O分子间能形成氢键，故H2O沸点高于H2S，B错误；Y为N，Z为O，N的最外层p轨道电子为半充满结构，比较稳定，故其第一电离能比O大，C正确；W为Al，Z为O，O的电负性更大，D正确。
答案：B　
2．(2022·海南等级考)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X、Y同周期并相邻，Y是组成水的元素之一，Z在同周期主族元素中金属性最强，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，下列判断正确的是 (　 )
A．XW3是非极性分子
B．简单氢化物沸点：X>Y
C．Y与Z形成的化合物是离子化合物
D．X、Y、Z三种元素组成的化合物水溶液呈酸性
解析：X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，X、Y同周期并相邻，且Y是组成水的元素之一，则Y为O元素，X为N元素，Z在同周期主族元素中金属性最强，则Z为Na元素，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，则W为Cl元素，据此分析解答。由分析知，XW3为NCl3，NCl3分子的空间结构为三角锥形，其正负电荷的中心不重合，属于极性分子，A错误；
H2O和NH3均含有氢键，但H2O分子形成的氢键更多，故沸点：H2O＞NH3，B错误；
两者形成的化合物为Na2O、Na2O2均为离子化合物，C正确；N、O、Na三种元素组成的化合物NaNO3呈中性、NaNO2呈碱性，D错误。
答案：C　
3．(2021·山东等级考)X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的一种化合物能以[XY4]＋[XY6]－的形式存在。下列说法错误的是 (　 )
A．原子半径：X>Y
B．简单氢化物的还原性：X>Y
C．同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D．同周期中第一电离能小于X的元素有4种
解析：Y位于第三周期，且最高正价与最低负价的代数和为6，则Y是Cl元素，由X、Y形成的阴离子和阳离子的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期，则P半径大，即X>Y，A项不符合题意；
两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，PH3的还原性强，即X>Y，B项不符合题意；
同周期元素从左往右，金属性减弱，非金属性增强，各元素对应的金属单质还原性减弱，非金属单质的氧化性增强，所以Cl2的氧化性最强，C项不符合题意；
同一周期，从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能；所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，所以有5种，D项符合题意。
答案：D　
4．(2021·河北等级考改编)如图所示的两种化合物可应用于阻燃材料和生物材料的合成。其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X和Z同主族，Y原子序数为W原子价电子数的3倍。下列说法正确的是 (　 )
解析：由题图和题意可知，X和Z分别是F、Cl；又Y原子序数为W原子价电子数的3倍且题给化合物中Y、W分别可形成5、3个共价键，故W、Y分别为N、P。F只有－1、0两种价态，没有最高正价，A错误；
根据元素周期律可知，四种元素原子半径由大到小的顺序为P＞Cl＞N＞F，即Y＞Z＞W＞X，C错误；
Cl、N、H三种元素可形成离子化合物NH4Cl，其既含有离子键又含有共价键，D正确。
答案：D　
(一)元素的“位—构—性”三者关系
(二)元素的“位—构—性”关系的应用
1．结构与位置互推
2．性质与位置互推
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，根据元素性质可以推知元素在周期表中的位置，根据元素在周期表中的位置可以推知元素性质。
3．结构与性质互推
(1)最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要原因。
(2)同主族元素最外层电子数相同，性质相似。
(三)构建元素“位—构—性”关系解题思维流程
1．常考角度及判断分析依据
判断分析依据
原子 半径 ①同周期元素的原子半径随原子序数的增大而减小(不考虑稀有气体元素)；
②同主族元素从上到下，原子半径随电子层数的增多而增大
元素 化合价 ①同周期元素从左到右，元素的最高正化合价由＋1→＋7，非金属元素的最低负化合价由－4→－1；
②同主族元素的最高正化合价、最低负化合价均相同(适用于短周期主族元素，氧无最高正价，氟无正价)
得失电 子能力 ①同周期元素从左到右，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强(不考虑稀有气体元素)；
②同主族元素从上到下，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱
金属性与 非金属性 ①同周期元素从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强(不考虑稀有气体元素)；
②同主族元素从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱
电离能大 小比较 ①同周期从左到右电离能呈现逐渐增大的变化趋势(注意Be、Mg、N、P等元素的特殊情况)
②同主族从上到下电离能逐渐减小
续表
电负性大 小比较 ①同周期从左到右，元素的电负性逐渐增大；
②同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小
氧化物对 应水化物 ①元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强；
②元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强(F无正价，O无最高正价，不考虑)
单质的 氧化性、 还原性 一般情况下，元素的金属性越强，单质的还原性越强，简单阳离子的氧化性越弱；元素的非金属性越强，单质的氧化性越强，简单阴离子的还原性越弱
物质的 熔点、沸点 ①一般情况下，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高，如I2＞Br2＞F2；
②NH3、H2O、HF的沸点反常高，是因为分子间形成氢键，使物质的沸点升高
续表
2．推断元素的基本思路
3．元素“位—构—性”关系题的解题流程
挖掘题干信息确定元素名称 依据题目给出的题干信息，找到首先能够判断出的元素，然后再根据元素在周期表中的相对位置及原子结构特点，确定出各元素的名称
根据元素周期律判断递变规律 在判断出各元素名称的基础上，确定出各元素在周期表中的位置，依据同周期、同主族元素性质的递变规律，判断各选项描述的正误
题型(一)　以原子结构、价键结构为“题眼”的元素推断
1．核外电子排布三大规律
(1)最外层电子规律
最外层电子数(N) 3≤N＜8 N＝1或2 N＞次外层电子数
元素在周期表中的位置 主族 第ⅠA族、第ⅡA族、第Ⅷ族、副族、0族元素氦 第二周期
(2)“阴三、阳四”规律
某元素阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第三周期；若为阳离子，则位于第四周期。
(3)“阴上、阳下”规律
电子层结构相同的离子，若电性相同，则位于同周期，若电性不同，则阳离子位于阴离子的下一周期。
2．常考元素特殊的电子层结构
最外层有1个电子的元素 H、Li、Na、K
最外层电子数等于次外层电子数的元素 Be、Ar
最外层电子数是次外层电子数2倍的元素 C
最外层电子数是次外层电子数3倍的元素 O
最外层电子数是内层电子数总数一半的元素 Li、P
最外层电子数是次外层电子数4倍的元素 Ne
次外层电子数是最外层电子数2倍的元素 Li、Si
次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素 Li、Mg
次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素 S
电子层数与最外层电子数相等的元素 H、Be、Al
[典例]　科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示)，X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素，W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是 (　 )
[解题流程]
第一步：挖掘题干信息，确定元素名称与位置
第二步：根据元素周期表、周期律判断递变规律
选项 判断依据
A 同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则C、O、F的原子半径大小顺序为_________
B 同周期元素，从左到右元素的非金属性依次增强，同主族元素，从上到下元素的非金属性依次减弱，则C、O、Si的非金属性强弱顺序为__________
C 位于元素周期表右上角的氟元素的非金属性最强，单质具有很强的氧化性
D 原子序数为82的元素为铅元素，与硅元素都位于元素周期表______族
C＞O＞F
O＞C＞Si
ⅣA
[答案]　C
答案：B
2．某深蓝色溶液是纤维素的优良溶剂，其制备反应如下图所示。X、Y、Z三种元素原子序数依次增大，Y原子的核电荷数是最外层电子数的1.5倍，Y、Z均位于X的下一周期，W及其合金是人类最早发现
的金属，被广泛应用于电气、轻工、机械制造和国防工业等。下列说法不正确的是 (　 )
解析：Y原子的核电荷数是最外层电子数的1.5倍，可知Y的最外层电子数可能是2、4、6、8，对应的原子序数分别是3、6、9、12，结合所给物质中Y的成键特点可知，Y为C元素；Y、Z均位于X的下一周期，所以X位于第一周期，为H元素，Z可以形成3个共价键，则应为N元素； W为Cu元素。Y元素的最高价氧化物分子为CO2，共有4对共用电子对，A正确；
非金属性CC和H形成的化合物可以是气体，还可以是固体或者液体，C错误；
CuH与稀盐酸反应生成H2，D正确。
答案：C　
3.科学家合成的一种化合物是很多表面涂层的重要成分，其结构如图所示，其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，只有X、Y在同一周期。下列说法正确的是 (　 )
A．X的氢化物均为气体
B．第一电离能：X>Y
C．Y与W形成的所有化合物仅含有极性共价键
D．ZY2作为一种高效安全绿色杀菌剂，在自来水消毒等方面应用广泛
解析：由题意可知，W位于第一周期，则W为H。题给结构中X形成四个单键，Y能形成两个单键或一个双键，则X为C，Y为O，Z形成一个单键，则Z应为Cl。碳的氢化物有多种，可以是气体、液体或固体，A错误；
第一电离能C小于O，B错误；
H2O2分子中含有非极性键，C错误；
ClO2是一种高效安全的绿色杀菌剂，D正确。
答案：D　
题型(二)　以周期表片段为依据的元素推断
1．直接相邻的正“T”型元素原子序数的关系
如图所示
[注意]　①解题时要注意题目是否要求某元素在短周期中。②要注意题目中所给位置在周期表中是否确实存在，并注意镧系和锕系元素的特殊情况。
3．“＋”型元素原子序数之间的规律
第ⅢA族→0族区域内满足“＋”型元素原子序数的关系。如图所示
[典例]　(2022·广东等级考)甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是 (　 )
A．原子半径：丁＞戊＞乙
B．非金属性：戊＞丁＞丙
C．甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D．丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
[解题流程]
第一步：挖掘题干信息，确定元素名称与位置
第二步：根据元素周期表、周期律判断递变规律
选项 判断依据
A 根据层多径大，同电子层结构核多径小原则，则原子半径：__________
B 根据同周期从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：____________
C 甲的氢化物可能为氨气，可能为甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生；若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成
D 丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸、也可能是磷酸，都一定能与强碱反应
丁＞戊＞乙
戊＞丁＞丙
[答案]　C
[综合应用训练
1.W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，且四种元素的最外层电子数之和为24。下列说法错误的是 (　 )
W X
Y Z
解析：结合位置可知，W、X为第二周期元素，Y、Z为第三周期元素，设X的最外层电子数为x，则W的最外层电子数为x－1，Y的最外层电子数为x，Z的最外层电子数为x＋1，则x＋x－1＋x＋x＋1＝24，解得x＝6，则W为N，X为O，Y为S，Z为Cl。第一电离能N＞O，A正确；
N元素的气态氢化物与其最高价含氧酸反应生成离子化合物NH4NO3，B正确；
X、Y、Z最简单氢化物是H2O、H2S、HCl，稳定性最弱的是H2S，C正确；
118号元素位于0族，Z(Cl)位于第ⅦA族，D错误。
答案：D　
2. 五种主族元素在周期表中的位置如图所示。L的单质在常温常压下呈液态，且保存时需要用水液封。下列推断正确的是 (　 )
A．原子半径：XB．气态氢化物的还原性：L>Z>T
C．X的电负性是五种元素中最小的
D．Y和T组成的化合物是离子化合物
解析：　由L的单质在常温常压下呈液态，且保存时需
要用水液封，推知L是Br元素，则有如图所示。 同周期
主族元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径：
Al>Si>S>Cl，A项错误；
非金属性Cl>Br>S，故气态氢化物的还原性：H2S>HBr>HCl，B项错误；
元素的金属性越强，电负性越小，故Al元素的电负性最小，C项正确；
SiCl4是共价化合物，D项错误。
答案：C
题型(三)　融合物质性质、反应与转化的元素推断
1．由物质的性质或反应推断元素
形成化合物最多的元素；可形成自然界硬度最大的物质；简单氢化物中含氢质量分数最大的元素 碳
空气中含量最多的元素；气态氢化物的水溶液呈碱性的元素；气态氢化物与最高价含氧酸反应生成盐的元素 氮
地壳中含量最多的元素；简单氢化物的沸点最高的元素；氢化物在通常状况下呈液态的元素 氧
最活泼的非金属元素；无正价的元素；无含氧酸的非金属元素；无氧酸可腐蚀玻璃的元素；气态氢化物最稳定的元素；阴离子的还原性最弱的元素 氟
短周期元素中与水反应最剧烈的金属元素；最高价氧化物的水化物碱性最强的元素；短周期主族元素中原子半径最大的元素；与氧气在加热条件下反应生成过氧化物(Na2O2)的元素；焰色试验为黄色的元素 钠
地壳中含量最多的金属元素；最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素 铝
续表
良好的半导体材料；地壳中含量第二的元素；能跟强碱溶液反应，还能被氢氟酸 溶解 硅
淡黄色固体；它的氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物的浓溶液发生氧化还原反应 硫
短周期元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素 氯
续表
[典例]　 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增加，K、L、M均是由这些元素组成的氧化物，甲、乙分别是元素Y、W的单质，甲是常见的固体，乙是常见的气体。K是红棕色气体，丙的浓溶液具有强氧化性，上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是 (　 )
[解题流程]
第一步：挖掘题干信息，确定元素名称与位置
第二步：根据元素周期表、周期律判断递变规律
选项 判断依据
A C、N、O三种元素的电负性：___________
B N原子的2p轨道电子排布处于半充满状态，不易失去电子，第一电离能大于O，故第一电离能：_________
C X、Y组成的化合物可以是固态有机化合物，其沸点____于H2O
D 由X、Y、Z、W组成的化合物可以是氨基酸，氨基酸分子中只含有_____键
O>N>C
N>O>C
高
共价
[答案]　D
[综合应用训练]
1.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子半径依次增大，X、Y同主族，且X、Y原子序数之和是W、Z原子序数之和的2倍。m、n、p、r是由这些元素组成的二元化合物，甲、乙是其中两种元素对应的单质，n与乙在常温下均是淡黄色固体。上述物质间的转化关系如图所示(部分生成物已省略)。下列说法正确的是 (　 )
A．简单离子半径大小：X>Y>Z
B．热稳定性：r>p
C．含Y元素的盐溶液可能显酸性、中性，不可能显碱性
D．二元化合物n 只含离子键，不含共价键
解析：淡黄色固体一般是单质S和二元化合物Na2O2，同主族元素X、Y由半径大小关系知分别位于二、三周期，由转化关系图中知甲是O2，乙是单质S，对应元素分别为X、Y，Z原子半径比Y大，且X、Y原子序数之和是W、Z原子序数之和的2倍，则Z为Na、W为H。化合物n与单质乙分别为过氧化钠、硫。m为硫化钠、r为水。所以W、X、Y、Z分别为H、O、S、Na。 简单离子半径大小： Na＋热稳定性：硫化氢<水，B项正确，
含硫元素的盐溶液，可能显中性如硫酸钠，可能显酸性如硫酸氢钠，也可能显碱性如硫化钠和亚硫酸钠等，C项错误；
过氧化钠中既含离子键又含共价键，D项错误。
答案： B　
2．短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。W是宇宙中最丰富的元素，W2X是维持生命过程的必需物质，WY可用于玻璃的刻蚀，ZX2是酸雨的主要形成原因之一，室温下化合物ZY4是气体。下列说法错误的是 (　 )
A．Y的第一电离能在四种元素中最大
B．W2X和ZX2的中心原子分别为sp3和sp2杂化
C．W2X的沸点高于W2Z的沸点
D．ZY4分子中原子均为8电子结构
解析：W是宇宙中最丰富的元素，则W是H；W2X是维持生命过程的必需物质，则X为O；WY可用于玻璃的刻蚀，则WY为HF，Y为F；ZX2是酸雨的主要形成原因之一，且Z的原子序数比Y大，则Z为S；综上所述，W、X、Y和Z分别为H、O、F、S。一般规律：非金属性越强，第一电离能越大，因此F的第一电离能在四种元素中最大，A正确；
O和S属于同主族元素，但H2O分子间存在氢键，而H2S分子间不存在氢键，因此H2O的沸点高于H2S的沸点，C正确；
SF4中，S的最外层电子数为10，D错误。
答案：D　
谢
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