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3 元素推断题的主要类型与解题方法

解答原子结构、元素在元素周期表中的位置、元素及其化合物的性质间的推断试题的思路一般可用下面的框线关系表示：

推断题大体有下列三种类型：

1．已知元素原子或离子的核外电子排布推断性质。方法为

要注意一些元素原子电子排布的特殊性(短周期元素)。

(1)族序数等于周期数的元素：H、Be、Al。

(2)族序数等于周期数两倍的元素：C、S。

(3)族序数等于周期数3倍的元素：O。

(4)周期数是族序数两倍的元素：Li。

(5)周期数是族序数3倍的元素：Na。

2．已知元素的特殊性质推断其在周期表中的位置：

以下是元素具有的特殊性质：

(1)最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C、Si。

(2)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。

(3)除H外，原子半径最小的元素：F。

(4)最高正化合价不等于族序数的元素：O、F。

(5)第一电离能最大的元素(稀有气体除外)：F；第一电离能最小的元素：Cs(放射性元素除外)。

(6)电负性最小的元素：Cs(0.7)；电负性最大的元素：F(4.0)。

3．已知元素的单质或化合物的性质、用途、存在的特殊性推断元素的结构。

有些单质或化合物的性质、用途、存在等具有特殊性，可作为推断元素的依据：

(1)地壳中含量最多的元素或通常氢化物呈液态的元素：O。

(2)空气中含量最多的元素或气态氢化物水溶液呈碱性的元素：N。

(3)所形成化合物种类最多的元素或有单质是自然界中硬度最大的物质的元素：C。

(4)地壳中含量最多的金属元素或常见氧化物、氢氧化物呈两性的元素：Al。

(5)最活泼的非金属元素或气态氢化物(无氧酸)可腐蚀玻璃或氢化物最稳定的元素：F。

(6)最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素：Cs。

(7)焰色反应呈黄色、紫色的元素：Na、K。

(8)最轻的单质元素：H；最轻的金属元素：Li。

(9)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能够化合的元素：N；能起氧化还原反应的元素：S。

(10)单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。

(11)单质易溶于CS2的元素：P、S。

(12)单质常温下呈液态的元素：Br、Hg。

4．核外电子数相同的微粒相互推断

(1)与稀有气体原子电子层结构相同的离子

①与He原子电子层结构相同的离子有H、Li、Be2；

－＋＋②与Ne原子电子层结构相同的离子有F、O2、N3、Na、Mg2、Al3；

－－－＋＋＋③与Ar原子电子层结构相同的离子有Cl、S2、P3、K、Ca2。

－－－＋＋(2)核外电子总数为10的粒子

①阳离子：Na、Mg2、Al3、NH4、H3O；②阴离子：N3、O2、F、NH2、OH；③分＋＋＋＋＋－－－－－子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。

(3)核外电子总数为18的粒子

①阳离子：K、Ca2；②阴离子：P3、S2、HS、Cl；

＋＋－－－－③分子：Ar、HCl、H2S、F2、H2O2、PH3、SiH4、C2H6、CH3OH、N2H4。

(4)核外电子总数及质子总数均相同的粒子

①Na、NH4、H3O；②F、OH、NH2；③Cl、HS；④N2、CO、C2H2。

【典例6】

元素A、B、C都是短周期元素，它们的原子序数大小为A

(1)这三种元素所对应的气态氢化物中最不稳定的是__________(填化学式)，该氢化物在空气中燃烧的化学方程式为____________________________________________________。

(2)它们的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是__________，最弱的是__________。(填＋＋＋－－－－－

酸的化学式) (3)BC4的化学式是__________。BC4不稳定，遇水易形成B的含氧酸及C的氢化物。近代海战中为了掩蔽军事目标，通常采用喷BC4和液氨的方法以形成烟幕，有关化学反应用方程式表示为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析

在短周期元素中，若一种元素原子的最外层电子数比次外层电子数多，则该元素原子只可能是有两个电子层，故不难推知A为C，原子结构示意图为；由A、B、C为短周期元素，且B元素的原子次外层电子数比最外层电子数多，可推知为Si；B与C形成BC4，C可能是H、F、Cl，又因原子序数A

答案

(1)SiH4

SiH4＋2O2=====SiO2＋2H2O (2)HClO4

H2SiO3

(3)SiCl4

SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl、

HCl＋NH3===NH4Cl 【典例7】

在元素周期表前四周期中，有A、B、C、D四种元素，它们的原子序数依次增大，A原子有3个未成对电子；B元素原子次外层有8个电子，1molB单质与足量盐酸反应可生成1molH2，B单质不易与冷水反应；C元素的＋3价离子的d轨道是半充满的；D元素易形成－1价离子。

(1)填写下表：

元素

名称、符号

电子排布式

电子排布图

属于哪个区

A

B

C

D

点燃(2)A元素位于第______周期______族，A的最高价氧化物分子式为__________，对应水化物分子式为________，A的气态氢化物分子式为__________。

(3)B元素位于第______周期______族，B单质在A单质中燃烧的化学方程式为________________________________________________________________________，

燃烧产物与水反应的化学方程式为__________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)C元素位于第______周期______族，C2的电子排布式为__________________________，＋在含C2的水溶液中，滴入氯水后再滴入数滴KSCN溶液，现象是________________，上述＋反应的离子方程式为____________________________________________________________ ________________，____________________________________________________________

____________________。在含C3的水溶液中加足量铁粉充分振荡后，滴入KSCN溶液，现＋象是________________________________________________________________________，

上述反应的离子方程式为__________________________________________________。

(5)D元素位于第______周期______族，在C2与D形成的化合物的水溶液中，滴入足量氯水，＋－反应的化学方程式为______________________________________________________。

(6)写出B与D两种元素形成的化合物的电子式：__________________________，此化合物属于________化合物。

(7)四种元素中电负性最大的元素是________(用元素符号表示，下同)，第一电离能最小的元素是__________。A、B两种元素的原子半径大小关系是____________，单核离子的离子半径大小是________________。

解析

A原子有3个未成对电子，其外围电子排布为2s22p3或3s23p3；1molB与盐酸反应产生1molH2，B为ⅡA族元素Mg或Ca，又由于B比A的原子序数大且不易与冷水反应，则B为Mg元素，那么A为氮元素。C元素的＋3价离子的d轨道是半充满的即3d5，那么它的原子的外围电子排布式为3d64s2，C为铁元素；D元素在第四周期(原子序数比C大)且易形成－1价阴离子，它是溴元素。推出了A、B、C、D四种元素，则(1)～(7)小题可依次推理作答。

答案

(1) 元素

名称、符号

电子排

布式

元素

电子排

布图

属于哪个区

p区

点燃A 氮N B 镁Mg C 铁Fe 1s22s22p63s23p63d64s2

B D 溴Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5

C

D

1s22s22p3

1s22s22p63s2

A

s区

d区

p区

(2)二

ⅤA

N2O5

HNO3

NH3

(3)三

ⅡA

3Mg＋N2=====Mg3N2

Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑

(4)四

Ⅷ

1s22s22p63s23p63d6

溶液变血红色

2Fe2＋Cl2===2Fe3＋2Cl

Fe3＋3SCN===Fe(SCN)3

溶液不变血红色

2Fe3＋＋＋－＋－＋Fe===3Fe2

＋(5)四

ⅦA

2FeBr2＋3Cl2===2FeCl3＋2Br2

(6)(7)N

Mg

Mg>N

Mg2