例析元素周期律试题的元素推断策略

林增辉

元素周期律是高考的常规考点，基本上是以选择题的形式呈现，这类题目要求通过题干信息推断未知元素，分析判断元素单质及其化合物的性质递变规律。笔者对近年来的高考题中元素周期律题目进行统计分析，探求考查方向，希望能对同学们的复习备考有所帮助。

元素周期律题目的主要突破口在于题干信息，从题干信息的呈现方式来看，主要有几种类型：物质结构示意图类型、核外电子数量关系类型、质子和中子数量关系类型。在同学们确定元素之后，再考查原子半径变化规律、（非）金属性比较、酸（碱）性比较、氢化物的热稳定性比较等考点。由于元素单质及其化合物的性质有比较清晰的递变规律，因此其难点依然是落在元素的推断上，下面重点讲述如何通过分析题干信息进行元素推断的策略。

一、物质结构示意图类型

这一类题目，题干中除了提供必要的文字信息，还提供了化合物的结构示意图，同学们要结合文字和物质结构的信息，推断并确定元素，再进行选项的判断。

【例1】（2021·广东）一种麻醉剂的分子结构式如下图所示。其中，X的原子核只有1个质子;元素Y、Z、W原子序数依次增大，且均位于X的下一周期;元素E的原子比W原子多8个电子。下列说法不正确的是（   ）

A. XEZ4是一种强酸

B. 非金属性：W>Z>Y

C. 原子半径：Y>W>E

D. ZW2中，Z的化合价为+2价

解析：题干信息显示，X的原子核只有1个质子，可知X为H元素;“元素Y、Z、W原子序数依次增大，且均位于X的下一周期”，结合物质结构示意图，Y形成4条共价键，可推知是C元素，Z形成两条共价键，可推知是O元素，W只能形成1条共价键，则W为F元素，而“元素E的原子比W原子多8个电子”，可知E元素为氯元素。

根据上述推断，可知XEZ4是HClO4，是一种强酸，A正确;同一周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，所以非金属性：F>O>C，故B正确;同一主族元素从上往下原子半径逐渐增大，原子半径：Cl>F，C错误;在OF2中，F为-1价，则O的化合价为+2价，D正确。

【例2】（2020·全国II卷）一种由短周期主族元素组成的化合物（如图2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（   ）

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

解析：题干主要呈现了两个信息：（1）短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24;（2）物质的结构图。后者是主要的突破口，W只能形成一个共价单键，Z可形成+1价阳离子，结合原子序数的信息，可推断W为氢元素，Z为钠元素，X有四条单键，两个Y原子均为三条单键，而陰离子团只带一个负电荷，可推断Y形成三条共价键达到稳定结构，为氮元素，根据原子序数和及成键数目，推断X是序数为5的硼元素。

根据上述推断，该化合物中，H、B、N之间均以共用电子对形成共价键，A选项正确;Na单质既能与水反应生成氢氧化钠和氢气，也能与甲醇反应生成甲醇钠和氢气，B选项正确;N的最高价氧化物的水化物HNO3为强酸，C选项正确;BF3中B原子最外层只有6个电子，未达到8电子稳定结构，D选项错误。

这一类型的题目，化合物的结构图是重要的突破口，利用结构图可以判断化学键类型及化合物类型，同时可以判断元素间的共价键数目或离子所带的电荷数，从而推断出元素的最外层电子数，作为解题的重要依据。因此同学们要熟练掌握短周期主族元素的电子排布特点和成键特点，熟练掌握化合物的电子式书写规则，能根据陌生物质的结构式，推断元素成键数目或最外层电子数目，达到确定元素的目的。

二、核外电子数量关系类型

在这一类型的题目中，题干中主要提供元素的周期数及元素核外电子的数量关系，通过核外电子的数量关系确定元素，再分析推断元素单质及其化合物的性质递变规律。

【例3】（2021·全国甲卷）W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和，也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质常温下均为气体。下列叙述正确的是（   ）

A. 原子半径：Z>Y>X>W

B. W与X只能形成一种化合物

C. Y的氧化物为碱性氧化物，不与强碱反应

D. W、X和Z可形成既含有离子键又含有共价键的化合物

解析：分析题干信息，在短周期主族元素中，常温下为气体的单质有H2、N2、O2、F2、Cl2，由于“Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和，也是Y的最外层电子数的2倍”，则必定有H元素，因为其它任意两种的最外层电子之和均超过8，且Z元素最外层必定为偶数，且不为8，因此还可以排除O、F、Cl，结合“W、X、Y、Z为原子序数依次增大”，可知W为氢元素，X为氮元素，Y为铝元素，Z为硫元素。

根据上述推断，同周期主族元素原子半径从左往右依次减小，则原子半径：Y（Al）>Z（S），A错误;W为H元素，X为N元素，两者可形成NH3和N2H4等物质，B错误;Y为Al元素，其氧化物为两性氧化物，可与强酸、强碱反应，C错误;W、X和Z可形成（NH4）2S、NH4HS等离子化合物，这些物质中既含有离子键又含有共价键，D正确。

【例4】（2021·全国乙卷）我国嫦娥五号探测器带回1.731kg的月球土壤，经分析发现其构成与地球土壤类似。土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z，原子序数依次增大，最外层电子数之和为15。X、Y、Z为同周期相邻元素，且均不与W同族。下列结论正确的是（   ）

A. 原子半径大小顺序为W>X>Y>Z

B. 化合物XW中的化学键为离子键

C. Y单质的导电性能弱于Z单质的

D. Z的氧化物的水化物的酸性强于碳酸

解析：分析题干信息，可对W、X、Y、Z的最外层电子数进行如下猜测：“9、1、2、3”、“6、2、3、4”、“3、3、4、5”，可知只有第二组“6、2、3、4”符合要求，则W、X、Y、Z依次为O、Mg、Al、Si。

根据上述推断，根据同周期主族元素原子半径从左往右依次减小，同主族元素原子半径从上往下依次增大的规律，可知原子半径大小顺序为Mg>Al>Si>O，A错误;化合物XW为MgO，属于离子化合物，MgO中化学键为离子键，B正确;Y单质为铝单质，铝是电的良导体，Z单质为硅，为半导体材料，导电性比较差，C错误;Z的氧化物的水化物为硅酸，因为碳的非金属性比硅强，因此碳酸的酸性强于硅酸，D错误。

解答这一类型的题目，需要同学们熟练掌握短周期元素的核外电子排布规律，能根据核外电子数量关系，如最外层电子数之和、核外电子数总和或不同电子层电子数目关系进行推算，此外，在有些题目中，也常以化合价体现电子数目关系，例如2019年全国II卷中出现“W与X的最高化合价之和为8”的信息，最高化合价之和，本质上依然是最外层电子数目之和。

三、质子与中子的数量关系类型

这一类型的题目，主要利用原子核内中子和质子的数量关系进行推断，从这两年的高考题来看，常以核反应方程式作为信息呈现载体。

解析：分析题干信息，Y在化合物中呈+1价，且质量数为7，可推断Y为锂元素;根据z=p+2，p为3，z为5，则X元素的质子数为5，可知X元素为硼元素。A选项中，H3XO3为H3BO3，是一种弱酸，能中和溅在皮肤上的NaOH溶液，该选项正确;Li单质在空气中燃烧的产物是Li2O，B选项错误;硼元素与氢元素会形成BH3或B2H6等化合物，属于共价化合物，C选项错误;6Li和7Li互为同位素，D选项错误。

解析：根据核反应方程式中质量数的关系，可知W=27，X为金属，且X与Y原子之间质子数相差2，最外层电子数之和为8，设X最外层电子数为a，则Y的最外层电子为a+2，a+a+2=8，解得a=3，因此X为铝元素，Y为磷元素。因为W=27，A选项错误;Al元素可形成AlCl3，P元素可形成PCl3，B选项正确;同周期主族元素从左至右，原子半径依次减小，C选项错误;P的含氧酸有H3PO4、H3PO3等，D選项错误。

这一类型的题目比较新颖，同学们要熟练掌握质量数、质子数和中子数之间的数量关系，熟练掌握核素符号的书写规则，掌握核反应方程式的意义及反应过程中各种微粒的数量关系，准确推断元素。

责任编辑 李平安