基于”元素周期表与周期律”中元素推断考查点探究

摘要：高考中关于元素周期表与周期律的考查中常常会涉及到元素的推断问题，通过分析近年高考化学试题中涉及”元素推断型试题”的特点， 采用归纳推理等方法，引导大家明确元素推断问题的解题途径与技巧.

关键词：元素推断;元素周期律;考点;高中化学

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2022）13-0129-04

针对元素周期表与周期律的考查是高考的热点话题，该类题型中一定会涉及到未知元素的推断，该类试题在设计上常常会渗透化学学科素养，试题中不仅通过元素推断考查考生的宏微结合视角分析与解决实际问题的能力，常常还需要借助证据推理与模型假设，考查学生的逻辑推理能力.下面在汤伟名师工作室引领下，围绕着安徽宿州教科研课题“新高考背景下化学校本教材的开发与实践研究”所作出的一些阶段性研究成果，笔者以近年来高考试题和联考试题为例，针对高考考查的热点问题做一分类分析，以此寻求元素推断问题的解题途径.

1 根据原子半径推断

元素周期表中，同周期主族元素原子半径随原子序数的递增依次递减;同主族元素原子半径随原子序数的递增依次增大.根据原子半径相对大小及原子序数可以推断元素.

例1（2022届吉林市高三联考·T14）图1是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系图.下列说法正确的是（）.

A.最高价氧化物对应的水化物的碱性：Z<M

B.X、Z两种元素形成的化合物都属于离子化合物

C.Y、R两种元素气态氢化物的稳定性：Y<R

D.简单离子的半径：Z>M>X

解析由周期表中元素原子半径的递变规律结合图像可知：X、Y位于第二周期，Y元素原子半径最小，可知Y为F，X为O.Z、M、N、R位于第三周期，分别为Na、Al、Si、Cl，结合元素周期律判断：

最高价氧化物对应的水化物的碱性NaOH>Al（OH）3，A项错误;

X、Z两种元素形成的化合物为Na2O、Na2O2均为离子化合物，B项正确;

Y、R两种元素气态氢化物的稳定性HF>HCl，C项错误;

简单离子核外电子排布相同时，原子序数越大，离子半径越小，O2->Na+>Al3+，D项错误.

答案：B

点评本题推断角度单一，以原子半径的递变规律为依据推理元素，考查考生的逻辑推理能力.试题以图像等不连续文本呈现，可以有效考查考生的提取信息的能力.

2 根据元素价态或原子成键特点推断

元素价态及原子成键特点是微粒微观结构的重要组成部分，近年来有增强考查的趋势.主族元素的最高正价等于最外层电子数（除氧、氟外），最低负价=最外层电子数-8.原子能够形成的共价键个数也与最外层电子数有关，如第ⅥA元素可以形成2条或6条共价键.

例2（2021湖北选考·T8）某离子液体的阴离子的结构如图2所示，其中W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期非金属元素，W是有机分子的骨架元素.下列说法正确的是（）.

A. Z元素的最高价态为+7

B.基态原子未成对电子数：W>Y

C.该阴离子中X不满足8电子稳定结构

D.最简单氢化物水溶液的pH：X>M

解析W是有机分子的骨架元素，可知W为碳元素.在阴离子结构中Y原子形成2条共价键，M形成6条共价键，Z形成1条共价键，且原子序数M>Z>Y，可知Y为氧元素，Z为氟元素，M为硫元素.阴离子具有一个负电荷，且X在结构中存在2条共价键，原子序数仅大于碳元素，可知X为氮元素.由此判断：

氟元素无正价，A项错误;

碳元素原子的电子排布式为1s22s22p2，有2个未成对电子;氧元素原子的电子排布式为1s22s22p4，也有2个未成对电子，B项错误;

氮元素原子形成2条共价键且得1个电子，满足8电子稳定结构，C项错误;

X、M的最简单氢化物分别为NH3、H2S，可知其水溶液pH：X>M，D项正确.

答案：D

点评本题元素推断的主要依据是元素原子成键特点，其成键與原子最外层电子数有关，引导考生从原子微观结构出发，分析成键特点，推断元素，有效考查考生的共价键概念、成键方式等基本概念的理解水平以及元素原子微观结构认知水平和逻辑推理能力.

3 根据原子核外电子排布特点推断

波尔原子结构模型认为元素原子核外电子由内向外逐层填充电子，每个电子层最多填充2n2个电子，且最外层不超过8个电子，次外层不超过18个电子，倒数第三层不超过32个电子.短周期元素原子核外电子排布有很多突出特点，如Li、P的原子最外层电子数是内层电子总数的一半;O原子核外电子总数是S原子的一半等.

例3元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大.X、Z同主族，已知Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4，M原子的质子数是Y原子的2倍;化合物XN在常温下为气体.下列说法正确的是（）.

A.X、Y、Z、M、N的简单离子半径逐渐增大

B.Y、M、N的气态氢化物的稳定性：Y>M>N

C.N最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性

D.X、Z形成的化合物为离子化合物

解析Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4，由于最外层电子数不超过8，可知Y元素原子最外层有6个电子，核外电子总数为8，为氧元素;M原子的质子数是Y原子的2倍，则M元素为硫元素;N元素原子序数大于M元素，故N为氯元素，X、Z形成+1价阳离子，故为H或Li或Na，由于XN在常温下为气体，故X为氢元素;Z的原子序数大于Y，小于M，故Z为钠元素.由此判断：

简单离子半径大小顺序为S2->Cl->O2->Na+>H+，A项错误;

HCl的稳定性强于H2S，B项错误;

N的最高价氧化物对应的水化物为HClO4，为强酸，Cl元素价态为+7价，但无强氧化性，C项错误;

X、Z形成的化合物为NaH，是离子化合物，D项正确.

答案：D

点评试题涉及较多的原子结构的信息，引导考生从微观结构出发，推理宏观元素，进一步利用元素周期律解决实际物质的类别及性质问题，有效考查了考生的逻辑推理能力和宏微结合核心观念.

4 根据元素周期表中的位置推断

元素在周期表中的位置体现了原子的结构以及元素的性质.利用多种元素所在周期或族的相对位置即可以推测具体元素.

例4 某种有机发光材料由不同主族的短周期元素R、W、X、Y、Z组成.5种元素的原子序数依次增大，W和X的原子序数之和等于Z的原子序数，只有W、X、Y同周期，且W、X、Y相邻.下列说法正确的是（）.

A.离子半径：Z>Y>X

B.最高正价：R<W<X<Z

C.X的含氧酸均为强酸

D.R与W能组成多种化合物

解析5种元素的原子序数依次增大，只有W、X、Y同周期，则R为氢元素，Z为第三周期元素，W、X、Y均为第二周期元素;W和X的原子序数之和等于Z的原子序数，5种元素不同主族，则Z不可能为Na，若为Mg，则没有满足条件的W和X，若为Al，则W、X、Y分别为6、7、8号元素，即分别为C、N、O，符合题意;若Z为Si，则没有满足条件的W和X;若Z为P，则W、X、Y分别为7、8、9号，分别为N、O、F，N和P处于同一主族，不符合题意.综上所述R为氢元素、W为碳元素、X为氮元素、Y为氧元素、Z为铝元素.由此判断：

电子层数相同时核电荷数越小离子半径越大，所以离子半径N3->O2->Al3+，即X>Y>Z，故A错误;

主族元素若有最高正价，则最高正价等于族序数，所以最高正价H<Al<C<N，即R<Z<W<X，故B错误;

X为氮元素，其含氧酸HNO2为弱酸，故C错;

H与C可以组成烷烃、烯烃等多种烃类化合物，故D正确.

答案：D

点评试题信息较少，仅有元素原子序数及周期表中的相对位置关系，解决问题时，需要考生分类讨论，有效考查考生的思辨能力.

5 根据物质典型性质推断

物质是由元素组成的，由典型性质或典型反应作为突破口，推理出具体物质，进而确定元素.

例5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

解析可腐蚀玻璃的物质为HF，可知W与Z形成的化合物为CaF2，W为氟元素，Z为钙元素;W、X、Z最外层电子数之和为10，可知X最外层电子数为1，原子序数大于氟，为钠元素;W与Y同族，可知Y为氯元素.由此可判断：

X的单质为金属钠，常温常压下为固体，A错;

Z的氢化物为CaH2，为离子化合物，B项正确;

Y和Z形成的化合物为CaCl2，其水溶液呈中性，C错;

氟元素没有正价，D项错误.

答案：B

点评试题信息丰富，涉及原子结构、周期表位置及物质性质.由物质典型性质为突破口推测元素，有效考查考生宏微结合核心观念.

6 根据核反应推断

核反应是一种重要的物质变化，遵循质量守恒、质子守恒等.根据核反应方程式，利用守恒观念，推理元素.

例6（2021河北高考）用中子轰击NZX原子产生α粒子（即氮核42He）的核反应为：NZX+10n→7pY+42He.已知元素Y在化合物中呈+1价.下列说法正确的是（）.

A.H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液

B.Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2

C.X和氢元素形成离子化合物

D.6Y和7Y互为同素异形体

解析根据核反应为：NZX+10n→7pY+42He可知，X的质量数N为4+7-1=10，又因为Y在化合物中呈+1价，则推知Y位于ⅠA族，质量数=质子数+中子数，Y的质量数为7，所以得出Y为Li，其质子数p=3，所以X的质子数Z=3+2-0=5，核电荷数=原子序数=核内质子数=5，则推知X属于硼元素.据此分析判断：

H3BO3为硼酸，氢氧化钠溶液具有腐蚀性，若不慎将NaOH溶液溅到皮肤上，则需用大量水沖洗，同时涂抹H3BO3，以中和碱液，A正确;

Y为Li，在空气中燃烧的产物只有Li2O，B错误;

X为B，与氢元素会形成BH3或B2H4等硼氢化合物，硼元素与氢元素以共价键结合，属于共价化合物，C错误;

6Li和7Li两者的质子数均为3，中子数不同，所以两者互为同位素，D错误.

答案：A

点评试题以核反应为载体，依据核反应中的质量守恒、质子守恒推断元素，考查考生的逻辑推理能力及守恒观念.

元素推断试题集元素的“位、构、性”关系、基本概念和基本原理于一身，综合性强;且题设条件相互渗透，抽象程度高，能够充分考查考生的逻辑推理和思辨等关键能力.考生解题时应梳理信息，厘清推理依据，才能有效突破元素推断试题.（安徽汤伟名师工作室审阅并推荐）

参考文献：[1]

汤伟，杨宁.“原子结构”常考知识要点例析 ＼[J＼].数理化学习，2018（9）：64-65.

＼[2＼] 汤伟，杨宁.电子式学习要点 ＼[J＼]. 数理化学习，2015（12）：42-44.

＼[3＼] 张茹英，汤伟.位置-结构-性质学习要点探究 ＼[J＼].中学生数理化，2016（6）：51-52.

＼[4＼] 汤伟，王正楼，卓飞.于基于“证据推理与模型认知”素养下高考考查点题探究＼[J＼].高中数理化，2021（5/6）：109-112.

[责任编辑：季春阳]

收稿日期：2022-02-05

作者简介：王海荣（1992-），女，本科，中学一级教师，从事高中化学教学研究.

基金项目：该文章为安徽宿州市教科研课题“新高考背景下化学校本教材的开发与实践研究”（课题编号JKY2021055）阶段性研究成果.

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