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x=8 ?? O x+1=9 ?? F x+8=16 ?? S ② x+x+8+x+9=33 x=14/3(舍去) ③ x+8+x+9+x+1=33 x=5
x+8=13 ?? Al x+9=14 ?? Si x+1=6 ?? C ④ x+9+x+1+x=33 x=23/3(舍去)
综上分析,符合题意的A、B、C三种元素共有三种可能的组合,它们分别是Li,Na,K;O,S,F;C,Si,Al。
总结:依据周期表中的位置建立元素间的相互关系是解答此类试题的关键。
例题4 :周期表中有些元素有“隔类相似”现象(即对角线相似),如Be、Al等,现用融熔LiCl电解,可得锂和氯气。若用已潮解的LiCl加热蒸干灼烧至熔融,再用惰性电极电解,结果得到金属锂和一种无色无味的气体,其主要理由是 ( )
A.电解出的锂与水反应放出氢气 B.电解前LiCl在加热时发生了水解 C.电解时产生的无色气体是氧气
D.在高温时阳极放出的氯与水作用释放出氧气
方法:根据题示信息,元素有“隔类相似”现象,找出Li与Mg处于对角线位置,性质相似,以此电解LiCl的过程可简约成电解MgCl2的过程。
捷径:题中信息是Mg、Li属对角线相似关系,电解LiCl应类似的电解MgCl2。但对于已潮解的LiCl加热,则应考虑其水解反应。由于加热使HCl挥发,水解平衡正向移动。生成的LiOH又可类似于Mg(OH)2,在灼烧时分解成Li2O。因此电解的实为Li2O的融熔态, 显然得到无色无味气体是氧气。得答案B、C
总结:在利用对角线规律解题时,既要考虑到其相似的地方(即性质相似),又要考虑到其不同的地方(即化合价的不同)。
例题5 :有A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的核电荷数按C、A、B、D、E的顺序增大。C、D都能分别与A按原子个数比为1︰1或2︰1形成化合物。CB可与EA2反应生成C2A与气态物质EB4。
(1)写出五种元素名称A ,B ,C ,D ,E 。 (2)画出E的原子结构简图 ,写出电子式D2A2 ,EB4 。 (3)比较EA2与EB4的熔点高低 ﹥ 。
(4)写出D单质与CuSO4溶液反应的离子方程式 。 方法:从短周期中常见元素形成的化合物及核电荷数的大小推证。
捷径:分析EB4中E元素应为+4价,只能是ⅣA族元素C或Si。因B的原子序数不最小,则B不可能为H元素,E的价态应为+4,B应为Ⅶ族元素,且只能为F,如果为Cl元素,则原子序数比E还大。而E只能为Si,即EB4为SiF4,从CB的化合物的形式可知C为+1价,B为-1价,而由C2A可知A为—2价,只能为O。能与O按原子个数比1︰1或2︰1形成化合物的元素只能是H或Na。以此获得如下结果。
(1)A为氧,B为氟,C为氢,D为钠,E为硅。 (2)
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(3)从晶体类型得SiO2 >SiF4
(4)Na与CuSO4溶液反应相当于Na首先与水反应,生成的NaOH再与CuSO4溶液反应。其离子方程式为:2Na+2H2O+Cu2+= Cu(OH)2↓+2Na++H2↑。
总结:此题的关键点在于分析EB4中E元素只能是ⅣA族元素C或Si。
例题6 :已知A、B、C、D四种元素的简单离子具有相同的电子层结构。A元素原子的最外层电子数是次外层电子数的三倍,A单质可以由B单质通过置换反应得到;B与C形成的化合物CB可以预防龋齿;0.10 mol D单质与足量的盐酸反应,在标准状况下可放出3.36L氢气。则他们的元素符号为A ,B ,C ,D 。
试写出下列转化的化学方程式。
B→A: ,D+HCl: 。 方法:从短周期中常见元素形成的化合物及电子层结构推证。
捷径:A原子的最外层电子数必定小于8,它若为次外层电子数的三倍,则该次外层电子数只能为2,2×3=6,故A为氧元素。B能将O2置换出来,B单质氧化性一定大于O2,则只有F2,B为氟元素。C元素与B元素结合成个数比为1︰1的化合物,C为+1价,只有Na+与F电子层结构相同,且NaF有防龋齿
—
功能,C为钠元素。标准状况下3.36 L H2的物质的量为0.15 mol,它必定是由0.3 mol H+得到0.1 mol D所失去的电子而生成的,即0.1 mol D 失去0.3 mol电子生成0.1 mol D3+,Al3+与F电子层结构亦相同,故D
—
为Al。以此得他们的元素符号分别为A:O B:F C:Na D:Al。其转化的化学方程式为:B→A:2F2+2H2O = 4HF+O2 ;D+HCl:2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2↑
总结:元素、化合物知识不全面,往往是推理难以进行的症结所在。通过置换反应,我们不仅可以得到金属,也可以得到非金属。而非金属间的置换,实质上是他们氧化性的强弱比较。找突破口是解推断题的共同要求,例如本题中A元素的确定,NaF有防龋齿功能都是突破口。只有将具体元素的原子结构与离子结构的特点,物质的性质、变化时的现象及量的关系有机结合在一起,方能百战不殆。
例题7 :A、B、C、D四种元素的原子序数均小于18,其最高正价数依次为1、4、5、7。已知B原子核外次外层电子数为2,A、C原子核外次外层电子数均为8,在同族元素中,D元素的最高价氧化物的水化物酸性最强。则A、B、C、D的元素符号分别是 ,A离子的结构示意图为 ,C原子的结构示意图为 ,C的最高价氧化物对应的水化物与A的氢氧化物反应可生成 种盐,其化学式分别为 ,C、D所形成的气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序 。
方法:从最高正价推得该元素所在周期表中的主族数及最外层电子数,从电子层结构推得其在周期表中的位置,从而确定出元素。
捷径:最高正价依次为1、4、5、7,说明A、B、C、D四种原子的最外层电子数依次为1、4、5、7。B原子次外层电子数为2,次外层即为K电子层,则其电子总数=2+4=6,核电荷数为6,B为碳元素。A、C原子序数小于18,次外层电子数为8,则电子层结构为2、8、x,共三层。那么,A原子序数=2+8+1=11,A为钠元素,C原子序数=2+8+5=15,C为磷元素。在1~18号元素中最高价为+7,且含氧酸为最强酸的只能为氯元素。A、B、C、D依次为:Na、C、P、Cl。其A离子及C原子的的结构示意图分别为:
A+: , C:
H3PO4为三元酸,与NaOH反应,可生成三种盐,分别是Na3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4。 因非金属性Cl﹥P,故稳定性HCl﹥PH3。
总结:熟悉1~18号元素微粒的结构特点及元素性质的递变规律,准确审清题意,耐心,细致的推理是成功解题的关键。
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例题8 :若短周期元素中两种元素可以形成原子个数比为2︰3 的化合物,则这两种元素的原子序数之差不可能是 ( )
A.1 B.3 C.5 D.6 方法: 采用枚举法或归纳法。
捷径: [解法一](枚举法):若化合物为A2B3,则A为+3价,B为—2价,可能为第IIIA族与第VIA族元素结合而成,即 ,其原子序数的差可能为3,
5, 11;若化合物为A3B2型,则A为+2价,B为—3价,可能为第IIA族与第VA族元素的结合,即 ,其原子序数之差可能为3,5,11。
若化合物为N2O3,则原子序数之差为 1 。
[解法二](归纳法):无论化合物为A2B3型或A3B2型,A、B化合价数值必为一奇、一偶(不可能出现A为+6,B为-4的A2B3这种情况,因为在短周期元素中,A最外层有6个电子,B最外层有4个电子,则A的非金属性大于B,A为—2价,B为+4价,化学式为BA2)。在元素周期表中,原子序数为奇(偶)数的元素,必在奇(偶)数族,化合价必为奇(偶)数价,而奇数与偶数之差必为奇数,故D选项中的6肯定不符合要求。故答案为D。
总结:枚举法在元素推理题中是常见的解法,它不仅要求解题者熟悉元素周期表的结构及元素性质的递变规律,而且要求解题者具备严谨的逻辑思维能力。此类习题对解题者的智力发展有极好的锻炼作用。在使用枚举法时,既要注意一般性,更要注意其特殊性,若能对周期表有全面深入的理解,则解题时就可以驾轻就熟,事半功倍。
例题9 : 两种非金属元素X、Y在周期表中彼此相隔一个周期,其单质Xm、Yn均为实验室中常见固体,且Xm熔点较低,他们能发生如下反应:Xm+Yn+H2O→HY+H3XO4+XH4Y。试判断Xm、Yn各是何种单质。
方法:本题的化学方程式是从未学过的,但它提供了大量的化学式,由此联想化合价、元素在周期表中的位置,思路便豁然开朗。
捷径:X、Y为非金属元素则他们一定是主族元素,HY中Y为—1价,故Y在ⅦA族,又因为Yn为固体,则它只能是I2;而H3XO4中X为+5价,XH4Y中X为—3价,说明X为ⅤA族元素,X、Y相隔一个周期,Xm是实验室常见固体,且熔点较低,Xm为白磷(P4)。以此得答案为Xm:P4,Yn:I2 。
总结:对于复杂反应,不能套用具体、常见的反应形式。
例题10 :有A、B、C、D、E五种元素,他们的原子序数依次增大;B、C、D同周期,A与D同主族,C与E同主族且在相邻周期;A原子的最外层电子数为内层电子数的3倍;C原子的内层电子总数为最外层电子数的2倍;B在同周期中其原子半径最大。
(1)写出元素符号:A 、B 、C 、D 。 (2)已知E2A3为剧毒白色固体,微溶于浓HCl和烧碱溶液。 E2A3与浓HCl反应的方程式为 。 E2A3与烧碱反应的方程式为 。
(3)将D的氢化物通入E2A3的盐酸溶液后发生复分解反应,析出一种黄色沉淀,有关反应的化学方
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中原子半径递变
A
??B??C??D?? E
右图。本题突破则内层一定排3=6,A原子电子
程式为 。
方法:根据周期表中的元素位置相关联及同周期规律求解。
捷径:由题中前两句所述,五种元素相对位置如口为A、C元素的确定。既然A原子有最外层电子,满,由于最外层电子数≤8,故内层只能为K层,2×
层结构为2、6,A为氧元素。C原子内层电子数一定不会超过2×8=16个,故内层可能为K层或K层、L层,而C的原子序数大于A,故内层为2、8结构,最外层电子数=(2+8)/2=5,C为磷元素。第三周期中,钠原子半径最大,B为钠元素。而As元素与磷元素在同主族相邻周期,E为砷元素。As2O3(E2O3)既能与酸又能与碱反应,是两性氧化物,故方程式的书写可类推于Al2O3与酸与碱的反应。其反应方程式为:As2O3+6HCl = 2AsCl3+3H2O;As2O3+2NaOH = 2NaAsO2+H2O。将H2S通入As2O3的盐酸溶液中,可依据题中所给信息“发生复分解反应”写出: As2O3+3H2S==As2S3↓+3H2O。
总结:解答元素推断题,关键在于判断元素在周期表中的位置是否准确无误,其灵魂在于思维的应用,它可以促进人的认识水平由低向高不断发展,也促进人的学习能力的不断发展。
聚宝盆:
1.对元素推断题的解题思路一般为:先确定该元素所在的主族位置,然后再根据该族元素性质变化规律进行推测判断。
2.确定元素形成的化合物的解题思路一般为:推价态、定元素、想可能、得形式,从而获得结果。 3.对元素“位构性”关系的分析思路一般为:先确定元素所在周期表中的位置,然后再根据位置推测性质。
在利用反应推断元素在周期表中位置时,不少考生由于未能整体考虑反应过程,而出现推断错误的现象经常发生。如下列试题:
在一定条件下,RO3与R可以发生反应:RO3+5R+6H+==3R2+3H2O 。关于R元素的叙述中不正
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确的是 ( )
A.RO3中,R元素化合价为+5价 B.R元素位于ⅤA族 C.R的气态氢化物的水溶液呈强酸性 D.RO3可以作还原剂
由于RO3中R元素为+5价,不少考生错误认为这就是R元素的最高正价,而错选CD。如能再从R的阴离子为R,故R最外层有七个电子,即可知R为第ⅦA族元素。又卤化氢中只有HF是弱酸,但由于F元素无正价,不存在RO3酸根,所以R元素只可能为Cl、Br、I,他们的氢化物的水溶液都是强酸。RO3中R为+5价,不是最高价,可以作还原剂。以此得正确结果为B。
在新知识或繁杂或简单的无从下手的问题面前,不能有畏难情绪,可采用下列策略:靠船下篙,探明水深水浅,搜索相关知识;避十就虚,理清一般思路,找到解题方向。要知道,概念清晰、视野开拓、审题细致、求证耐心是解题的关键。
热身赛:
1.某主族金属元素的阳离子,核外电子层数与该金属原子相同,但最外层只有2电子,次外层达稳定结构,这种离子具有显著的还原性,则这种金属离子可能是 ( )
A. Mg2+ B. Fe2+ C. Sn2+ D. Pb2+
2.设某元素某原子核内的质子数为m,中子数为n,则下述论断正确的是:( )
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