4　元素推斷題的主要類型與解題方法 　解決原子結(jié)構(gòu)、元素在元素周期表中的位置、元素及其化合物的性質(zhì)間的推斷試題的思路一般可用下面的框線關(guān)系表示： 推斷題大體有下列三種類型： 1．已知元素原子或離子的核外電子排布推斷性質(zhì)。方法為 要注意一些元素原子電子排布的特殊性(短周期元素)： (1)族序數(shù)等于周期數(shù)的元素：H、Be、Al。 (2)族序數(shù)等于周期數(shù)兩倍的元素：C、S。 (3)族序數(shù)等于周期數(shù)3倍的元素：O。 (4)周期數(shù)是族序數(shù)兩倍的元素：Li。 (5)周期數(shù)是族序數(shù)3倍的元素：Na。 2．已知元素的特殊性質(zhì)推斷其在周期表中的位置： 以下是元素具有的特殊性質(zhì)： (1)最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為零的短周期元素：C、Si。 (2)最高正價(jià)是最低負(fù)價(jià)絕對(duì)值3倍的短周期元素：S。 (3)除H外，原子半徑最小的短周期元素：F。 (4)最高正化合價(jià)不等于族序數(shù)的短周期元素：O、F。 (5)第一電離能最大的元素(稀有氣體除外)：F；第一電離能最小的元素：Cs(放射性元素除外)。 (6)電負(fù)性最小的元素：Cs(0.7)；電負(fù)性最大的元素：F(4.0)。 3．已知元素的單質(zhì)或化合物的性質(zhì)、用途、存在的特殊性推斷元素的結(jié)構(gòu)。 有些單質(zhì)或化合物的性質(zhì)、用途、存在等具有特殊性，可作為推斷元素的依據(jù)： (1)地殼中含量最多的元素或通常氫化物呈液態(tài)的元素：O。 (2)空氣中含量最多的元素或氣態(tài)氫化物水溶液呈堿性的元素：N。 (3)所形成化合物種類最多的元素或形成的一種單質(zhì)是自然界中硬度最大的物質(zhì)的元素：C。 (4)地殼中含量最多的金屬元素或常見氧化物、氫氧化物呈兩性的元素：Al。 (5)最活潑的非金屬元素或氣態(tài)氫化物(無(wú)氧酸)可腐蝕玻璃或氫化物最穩(wěn)定的元素：F。 (6)最活潑的金屬元素或最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物堿性最強(qiáng)的元素：Cs。 (7)焰色反應(yīng)呈黃色、紫色的元素：Na、K。 (8)最輕的單質(zhì)元素：H；最輕的金屬元素：Li。 (9)元素的氣態(tài)氫化物和它的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物能夠化合的元素：N；能起氧化還原反應(yīng)的元素：S。 (10)單質(zhì)在常溫下能與水反應(yīng)放出氣體的短周期元素：Li、Na、F。 (11)單質(zhì)易溶于CS2的元素：P、S。 (12)單質(zhì)常溫下呈液態(tài)的元素：Br、Hg。 4．核外電子數(shù)相同的微粒相互推斷 (1)與稀有氣體原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子 ①與He原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有H－、Li＋、Be2＋； ②與Ne原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋； ③與Ar原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有Cl－、S2－、P3－、K＋、Ca2＋。 (2)核外電子總數(shù)為10的粒子 ①陽(yáng)離子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋；②陰離子：N3－、O2－、F－、NH、OH－；③分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。 (3)核外電子總數(shù)為18的粒子 ①陽(yáng)離子：K＋、Ca2＋；②陰離子：P3－、S2－、HS－、Cl－； ③分子：Ar、HCl、H2S、F2、H2O2、PH3、SiH4、C2H6、CH3OH、N2H4、CH3F。 (4)核外電子總數(shù)及質(zhì)子總數(shù)均相同的粒子 ①Na＋、NH、H3O＋；②F－、OH－、NH；③Cl－、HS－；④N2、CO、C2H2。 【典例8】　元素A、B、C都是短周期元素，它們的原子序數(shù)大小為A<B<C。A元素原子的最外層電子數(shù)為次外層電子數(shù)的2倍；B元素原子的次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的2倍。B與C可形成共價(jià)化合物BC4。請(qǐng)回答下列問題： (1)這三種元素所對(duì)應(yīng)的氣態(tài)氫化物中最不穩(wěn)定的是__________(填化學(xué)式)，該氫化物在空氣中燃燒的化學(xué)方程式為______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)它們的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物中酸性最強(qiáng)的是 ________________________________________________________________________， 最弱的是__________。(填酸的化學(xué)式) (3)BC4的化學(xué)式是__________。BC4不穩(wěn)定，遇水易形成B的含氧酸及C的氫化物。近代海戰(zhàn)中為了掩蔽軍事目標(biāo)，通常采用噴BC4和液氨的方法以形成煙霧，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)用方程式表示為_________________________________________________________________。 解析　在短周期元素中，若一種元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)多，則該元素原子只可能是有兩個(gè)電子層，故不難推知A為C，原子結(jié)構(gòu)示意圖為；由A、B、C為短周期元素，且B元素的原子次外層電子數(shù)比最外層電子數(shù)多，可推知B為Si；B與C形成BC4，C可能是H、F、Cl，又因原子序數(shù)A<B<C，所以C只能為Cl。 答案　(1)SiH4　SiH4＋2O2SiO2＋2H2O (2)HClO4　H2SiO3 (3)SiCl4　SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl； HCl＋NH3===NH4Cl 【典例9】　在元素周期表前四周期中，有A、B、C、D四種元素，它們的原子序數(shù)依次增大，A原子有3個(gè)未成對(duì)電子；B元素原子次外層有8個(gè)電子，1molB單質(zhì)與足量鹽酸反應(yīng)可生成1molH2，B單質(zhì)不易與冷水反應(yīng)；C元素的＋3價(jià)離子的d軌道是半充滿的；D元素易形成－1價(jià)離子。 (1)填寫下表： 元素 A B C D 名稱、符號(hào) 電子排布式 軌道表示式 屬于哪個(gè)區(qū) (2)A元素位于第______周期______族，A的最高價(jià)氧化物分子式為__________，對(duì)應(yīng)水化物分子式為________，A的氣態(tài)氫化物分子式為__________。 (3)B元素位于第______周期______族，B單質(zhì)在A單質(zhì)中燃燒的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________， 燃燒產(chǎn)物與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)C元素位于第______周期______族，C2＋的電子排布式為______________，在含C2＋的水溶液中，滴入氯水后再滴入數(shù)滴KSCN溶液，現(xiàn)象是__________________________， 上述反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________， ________________________________________________________________________。 在含C3＋的水溶液中加足量鐵粉充分振蕩后，滴入KSCN溶液，現(xiàn)象是________________________________________________________________________， 上述反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________。 (5)D元素位于第______周期______族，在C2＋與D－形成的化合物的水溶液中，滴入足量氯水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)寫出B與D兩種元素形成的化合物的電子式：__________________，此化合物屬于______________化合物。 (7)四種元素中電負(fù)性最大的元素是________，第一電離能最小的元素是__________。A、B兩種元素的原子半徑大小關(guān)系是____________，單核離子的離子半徑大小是 ________________________________________________________________________。 解析　A原子有3個(gè)未成對(duì)電子，其外圍電子排布式為2s22p3或3s23p3；1molB與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生1molH2，B為ⅡA族元素Mg或Ca，又由于B比A的原子序數(shù)大且不易與冷水反應(yīng)，則B為Mg元素，那么A為氮元素。C元素的＋3價(jià)離子的d軌道是半充滿的即3d5，那么它的原子的外圍電子排布式為3d64s2，C為鐵元素；D元素在第4周期(原子序數(shù)比C大)且易形成－1價(jià)陰離子，它是溴元素。 推出了A、B、C、D四種元素，則(1)～(7)小題可依次推理作答。 答案　(1) 元素 A B C D 名稱、 符號(hào) 氮N 鎂Mg 鐵Fe 溴Br 電子 排布 式 1s22s22p3 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 1s22s22p63s23p63d104s24p5或[Ar]3d104s24p5 元素 A B C D 軌道 表示 式 屬于 哪個(gè) 區(qū) p區(qū) s區(qū) d區(qū) p區(qū) (2)2?、魽　N2O5　HNO3　NH3 (3)3　ⅡA　3Mg＋N2Mg3N2 Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ (4)4?、?s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6　溶液變血紅色　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3　溶液不變血紅 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (5)4?、鰽　2FeBr2＋3Cl2===2FeCl3＋2Br2 (6)　離子 (7)氮(A)　鎂(B)　Mg>N　Mg2＋<N3－