高考热点7 元素“位—构—性”关系与元素推断
一、以原子结构、周期表中的位置为“题眼”的元素推断
1.最外层电子规律
最外层电子数(N)
元素在周期表中的位置
3≤N<8
ⅢA 族~ⅦA 族
N=1 或2
第ⅠA 族、第ⅡA 族、第Ⅷ族、副族、0
族元素氦
N>次外层电子数
第二周期(Li、Be)除外
2.熟记第四周期中价电子排布特点
未成对
电子数
价电子排布
常见元素
1
4s1、3d14s2、3d104s1、
4s24p1、4s24p5
K、Sc(钪)、Cu、
Ga(镓)、Br
2
3d24s2、3d84s2、
4s24p2、4s24p4
Ti、Ni、Ge(锗)、
Se(硒)
3
3d34s2、3d74s2、
4s24p3
V、Co、As(砷)
4
3d64s2
Fe
5
3d54s2
Mn
6
3d54s1
Cr
3.熟悉主族元素原子结构及周期表中的特殊位置
原子结构特点
周期表中位置特点
常见元素及微粒
最外层电子数和电子层数相等
主族序号等于周期数
H、Be、Al
最外层电子数是电子层数的2 倍
主族序号等于周期数2
倍
C、S
最外层电子数是电子层数的3 倍
主族序号等于周期数3
倍的元素
O
电子层数是最外层电子数的2 倍
周期数是主族序号2 倍
的元素
Li、Ca
电子层数是最外层电子数的3 倍
周期数是主族序号3 倍
的元素
Na、Ba
未成对电子数是3 的主族元素
第ⅤA 族
N、P、As
s 轨道电子总数与p 轨道电子数相
等的短周期元素
O:1s22s22p4
Mg:1s22s22p63s2
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1.(2024·甘肃卷)X、Y、Z、W、Q 为短周期元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为18。Y 原
子核外有两个单电子,Z 和Q 同族,Z 的原子序数
是Q 的一半,W 元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是( )
A.X、Y 组成的化合物有可燃性
B.X、Q 组成的化合物有还原性
C.Z、W 组成的化合物能与水反应
D.W、Q 组成的化合物溶于水呈酸性
答案 D
解析 X、Y、Z、W、Q 为原子序数依次增大的短周期元素,W 元素的焰色试验呈黄色,则W 为Na
元素;Z 和Q 同族,Z 的原子序数是Q 的一半,则Z 为O 元素、Q 为S 元素;Y 原子核外有两个单电子,
且原子序数小于O 元素,故Y 为C 元素;结合X、Y、Z、W、Q 的最外层电子数之和为18,则X 的最
外层电子数为1,故X 为H 元素或Li 元素。C 的电负性大于H 和Li,故该化合物中C 为负价,具有还
原性,则该化合物具有可燃性,A 项正确;该化合物中S 元素显负价,具有还原性,B 项正确;Na2O、
Na2O2均能与水反应,C 项正确;Na2S 属于强碱弱酸盐,其溶于水所得溶液呈碱性,D 项错误。
2.(2025·八省联考河南卷)某化合物分子式为YWZX2,W、X、Y、Z 是原子序数依次增大的短周期
元素,X 与Z 同主族,W 与X 质子数之和等于Z 的质子数,Y 最外层电子数是其内层电子总数的一半。
下列说法正确的是( )
A.电负性:W<Y
B.WX2的空间结构为直线形
C.最简单氢化物的沸点:X<Z
D.Y 的第一电离能高于同周期相邻元素
答案 D
解析 W、X、Y、Z 是原子序数依次增大的短周期元素,Y 最外层电子数是其内层电子总数的一半
且之前还有两个元素,则Y 为P;因为X 与Z 同主族,则X 与Z 分别可能是O 与S 或F 与Cl,又因为W
与X 质子数之和等于Z 的质子数,则X 与Z 分别是F 与Cl,则W 是O,W、X、Y、Z 依次是O、F、
P、Cl 由此解答。A.同周期元素从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小,P 电负
性小于N,N 电负性小于O,故电负性W>Y,A 错误;B.WX2的空间结构为V 形,OF2中中心原子为O,F
为配位原子,价层电子对数=2+6−2×1
2
=4,成键电子对数为2,孤电子对数为4-2=2,VSEPR 为四面体,
孤电子对越多,排斥力越大,所以OF2分子构型为V 形,B 错误;C.HF 气体之间可以形成氢键,而HCl 无
氢键,则最简单氢化物的沸点X>Z,C 错误;D.Y 的第一电离能高于同周期相邻元素,第ⅤA 族的第一
电离能比相邻元素高,D 正确。
3.(2024·新课标卷)我国科学家最近研究的一种无机盐Y3[Z(WX)6]2纳米药物具有高效的细胞内亚铁
离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z 的原子序数依次增加,且W、X、Y 属于不同族的短周期元
素。W 的外层电子数是其内层电子数的2 倍,X 和Y 的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z 的M
层未成对电子数为4。下列叙述错误的是( )
A.W、X、Y、Z 四种元素的单质中Z 的熔点最高
B.在X 的简单氢化物中X 原子轨道杂化类型为sp3
C.Y 的氢氧化物难溶于NaCl 溶液,可以溶于NH4Cl 溶液
D.Y3[ZW6X6]2中WX-提供电子对与Z3+形成配位键
答案 A
解析 W、X、Y、Z 的原子序数依次增加,且W、X、Y 属于不同族的短周期元素。W 的外层电子
数是其内层电子数的2 倍,则W 为C 元素;每个周期的ⅡA 族和ⅤA 族的元素的第一电离能都比左
右相邻元素的高,由于配合物Y3[Z(WX)6]2中Y 在外界,Y 可形成简单阳离子,则Y 属于金属元素,故
X 和Y 分别为N 和Mg;Z 的M 层未成对电子数为4,则其3d 轨道上有4 个不成对电子,其价电子排
布式为3d64s2,Z 为Fe 元素,Y3[Z(WX)6]2为Mg3[Fe(CN)6]2。A.W、X、Y、Z 四种元素的单质中,N 元
素的单质形成分子晶体,Mg 和Fe 均形成金属晶体,C 元素既可以形成金刚石又可以形成石墨,石墨
的熔点最高,A 不正确;B.X 的简单氢化物是NH3,其中N 原子轨道杂化类型为sp3,B 正确;C.Y 的氢氧
化物是Mg(OH)2,其属于中强碱,难溶于水,难溶于NaCl 溶液,但是由于NH4Cl 电离产生的NH 4
+可以
破坏Mg(OH)2的沉淀溶解平衡,因此Mg(OH)2可以溶于NH4Cl 溶液,C 正确;D.Mg3[Fe(CN)6]2中CN-
提供电子对与Fe3+形成配位键,D 正确。
4.(2025·八省联考陕西卷)一种新型微孔材料由X、Y、Z 三种短周期元素组成。X、Y 的质子数之
和等于Z 的质子数,X 与Y 同周期,X 的第一电离能比同周期相邻两原子小,基态Y 原子s 能级上的
电子总数与p 能级上的电子总数相等。下列说法正确的是( )
A.原子半径:Z>Y>X
B. X 的最高价氧化物对应的水化物是一种强酸
C.Y 的氢化物既具有氧化性又具有还原性
D. Z 的氯化物属于离子化合物
答案 C
解析 X、Y、Z 三种短周期元素,X 与Y 同周期,Y 原子核外s 能级上的电子总数与p 能级上的电子
总数相等,则Y 可能为1s22s22p4或1s22s22p63s2,为氧或镁,X、Y 的质子数之和等于Z 的质子数,则Y
为氧,X 的第一电离能比同周期相邻两原子小,X 为硼,那么Z 为铝。A.电子层数越多半径越大,电子
层数相同时,核电荷数越大,半径越小;原子半径:Al>B>O,A 错误;B.X 的最高价氧化物对应的水化物
为硼酸,是一种弱酸,B 错误;C.Y 的氢化物中过氧化氢或水,其中氢化合价能降低、氧化合价能升高,
则既具有氧化性又具有还原性,C 正确;D.Z 的氯化物为氯化铝,属于共价化合物,D 错误。
二、以成键特征和结构式为“题眼”的元素推断
1.推断的技巧
结合离子键和共价键成键规律判断原子价电子数,并结合题干信息确定元素。
2.常见结构中的共价键数目
①卤素或氢原子形成一个共价键。
②O、S 形成两个共价键
③N、P 一般能形成三个共价键,也可能形成四个共价键(含一个配位键),P 还能形成五个共价键。
④C、Si 能形成四个共价键,C 也可以形成双键或三键。
⑤B 能形成三个共价键,也可以形成四个共价键(含一个配位键)。
3.【示例】 化学家利用短周期主族元素X、Y、Z、R、W 合成一种高效消毒剂,其分子结构如图
所示。已知X、Y、Z、R、W 原子序数依次增大且R 的原子半径在短周期主族元素中最大。
R+
推断思路
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1.(2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z 原子序数依次增大,X、Y 的价电子数相等,Z 的价电子所在
能
层有16 个轨道,4 种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是( )
A.电负性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
答案 D
解析 Z 的价电子所在能层有16 个轨道,故Z 为第四周期元素,结合题给化合物的结构图可知,Z 为
K 元素;W、X、Y、Z 原子序数依次增大,X、Y 的价电子数相等,结合题给结构图可知,X 为O 元素、
Y 为S 元素;W 形成一个共价键,则W 为H 元素。电负性:H<S,A 错误;H2SO3 为弱酸,故酸性:
H2SO3<H2SO4,B 错误;基态H 原子中未成对电子数为1,基态O 原子中未成对电子数为2,故C 错误;K
的氧化物溶于水可产生KOH,溶液pH>7,S 的氧化物溶于水生成H2SO3或H2SO4,溶液pH<7,故D 正
确。
2.(2025·八省联考云南卷)我国科研工作者合成了一种非线性光学晶体QWX3Y6Z,其阴离子结构如图
所示(电荷未标出)。X、Y、Z、W 是原子序数依次增大的短周期元素,基态X 的核外电子有5 种运
动状态,Y、Z 与X 同周期,W 的氢氧化物具有两性,Q 是第六周期半径最大的主族元素。下列说法错
误的是( )
A.金属性:Q>W
B.原子半径:Z>Y
C.该晶体结构中X 的化合价为+3 价
D.Y 的第一电离能比同周期相邻元素的都低
答案 B
解析 X、Y、Z、W 是原子序数依次增大的短周期元素,基态X 的核外电子有5 种运动状态,每一
种电子的运动状态各不相同,则X 为B 元素,Y、Z 与X 同周期,Y 为O 元素,Z 为F 元素;W 的氢氧化
物具有两性,则W 为Al 元素,Q 是第六周期半径最大的主族元素,则为Cs 元素;QWX3Y6Z 为
CsAlB3O6F 。A. 同主族从上到下金属性增强, 同周期从左到右金属性依次减弱, 故金属性:
Q(Cs)>W(Al),故正确;B.同周期从左到右原子半径减小,故原子半径:Z(F)<Y(O),故错误;C.Cs 为+1 价,
Al 为+3 价,O 为-2 价,F 为-1 价,则该晶体CsAlB3O6F 结构中X 的化合价为+3 价,故正确;D.同周期元
素由左向右元素原子的第一电离能呈递增趋势,但O 原子的价电子排布式为2s22p4,N 原子的价电子
排布式为2s22p3,p 轨道为半充满状态较为稳定,故N、O、F 三种元素第一电离能由大到小顺序为
F>N>O,Y 的第一电离能比同周期相邻元素的都低,故正确。
3.(2025·八省联考内蒙古卷)电池中一种常用电解质的阴离子,结构如下图所示。M、W、X、Y、Z
为原子序数依次增大的短周期元素,X 和Z 同族。下列说法错误的是( )
A.原子半径:Z>X>Y
B.该离子中Z、W、Z 三原子共线
C.第一电离能:M<X<W
D.简单氢化物沸点:X>Y>M
答案 B
解析 M 原子序数最小,且形成4 个键,则M 为C;X 形成2 个键,Z 形成6 个键,且X 和Z 同族,则X 为
O,Z 为S;原子序数依次增大,则W 为N;Y 形成1 个键,则Y 为F;因此M、W、X、Y、Z 依次为:C、
N、O、F、S。A.电子层数越多,原子半径越大;电子层数相同,核电荷数越小原子半径越大,因此原子
半径:S>O>F,A 正确;B.根据该阴离子的结构示意图可知N 原子采取sp3杂化,因此该离子中S、N、S
三原子不可能共线,B 错误;C.同周期元素第一电离能呈增大趋势,但ⅡA、ⅤA 异常,故第一电离能:
C<O<N,C 正确;D.由于H2O、HF 分子间存在氢键,H2O 常温下为液态,HF 常温下为气态,故简单氢化
物沸点:H2O>HF>CH4,D 正确。
4.(2024·广东卷)一种可为运动员补充能量的物质,其分子结构式如图。已知R、W、Z、X、Y 为原
子序数依次增大的短周期主族元素,Z 和Y 同族,则下列说法正确的是( )
A.沸点:ZR3<YR3
B.最高价氧化物的水化物的酸性:Z<W
C.第一电离能:Z<X<W
D.ZX 3
−
W
和
X 3
2−空间结构均为平面三角形
答案 D
解析 Y 可形成5 个共价键,Z 可形成3 个共价键,Z 和Y 同族,Y 原子序数比Z 大,即Z 为N 元素,Y
为P 元素;W 可形成4 个共价键,原子序数比N 小,即W 为C 元素;R 可形成1 个共价键,原子序数比C
小,即R 为H 元素;X 可形成2 个共价键,原子序数在N 和P 之间,即X 为O 元素。A.由于NH3可形成
分子间氢键,而PH3不能,因此沸点:NH3>PH3,故A 错误;B.W 为C 元素、Z 为N 元素,由于非金属性:
C<N,因此最高价氧化物的水化物的酸性:H2CO3<HNO3,故B 错误;C.同周期元素从左到右第一电离
能有增大趋势,ⅡA 族、ⅤA 族原子第一电离能大于同周期相邻元素,即第一电离能:C<O<N,故C 错
误;D.NO3
−的中心N 原子价层电子对数为3+ 5+1−2×3
2
=3, 属于sp2 杂化, 为平面三角形,C
O3
2−的中心C 原子价层电子对数为3+ 4 +2−2×3
2
=3,属于sp2杂化,为平面三角形,故D 正确。
三、以物质性质、转化为“题眼”的元素推断
物质特性
推断元素
形成化合物种类最多的元素或单质是自然界中硬度最大的物质的元
素或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素
C
空气中含量最多的元素或氢化物的水溶液呈碱性的元素
N
地壳中含量最多的元素或最简单氢化物的沸点最高的元素或氢化物
在通常情况下呈液态的元素
O
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或阳
离子的氧化性最弱的元素
Cs
单质最易着火的非金属元素
P
焰色试验呈黄色的元素
Na
焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素
K
单质密度最小的元素
H
单质密度最小的金属元素
Li
常温下,单质呈液态的非金属元素
Br
常温下,单质呈液态的金属元素
Hg
最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素
Al
元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物发生氧化还原反
应的元素
S
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1.(2025·八省联考四川卷)M、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素,M 是宇宙中含量最多的
元素,X 的最高价含氧酸具有强氧化性,Y 的基态原子价层电子数为其内层电子数的3 倍,Z 与Y 同族。
下列说法正确的是( )
A.电负性:Y>X>Z
B.第一电离能:Y>X>M
C.原子半径:Z>Y>X
D.简单气态氢化物的稳定性:X>Z>Y
答案 A
解析 M、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素,M 是宇宙中含量最多的元素,则M 为H 元
素;Y 的基态原子价层电子数为其内层电子数的3 倍,则Y 为O 元素;因为原子序数依次增大,X 的最
高价含氧酸具有强氧化性,则X 为N 元素;Z 与Y 同族,则Z 为S 元素。A.元素的非金属性越强,电负
性越大,非金属性的强弱顺序为O>N>S,则电负性的大小顺序为O>N>S,故A 正确;B.同周期元素,从
左到右第一电离能呈增大趋势,其中(ⅡA>ⅢA,ⅤA>ⅥA),位于ⅤA 族的氮元素的氮原子的2p 轨
道为稳定的半充满结构,元素的第一电离能大于同周期相邻元素,则氮元素的第一电离能大于氧元素,
故B 错误;C.同周期元素,从左到右原子半径依次减小,则氮原子的原子半径大于氧原子,故C 错误;D.
元素的非金属性越强,简单气态氢化物的稳定性越强,非金属性的强弱顺序为O>N>S,则简单气态氢
化物的稳定性强弱顺序为H2O>NH3>H2S,故D 错误。
2.(2024·河北卷)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR+YW3+XZ2+W2Z===QWXZ3+YW4R,其中
W、X、Y、Z、Q、R 分别代表相关化学元素。下列说法正确的是( )
A.原子半径:W<X<Y
B.第一电离能:X<Y<Z
C.单质沸点:Z<R<Q
D.电负性:W<Q<R
答案 C
解析 侯氏制碱原理为NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,则W、X、Y、Z、Q、R 分别为
H、C、N、O、Na、Cl。同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,H 原子半径最小,则原子半
径:H<N<C,A 错误;同周期元素从左到右,第一电离能整体呈增大的趋势,但N 的2p 轨道为半充满状
态,较稳定,其第一电离能大于同周期相邻的元素,故第一电离能:C<O<N,B 错误;O2和Cl2均为分子晶
体,相对分子质量越大,物质的沸点越高,Na 常温下为固体,故单质沸点:O2<Cl2<Na,C 正确;Na 为金属
元素,则其电负性最小,电负性:Na<H<Cl,D 错误。
3.(2024·黑吉辽卷)如下反应相关元素中,W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素,基态X
原子的核外电子有5 种空间运动状态,基态Y、Z 原子有两个未成对电子,Q 是ds 区元素,焰色试验
呈绿色。下列说法错误的是( )
QZY4溶液
QZX4Y4W12溶液
A.单质沸点:Z>Y>W
B.简单氢化物键角:X>Y
C.反应过程中有蓝色沉淀产生
D.QZX4Y4W12是配合物,配位原子是Y
答案 D
解析 常温下,单质S 呈固态,O2、H2均呈气态,且相对分子质量O2>H2,则分子间作用力O2>H2,故单
质的沸点:S>O2>H2,A 正确;NH3、H2O 的中心原子N、O 均采取sp3杂化,但N、O 上分别有1、2 个
孤电子对,孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小,故简单氢化物的键角:NH3>H2O,B 正
确;向CuSO4溶液中逐渐通入NH3,先生成蓝色Cu(OH)2沉淀,当NH3过量时,Cu(OH)2沉淀溶解生成深
蓝色的[Cu(NH3)4]SO4溶液,C 正确;配合物[Cu(NH3)4]SO4中Cu2+提供空轨道,N 原子提供孤电子对形
成配位键,即其中配位原子是N,D 错误。
4.(2023·全国乙卷)一种矿物由短周期元素W、X、Y 组成,溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、
X、Y 原子序数依次增大。简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构。下列叙述正确的是( )
A.X 的常见化合价有-1、-2
B.原子半径大小为Y>X>W
C.YX 的水合物具有两性
D.W 单质只有4 种同素异形体
答案 A
解析 W、X、Y 为短周期元素,原子序数依次增大,简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构,则X 位
于第二周期,Y 位于第三周期,X 为O,Y 为Mg,W、X、Y 组成的物质能溶于稀盐酸有无色无味的气
体产生,则W 为C,产生的气体为二氧化碳,据此解答。A.X 为O,氧的常见价态有-1 价和-2 价,如H2O2
和H2O,A 正确;B.W 为C,X 为O,Y 为Mg,同主族时电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同时,原
子序数越小,原子半径越大,所以原子半径大小为:Y>W>X,B 错误;C.Y 为Mg,X 为O,他们可形成
MgO,水合物为Mg(OH)2,Mg(OH)2只能与酸反应生成盐和水,不能与碱反应,所以YX 的水合物没有
两性,C 错误;D.W 为C,碳的同素异形体有:金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等,种类不止
四种,D 错误。
