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解析元素推斷題呂文麗(云南民族中學(xué) 云南昆明 650000)選擇題、填空題、計算題等題型中常常都會有:運用到元素周期律、周期表等知識來解答綜合性的元素推斷題,常見的解法有以下幾種。一、核外電子的排布規(guī)律法短周期元素的核外電子排布規(guī)律是我們理解元素性質(zhì)和推導(dǎo)元素的依據(jù)之一,原子結(jié)構(gòu)示意圖是體現(xiàn)此規(guī)律的方法,要牢固掌握。核外電子的排布規(guī)律: K層排滿,才排L層,再排M層(由于能級交錯,不能說M層排滿才排N層)。每層電子數(shù)2n2(n表示層數(shù), K層為1,以此類推)。例1 L層上電子數(shù)是M層上電子數(shù)4倍的A元素和K層電子數(shù)是電子數(shù)L層電子數(shù)13的B元素,形成化合物的摩爾質(zhì)量為多少?簡析:A元素原子核外電子已經(jīng)排到M層,則L層已經(jīng)排滿(8個),所以其M層的電子數(shù)為2,即A的原子序數(shù)為2+8+2=12,是Mg元素;B元素L層電子數(shù)為6,其原子序數(shù)為2+6=8,是O元素。Mg和O形成的化合物為MgO,其摩爾質(zhì)量為40gmol。二、元素周期表的結(jié)構(gòu)法元素周期表是學(xué)習(xí)化學(xué)的工具,也是考試的熱點,解決這類推斷題要注意兩點,首先牢記元素周期表的基本結(jié)構(gòu)(即“三七二一”,3短3長1不全1零族,7個周期7主族7副族,鑭系錒系2個系;熟記每周期的元素數(shù)目等),做到“心中有表”;其次特別要熟悉主族元素在元素周期表中的位置,尤其是前20號元素的具體位置。XYZ例2 X、Y、Z 三種短周期元素在周期表中的位置關(guān)系如圖所示,則下列說法正確的是( )A.Z元素所在的周期共有18種元素B.Y的氣態(tài)氫化物受熱很容易發(fā)生分解C.Z在空氣中燃燒可生成最高價氧化物D.Z的最高價氧化物對應(yīng)的水化物是一種強(qiáng)酸簡析:短周期包括三個周期,第一周期僅有H、He兩元素,H位于左上角,He位于右上角,則X是零族元素He,由此可確定Y是第二周期AD的F,Z是第三周期A的S。第三周期只有8種元素;HF很穩(wěn)定,受熱不分解;S在空氣中燃燒只能生成SO2,其最高價氧化物(SO3)對應(yīng)的水化物是強(qiáng)酸(H2SO4)。答案:D三、定位圖示法在知曉元素周期表結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,由題給條件確定未知元素在周期表中的大致位置且畫出圖示,給以定位,再結(jié)合題意通過簡單的計算或推理得出答案。例3 A、B、C、D都是短周期元素,原子半徑DCAB。其中,A、B處于同一周期,A、C處于同一主族。C原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)等于A、B原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和。C原子最外層電子數(shù)是D原子最外層電子數(shù)的4倍。試回答:這四種元素分別是:A ,B ,C ,D 。這四種元素單質(zhì)的熔點由高到低的順序是 。C的固態(tài)氧化物是 晶體,含n mol C的氧化物的晶體中含C-O共價鍵為 mol。寫出A、B、D組成的化合物與B、C組成的化合物反應(yīng)的化學(xué)方程式 。簡析:由題意可確定各元素在周期表中的位置關(guān)系(如圖):ABDC第2周期第3周期設(shè)A的質(zhì)子數(shù)為,則C的質(zhì)子數(shù)為x+8。由C原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)等于A、B原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)之和,可推得B為O元素。由圖示知,C不可能是稀有氣體元素,則由C原子最外層電子數(shù)是D原子最外層電子數(shù)的4倍可知,D的最外層電子數(shù)只能為1,故D為Na元素,C為Si元素,則A為C元素。其余各小題的答案為:單質(zhì)的熔點:CSiNaO原子;4n Na2CO3+SiO2高溫= Na2SiO3+CO2四、分析討論法先對題給的條件作逐步分析,以縮小未知元素所屬的范圍,再通過討論推得合理的結(jié)論。例4 X、Y、Z是短周期元素,其原子序數(shù)為XYZ,最外層電子數(shù)XYZ,未成對電子數(shù)(不為0)為YXZ。Y與Z的電子數(shù)之和等于X原子的核外電子數(shù)。由此推斷:X、Y、Z的元素符號;由X、Y、Z三元素形成的既有離子鍵又有共價鍵的無機(jī)鹽化學(xué)式為 ,其中陽離子的電子式為 。簡析:某主族元素的族序數(shù)與其未成對電子數(shù)之間有如下關(guān)系:族序數(shù)AAAAAAA0未成對電子數(shù)10123210由未成對電子數(shù)YXZ可確定Y是第A族元素,即Y可能是N或P元素。又因為最外層電子數(shù)XYZ即主族序數(shù)XYZ,故X只能是第A元素,即X可能是O或S元素。由Y與Z的電子數(shù)(即原子序數(shù))之和等于X原子的核外電子數(shù)并結(jié)合原子序數(shù)XYZ進(jìn)行討論:若Y是7N,當(dāng)X為8O時,Z為1H;當(dāng)X為16S時,Z為9F(不符合題意,舍去)若Y是15P,當(dāng)X為8O時,不存在此情況;當(dāng)X為16S時,Z為1H。答案:X、Y、Z的元素符號依次為O、N、H或S、P、H;無機(jī)鹽的化學(xué)式為NH4NO3(因S、P、H不能形成離子化合物),陽離子電子式略。五、抓點突破法從題給的眾多條件中,找出具有明顯特征的關(guān)鍵點作為解題的突破口而推得關(guān)鍵元素,再結(jié)合題意推出其它元素。例5 X、Y、Z三種元素,已知X、Y同主族,X、Z同周期,三種元素的原子序數(shù)之和為35,Y的陰離子與Z的陽離子有相同的電子層結(jié)構(gòu)。又知X、Y、Z可組成A、B、C三種化合物,且A、B都由該三種元素組成。1mol A和2mol C與足量稀硫酸共同作用,生成物中含有化合物B。試推斷:X是 元素,Y是 元素,Z是 元素。寫出上述有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 。簡析:解題的突破口是:“A+2C+H2SO4B”。因為XYZ可組成ABC三種化合物,且AB均由該三元素組成,而稀H2SO4又是非氧化性的酸,故反應(yīng)生成的B是硫酸鹽,則三元素中的兩種是O和S,另一種可由三元素的原子序數(shù)和為35推得是Na。故X是S,Y是0,Z是Na,與題意相符,有關(guān)反應(yīng)式是:Na2SO3+2Na2S+3H2SO4=3Na2SO4+3S+3H2O六、假設(shè)推理法將題中不易確定的關(guān)鍵元素作合理假設(shè),根據(jù)題意對假設(shè)作分析推理,再通過判斷去偽存真而得出結(jié)論。例6 W、X、Y、Z為短周期內(nèi)除稀有氣體元素外的四種元素,它們的原子序數(shù)依次增大,其中只有Y為金屬元素,Y的最外層電子數(shù)和W相等,Y、Z兩元素原子的質(zhì)子數(shù)之和為W、X兩元素質(zhì)子數(shù)的3倍。則W為 ,X為 ,Y為 ,Z為 (填元素符號)。簡析:W、Y為同主族元素且只有Y為金屬元素,則W、Y只可能為H和Na或B和Al。假設(shè)W為H,Y為Na。設(shè)X的原子序數(shù)為a,則5a9;又設(shè)Z的序數(shù)為b,則有14b17(a、b均為正正數(shù)),由題意得:11+b=3(1+a)即b=3a-8。則有143a-817,解得7.1a8.3,只能取a=8,故X為O元素,Z為S元素。假設(shè)W為B,Y為Al。設(shè)X的原子序數(shù)為a,則6a9;又設(shè)Z的序數(shù)為b,則有14b17(a、b均為正正數(shù)),由題意得:13+b=3(5+a)即b=3a+2。則有143a+217,解得4a5,這與6a9不符。綜合、分析可知,W為H,X為O,Y為Na,Z為S。七、計算推斷法由題給的數(shù)據(jù)及條件,通過列式計算而推得未知元素。例7 有相對原子質(zhì)量均大于10的A、B兩元素,能形成化合物X和Y,已知等物質(zhì)的量的X和Y的混合物的密度是相同條件下氫氣密度的18.5倍,其中X和Y和質(zhì)量比為3:4.4,經(jīng)測定X的組成為AB,Y的組成為AnB,試通過計算確定A、B兩元素的名稱。簡析:設(shè)X、Y兩化合物的相對分子質(zhì)量為M(X)和M(Y),則有關(guān)系式: M(X)+M(Y)/2=18.52=37M(X)/M(Y)=3/4.4解得 M(X)=30M(Y)=44由計算的結(jié)果并結(jié)合題意推得A為氮元素,B為氧元素。八、原子序數(shù)的規(guī)律法針對“T”型、“”型(即三角相鄰的四元素)元素原子序數(shù)之間存在以下規(guī)律:直接相鄰的“T”型元素原子序數(shù)的關(guān)系如圖1所示,直接相鄰的“”型元素原子序數(shù)的關(guān)系如圖2所示。Z-1ZZ+1Z+8(18 、32)圖1Z-8(18、32)Z-1ZZ+1圖2 對于短周期元素而言,“T”型、“”型元素原子序數(shù)分別對應(yīng)圖1、圖2的Z+8 與Z-8。針對120號內(nèi)的aX、bY、cZ三角相鄰的三元素,若X與Y同周期,Y與Z同主族,且已知a+b+c=m,則有經(jīng)驗規(guī)律:(m8)/3=b余1或少1。若余1時,則a=b+1,c=b8;若少1時;則a=b-1;c=b8;若整除時,則無解。例8 已知有短周期元素A、B、C,A、B左右相鄰,B、C上下相鄰,三種元素的原子序數(shù)之知為42,試推斷A、B、C各是何種元素?簡析:(42+8)/3=17少1,則B的原子序數(shù)為17(Cl元素),A的原子序數(shù)為16(即17-1)(S元素),C的原子序數(shù)為9(即17-8)(F元素)。(42-8)/3=11余1,則B的原子序數(shù)為11(Na元素),A的原子序數(shù)為12(即11+1)(Mg元素),C的原子序數(shù)為19(即11+8)(K元素)。故A、B、C分別為S、Cl、F或Mg、Na、Cl。九、元素的構(gòu)、位、性關(guān)系法與元素的位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相關(guān)的綜合推斷題是一類重要的題型,其完整形式是推斷元素、判斷性質(zhì)、寫化學(xué)用語,將位、構(gòu)、性知識大串聯(lián)。例9 現(xiàn)有A、B、C、D四種短周期元素,已知A、B同主族,B、C、D同周期,A、B原子序數(shù)之和等于C、D的原子序數(shù)之和,C的單質(zhì)能分別跟B、D的最高價氧化物的水化物反應(yīng),B、C、D單質(zhì)都能在A單質(zhì)中燃燒。請回答:上述四種元素的原子半徑由大到小的順序為 (用元素符號表示)。寫出D單質(zhì)與A單質(zhì)在點燃條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式:寫出C單質(zhì)與D的最高價氧化物的水化物反應(yīng)的離子方程式:D與B兩元素形成的化合物的電子式:C、D兩元素相比較,金屬性較強(qiáng)的是 (填名稱),設(shè)計一個簡單的實驗證明你的結(jié)論,寫出實驗的寫出操作步驟和現(xiàn)象: 簡析:B、C、D的單質(zhì)都能在A單質(zhì)中燃燒,則A為O;A、B同主族,且都為短周期元素,則B為S,由C的性質(zhì)可確定C是Al;由原子序數(shù) 關(guān)系可推出D是Na.答案:略;鈉;取少量鈉和鋁分別置于冷水中,鈉能與冷水劇烈反應(yīng),而鋁不與冷水反應(yīng)(或在氫氧化鋁沉淀中加入氫氧化鈉溶液,沉淀溶解)十、類比思維法根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的互推關(guān)系,將知識靈活運用,展開拓寬,學(xué)習(xí)效率必然提高。例10 等電子體原理:具有相同電子數(shù)和相同原子數(shù)的兩個或兩個以上的分子或離子,它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似。已知:2Mg+CO2=2MgO+C,試寫出Mg在N2O燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式: 已知氧和硫、氧化物和硫化物在化學(xué)性質(zhì)上具有相似性,試寫出P2S5與Na2S反應(yīng): 對角線規(guī)則:在元素周期表中,位于左上角或右下方的不同主族的兩元素性質(zhì)相似。試分析Be(OH)2與Mg(OH)2可用 鑒別,其離子方程式: 簡析:CO2、N2O互為3原子、22電子的等電子體,性質(zhì)相似,Mg也可在N2O中燃燒。模擬P2O5與Na2O反應(yīng)得到Na3PO4,可知P2S5與Na2S反應(yīng)得到Na3PS4。周期表中,鈹與鋁,鋰與鎂處于對角線位置,則性質(zhì)相似。Be(OH)2與Mg(OH)2的鑒別類別Al(OH)3與Mg(OH)2的鑒別方法,往往采用NaOH溶液來鑒別。答案:Mg+N2O=MgO+N2(或4Mg+N2O=MgO+Mg3N2) P2S5+3Na2S=2Na3PS4 NaOH溶液, Be(OH)2+ 2 OH-= BeO22-+ 2H2O 由以上分析可知,解元素推斷的相關(guān)題型時,必須熟練掌握元素周期律的內(nèi)容、元素周期表的結(jié)構(gòu)以及常見元素單質(zhì)和化合物的性質(zhì),同時還要有較強(qiáng)的分析和推理能力。加強(qiáng)此類習(xí)題的訓(xùn)練,必將有助于鞏固和深化化學(xué)基礎(chǔ)知識和物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律的理論,而且有助于培養(yǎng)同學(xué)們的邏輯思維能力。【參考文獻(xiàn)】1 劉向兵,李立國. 高等學(xué)校實施戰(zhàn)略管理的理論探討J. 科技信息. 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