热点题型6元素“位—构—性”综合推断题的解题策略
——证据推理与模型认知
[热点精讲]
1.建立“位—构—性”关系模型
2.结构与位置互推是解题的核心
(1)掌握四个关系式:①电子层数=周期序数;②质子数=原子序数;③最外层电子数=主族序数;④主族元素的最高正价=主族序数(O、F除外),最低负价=主族序数-8。
(2)熟练掌握周期表的结构及周期表中的一些特殊规律:
①“凹”型结构的“三短四长七刚满,七主七副八零完”;②各周期元素种数;③稀有气体元素的原子序数及在周期表中的位置;④同主族上下相邻元素原子序数的关系。
3.性质与位置互推是解题的关键
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,主要包括:(1)元素的金属性、非金属性;(2)气态氢化物的稳定性;(3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性;(4)金属与水或酸反应置换H2的难易程度。
4.结构和性质的互推是解题的要素
(1)电子层数和最外层电子数决定元素原子的金属性和非金属性;(2)同主族元素最外层电子数相同,化学性质相似;(3)正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点;(4)判断元素金属性和非金属性的强弱。
5.元素推断题中常用到的推断依据
(1)气态氢化物的水溶液呈碱性或气态氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物发生化合反应的元素:N。
(2)最活泼的非金属元素或无正化合价的主族元素或无氧酸可腐蚀玻璃的元素或简单气态氢化物最稳定的元素或简单阴离子的还原性最弱的元素:F。
(3)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。
(4)地壳中含量最多的金属元素:Al;地壳中含量最多的元素:O。
(5)元素的简单氢化物和其最高价氧化物对应的水化物能发生氧化还原反应,或元素的简单氢化物能和其氧化物在常温下反应生成该元素对应的单质,该元素是S。
(6)单质为黄绿色气体的元素:Cl。
(7)可组成红棕色有刺激性气味气体的两种元素:O、N。
6.熟记主族元素的价电子排布式
ⅠA:n s1ⅡA:n s2ⅢA:n s2n p1ⅣA:n s2n p2
ⅤA:n s2n p3ⅥA:n s2n p4ⅦA:n s2n p5
7.掌握第四周期副族元素的价电子排布式
Sc:3d14s2Ti:3d24s2V:3d34s2Cr:3d54s1
Mn:3d54s2Fe:3d64s2Co:3d74s2Ni:3d84s2
Cu:3d104s1Zn:3d104s2
8.理解电离能与金属性与金属元素价态的关系,电负性与非金属性及组成化合物所形成化学键的关系。
[热点精练]
依据结构特点或在元素周期表中的位置推断
宏观辨识与微观探析
1.X、Y、Z、W是短周期元素,X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构,工业上通过分离液态空气获得其单质;Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等;Z元素+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同;W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是()
A.X元素的氢化物的水溶液显碱性
B.Z元素的离子半径大于W元素的离子半径
C.Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应
D.Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点
解析:选C。通过分离液态空气可得到的单质是N2或O2,则X可能为N或O,由于氧元素的氢化物——H2O呈中性,故A错误;Y元素原子最外层上s、p电子数相等,即最外层电子排布式为n s2n p2,Y可能为C或Si,由于C的最高价氧化物CO2常温下呈气态,因此其熔点和沸点都很低,故D错误;Z元素的+2价阳离子核外电子排布与氖原子相同,因此Z为Mg,Mg在一定条件下可与O2或N2反应,故C正确;W元素原子的M层有1个未成对的p电子,则其最外层电子排布式可能为3s23p1或3s23p5,则W可能为Al或Cl,由于离子半径Cl->Mg2+>Al3+,故B错误。
2.A、B、C、D、E是原子序数依次增大的短周期元素,A和D、C和E分别为同主族元素,E的原子序数是C的2倍,B的最外层电子数是A的4倍,下列叙述正确的是() A.A与C形成的化合物中不可能含有非极性键
B.C原子的电子排布图为
C.BE2的中心原子采取sp2杂化
D.E的原子半径小于D的原子半径
解析:选D。由题意可推知,A为H、B为C(碳)、C为O、D为Na、E为S。A项,H2O2中含有非极性键,错误;B项,氧原子的两个单电子自旋方向应相同,错误;C项,CS2的中心C原子采取sp杂化,错误;D项,原子半径:S<Na,正确。
3.四种短周期主族元素在周期表中的位置如图所示。Y的价电子排布式为n s2n p4,则下列说法正确的是()
A.同周期中比Y的第一电离能大的元素只有2种
B.1 mol Z单质与足量的水反应,转移的电子数为N A
C.X的一种单质分子呈正四面体结构,键角为109°28′
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:Z>M
解析:选D。根据Y的价电子排布式可知,Y为O,所以M为S、X为P、Z为Cl。A 项,在第二周期中,比O的第一电离能大的有N、F、Ne,错误;B项,Cl2和H2O的反应是可逆反应,1 mol Cl2与足量水反应,转移电子数小于N A,错误;C项,白磷是正四面体结构,但键角为60°,错误。
依据结构特点及物质的特性或用途推断
宏观辨识与微观探析
4.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子的价电子排布式为n s n n p n +2,Y是至今发现的非金属性最强的元素,Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置,W的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正确的是()
A.Y的单质与X的简单氢化物反应生成两种酸
B.在晶体W中,1个晶胞含有8个W原子
C.在工业生产中,电解熔融的Z的氯化物可得单质Z
D.在第二周期中,Y的第一电离能最大
解析:选B。根据题意,X为O,Y为F,Z为Al,W为Si。
5.(双选)短周期主族元素X、Y、Z、W、N的原子序数依次增大,X的原子在元素周
期表中原子半径最小,Y的次外层电子数是其电子总数的1/4,离子化合物ZX2是一种储氢材料,W与Y属于同一主族,NY2是医学上常用的水消毒剂、漂白剂。下列叙述正确的是()
A.Y和W分别与X形成的简单化合物的热稳定性:X2Y>X2W
B.离子半径由小到大的顺序为Z2+ C.ZX2和NY2中化学键一致,且微粒个数之比均为1∶2 D.H x N的水溶液加入Na y W中生成有臭鸡蛋气味的气体,可证明非金属性:N>W 解析:选AB。短周期主族元素X、Y、Z、W、N的原子序数依次增大,X的原子在元素周期表中原子半径最小,则X为氢元素;Y的次外层电子数是其电子总数的1/4,则Y为氧元素;离子化合物ZX2是一种储氢材料,根据化合价可知,Z为镁元素;W与Y属于同一主族,则W为硫元素;NY2是医学上常用的水消毒剂、漂白剂,则NY2为ClO2,N为氯元素。 依据物质的转化关系推断 证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析 6.(2020·山东等级考模拟)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素,A、B、C、D、E为上述四种元素中的两种或三种所组成的化合物。已知A的相对分子质量为28,B分子中含有18个电子,五种化合物间的转化关系如图所示。下列说法错误的是() A.X、Y组成化合物的沸点一定比X、Z组成化合物的沸点低 B.Y的最高价氧化物的水化物为弱酸 C.Y、Z组成的分子可能为非极性分子 D.W是所在周期中原子半径最小的元素 解析:选A。由转化关系并借助A的相对分子质量为28和B是18电子的分子推知:A为乙烯、B为氯化氢、C为氯乙烷、D为水、E为乙醇;则X、Y、Z、W分别对应元素为H、C、O、Cl。A.X、Y组成的化合物为烃类物质,沸点可能高于X、Z组成的化合物H2O或H2O2,错误;B.Y的最高价氧化物对应的水化物为H2CO3,属于弱酸,正确;C.Y、Z组成的分子可能为非极性分子,如CO2,正确;D.W是Cl,是所在周期中原子半径最小 的元素,正确。 7.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,q的水溶液具有漂白性,0.01 mol·L-1r 溶液的pH为2,s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是() A.第一电离能:X>Y>W B.Y的简单氢化物常温常压下呈液态,主要是因为分子间存在氢键 C.X的最简单氢化物中,中心原子采取sp2杂化 D.Z的氧化物对应的水化物中,在同周期中,酸性最强 解析:选B。由n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,可知Z为Cl元素,n为Cl2,再根据q的水溶液具有漂白性,可知q为HClO,由0.01 mol·L-1 r溶液的pH为2,可判断r为一元强酸,则r为HCl,然后根据n和p的反应条件,以及s通常是难溶于水的混合物,可知p为烷烃,s为烷烃的氯代物;根据题意,W、X、Y、Z是短周期原子序数依次增大的四种元素,可进一步推知W、X、Y分别为H、C、O。A项,第一电离能为Y(O)>X(C)>W(H);C项,CH4中C原子采取sp3杂化;D项,Cl的最高价含氧酸HClO4酸性最强。 8.(双选)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。在如图所示的物质转化关系中,p、q、m、n分别是元素W、X、Y、Z的气体单质,p和s均为有色气体,v的水溶液呈碱性。常温下,0.1 mol·L-1 t溶液与0.1 mol·L-1 u溶液的pH均为1。下列说法不正确的是() A.在Y2X4中,一个分子中含有5个σ键 B.X2Z比较稳定的原因是存在分子间氢键 C.s溶于水的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 D.利用Y的简单氢化物可以检验运输p的管道是否漏气 解析:选BC。根据题图所示的物质转化关系可知,m、n放电条件下反应生成r,r与n 反应生成有色气体s,结合题意知m为氮气,n为氧气,r为一氧化氮,s为二氧化氮,t为硝酸;另一有色气体单质p是氯气,q是氢气,v为氨,u为氯化氢。则X、Y、Z、W分别 为氢、氮、氧、氯。A项,N2H4的结构式为,一个N2H4分子中有5个σ键,正确;B项,H2O比较稳定的原因是氧氢键的键能大,错误;C项,3NO2+H2O===2HNO3+NO中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,错误;D项,3Cl2+8NH3===N2+6NH4Cl,有白烟生成,可用此原理检验运输Cl2的管道是否漏气。 传说中的十二招 你知道选择题和大题最大的区别是什么吗?那就是选择题只需要有一个模糊的方向,而不需要确切的答案;或者,选择题可以用一些歪招解出来,而不是像大题一样算到吐血——如果每道选择题都像大题一样算,一张卷下来,估计你所有的血小板都不够你用的……而传说中应对选择、填空题的十二招其实来自它们可抓的五个特征…… 一、答案符合题意 我们目前所学的数学,基本上是按照充分必要的套路。所以,题目可以推出答案,答案同样必然符合题意所指。以此本质的基础可以衍生出两大招。 1.特殊值法(适用于选择、填空) 1)对于问区间的题,只需分别找出可选区间中的元素,代入原题检验其真假,其实也就知道了选哪个区间;正如去到陌生的星球,一看满眼纳美人,那么此地当然就是潘多拉星。 2)特殊值一般选取容易算的,代入选项就可以判断真假,假的统统排除。 例题:y = cos(7π2 – 3x ) 是 函数(填奇偶性) 解析:代入x=0 得 y=0 答案:奇 2.代入法(适用于选择) 这个小学生都会。电池有电没电,放进多啦A 梦看看work 不work 不就知道了吗?题目算不出来,把答案代进去看成不成立不就知道了?然而这种方式不仅对一些题目无效,而且浪费太多时间;如果配合其它招式一起用效果会更强。 例题:函数f(x) = 2x ·ln(x-2) – 3 在下列哪个区间有零点() A 、(1,2) B 、(2,3) C 、(3,4) D 、(4,5) 解析:我们知道若f(x 1)<0 ,f(x 2)>0,则f(x)在x 1 ~ x 2 之间一定有零点,所以把1、2、3、4、5 代入 x ,发现f(3)<0, f(4)>0. 答案:C 二、放诸四海皆准 既然叫做“成立”,那么就是不管什么条件均能成立。我们不妨把题目当做实验品,放到苛刻的条件下,通过观察它的反应剖析其内涵。 专题有机合成题的一般解题方法 【复习目标】熟悉有机合成中需要具备的基础知识(有机物的组成、结构、性质、相互衍生关系,官能团的引入和消去,碳链的增减,官能团的保护等),掌握有机合成的思路方法。 【机化学基础(选修5,人教版)P64-65:以有机反应为基础的有机合成,是有机化学的一个重要内容。它是利用简单、易得的原料,通过有机反应,生成具有特定结构和功能的有机化合物。有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化,其过程就象建筑师建造一座大厦,从基础开始一层一层地向上构建。利用简单的试剂作为基础原料,通过有机反应连上一个官能团或一段碳链,得到一个中间体;在此基础上利用中间体上的官能团,加上辅助原料,进行第二步反应,合成出第二个中间体……经过多步反应,按照目标化合物的要求,合成具有一定碳原子数目、一定结构的目标化合物。 逆合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方法,它是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体,该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。而这个中间体的合成与目标化合物的合成一样,是从更上一步的中间体得来的。依次倒推,最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。所确定的合成路线的各步反应其反应条件必须比较温和,并具有较高的产率,所使用的基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。】 (一)有机物合成的基础知识 1.有机合成中官能团的引入和消去 (1)在分子中引入官能团的方法 ①引入卤原子 a.烯烃、炔烃的加成反应 b.取代反应 ②引入羟基 a.加成反应(烯加水、醛酮加氢) b.水解反应酯的水解 ③引入双键 a.加成反应(炔烃的加氢) b.消去反应(卤代烃、醇的消去) ④引入醛基或酮基:由醇羟基通过氧化反应可得到醛基或酮基。 (2)从分子中消除官能团的方法 ①经加成反应消除不饱和键 ②经取代、消去、酯化、氧化等反应消去-OH ③经加成或氧化反应消除-CHO ④经水解反应消去酯基。 ⑤经过水解、消去反应消去-X 2.有机合成中碳链的增减 (1)增长碳链的方法:①不饱和化合物间的加成、聚合(如乙烯→聚乙烯)、不饱和烃与HCN的加成后水解等。②酯化反应(如乙酸与乙醇转化为乙酸乙酯等)。③有机合成题中碳链的增长,也有可能以信息给出,此类问题中应高度重视反应物与产物中的碳原子数的比较及连接位置关系等。 (2)缩短碳链的方法,其方法主要有:①烃的裂化裂解(石油的裂化、裂解)。②某些烃的氧化(如苯的同系物、烯烃等)。③羧酸的脱羧反应。④酯的水解反应 3. 有机合成中官能团的保护 在有机合成中,某些不希望起反应的官能团,在反应试剂或反应条件的影响下产生副反应,这样就不能达到预计的合成目标,因此,必须采取措施保护某些官能团,待完成反应后再除去保护基,使其复原。(备考指南P125-6) 例如为防止一OH被氧化可先将其酯化,为保护C=C不受氧化可先将其与HBr加成或与水加成,在含有C=C和-CHO的化合物中欲用溴水检验C=C,应先将-CHO用弱氧化剂(银氨溶液、新制Cu(OH)2氧化)等。 (二)有机物合成的途径 (1)一元合成路线:RCH=CH2→一卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯 (2)二元合成路线:RCH=CH2→二卤代烃→二元醇→二元醛→二元羧酸→酯(链酯、环酯、 —CH3—CH2Cl —CH2OH —COOH 有机推断题的解题思路和技巧 一、怎么考(有机推断题的特点) 1、出题的一般形式是推导有机物的结构,写同分异构体、化学方程式、反应类型及判断物质的性质。 2、提供的条件一般有两类,一类是有机物的性质及相互关系(也可能有数据);另一类则通过化学计算(也告诉一些物质性质)进行推断。 3、很多试题还提供一些新知识,让学生现场学习再迁移应用,即所谓信息给予试题。 4、经常围绕乙烯、苯及其同系物、乙醇等这些常见物质,为中心的转化和性质来考察。 二、怎么做(有机推断题的解题思路) 解有机推断题,主要是确定官能团的种类和数目,从而得出是什么物质。首先必须全面地掌握有机物的性质以及有机物间相互转化的网络,在熟练掌握基础知识的前提下,要把握以下三个推断的关键: 1、审清题意(分析题意、弄清题目的来龙去脉,掌握意图) 2、用足信息(准确获取信息,并迁移应用) 3、积极思考(判断合理,综合推断) 根据以上的思维判断,从中抓住问题的突破口,即抓住特征条件(特殊性质或特征反应)。但有机物的特征条件并非都有,因此还应抓住题给的关系条件和类别条件。关系条件能告诉有机物间的联系,类别条件可给出物质的范围和类别。关系条件和类别条件不但为解题缩小了推断的物质范围,形成了解题的知识结构,而且几个关系条件和类别条件的组合就相当于特征条件。然后再从突破口向外发散,通过正推法、逆推法、正逆综合法、假设法、知识迁移法等得出结论。最后作全面的检查,验证结论是否符合题意。 三、做什么(找准有机推断题的突破口) 解题的突破口也叫做题眼,题眼可以是一种特殊的现象、反应、性质、用途或反应条件,或在框图推断试题中,有几条线同时经过一种物质,往往这就是题眼。(如下) 有机推断题的突破口 解题的突破口也叫做题眼,题眼可以是一种特殊的现象、反应、性质、用途或反应条件,或在框图推断试题中,有几条线同时经过一种物质,往往这就是题眼。根据有机的知识,突破口可从下列几方面寻找: 1、特殊的结构或组成 (1)分子中原子处于同一平面的物质 乙烯、苯、甲醛、乙炔、CS2(后二者在同一直线)。解答选择题填空题的12种巧妙方法
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