2020届二轮复习物质结构与元素周期律学案（全国通用）
第5讲 物质结构与元素周期律
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考点一 原子结构与化学键
▼ 命题规律：
1．题型：选择题(主)、填空题(次)。
2．考向：重点考查元素、核素、同位素的概念辨析，原子结构与微粒间的关系，化学键的类型及其与物质类别的关系。
▼ 方法点拨：
1．原子结构的两个突破点
(1)原子(或离子)符号信息识别、理解与应用
(2)原子结构中的两个等量关系
①核电荷数＝原子序数＝核内质子数＝核外电子数；
②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
2．巧记10电子微粒和18电子微粒的方法
(1)10电子微粒→10号Ne元素附近的分子、离子
(2)18电子微粒→18号元素Ar附近的分子、离子及9e－微粒组合
3．化学键与物质类别的关系
1．下列说法正确的是__(1)(2)(3)__。
(1)由Na和Cl形成离子键的过程：
(2)氢元素与其他元素可形成共价键或离子键
(3)H、N、O三种元素可以形成共价化合物和离子化合物
(4)硫化钠的电子式为：，氯化钠的分子式为：NaCl
(5)核素U发生化学反应：U＋nSr＋Xe＋10n
突破点拨
(1)抓住原子组成模型，明确各种微粒数目之间的关系。
(2)书写结构示意图：看清是原子还是离子，并注意核电荷数部分是否正确。
(3)电子式书写：物质类型与元素组成中的普遍规律和特殊情况。
解析(1)钠和氯分别为活泼金属与非金属，所以形成离子键，正确；(2)氢与非金属元素形成共价键如NH3，与活泼金属可形成离子键如NaH，正确；(3)H、N、O三种元素可以形成离子化合物NH4NO3和共价化合物HNO3，正确；(4)硫化钠为离子化合物，电子式应该为：，错误；(5) 该反应原子核发生了改变，不属于化学反应，属于核裂变，错误。
【变式考法】
下列说法正确的是__(3)(4)(8)(10)__。
(1)氢元素的三种核素分别为：H、D、T
(2) 1mol P含质子数约为32×6.02×1023 个
(3)14C 16O、12C 18O的质子数、电子数、中子数均相同，而且化学性质也相同
(4)钠和氧形成的物质一定含有离子键，可能含有共价键
(5)所有的物质均含有化学键
(6)由阴、阳离子结合生成的化合物一定为离子化合物
(7)Pu与U具有完全相同的化学性质
(8)若10电子微粒满足关系：，则一定是NH＋OH－NH3↑＋H2O
(9)互为同位素、同系物、同分异构体、同素异形体的物质，均一定含有相同的原子
(10)已知碳有三种核素：C、C、C，氧有三种核素：16O、17O、18O，若任意称取一个CO2的质量，最多有7种可能
解析 (1)氢元素的三种核素分别为H、H、H，因为D、T分别就是H、H，错误；(2)1 mol P含质子数约为15×6.02×1023个，错误；(3)14C16O、12C18O的质子数与电子数均为14，中子数均为16，二者均为一氧化碳，所以化学性质相同，正确；(4)钠和氧形成的化合物有氧化钠和过氧化钠，二者均有离子键，其中过氧化钠还含有非极性共价键，正确；(5)单原子分子不存在化学键，如稀有气体，错误；(6)含有阴、阳离子的化合物一定为离子化合物，但是由阴、阳离子结合生成的化合物不一定为离子化合物，如OH－和H3O＋结合生成的H2O为共价化合物，错误；(7)元素的化学性质由核外电子数决定，Pu与U的核外电子数不同，错误；(8)能发生该反应的10电子微粒只有反应：NH＋OH－===NH3↑＋H2O，正确；(9)互为同位素、同系物、同分异构体、同素异形体的物质，均一定含有相同的元素，不一定含有相同的原子，错误；(10)CO2的近似相对分子质量最大值和最小值分别为50、44，所以最多为7种，正确。
2．地表水和地下水都来源于大气降水，但重水和轻水中同位素含量是不同的，有时差别还相当大，氢包括两种稳定核素：H和D，氧常见的核素有16O、17O和18O。下列有关说法正确的是( D )
A．H2和D2互为同分异构体，其化学性质完全相同
B．HO、HO、HO互为同位素，都能与金属钠发生反应
C．18O2和18O3互为同素异形体，其密度之比为2∶3
D．电解一定量的DO时，阴、阳两极所得气体的质量之比约为2∶9
解析 同分异构体研究对象是分子式相同的化合物，选项A错误；同位素研究对象是同种元素的不同原子，选项B错误；C项未指明同温同压，选项C错误；电解DO时阳极产生18O2，阴极产生D2，其物质的量之比为1∶2，则质量比为9∶2，选项D正确。
3．已知A、B、C、D四种物质均是由短周期元素原子组成的，它们之间有如图所示的转化关系，且A是一种含有18电子的微粒，C是一种含有10电子的微粒。请完成下列各题：
(1)若A、D均是气态单质分子，写出A与B反应的化学方程式：__2F2＋2H2O===4HF＋O2__。
(2)若B、D属同主族元素的单质分子，写出C的电子式：____。
(3)若A、B均是含2个原子核的微粒，其中B中含有10个电子，D中含有18
个电子，则A、B之间发生反应的离子方程式为__HS－＋OH－===S2－＋H2O__。
(4)若D是一种含有22电子的分子，则符合如图关系的A的物质有__CH3CH3或CH3OH__(写物质的化学式，如果是有机物则写相应的结构简式)。
解析 (1)18电子的气态单质分子为F2，则C为HF、B为H2O、D为O2，反应的化学方程式为2F2＋2H2O===4HF＋O2。(2)B、D为同主族元素的单质，且A含有18个电子，C含有10个电子时，则B为O2、A为H2S、C为H2O、D为S，即2H2S＋O2===2H2O＋2S↓，C的电子式为。(3)含2个原子核的18电子的微粒为HS－，10电子的微粒为OH－，反应的离子方程式为HS－＋OH－===S2－＋H2O。(4)含22电子的分子为CO2，则A为含18电子由C、H或C、H、O组成的化合物，可能为CH3CH3或CH3OH。
“四同”判断看对象
判断的关键是抓住描述的对象。
(1)同位素——原子，如 H、 H、 H。
(2)同素异形体——单质，如O2、O3。
(3)同系物——有机化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3。
(4)同分异构体——有机化合物，如正戊烷、新戊烷。
考点二 元素周期表和元素周期律
▼ 命题规律：
1．题型：选择题(主)＋填空题(辅)。
2．考向：重点考查元素周期律的递变规律，以及元素周期表与元素周期律之间的联系。
▼ 方法点拨：
1．元素周期表的结构
2．元素周期表中元素性质的递变规律
内容
同周期元素
(从左到右)
同主族元素
(从上到下)
金属性、非金属性
金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强
金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱
单质的还原性、氧化性
还原性减弱、氧化性增强
还原性增强、氧化性减弱
非金属元素的气态氢化物
生成由难到易、稳定性逐渐增强
生成由易到难、稳定性逐渐减弱
3．微粒半径大小比较
1．(1)根据元素周期表和元素周期律，判断下列叙述正确的是__C__。
A．热稳定性：HCl
”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论：P和S电子层数相同，__核电荷数P＜S，原子半径P＞S，得电子能力P＜S，非金属性P＜S__。
(3)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是__C__。
W
X
Y
Z
A．简单氢化物沸点：WW
C．简单离子的半径：YH2S
B．酸性：H2SO4＞HClO
C．NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3碱性依次增强
D．HF、HCl、HBr、HI稳定性依次减弱
(2)下列实验不能达到实验目的的是__B__。
选项
实验操作
实验目的
A
Cl2、Br2分别与H2反应
比较氯、溴的非金属性强弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3
比较镁、铝的金属性强弱
C
测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH
比较C、S的非金属性强弱
D
Fe、Cu分别与稀盐酸反应
比较Fe、Cu的金属性强弱
(3)A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如图所示。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。 下列有关说法正确的是__B__。
A．A、C的氢化物的沸点都是同族元素中最低的
B．AC3和 B2C2分子中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
C．非金属性：C>B，C单质能从B的氢化物水溶液中置换出B
解析 (1)沸点：H2O>H2S ，是由于H2O分子间能形成氢键，与元素周期律无关，选项A错误；元素周期律只能解释最高价氧化物的水化物的酸性强弱，选项B错误；Na、Mg、Al均为第三周期的元素，原子序数依次增大，金属性逐渐减弱，其对应的最高价氧化物的水化物的碱性依次减弱，选项C错误；元素非金属性越强，氢化物的稳定性越强，F、Cl、Br、I为同主族元素，非金属性逐渐减弱，则氢化物稳定性逐渐减弱，选项D正确；(2)Cl2、Br2分别与H2反应， 根据反应的难易，即可判断出Cl、Br的非金属性强弱，选项A正确；向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3，分别生成Mg(OH)2、Al(OH)3，但无法比较二者的金属性强弱，选项B错误；测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH，根据pH可判断出Na2CO3与Na2SO4水解程度的大小，即判断出酸性H2CO3Mg
B
Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2
金属性：Ca>Mg
C
SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2
非金属性：S>C
D
t ℃时，与H2反应的活化能：Br2I
解析 Na、Mg位于同周期，金属性Na＞Mg，则与冷水反应，Na比Mg剧烈，选项A正确；Ca、Mg位于同主族，金属性Ca＞Mg，对应的最高价氧化物的水化物碱性为Ca(OH)2强于Mg(OH)2，选项B正确；SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2，可知亚硫酸酸性大于碳酸，但亚硫酸不是最高价含氧酸， 不能以此比较非金属性强弱，选项C错误；活化能越大，说明与氢气越难化合，非金属性越弱，故非金属性为Br＞I，选项D正确 。
3．a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素，a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同；c所在周期数与族数相同；d与a同族。下列叙述正确的是( B )
A．原子半径：d＞c＞b＞a
B．4种元素中b的金属性最强
C．c的氧化物的水化物是强碱
D．d单质的氧化性比a单质的氧化性强
解析 b原子次外层可能有2个电子或8个电子，若有2个电子，则a为He元素，与题中主族元素不符，即b原子次外层应为8个电子，由此确定a为O元素，再结合c周期数和族数相同，且原子序数大于O元素，可知c为Al元素，与O元素同族的d为S
元素，则b可能为Na元素或Mg元素。A项，原子半径Na(Mg)>Al>S>O，错误；B项，同周期元素随着核电荷数递增，金属性逐渐减弱，同主族元素的金属性从上往下逐渐增强，即金属性Na(Mg)>Al>S>O，正确；C项，Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，是弱碱，错误；D项，元素的非金属性越强，对应单质的氧化性越强，即氧化性O2>S，错误。
金属性、非金属性判断的8种模型
考点三 元素的推断及综合应用
▼ 命题规律：
1．题型：选择题。
2．考向：主要集中在原子核外电子排布及元素周期表知识上的综合推断，结合元素及其化合物、化学反应原理的知识进行综合判断“位—构—性”关系。
▼ 方法点拨：
元素综合推断常用的5种方法
1．根据原子或离子的结构示意图推断
(1)原子结构示意图确定元素在周期表中的位置和元素的种类：电子层数＝周期序数(Pd除外)，最外层电子数＝主族序数。(如果已知离子的结构示意图，将其转化为原子结构示意图来确定)
(2)电子层结构相同的微粒：阴离子对应的元素在相同电子层结构的稀有气体元素同周期左边，阳离子对应的元素在相同电子层结构的稀有气体元素的下一周期的左边位置，简称“阴前阳下”。
2．根据元素的原子结构、组成和性质等特征推断
(1)最外层电子数等于或大于3(小于8)的一定是主族元素。
(2)次外层电子数是2的元素在第二周期；次外层电子数是8的元素在第三周期或第四周期的第ⅠA、ⅡA族；最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期。
(3)某元素阴离子的最外层电子数与次外层电子数相同，该元素位于第三周期；若为阳离子，则对应元素位于第四周期。
(4)利用元素的特征来推断元素的位置：如根据“形成化合物最多的元素”“空气中含量最多的元素”“地壳中含量最多的元素”等特征来推断。
3．根据稀有气体的原子序数推断
各周期最后的元素都是稀有气体元素，其原子序数的数值实际上等于前几周期的元素种数之和。熟记这些原子序数，帮助推断某元素在周期表中的位置。
4．根据元素化合价的特征关系推断
(1)根据最高正化合价数＝最外层电子数＝主族序数(O、F除外)确定元素在周期表中的位置。
(2)如果已知最低负化合价(或阴离子的符号)，负化合价＝主族序数－8，确定元素在周期表中的位置。由最低负化合价推断位置更准确可靠。
5．根据原子半径的递变规律推断
同周期中越左边元素的原子半径越大，同主族中下边元素的原子半径比上边元素的原子半径大。
1．(1) W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到YZW的溶液。下列说法正确的是( D )
A．原子半径大小为W＜X＜Y＜Z
B．X的氢化物水溶液酸性强于Z的
C．Y2W2与ZW2均含有非极性共价键
D．标准状况下W的单质状态与X的相同
(2)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是( B )
A．常温常压下X的单质为气态
B．Z的氢化物为离子化合物
C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D．W与Y具有相同的最高化合价
突破点拨
从物质的特殊性质着手：(1)根据“与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到YZW的溶液” 可知气体为氯气；(2)根据“W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃”可知生成物为HF。
解析 (1)由题意可知黄绿色气体应为氯气，则YZW为NaClO，可见Y、Z、W分别为钠、氯、氧，又由于X和Z同主族，所以X为氟；根据元素周期律可知原子半径大小关系为：Na>Cl>O>F，选项A错误；HF为弱酸，HCl为强酸，选项B错误；Na2O2
中含有非极性键，但是ClO2不含非极性键，选项C错误；标准状况下氧气和氟气均为气态，选项D正确。(2)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃，生成物是HF，因此W是F，Z是Ca，W与Y同族，则Y是Cl。W、X、Z的最外层电子数之和为10，则X的最外层电子数为10－7－2＝1，所以X是Na，据此解答。金属钠常温常压下是固态，选项A错误；CaH2中含有离子键，属于离子化合物，选项B正确；Y与Z形成的化合物是氯化钙，其水溶液显中性，选项C错误；F是最活泼的非金属，没有正价，Cl元素的最高价是＋7，选项D错误。
【变式考法】
短周期主族元素W、X、Y、Z的原子半径依次增大，X、Y同主族，且X、Y原子序数之和是W、Z原子序数之和的2倍。m、n、p、r是由这些元素组成的二元化合物，甲、乙是其中两种元素对应的单质，n与乙在常温下均是淡黄色固体。上述物质间的转化关系如图所示(部分生成物已省略)。下列说法正确的是( B )
A．简单离子半径大小：X>Y>Z
B．热稳定性：r>p
C．含Y元素的盐溶液可能显酸性、中性，不可能显碱性
D．二元化合物n 只含离子键，不含共价键
解析 ①淡黄色固体一般是单质S和二元化合物Na2O2，②同主族元素X、Y由半径大小关系知分别位于二、三周期，③转化关系图中甲是O2，乙是单质S，对应元素分别为X、Y，④Z原子半径比Y大，且X、Y原子序数之和是W、Z原子序数之和的2倍，则Z为Na、W为H。化合物n与单质乙分别为过氧化钠、硫。由上述物质间的转化关系示意图可知，甲为氧气、m为硫化钠、r为水。所以W、X、Y、Z分别为H、O、S、Na。 简单离子半径大小： Na＋M
B．X、Y、Z、W、M 五种元素中只有一种是金属元素
C．Z 的最高价氧化物的化学式为ZO3
D．X、Z的最简单气态氢化物反应现象：有白烟生成
解析 由图可知0.01 mol/L的X、Z、W的最高价氧化物对应的水化物溶液中c(H＋)分别为0.01 mol/L、0.01 mol/L、大于0.01 mol/L，可见分别为一元强酸、一元强酸、多元强酸，再结合X、Z、W的原子半径大小，可知X、Z、W分别为：氮、氯、硫；由于0.01 mol/L的M的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH＝12，所以c(OH—)为0.01 mol/L，结合原子半径可知M为钠，由于0.01 mol/L的Y的最高价氧化物对应的水化物溶液pH大于2小于7，为弱酸，而原子半径小于氯和硫，所以为第二周期的碳或硼；由于N3－与Na＋为电子层结构相同的离子，Na＋的核电荷数大，所以离子半径小，选项A正确；这五种元素中只有钠为金属，选项B正确；氯的最高价氧化物为Cl2O7，选项C错误；NH3能与HCl反应产生白烟， 选项D正确。
3．W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是( A )
A．X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物
B．Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键
C．四种元素的简单离子具有相同的电子层结构
D．W的氧化物对应的水化物均为强酸
解析 W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体，W是N元素，X是O元素；Y的周期数是族序数的3倍，因此Y只能是第三周期第ⅠA族，所以Y是Na元素；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同，Z的最外层电子数是7个，Z是Cl元素。 氮、钠、氯均有多种氧化物，选项A正确；过氧化钠既有离子键又有非极性共价键，选项B错误；Cl—有18个电子，而N3—、Na＋、O2－均为10个电子，选项C错误；氮有多种含氧酸，其中HNO2是弱酸，选项D错误。
4．短周期主族元素 X、Y、Z、W 原子序数依次增大，X 是地壳中含量最多的元素，Y 原子的最外层只有一个电子，Z 位于元素周期表第ⅢA族，W 与X属于同一主族。下列说法正确的是( D )
A．原子半径：r(W)>r(Z)>r(Y)
B．由X、Y 组成的化合物中均不含共价键
C．Y 的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的弱
D．X 的简单气态氢化物的热稳定性比W的强
解析 短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大；X是地壳中含量最多的元素，X为O元素；Y原子的最外层只有一个电子，Y为Na元素；Z位于元素周期表中第ⅢA族，Z为Al元素；W与X属于同一主族，W为S元素。 Na、Al、S都是第三周期元素，根据同周期从左到右主族元素的原子半径依次减小，原子半径：r(Y)>r(Z)>r(W)，选项A错误； 由X、Y组成的化合物有Na2O、Na2O2，Na2O中只有离子键，Na2O2中既含离子键又含共价键，选项B错误； 金属性：Na(Y)＞Al(Z)，Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z
的强，选项C错误； 非金属性：O(X)＞S(W)，X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强，选项D正确 。
元素推断解题三步曲
(1)通读全题(包括问题部分)，捕获题给信息，特别注意寻找隐含信息；
(2)综合有关知识对所得信息进行加工，推断出所判断元素或物质。
(3)面对陌生内容要用相似结构性质相似类推方法判断陌生物质有关性质。
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“位—构—性”关系的应用
考向预测
“位、构、性”元素推断及应用是高考保留题型，集原子结构、元素周期律、元素周期表、基本概念、基本理论以及元素化合物性质于一体，综合性强、容量大，很好地考查学生分析推理能力与学科素养
解题关键
失分防范
【预测】现有A、B、C、D四种短周期元素，A分别与B、C、D结合生成甲、乙、丙三种化合物，且甲、乙、丙三种分子中含有相同数目的质子，C、D结合生成化合物丁。有关元素的单质和甲、乙、丙、丁四种化合物的转化关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．C与A形成的常见化合物一定不含非极性键
B．B是元素周期表中原子半径最小、非金属性最强的元素
C．D的最高价氧化物的水化物一定是一种强酸
D．C的单质可以与D的简单氢化物发生置换反应生成D的单质
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(1)能与不同的元素形成电子(质子)总数相等的分子的元素，一般为氢元素，且产物为10电子分子或18电子分子；(2)
一般推断题，根据题干能将元素完全确定，但如果符合题干条件的元素有多种可能，则一定通过选项要求对多种可能性进行分析、讨论、判断；(3)NH3与O2的反应条件不同，产物不同：催化氧化产物为 NO和H2O，纯氧中燃烧则生成N2和H2O。
规范答题：A分别与B、C、D结合生成质子数相同的甲、乙、丙三种化合物分子，C、D结合生成化合物丁，反应“B单质＋乙→甲＋C单质”为置换反应；若甲、乙、丙的质子数为10，推出A为H元素，B为F元素，C为O元素，D为N元素(或C元素)，吻合题给元素的单质和甲、乙、丙、丁四种化合物的转化关系，若甲、乙、丙的质子数为18，A为H元素，B为Cl元素，C为S元素，D为P元素(或Si元素)，但与“C、D结合生成化合物丁”和“C单质＋丙→丁＋乙”不吻合；综上分析，A、B、C、D分别是H、F、O、N(或C)元素，甲为HF，乙为H2O，丙为NH3(或CH4)，丁为NO(或CO2)。 C与A形成的常见化合物 可以是H2O、H2O2，其中H2O2分子中含“O—O”非极性键，选项A错误； 元素周期表中原子半径最小的元素是H而不是F，选项B错误； D既可能为N也可能为C ，所以D的最高价氧化物的水化物可能为HNO3 或H2CO3 ，HNO3是强酸，H2CO3是弱酸，选项C 错误；D的简单氢化物可能为 NH3或CH4，其中NH3在O2中燃烧 生成N2和H2O，而CH4在O2不充分燃烧可以生成碳，选项D正确 。
答案： D
【变式考法】
短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。K、L、M均是由这些元素组成的二元化合物，甲、乙分别是元素X、Y的单质，甲是常见的固体，乙是常见的气体。K是无色气体，是主要的大气污染物之一。0.05 mol/L丙溶液的pH为1，上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( B )
A．元素的非金属性：Z>Y>X
B．丙也可由W、Y组成的某种化合物与K直接反应制得
C．原子半径：WS>C，即Y>Z>X，选项A错误；丙为H2SO4，K为SO2，可由过氧化氢与SO2发生氧化还原反应生成， 选项B正确；同周期元素原子半径从左到右逐渐减小，电子层越多原子半径越大，则原子半径为，C>O>H，选项C错误；K、M常温下为气体，L为水，常温下为液体，沸点最高，选项D错误。
