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赏高考真题解析 谈元素周期律复习

2016-04-14李宏祥

中学化学 2015年9期
关键词:周期表单质外层

李宏祥

元素周期律(表)是中学化学最为重要的基本概念和基本理论知识,也是化学学科中的最为重要的基本理论知识之一。因而元素周期律(表)是高考试题的宠儿,每年的高考试题,不论哪一种版本的高考试题中,都会考查元素周期律(表)的相关知识。在每年的高考试题中专门考查元素周期律(表)知识点的试题必有一道选择题和一道非选择题。本文就选择题中关于元素周期律(表)的考查,赏析一道高考真题,通过真题谈谈关于元素周期律(表)的复习。

一、赏析2015年高考真题

题例 (2015年江苏高考化学试题第5题)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子最外层有6个电子,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.原子最外层电子数由多到少的顺序:

B.原子半径由大到小的顺序:W、Z、Y、X

C.元素非金属性由强到弱的顺序:Z、W、X

D.简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序:X、Y、W

解析 短周期的主族元素是指处于周期表中的前三周期的元素,其原子序数小于18,题中已知“Y是至今发现的非金属性最强的元素”,根据元素周期表中元素性质变化规律,同周期从左到右元素非金属性增强,同主族从上到下元素非金属性减弱,因而元素非金属性最强的元素应处于周期表中的最右、最上位置,从而可以得到Y应为氟元素;根据Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置,而Z的原子序数大于Y原子序数,所以Z一定处于第三周期,从而也就可以得到Z元素应是在第三周期的第ⅢA族,根据最外层电子数就等于主族族序数,周期序数就等于其电子层数,从而可以得到

Z的核外电子排布为2,8,3,从而可得Z元素为铝元素;X原子的最外层有6个电子,且X的原子序数小于Y的原子序数,因而X一定处于元素周期表的第二周期,所以可得X元素应为氧元素;而W的单质广泛用作半导体材料,可以得到W应为硅元素。由以上推断可以得到四种元素在周期表中的位置如图所示。

,由元素在周期表中的相对位置,再根据元素周期表中的同周期和同主族元素性质的变化规律,可以对它们的性质关系给出正确的判断。A选项中比较了四种元素最外层电子数,根据元素周期表的编排原则,从左到右按最外层电子数递增而排成横行,即可得最外层电子数由多到少的顺序应为

Y、X、W、Z,即A正确;B比较四种元素原子的原子半径,根据原子半径的比较规则,电子层数越多,原子半径越大,相同电子层数的原子,核电荷数越大,则其原子半径越小,即可得四种元素的原子半径由大到小的顺序为:Z、W、X、Y,因而B选项不正确;C选项中比较元素的非金属性,同周期从左到右元素非金属性增强,即可得W非金属性强于Z,而与W同主族上一周期为碳元素,与X元素相比较可得X的非金属性强于碳元素,因而也可得到X的非金属性强于W元素,从而可以得到结论四种元素的非金属性由强到弱的顺序为Y、X、W、Z,因而C选项不正确;D选项是比较元素的简单气态氢化物的稳定性,其实质也是比较元素的非金属性,根据非金属性的判断依据可得元素非金属性越强,则其简单气态氢化物的稳定性越强,由C选项中得到的四种元 素的非金属性由强到弱的顺序Y、X、W、Z,从而也就可得简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序为Y、X、W,因而D选项不正确。本题的正确答案是A。

命题意图点评 本题考查的是元素周期表的结构、元素周期律及元素性质的比较。其目的是考查学生对元素周期表的结构、编排原则、元素周期律(表)的同周期、同主族变化规律的相关基础知识是否熟记,能否在实际试题中进行知识迁移和知识的应用。

二、谈元素周期律(表)的复习

由文中所举题例的解析,再回看各年对元素周期律(表)的基础知识及其应用形式的考查,我们可以知道,在元素周期律(表)的复习中,首先要特别重视基础知识的复习和识记,它是元素周期律(表)知识应用的基础,失去了它们,也就是“无皮之毛,终将不附”。因而在元素周期律(表)的知识复习中,要做好如下几点的复习。

1.熟悉周期表结构

元素周期表是元素周期律在纸上的反映,元素在周期表中的位置也就反映了其结构特征,如元素原子核外电子排布,同时反映了其性质特征,如元素的金属性和非金属性。所以元素周期表的结构与元素在周期表中的位置一定要熟记。

元素周期表的横行是将所有具有相同电子层数的原子,按其最外层电子数递增从左到右进行排列而成。所以处于同一个横行的元素具有相同电子层数的特征,其最外层电子数递增,也就显示出其得电子的能力,元素的原子在反应中总是从不稳定向稳定变化,经过反应使其最外层的电子层结构能达到稳定,从而可得同一横行中最外层电子数越少,越容易失去电子,而最外层电子数越多,越容易得到电子,这里要注意其比较的前提是具有相同的电子层数,如果失去了这个前提,则该结论也就不正确了。

横行中还要注意其主族和副族的排列方式,从而知道元素的相邻性。元素周期表的前三周期称为短周期,其中只有主族元素(除稀有气体以外),主族的族序数就等于其最外层电子数,所以7个主族是按从1到7的顺序排列,但从第四周期开始,增加了副族及第Ⅷ族,而它们的增加并不是按最外层电子数的递增进行排列,所以要记住的是副族和第Ⅷ族的顺序,在第ⅡA族和第ⅢA族间插入了10个纵行,分别是从ⅢB到ⅦB,再第Ⅷ族,然后是ⅠB和ⅡB族,因而我们知道前三周期的第ⅡA与第ⅢA族是相邻关系,而从第四周期开始就不是相邻关系。

2.熟练掌握元素金属性和非金属性的判断依据

(1)元素金属性的判断依据:

根据元素单质与水或酸反应的难易判断,越容易与水或酸反应放出氢气,则其金属性越强。对元素来说,一般是谈其金属性或非金属性,对元素形成的单质来说,一般是谈还原性和氧化性,一般来说元素的金属性与元素单质的还原性、非金属性与单质的氧化性是一致的,即一般来说,元素的金属性越强,则其单质的还原性越强。同时还要注意到元素单质的还原性与其简单离子的氧化性的关系、单质的氧化性与其简单离子的还原性的关系,一般来说,元素单质的还原性越强,其简单离子的氧化性越弱;元素单质的氧化性越强,则其简单离子的还原性越弱。

根据元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱判断,元素最高价氧化物对应水化物的碱性越强,其金属性越强。元素最高价氧化物对应水化物也就是最高价的氢氧化物。但要注意的是“对应”而不是溶于水,金属最高价氧化物存在对应的水化物,但不都能溶于水反应而得到。比如CuO不溶于水,但同样存在

Cu(OH)2这样的最高价氧化物对应水化物。

(2)元素非金属性的判断依据:

根据元素单质与氢气化合的难易判断,越容易与氢气化合,生成的气态氢化物越稳定,其非金属性越强。

根据元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱判断,元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其非金属性越强。元素最高价氧化物对应水化物也就是最高价的含氧酸。元素的非金属性只对应于最高价含氧酸的酸性比较,不对于含氧酸的比较,更不对应于无氧酸的比较。如HCl的酸性强于H2S,但不能由此得到氯的非金属性强于硫的结论。

3.学会比较粒子半径

粒子的半径也即最外层电子到核的距离。它的影响因素主要来自于两个方面,一是核对外层电子的引力,二是外层电子的能量。核电荷数越大,核对外层电子的引力越强,会使半径呈减小的趋势;电子层数越大,电子的能量越高,越易挣脱核的束缚,使半径呈增大的趋势。因而得到了在电子层数相同时,核电荷影响优势,即核电荷数越大,粒子半径越小;在电子层数不同时,电子层数的影响优势,电子层数越多,粒子半径越大。

总之,在复习时,不能以“题海”代替复习知识点,要重视知识点的识记,并理解各知识点间的联系和概念的辨析,再通过适当的习题训练,学会知识的迁移和应用,提高解决元素周期律(表)的相关问题的能力。

(收稿日期:2015-06-20)

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