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例谈元素周期表的五大功能 黑龙江省大庆市第五十六中学 卢国锋 维尔纳长式周期表（即高中化学教材附录中所展示的元素周期表）从结构上看，组合之精巧、分区之明晰、包容之完备，至今尚无突破，完美体现了元素周期律美学价值。同时，元素周期表还有很强的实用价值，笔者利用高中化学中一些常见习题，梳理了元素周期表的五大功能。 一、元素周期表的定位功能 例1：原子序数为110的元素被发现后，它的符号被国际纯粹与应用化学联合会推荐为Ds（德语Darmstadt的缩写），以纪念该元素的发现地德国．下列关于Ds的说法，不正确的是（ ）。 A．Ds原子在周期表中位于第7周期第ⅦB族 B．Ds是过渡元素 C．Ds原子的核外有110个电子 D．Ds为金属元素 解析：周期定位的依据，118种元素排列成7个横行即7个周期，1～3周期分别含2、8、8种元素，因元素种类少称为短周期，4～7周期分别含18、18、32、32种元素，因元素种类较多称为长周期。首先根据元素种类，敲定每周期的起始元素原子序数，H原子序数1,1加第1周期元素种类2，为第2周期起始元素Li的原子序数3，同理得其他周期原子序数3+8=11、11+8=19、19+18=37、37+18=55、55+32=87，110大于87应在第7周期。 族定位依据，18列16个族，7个主族，由短周期和长周期元素共同构成的族，罗马数字与后缀A组成，0族元素也是由短周期和长周期元素组成，因稀有气体的化合价定位0，不属主族。7个副族仅有长周期元素构成的族，罗马数字与后缀B组成，8、9、10这３列也是由长周期元素构成，称第Ⅷ族，此族特殊是由3列构成，其它1列为一族。 在长式周期表中各族的排列顺序为：ⅠA→ⅡA→ⅢB→ⅣB→ⅤB→ⅥB→ⅦB→Ⅷ→ⅠB→ⅡB→ⅢA→ⅣA→ⅤA→ⅥA→ⅦA→0族，18列元素分别与以上各族对应，第ⅢB的第六周期镧系第七周期锕系各有15种元素，第3列就是第ⅢB元素种类最多共32种元素。用110减去第7周期的开端元素原子序数得23，从第2列开始数，第3列第7周期锕系有15种元素，23-1（ⅡA）-15（ⅢB ）-1（ⅣB） -1（ⅤB） -1（ⅥB） -1（ⅦB）-3（Ⅷ）=0，110号元素应在第Ⅷ族。副族元素与第Ⅷ族构成过渡元素，过渡元素都为金属元素；答案选A。 二、元素周期表的查找功能 例2：元素周期表是学习化学的重要工具，它隐含着许多信息和规律．下表所列是五种短周期元素的原子半径及主要化合价（已知铍的原子半径为0.089nm）：
（1）用元素代号标出它们在周期表中的对应位置（以下为周期表的一部分）  （2）上述五种元素的最高价氧化物对应水化物中酸性最强的是 （填化学式）； （3）B的最高价氧化物对应水化物与C的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式为 ； （4）用电子式表示A、D形成化合物的过程 ；C、E形成化合物为 （填化学式），含化学键类型为 。 解析：此题由性质推位置，再由位置查找性质。价态特征:主族元素的最高正化合价=主族序数=最外层电子数=8-︱最低负化合价︱（O、F无最高正化合价）。A元素在第ⅡA族，又是半径比铍大的短周期元素，A是Mg，同理确定B是Al、C是S、D是Cl、E是O。位置如图  性质特征:同一周期从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，同一主族从上到下金属性逐渐增强，非金属减弱。最活泼的非金属位于右上角（除稀有气体），元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物的酸性越强，O无正化合价和含氧酸，非金属性强的是Cl元素，所以酸性最强的酸是HClO4；B的最高价氧化物对应水化物为氢氧化铝，C的最高价氧化物对应水化物为硫酸，它们反应的离子方程式为Al（OH）3+3H+═Al3++3H2O； 成键特征：活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键，A和D元素形成的化合物是离子化合物氯化镁，  ；C和E形成的化合物为SO2、SO3，不同元素形成的共价键为极性共价键。三、元素周期表的预测功能 例3：运用元素周期律分析下面的推断，其中错误的是（ ）。 ①113号元素的单质是一种金属，它的氧化物的水化物不能与强碱反应； ②砹（At2）是一种有色固体，HAt很不稳定，AgAt是有色难溶于水的固体； ③铍的氧化物的水化物可能具有两性，硫酸铍（BeSO4）是难溶于水的白色固体； ④硒化氢（H2Se）是无色，有毒，比H2S稳定的气体； ⑤锂（Li）在氧气中剧烈燃烧，产物是Li2O2，其溶液是一种强碱； ⑥根据周期表中每个周期非金属元素的种类，预测周期表中应共有22种非金属元素（含0族元素）。 A．③④⑤⑥ B．④⑤⑥ C．②③④ D．③④⑥ 解析：未知元素的性质，在已知元素的性质相似的基础上，还要考虑递变性，除同族相似外还有对角线相似，如Li-Mg Be-Al B-Si。①113号元素位于第ⅢA族，金属性比Al强，它的氧化物的水化物，不具有两性不能与强碱反应；②砹（At2）属于卤素单质，性质与碘相似，非金属性比碘弱，所以At为有色固体，HAt不稳定；③铍与铝是对角线相似，其氢氧化物具有两性，溶解性与硫酸镁相似可溶；④硒化氢与H2S相似，非金属性比硫弱；⑤锂的金属性比钠弱空气中燃烧只能生成Li2O；⑥周期表除氢和氦以外，当元素原子的电子层数（n）多于或等于原子最外层电子数（m）即（n-m）≥0时，该元素属于金属元素；当元素原子的最外层电子（m）多于原子的电子层数（n）即（n-m）＜0时，该元素属于非金属元素。除第1周期外，每周期最后一种金属在与周期数相同的主族中，如第2周期元素最后一种金属在第ⅡA族，第2周期有2种金属，非金属有8-2=6种，同理推出3～7周期有非金属5、4、3、2、1，共23种。答案选A。 四、元素周期表的比较功能 例4：如图是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系图，下列说法不正确的是（ ）。  A．离子半径：N＞Z B．氢化物的稳定性；M＜N C．失去电子能力：Y＞Z D．单质的氧化性：N＜X 解析：元素周期表的上下左右关系，用以比较元素的性质，元素性质包括核外电子的排布、主要化合价、原子半径、金属性、非金属性，及由此衍生的性质。依据同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，前7种元素处于第二周期，后7种元素处于第三周期，由原子序数可知，X为F元素，Y为Li元素，Z为Na元素，M为Si元素，N为Cl元素。N、Z两种元素的离子分别为Cl-、Na+，借助第三方元素如F-或K+，同主族元素原子和离子半径从上到下都是增大的，Cl-＞F-，Na+与F-具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大离子半径越小Cl-＞F-＞Na+或Cl-＞K+＞Na+；同周期自左而右非金属性增强，衍生具体性质有与氢气化合难易、气态氢化物的稳定性、最高氧化物水化物酸性强弱，非金属性Si＜Cl，HCl比SiH4稳定；Li、Na同主族，自上而下金属性增强，失去电子能力增强；F、Cl同主族，自上而下非金属性减弱，单质氧化性减弱；答案选C。 五、元素周期表的指导功能 例5：19世纪中叶，门捷列夫总结出如表所示的元素化学性质变化情况。按照表中元素的位置，观察从ⅢA族的硼到ⅦA族的砹连接的一条折线，能从分界线附近找到  A．耐高温材料 B．新型农药材料 C．半导体材料 D．新型催化剂材料 解析：元素周期表对于其他与化学相关的科学技术有指导作用。耐高温的合金材料在过渡元素区寻找；制农药的元素在周期表右上方的非金属元素区寻找；做催化剂的元素从过渡元素区寻找；作半导体材料的元素，在元素周期表金属元素与非金属元素的分界线附近寻找，从ⅢA族的硼到ⅦA族的砹是元素周期表金属元素与非金属元素的分界线，作半导体材料的元素，答案选C。 (责任编辑：admin) |