《物质结构 元素周期律》错因透析及对策

卢国锋

《物质结构元素周期律》一章的知识属于中学化学中的核心原理内容，同学们在学习时往往感觉比较容易理解，但在分析解决相关问题时却又时常感觉迷茫，这种现象被戏称为“一听就懂、一看就会、一丢就忘、一做就错、一考就糟”。究其根源主要是由概念不清、数量不明、特性不准、考虑不周、拓展不够、心态不稳等知识、思维与心理因素造成的。下面就结合具体实例剖析错因找准对策。一、 概念模糊的似真错误

例1 某元素只存在两种天然同位素，且在自然界中它们的含量相近，它们的相对原子质量均为152.0，原子核外的电子数均为63，一种同位素的核内有89个中子。上述描述是否准确？

错解：准确。

错因：混淆了质量数与元素的相对原子质量两者的概念。质量数是忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加所得的数值。元素的相对原子质量，是按照该元素各种天然同位素原子所占的一定百分比算出的平均值。因为原子的质量取决于原子核的质量（电子的质量非常小，可以忽略不计），原子核的质量取决于质子和中子的质量，两者在数值上差值不大，所以，在计算中往往将相对原子质量和质量数等同起来。质量数通过数据处理，揭示核素中的数量关系，元素的相对原子质量反映了同位素的质量与个数的关系，它们是完全不同的两个概念，使用时应注意区分。

二、相似干扰的麻痹错误

例2 用如图1所示的实验装置能否推断氯、碳、硅三种元素的非金属性强弱？

错解：可以。

错因：认为实验设计的原理是强酸制弱酸，看到锥形瓶中有气泡产生，烧杯中有硅酸沉淀生成，得出盐酸、碳酸、硅酸的酸性强弱为盐酸>碳酸>硅酸，认为可以证明氯、碳、硅三种元素的非金属性强弱为氯>碳>硅。但实验本身有缺陷，HCl有挥发性，干扰实验；还有就是酸性强弱是指元素的最高价氧化物的水化物的酸性强弱，由含氧酸的酸性强弱为HClO4，>H2CO3>HzSi03，才能证明氯、碳、硅三种元素的非金属性强弱。对策：元素的金属性、非金属性的判断标准精确化策略。①元素的金属性与金属活动性基本一致，个别反常如Sn和Pb。元素的金属性是指元素失电子的能力，与失电子多少无关。常用标准——单质与水（或酸）反应的难易程度，最高价氧化物的水化物的碱性强弱。扩展标准一单质间的置换反应，组成原电池时负极比正极活泼（特殊情况，如铝和铜用导线连接后放入冷浓硝酸中，因铝钝化，铜为负极，但金属性强弱却为Al>Cu）。②元素的非金属性与单质的氧化性基本一致，个别反常如N，非金属性较强，单质的氧化性却很弱。元素的非金属性是指元素得电子的能力，与得电子多少无关。常用标准——单质与氢气化合的难易程度，氢化物的稳定性，最高价氧化物的水化物的酸性强弱（F除外，因F无正化合价）。对策：①净电荷为零策略。阴、阳离子通过加减电荷数成为电中性微粒时，电子数=质子数=核电荷数；质子数通过加减电荷数得到阴、阳离子的电子数。②逆推策略。求算原子中各构成粒子的相关量，可由题设递推出已知量到相关量还需要的数据。

四、推导中的非理性错误

例4 甲、乙、丙、丁四种物质中分别含有两种或三种元素，它们的分子中各含有18个电子。甲是气态氢化物，在水中分步电离出两种阴离子。下列推断合理的是（

）。

A.某钠盐溶液中含有甲电离出的阴离子，只能与酸反应

B.乙与氧气的摩尔质量相同，则乙中一定含有极性键和非极性键

C.丙中含有第二周期第ⅣA族的元素，则丙一定是甲烷（分子式为CH4）的同系物（在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质）

D.丁和甲中各元素的质量比相同，则丁中一定含有-1价的元素

错解：选A、B或C。

错因：推导武断、无序、盲目、片面。由甲是含有18个电子的氢化物且其水溶液为二元酸，推得甲为H2S，得出Na，S只能与酸反应，错选A（实际上，该钠盐还可能是NaHS溶液，NaHS既能与盐酸等反应生成H2S，也能与NaOH反应生成Na2S）。由乙与O2的摩尔质量均为32gmol-l且含有18个电子，推知乙是N2H4，错选B（实际上，CH30H也符合.CH3OH中只含有极性键，无非极性键）。第二周期第ⅣA族元素为C，含有18个电子的C2H6与CH4是同系物关系，错选C（实际上，含有18个电子的CH3OH不是CH4的同系物）。H2S中各元素的质量比为1：16，H2O2中各元素的质量比也为1：16.H2O2中氧元素的价态为-1价，D项正确。本题选D。

对策：化学知识结构化策略。勤于思维、善于归纳与联系。同学们要熟练掌握含有18个电子的微粒的推导方法。①退一加氢法，以18号元素Ar为中心17+1得HCl，16+2得H2S，5+3得PH3，14+4得SiH4。②减电子法，得阳离子K+、Ca2+；减氢离子法，得阴离子P3-、S2-、HS-、Cl-。③除法，即18÷2=9得F2；F退一加氢法，得H2O2、N2H4、C2H6.④基团组合法，得CH3F、CH3OH、CH3NH2。

另外，大家还要注意以下知识点的归纳：

（1）短周期元素特殊的电子层结构规律：本部分内容请从本刊本期化学部分中寻找。

（2）根据原子序数推导元素在周期表中的位置用到的规律：①根据同主族相邻元素的原子序数差，推出第IA族各周期元素的原子序数分别为1、3、11.19、37、55、87。②通过比对第ⅠA族各元素的原子序数确定元素所在的周期，通过与起始周期原子序数作差确定所在族。如43号元素，由37<43<55，可知43号元素在第五周期。由43-37=6，从第ⅡA族查到第六纵行为第ⅦB族。

（3）同周期相邻主族元素的原子序数差规律：①除第ⅡA族和第ⅢA族外，其余同周期相邻元素的原子序数差均为1。②同周期第ⅡA族和第ⅢA族为相邻元素，其原子序数差有几种情况，即第二、三周期相差1，第四、五周期相差11，第六、七周期相差25。

（4）同主族相邻元素的原子序数差规律：①过渡元素区左侧第IA、ⅡA族，上一周期元素的原子序数十该周期元素的种数一下一周期元素的原子序数。②过渡元素区右侧第ⅢA～ⅦA族，上一周期元素的原子序数十下一周期元素的种数一下一周期元素的原子序数。

（5）四同角度归纳微粒半径大小的比较规律：①同周期元素原子半径从左到右逐渐减小。②同主族元素原子半径及离子半径从上到下逐渐增大。③相同核外电子排布的离子，原子序数越大，离子半径越小。④同种元素，阳离子半径<原子半径<阴离子半径。

（6）阴上阳下规律：具有相同电子层结构的离子，构成阴离子的元素在构成阳离子的元素的上一周期。

（7）价序奇偶一致规律：原子序数为奇（或偶）数，其所在的族序数及主要化合价也为奇（或偶）数。

（8）主族元素原子结构与周期表的关系：①电子层数=周期数。②最外层电子数=主族序数=元素的最高正化合价数=8-∣主族元素的负化合价数。

（9）判断最外层电子数达8电子相对稳定结构的规律：元素的化合价十最外层电子数=8。

五、习惯思维的定式错误

例5 短周期元素E的氯化物ECln的熔点为-78℃，沸点为59℃。0.2mol ECln与足量的AgN03溶液完全反应后，得到57.4g的AgCl沉淀。下列判断错误的是（

）。

A.E是一种非金属元素

B.ECln中E与Cl之问形成共价键

C.E的一种氧化物可能为EO2

D.E位于元素周期表的第ⅥA族

错解：选A、B或C。错因：思维凝固僵化。由0.2mol ECln得到认为金属元素与非金属元素之间形成的是离子键，错选B。实际上，熔、沸点低的物质，一般属于分子晶体，由共价化合物形成两个共用电子对，可知该物质可能是SCl2或OCl2.本题选D。