《物質結構 元素周期律》錯因透析及對策

盧國鋒

《物質結構元素周期律》一章的知識屬于中學化學中的核心原理內容，同學們在學習時往往感覺比較容易理解，但在分析解決相關問題時卻又時常感覺迷茫，這種現象被戲稱為“一聽就懂、一看就會、一丟就忘、一做就錯、一考就糟”。究其根源主要是由概念不清、數量不明、特性不準、考慮不周、拓展不夠、心態不穩等知識、思維與心理因素造成的。下面就結合具體實例剖析錯因找準對策。一、 概念模糊的似真錯誤

例1 某元素只存在兩種天然同位素，且在自然界中它們的含量相近，它們的相對原子質量均為152.0，原子核外的電子數均為63，一種同位素的核內有89個中子。上述描述是否準確？

錯解：準確。

錯因：混淆了質量數與元素的相對原子質量兩者的概念。質量數是忽略電子的質量，將核內所有質子和中子的相對質量取近似整數值相加所得的數值。元素的相對原子質量，是按照該元素各種天然同位素原子所占的一定百分比算出的平均值。因為原子的質量取決于原子核的質量（電子的質量非常小，可以忽略不計），原子核的質量取決于質子和中子的質量，兩者在數值上差值不大，所以，在計算中往往將相對原子質量和質量數等同起來。質量數通過數據處理，揭示核素中的數量關系，元素的相對原子質量反映了同位素的質量與個數的關系，它們是完全不同的兩個概念，使用時應注意區分。

二、相似干擾的麻痹錯誤

例2 用如圖1所示的實驗裝置能否推斷氯、碳、硅三種元素的非金屬性強弱？

錯解：可以。

錯因：認為實驗設計的原理是強酸制弱酸，看到錐形瓶中有氣泡產生，燒杯中有硅酸沉淀生成，得出鹽酸、碳酸、硅酸的酸性強弱為鹽酸>碳酸>硅酸，認為可以證明氯、碳、硅三種元素的非金屬性強弱為氯>碳>硅。但實驗本身有缺陷，HCl有揮發性，干擾實驗；還有就是酸性強弱是指元素的最高價氧化物的水化物的酸性強弱，由含氧酸的酸性強弱為HClO4，>H2CO3>HzSi03，才能證明氯、碳、硅三種元素的非金屬性強弱。對策：元素的金屬性、非金屬性的判斷標準精確化策略。①元素的金屬性與金屬活動性基本一致，個別反常如Sn和Pb。元素的金屬性是指元素失電子的能力，與失電子多少無關。常用標準——單質與水（或酸）反應的難易程度，最高價氧化物的水化物的堿性強弱。擴展標準一單質間的置換反應，組成原電池時負極比正極活潑（特殊情況，如鋁和銅用導線連接后放入冷濃硝酸中，因鋁鈍化，銅為負極，但金屬性強弱卻為Al>Cu）。②元素的非金屬性與單質的氧化性基本一致，個別反常如N，非金屬性較強，單質的氧化性卻很弱。元素的非金屬性是指元素得電子的能力，與得電子多少無關。常用標準——單質與氫氣化合的難易程度，氫化物的穩定性，最高價氧化物的水化物的酸性強弱（F除外，因F無正化合價）。對策：①凈電荷為零策略。陰、陽離子通過加減電荷數成為電中性微粒時，電子數=質子數=核電荷數；質子數通過加減電荷數得到陰、陽離子的電子數。②逆推策略。求算原子中各構成粒子的相關量，可由題設遞推出已知量到相關量還需要的數據。

四、推導中的非理性錯誤

例4 甲、乙、丙、丁四種物質中分別含有兩種或三種元素，它們的分子中各含有18個電子。甲是氣態氫化物，在水中分步電離出兩種陰離子。下列推斷合理的是（

）。

A.某鈉鹽溶液中含有甲電離出的陰離子，只能與酸反應

B.乙與氧氣的摩爾質量相同，則乙中一定含有極性鍵和非極性鍵

C.丙中含有第二周期第ⅣA族的元素，則丙一定是甲烷（分子式為CH4）的同系物（在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質）

D.丁和甲中各元素的質量比相同，則丁中一定含有-1價的元素

錯解：選A、B或C。

錯因：推導武斷、無序、盲目、片面。由甲是含有18個電子的氫化物且其水溶液為二元酸，推得甲為H2S，得出Na，S只能與酸反應，錯選A（實際上，該鈉鹽還可能是NaHS溶液，NaHS既能與鹽酸等反應生成H2S，也能與NaOH反應生成Na2S）。由乙與O2的摩爾質量均為32gmol-l且含有18個電子，推知乙是N2H4，錯選B（實際上，CH30H也符合.CH3OH中只含有極性鍵，無非極性鍵）。第二周期第ⅣA族元素為C，含有18個電子的C2H6與CH4是同系物關系，錯選C（實際上，含有18個電子的CH3OH不是CH4的同系物）。H2S中各元素的質量比為1：16，H2O2中各元素的質量比也為1：16.H2O2中氧元素的價態為-1價，D項正確。本題選D。

對策：化學知識結構化策略。勤于思維、善于歸納與聯系。同學們要熟練掌握含有18個電子的微粒的推導方法。①退一加氫法，以18號元素Ar為中心17+1得HCl，16+2得H2S，5+3得PH3，14+4得SiH4。②減電子法，得陽離子K+、Ca2+；減氫離子法，得陰離子P3-、S2-、HS-、Cl-。③除法，即18÷2=9得F2；F退一加氫法，得H2O2、N2H4、C2H6.④基團組合法，得CH3F、CH3OH、CH3NH2。

另外，大家還要注意以下知識點的歸納：

（1）短周期元素特殊的電子層結構規律：本部分內容請從本刊本期化學部分中尋找。

（2）根據原子序數推導元素在周期表中的位置用到的規律：①根據同主族相鄰元素的原子序數差，推出第IA族各周期元素的原子序數分別為1、3、11.19、37、55、87。②通過比對第ⅠA族各元素的原子序數確定元素所在的周期，通過與起始周期原子序數作差確定所在族。如43號元素，由37<43<55，可知43號元素在第五周期。由43-37=6，從第ⅡA族查到第六縱行為第ⅦB族。

（3）同周期相鄰主族元素的原子序數差規律：①除第ⅡA族和第ⅢA族外，其余同周期相鄰元素的原子序數差均為1。②同周期第ⅡA族和第ⅢA族為相鄰元素，其原子序數差有幾種情況，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）同主族相鄰元素的原子序數差規律：①過渡元素區左側第IA、ⅡA族，上一周期元素的原子序數十該周期元素的種數一下一周期元素的原子序數。②過渡元素區右側第ⅢA～ⅦA族，上一周期元素的原子序數十下一周期元素的種數一下一周期元素的原子序數。

（5）四同角度歸納微粒半徑大小的比較規律：①同周期元素原子半徑從左到右逐漸減小。②同主族元素原子半徑及離子半徑從上到下逐漸增大。③相同核外電子排布的離子，原子序數越大，離子半徑越小。④同種元素，陽離子半徑<原子半徑<陰離子半徑。

（6）陰上陽下規律：具有相同電子層結構的離子，構成陰離子的元素在構成陽離子的元素的上一周期。

（7）價序奇偶一致規律：原子序數為奇（或偶）數，其所在的族序數及主要化合價也為奇（或偶）數。

（8）主族元素原子結構與周期表的關系：①電子層數=周期數。②最外層電子數=主族序數=元素的最高正化合價數=8-∣主族元素的負化合價數。

（9）判斷最外層電子數達8電子相對穩定結構的規律：元素的化合價十最外層電子數=8。

五、習慣思維的定式錯誤

例5 短周期元素E的氯化物ECln的熔點為-78℃，沸點為59℃。0.2mol ECln與足量的AgN03溶液完全反應后，得到57.4g的AgCl沉淀。下列判斷錯誤的是（

）。

A.E是一種非金屬元素

B.ECln中E與Cl之問形成共價鍵

C.E的一種氧化物可能為EO2

D.E位于元素周期表的第ⅥA族

錯解：選A、B或C。錯因：思維凝固僵化。由0.2mol ECln得到認為金屬元素與非金屬元素之間形成的是離子鍵，錯選B。實際上，熔、沸點低的物質，一般屬于分子晶體，由共價化合物形成兩個共用電子對，可知該物質可能是SCl2或OCl2.本題選D。