利用周期表中的定量关系解决元素问题示例

曹志虎

一、利用纵行序数确定族

例1.无机化学命名委员会在1989年做出决定:把长式周期表原先的主、副族号取消,由左向右按原顺序编为18列,下列说法正确的是()

A.第一列元素最多

B.第十列中没有非金属元素

C.从上到下第一列元素单质熔点逐渐升高,而第十七列的熔点逐渐降低

D.第十八列元素的原子次最外层都有8个电子

解析:周期表的纵行序数与族的类别和序数的关系见下表

含元素数目最多的是含镧系和锕系的第三列元素;第十列全为过渡金属;第一列元素的单质,由H2到Na熔点升高,而由Na到Cs随着金属键的减弱熔点降低,第十七列是由双原子分子构成的卤素单质,从上到下随着分子间作用力的增大熔点逐渐升高;第十八列中的He最外层电子数为2。 答案:B。

二、确定同周期主族元素原子序数之差

例2.设aA和bB分别是周期表中属于同周期第m主族和第n主族(m

解析:当这两种元素位于短周期(或长周期过渡元素同侧)时,其间不存在过渡元素,原子序数之差=主族序数之差,即b-a=n-m;当这两种元素位于长周期过渡元素两侧时,其间包含一定数目的过渡元素,原子序数之差=主族序数之差+该周期包含的过渡元素数目。其中,第4、5周期各包含10种过渡元素,则b-a=n-m+10;第6、7周期的ⅢB族一格内分别压缩了57La~71Lu15种镧系元素和89Ac~103Lr15种锕系元素,故这两个周期各包含24种过渡元素,则b-a=n-m+24。答案:n-m、n-m+10、n-m+24。

三、确定未知元素的原子序数

例3.假如发现了第七周期的卤素,试推测其原子序数。

解析:用Z上、Z下分别表示同主族上、下相邻的两种元素的原子序数,对应周期包含元素的数目分别为m(上周期)和m(下周期),对位于过渡元素左侧的元素(ⅠA和ⅡA族),Z下=Z上+m(上周期);而对位于过渡元素右侧的元素(ⅢA~ⅦA及零族),Z下=Z上

+m(下周期)。因此第七周期卤素的原子序数应为:Z(At)+第七周期包含元素的数目=85+32=117。答案:117。

四、利用零族原子序数确定元素位置

例4.确定原子序数分别为56和81的主族元素在周期表中的位置

解析:第1~6周期0族元素的原子序数依次为2、10、18、36、54和86,与56最接近的是54(第5周期的Xe),且56比54大2,所以第56号元素位于周期表中第6周期ⅡA族。与81最接近的是86(第六周期的Rn),且81比86小5,故第81号元素位于周期表中第6周期ⅢA族。答案:第6周期ⅢA族;第6周期ⅢA族。

五、对周期表进行预测

例5.根据周期表中每个周期非金属元素的种数(把稀有气体元素看作非金属元素),预测周期表中应该有___种非金属元素,还有___种没发现,没发现的非金属元素处于___周期___族。原子序数最大的金属元素将出现在___周期___族。周期表在填满___周期后将结束。

解析:第2、3、4、5、6周期分别包含6、5、4、3、2种非金属(非金属元素的数目=8-周期序数),随着周期序数的递增,非金属元素的数目依次递减1。则第7周期填满后,应只含1种非金属(位于0族)。非金属元素共2+6+5+4+3+2+1+0=23种,其中已发现22种,未发现的只有1种。第1周期的H、He 都属于非金属元素,则最后一个周期(第8周期)都应属于金属元素,原子序数最大的金属元素应出现在0 族。答案: 231第七0 八0 八

六、利用元素的近似相对原子质量计算其原子序数

例6.某元素气态氢化物与最高正价氧化物化学式中氢原子数之比为2∶1,而相对分子质量之比为8∶15,则该元素的相对原子质量为()

A.28 B.14 C.19D.32

解析:可利用元素的相对原子质量的近似整数值 Ar(X)(不大于40)求得其原子序数:Z(X)=Ar(X)(偶数)/2或Z(X)=[Ar(X)(奇数)-1]/2(H、Cl、Ar除外)。相对原子质量为28、14、19、32的元素其原子序数分别为14、7、9、16,Si 、N 、S 的气态氢化物和最高正价氧化物的化学式分别为 SiH4、SiO2 ,NH3 、N2O5 ,H2S 、SO3 ,符合“气态氢化物与最高正价氧化物化学式中氢原子数之比为 2∶1”的只有Si。答案:A 。

七、利用化合价规律判定原子序数

例7.A、B是短周期元素,两者形成化合物A2B3,设B的原子序数为b,则A 的原子序数不可能为 ()

A.b+8 B.b-3 C.b-11 D.b+5

解析:原子序数为奇数(或偶数)的元素,其主要化合价(负价、最高正价等)一般都是奇数(或偶数)。由A2B3 可知的原子序数必为奇数,原子序数(b)必为偶数,b加上(或减去)一个奇数才能得奇数,故b+8不可能答案:A 。

八、判断元素类别及位置

例8.下列说法中正确的是( )

A.原子最外层电子数为1的元素一定是碱金属元素

B.原子最外层电子数为1的元素一定是碱土金属元素

C.原子最外层电子数超过1的一定是非金属元素

D.非金属元素一定处在于主族和0族中

解析:原子最外层电子数为1的元素处在ⅠA 族或过渡元素区域,其中只有H属于非金属,其余均为金属;原子最外层电子数为2的元素处在ⅡA族、0族和过渡元素三个区域,除He外都是金属元素;原子最外层电子数为3～7的元素分别在ⅢA~ⅦA等五个主族,除ⅦA族全为非金属外,其余四个主族中既有非金属又有金属;原子最外层电子数为8的元素均位于0族,都是非金属元素。答案:D 。

作者单位:甘肃省临洮县第二中学化学教研组