例谈中学化学中的对角线规则

郝剑

研究周期表中元素性质变化规律，不难发现在周期表二、三周期的ⅠA～ⅣA族中，左上方和右下方的两种元素性质十分相似，这种现象特称其为对角线规则。对角线规则是中学阶段最重要的规则之一。对于此类问题只要抓住“相对应”物质的特殊性质，就可以很好的解决问题。

例1根据对角线规则，下列物质的性质不具有相似性的是（）。

A.硼和硅B.铍和铝

C.锂和镁D.锂和铝

分析在周期表中，某元素的性质和它左上方或右下方的另一元素性质相似性，称对角线规则。这种规则，属于经验规则，尚无统一理论解释。这种相似性特别明显地存在于如图1所示三对元素之间。

图1

答案：D。

小结周期表中仅有图1所示三组元素符合对角线规则。

例2在周期表中，同一主族元素的化学性质相似。目前也发现有些元素的化学性质和它在周期表中左上方或右下方的另一主族元素性质相似，这称为对角线规则。据此请回答：

（1）鋰在空气中燃烧除生成外，也生成微量的（均填化学式）。

（2）下列对锂或镁的性质的推断不合理的有（填代号）

A.两者在自然界中均无游离态

B.LiOH易溶于水，受热不分解

C.Li遇浓硫酸不“钝化”

D.Mg可以在二氧化碳中燃烧

E.碳酸镁可以受热分解生成氧化镁

F.Li2SO4能溶于水

（3）受到对角线规则的启发，根据NaH的存在，有人提议可将其中反氢元素放在ⅦA族，你认为其理由是；由此推知，根据其最高正价与最低负价的绝对值相等，则也可将反氢元素放在周期表中的族。

分析空气中除氧气外，还有大量的氮气。由于锂和镁处在对角线上，根据对角线规则，结合镁的化学性质，不难判断出（1）为Li2O和Li3N；对于（2）由于镁很活泼，故此，Li和Mg在自然界中一定无游离态存在；根据Mg（OH）2难溶于水，那么，可推断LiOH也不溶于水；依次可顺推出C、D、E、F都正确。（3）VIIA元素的特征和NaH比较，可得出主要是由于H显-1价的性质而做出的判断；而最高正价与最低负价的绝对值相等，只有ⅣA族。

答案：（1）Li2OLi3N；（2）B；（3）H显 -1价 ⅣA族

小结锂与镁相似性表现在：

（1）锂、镁在氧气中燃烧都生成正常氧化物，而其它碱金属生成过氧化物或超氧化物；

（2）都能与N2直接化合生成氮化物（Li3N、Mg3N2）；

（3）氢氧化物均为中等强度的碱，在水中溶解度不大。加热时可分别分解为Li2O和MgO。其他碱金属氢氧化物均为强碱，且加热至熔融也不分解。

（4） 碳酸盐在受热时， 均能分解成相应的氧化物（ Li2O、MgO）。

例3（1）铍的性质类似于铝，下列有关铍性质的推断正确的是（）。

A.铍能与冷水反应

B. 氢氧化铍能与强酸、强碱溶液反应

C.氧化铍的化学式为Be2O3

D.氧化铍只溶于强酸溶液，不溶于强碱溶液

（2）铍的最高价氧化物的水化物属于两性化合物（提示：铍酸的化学式为H2BeO2），证明这一结论的有关离子方程式为：。

（3）若已知反应

Be2C+4H2O2Be（OH）2↓+CH4↑

则Al4C3与水反应的化学方程式为：。

分析（1）根据题目信息，“铍的性质类似于铝”，易知A、D错，B对。对于C由于铍在第ⅡA族，最高正价为+2价，因此，氧化铍的化学式为BeO。（2）所谓两性即既与强酸反应生成盐和水，又与遇强碱反应成盐和水，据此可写出其离子方程式。（3）观察给的化学方程式不难看出，是形成了Be的氢氧化物，C的氢化物。

答案：（1）B；

（2）Be（OH）2+2H+Be2++2H2O

Be（OH）2+2OH-BeO22-+2H2O

（3）Al4C3+12H2O4Al（OH）3↓+3CH4↑

小结铍与铝的相似性有：

（1） 单质均为活泼金属；

（2） 单质均为两性金属， 既能溶于酸也能溶于强碱，一般得都到氢气。（如硝酸例外）

（3） 单质都能被冷的浓硝酸钝化；

（4） 氯化物均为共价化合物；在卤化铝中，除AlF3是离子化合物外，其余都是共价化合物。

（5） 氧化物的熔点、硬度都很大；如Al2O3因硬度大、熔点高而俗称刚玉。

（6）氢氧化物的颜色均为白色固体，难溶于水，呈两性。

Be（OH）2 + 2 H+Be2+ + 2 H2O

Be（OH）2+2OH-Be（OH）2-4

此外，硼与硅也有许多相似性。例如，两者单质的硬度很大，都能和强碱作用产生氢气，含氧酸为不溶于水的固体酸、氢化物的稳定性差，易自燃等。

（收稿日期：2017-02-15）endprint