化学元素非金属性的相对强弱的判断依据 -备考资料

备考资料 时间:2019-01-01 我要投稿
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一、原子得电子能力的强弱是元素非金属性强弱的本质反映

得电子能力的强弱与元素非金属性的强弱正相关,即:元素原子得电子的能力越强,元素的非金属性就越强,

化学元素非金属性的相对强弱的判断依据

。而原子得电子能力的强弱是由原子结构决定的。

对于原子核外电子层数相同的元素来说,核电荷数越大,原子半径越小,核对外层电子的吸引力越大,原子得电子的能力就越强,元素的非金属性越强;

对于原子最外层电子数相同(或外围电子层排布相似)的元素来说,核外电子层数越多,原子半径越大,核对外层电子的吸引力越小,原子得电子的能力就越弱,元素的非金属性越弱。

二、以置换反应判断元素非金属性强弱

以置换反应作为判断元素非金属强弱的依据,须有一个大前提——非金属单质在反应中是作氧化剂,这样才能保证据此判断的结果不与元素非金属性强弱的本质相悖。即非金属性强的元素的单质能置换出非金属性弱的元素的单质。

例如,下面几个反应:

Cl2 + 2NaBr =2NaCl + Br2  ………………①

Cl2 + H2S =2HCl + S↓     ………………②

Br2 + 2KI =2NaBr + I2     ………………③

O2 + 2H2S =2H2O + 2S↓    ………………④

反应①②③④均是非金属单质作氧化剂,因此得出结论,元素的非金属性强弱次序是:Cl>Br;Cl>S;Br>I;O>S。

但是,有些置换反应就不宜用于判断元素非金属性的相对强弱。例如:

I2 + 2KClO3 =(高温) Cl2 + 2KIO3  ……………… ⑤

2C + SiO2 === 2CO + Si              ……………… ⑥

显然,我们不能因为反应⑤来判断碘元素比氯元素的非金属性强。因为该反应中,碘单质中的碘原子并没有从KClO3中的氯原子哪里夺得电子,反而是ClO3-中+5价的氯原子得电子被还原为Cl2。所以,不能机械地利用该反应比较碘与氯的非金属性强弱,

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反应⑥中置换反应的次序与“碳元素比硅元素的非金属性强”的结论虽然是一致的。但仔细分析就会发现,这个反应与前面的①②③④几个反应有着本质上的差异:碳原子在反应中不仅没有表现出得电子能力比硅原子强的性质,反而是提供出电子使硅还原为硅单质。所以,该反应也不宜用于比较碳与硅的非金属性强弱。为什么反应⑥能够发生?原因应该从自由能变化方面分析。

近年高考命题也常涉及化学变化事实与结论关系的讨论,即前面的提供的实验事实和后面的结论有无因果关系,实际要考查的就是学生的逻辑思维能力,值得关注。

三、以元素最高价氧化物的水化物酸性比较元素非金属性的相对强弱

一般而言,主族元素的原子得电子能力越强,其最高价氧化物的水化物就越容易电离出H+,酸性就越强,那么非金属性也就越强。例如:

酸性强弱次序:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3

元素非金属性: Cl > S> P > C > Si

四、以单质与H2反应形成气态氢化物的难易比较元素非金属性的相对强弱

卤素单质与H2反应生成气态氢化物的难易主要决定于卤素原子得电子能力强弱,能很好地说明元素非金属性强弱与原子结构的对应关系。同时,卤化氢的热稳定性也与元素的非金属性正相关。因此,气态氢化物的稳定性常常也被作为比较元素非金属性的一种判断依据。气态氢化物的越稳定,非金属性越强。

如稳定性:HF>H2O>HCl>NH3>HBr>HI>H2S>PH3, 

所以非金属性:F>O>Cl>N>Br>I>S>P。  

    但是,气态氢化物的稳定性与分子内原子间的成键方式和键焓(或键能)大小等因素有着密切关系。例如:常见化学键的键焓中,C-H的键焓为415kJ·molˉ1,N-H的键焓为389kJ·molˉ1。CH4需在1000℃开始分解,约1500℃才基本分解完全。NH3在700℃时就会明显分解。2007年某地高考题认为“氢化物的稳定性顺序为:CH4<NH3”,应当是一种惯性思维的错觉所致。

五、以元素在周期表中的位置判断元素非金属性的相对强弱

用元素周期表反映元素周期律有多种形式:

①同周期元素,自左向右,从碱金属到卤素,随着原子核电荷数的递增,元素的非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱,如F>O>N>C>B;Cl>S>P>S i等。  

②同主族元素自上而下,随着原子核外电子层数的递增,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。如F>Cl>Br>I;O>S>Se;N>P>As等 。  

分析元素在周期表中的排列位置和性质的关系,还会发现一个有趣的现象:

各主族元素性质的变化在周期表中呈现两极——越往左下角的元素,其金属性越强,非金属性逐渐减弱;越往右上角排的元素,其非金属性越强,金属性越弱。犹如一幅奇妙的太极图,而F和Cs如同两极的中心。

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