2020年中考化學(xué)輔導(dǎo)：元素分類及其性質(zhì)的表示

　　世間萬(wàn)物都是由元素組成的，不管是氧分子中的氧原子還是水分子中的氧原子，都是氧元素的原子。元素是同一類原子(核電荷數(shù)相同的原子)的總稱。不同元素的原子不同，到目前為止，人們?cè)谧匀唤缰邪l(fā)現(xiàn)的元素有90余種，人工合成的元素有20余種，都收錄在我們課本附錄的元素周期表中。元素符號(hào)是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的人都應(yīng)該認(rèn)識(shí)的符號(hào)，元素符號(hào)除了表示一種元素外，也可表示這種元素的一個(gè)原子，如Cl除表示氯元素，還表示一個(gè)氯原子。

 

　　在元素符號(hào)右上角標(biāo)出離子所帶正、負(fù)電荷數(shù)后就成為離子符號(hào)。例如“Na+”就表示鈉原子失去一個(gè)電子后成為帶一個(gè)單位正電荷的鈉離子，“ Mg2+”表示鎂原子失去兩個(gè)電子后成為帶兩個(gè)單位的鎂離子，“O2-”表示氧原子獲得兩個(gè)電子后成為帶兩個(gè)單位負(fù)電荷的氧離子。

 

 

　　1869年以前，科學(xué)家已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了63種元素，這些元素之間似乎沒(méi)有任何聯(lián)系，好像互不相干。

 

　　俄國(guó)科學(xué)家門(mén)捷列夫(Dmitry Ivanovich Mendeleev,1834～1907)在前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)元素及其性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，他將當(dāng)時(shí)已知的63種元素依據(jù)相對(duì)原子質(zhì)量大小規(guī)律進(jìn)行排列，制成的表格成為現(xiàn)代元素周期表的雛形。利用周期表，門(mén)捷列夫成功預(yù)測(cè)了當(dāng)時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)的元素(鎵、鈧、鍺)。

 

　　1913年英國(guó)科學(xué)家莫色勒利用陰極射線撞擊金屬產(chǎn)生X射線，發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)越大，X射線的頻率就越高，因此他認(rèn)為核的正電荷數(shù)決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，并把元素依照核內(nèi)正電荷數(shù)(即質(zhì)子數(shù))排列，經(jīng)過(guò)多年修訂后才成為當(dāng)代的周期表。

 

　　隨著人們對(duì)元素地進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，元素周期表得到了完善，現(xiàn)在元素周期表已經(jīng)成為人們研究化學(xué)、研究物質(zhì)的一個(gè)必備的工具。

 

　　在化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域中使用的元素周期表提供的信息更突出了元素的原子結(jié)構(gòu)信息。

 

 

　　元素周期表中現(xiàn)收錄112種元素。元素有多種分類方式，按組成單質(zhì)性質(zhì)的不同可以分為金屬元素和非金屬元素。如鈉、鎂、鋁等是金屬元素，一般用“钅”作偏旁;而碳、氧、溴等為非金屬元素，一般以“石”、“氣”、“氵”作偏旁。從元素的偏旁不但可以看出是金屬元素還是非金屬元素，還可以看出這些元素的單質(zhì)在常溫常壓下的狀態(tài)，一般以“石”為偏旁的單質(zhì)在常溫常壓下為固體，以“氣”為偏旁的單質(zhì)為氣體，而以“氵”為偏旁的單質(zhì)為液體，從這些意義上看，元素的中文名稱比元素符號(hào)多出更多的涵義，這全要?dú)w功于科學(xué)家徐壽。

 

　　資料卡片　徐壽(1818.2.26～1884.9.24)字雪邨，號(hào)生元，是我國(guó)近代化學(xué)的啟蒙者，19世紀(jì)60年代，在我國(guó)系統(tǒng)介紹了近代化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。在徐壽生活的年代，我國(guó)不僅沒(méi)有外文字典，甚至連阿拉伯?dāng)?shù)字也沒(méi)有，要把西方科學(xué)技術(shù)的術(shù)語(yǔ)用中文表達(dá)出來(lái)是項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的工作，做起來(lái)實(shí)在是困難重重。西方的拼音文字和我國(guó)的方塊漢字，在造字原則上有極大不同，幾乎全部的化學(xué)術(shù)語(yǔ)和大部分化學(xué)元素的名稱，在漢字里沒(méi)有現(xiàn)成的名稱，這可能是徐壽在譯書(shū)中遇到的最大困難，為此徐壽花費(fèi)了不少心血。對(duì)金、銀、銅、鐵、錫、硫、碳及養(yǎng)氣(今譯氧氣)、輕氣(今譯氫氣)、綠氣(今譯氯氣)、淡氣(今譯氮?dú)?等大家已較熟悉的元素，他沿用前制，根據(jù)它們的主要性質(zhì)來(lái)命名。對(duì)于其他元素，徐壽巧妙地應(yīng)用了取西文第一音節(jié)而造新字的原則來(lái)命名，例如鈉、鉀、鈣、鎳等。徐壽采用的這種命名方法，后來(lái)被我國(guó)化學(xué)界接受，一直沿用至今。

 

　　通常我們還可以根據(jù)元素含量的多少，把元素分為常量元素和微量元素;根據(jù)元素的來(lái)源，可以分為自然界中存在的元素和人工合成的元素;根據(jù)元素原子是否具有放射性，分為放射性元素和非放射性元素等等。

 

　　一種元素可以存在于不同的物質(zhì)中，如水、二氧化碳、生石灰、石灰石中都存在氧元素，而氧氣、臭氧也是由氧元素組成的，在前一類物質(zhì)中氧都和其他元素共存，也就是存在于化合物中;后一類物質(zhì)中只存在氧一種元素，也就是存在于單質(zhì)中。通常，我們把化合物中元素的狀態(tài)稱為化合態(tài)，把單質(zhì)中的元素狀態(tài)稱為游離態(tài)，絕大部分元素在自然界中都有兩種存在形態(tài)，有些元素在自然界中只存在化合態(tài)，沒(méi)有游離態(tài)，如鈉元素主要以Na2CO3、NaCl等化合物的形式存在，在自然界中沒(méi)有單質(zhì)鈉。食鹽中的氯元素，也是只有化合態(tài)沒(méi)有游離態(tài)，因?yàn)槁葰庑再|(zhì)過(guò)于活潑，無(wú)法在自然條件下和其他物質(zhì)和諧相處。

 

　　一般來(lái)說(shuō)，金屬元素具有金屬性，非金屬元素具有非金屬性，位于周期表中金屬與非金屬交界處的元素，往往既有金屬性又有非金屬性。所謂元素金屬性，通俗的講，就是其單質(zhì)一般有金屬光澤、良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性等物理通性;而其原子在化學(xué)變化中，一般具有失去電子的傾向。

 

　　[想一想]　1.畫(huà)出鈉、鎂的原子結(jié)構(gòu)示意圖。有人認(rèn)為鎂原子能失去2個(gè)電子，而鈉原子只能失去1個(gè)電子，所以鎂的金屬性比鈉強(qiáng)，你同意這種觀點(diǎn)嗎?

 

　　事實(shí)上金屬元素原子的最外層電子數(shù)一般都較少(≤3)，為了達(dá)到類似稀有氣體的相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，它們往往都會(huì)選擇失去最外層電子，元素的這種性質(zhì)就是所謂的金屬性。不同元素的原子失去最外層電子的能力不同，越容易失去最外層電子的金屬，其元素的金屬性就越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的金屬單質(zhì)也就越活潑。如金屬活動(dòng)順序表中K排在Na的前面，就意味著K比Na活潑，K比Na容易失去最外層電子，鉀元素的金屬性就比鈉元素的金屬性強(qiáng)。

 

　　[想一想]　2.畫(huà)出氧、硫的原子結(jié)構(gòu)示意圖，從結(jié)構(gòu)上說(shuō)明氧元素非金屬性比硫元素強(qiáng)的原因。

 

　　非金屬元素的原子最外層電子數(shù)一般都較多(≥4)，為了達(dá)到類似稀有氣體的相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，它們往往都會(huì)選擇得到電子，元素的這種性質(zhì)就是所謂的非金屬性。不同非金屬元素的原子得電子能力不同，越容易得到電子的非金屬，元素的非金屬性就越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的非金屬單質(zhì)也就越活潑。如F的非金屬性比Cl強(qiáng)，F(xiàn)原子比Cl原子容易得到電子，氟氣比氯氣更活潑，一般條件下，我們很難制備并保存氟氣。

 

　　元素的金屬性和非金屬性也可以以化合價(jià)體現(xiàn)。當(dāng)元素處于游離態(tài)時(shí)其化合價(jià)為零，當(dāng)元素處于化合態(tài)時(shí)其化合價(jià)就有正、負(fù)之分�；�合物中標(biāo)定元素的化合價(jià)要遵循以下原則：

 

　　(1)化合物中元素的正負(fù)化合價(jià)總數(shù)相等。這是確定化合價(jià)的最基本的原則，在化合物MnO2中，O元素呈現(xiàn)-2價(jià)，根據(jù)守恒原則可確定多價(jià)態(tài)金屬M(fèi)n呈現(xiàn)+4價(jià)。

 

　　(2)金屬無(wú)負(fù)價(jià)(在化合物中都呈現(xiàn)正價(jià))，鈉、鎂、鋁等常見(jiàn)金屬的價(jià)態(tài)是唯一的。在化合物AlN中，我們知道Al只有+3價(jià)，則很容易推出N呈現(xiàn)-3價(jià);在化合物NaH中，Na呈現(xiàn)+1價(jià)，則H為-1價(jià);在化合物Na2O2中，Na呈現(xiàn)+1價(jià)，則O為-1價(jià)。

 

　　(3)兩種非金屬元素化合時(shí)非金屬性強(qiáng)的顯示負(fù)價(jià)。雖然我們現(xiàn)在還不會(huì)去比較非金屬性的強(qiáng)弱，但在所有非金屬氫化物中H都呈現(xiàn)+1價(jià)，而氧化物中O都呈現(xiàn)負(fù)價(jià)，知道這些有利于標(biāo)定各種化合物中元素價(jià)態(tài)，例如：化合物NH3中，H呈現(xiàn)+1價(jià)，則N呈現(xiàn)-3價(jià);化合物SiO2中，O呈現(xiàn)-2價(jià)，則Si為+4價(jià)。

 

　　(4)常見(jiàn)元素的最高價(jià)不高于其原子的最外層電子數(shù)，最低價(jià)不低于最外層電子數(shù)-8。

 

　　掌握這個(gè)原則，就不會(huì)出現(xiàn)亂標(biāo)價(jià)態(tài)的現(xiàn)象。如S原子最外層有6個(gè)電子，所以S最高為+6價(jià)，最低為-2價(jià)，在化合物Cu2S中，若Cu為+2價(jià)，則S體現(xiàn)-4價(jià)，就與事實(shí)不符，所以Cu就只能為+1價(jià)，而S體現(xiàn)-2價(jià)。

 

　　[試一試]　請(qǐng)標(biāo)出下列物質(zhì)中加著重號(hào)的元素的化合價(jià)。

 

　　NH3、H2SO3、K2CrO4、KMnO4、FeS、Cu2O、

 

　　KClO3、NH4NO3、Na3N、HClO、H2O2、P4、

 

　　MgSO4、NaAlO2、CaH2。

 

　　遵循先簡(jiǎn)單后復(fù)雜的基本思想，一般先標(biāo)定只有單一化合價(jià)的元素，化合價(jià)種類越多的元素越在后標(biāo)定。在復(fù)雜化合物中標(biāo)定化合價(jià)的基本順序?yàn)閱我粌r(jià)態(tài)金屬(K、Ca、Na、Mg、Al、Zn等)→H→O→其他非金屬或多價(jià)態(tài)金屬。對(duì)于不含單一價(jià)態(tài)金屬，也不含H和O的化合物，一般都要依據(jù)規(guī)則(4)解決問(wèn)題。化合物FeS2中，若Fe呈+3價(jià)，則S為-1.5價(jià)，一般元素價(jià)態(tài)無(wú)小數(shù)，不成立;若Fe呈+2價(jià)，

 

　　則S顯-1價(jià)�；�合物Na2FeO4中，先Na后O再Fe，Na為+1價(jià)，O為-2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0可求得Fe為+6價(jià)。