郁德賢

元素周期律是中學(xué)化學(xué)的重要理論之一，它的研究對(duì)象是微觀世界的粒子結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，具有不可見(jiàn)性和抽象性，這對(duì)學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)、元素周期律形成了一定的認(rèn)識(shí)障礙。因此，學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)、元素周期律需要有正確的學(xué)習(xí)方法。

一、學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)”，抓特點(diǎn)

學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅要了解原子的組成和質(zhì)子、中子、電子的電性，還要掌握它的兩個(gè)特點(diǎn)，即：①原子是呈電中性的；②原子的質(zhì)量主要集中在原子核上。由于原子內(nèi)質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷，電子帶一個(gè)單位負(fù)電荷，中子不帶電荷，所以存在“核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)”的關(guān)系，整個(gè)原子呈電中性。又由于原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，核外電子的質(zhì)量只有質(zhì)子質(zhì)量的11840，可忽略不計(jì)，故有“原子的質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N）”的關(guān)系。

主族元素的原子與離子，其結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于原子的最外層電子失去或者得到電子，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)而形成離子。因此有“原子失去電子變成陽(yáng)離子，得到電子變成陰離子“的變化特點(diǎn)，原子失去電子或得到電子的數(shù)目即為離子所帶的電荷數(shù)。因此根據(jù)原子的組成符號(hào)和該原子形成的離子所帶的電荷數(shù)，也可確定離子中的質(zhì)子、中子和核外電子的數(shù)目。

例1元素R的質(zhì)量數(shù)為A，Rn-核外電子數(shù)為x，則W g Rn-所含中子的物質(zhì)的量為（）。

A.（A-x+n）mol B.（A-x-n）mol

C.W（A-x+n）AmolD.W（A-x-n）Amol

解析元素R質(zhì)量數(shù)為A，意為元素R的1 mol原子的質(zhì)量為A g，則W g Rn-的物質(zhì)的量為WA mol。Rn-核外電子數(shù)為x，則R原子的核外電子數(shù)為（x-n），中子數(shù)為A-x+n。因此W g Rn-所含中子的物質(zhì)的量為W（A-x+n）Amol。

元素周期表反映了原子核外電子排布的周期性，所以學(xué)習(xí)元素周期表的結(jié)構(gòu)時(shí)，重點(diǎn)掌握“周期序數(shù)=元素核外的電子層數(shù)”、“主族序數(shù)=原子最外層電子數(shù)=原子最高正價(jià)”兩個(gè)等式，了解各周期中元素的數(shù)目，以及過(guò)渡元素（包括鑭系、錒系元素）在周期表中所處的位置。由此可根據(jù)元素的原子核外電子排布情況推斷該元素在周期表所處的位置，也可根據(jù)元素在周期表中的位置推斷它的核外電子排布情況。

例2兩種元素的原子，其核外電子層數(shù)之比與它們的最外層電子數(shù)之比相等，在周期表的前10號(hào)元素中，滿(mǎn)足上述關(guān)系的元素共有（ ）。

A.1對(duì) B.2對(duì) C.3對(duì) D.4對(duì)

解析周期表前10號(hào)元素處在一、二周期，核外電子層數(shù)只有1、2兩種可能，因此核外電子層數(shù)之比只能是1∶2。第一周期只有H、He兩種元素，因此符合最外層電子數(shù)是它們兩倍的元素也只有Be和C，所以這兩種元素可能是H與Be，或He與C。答案為B。

二、學(xué)習(xí)“性質(zhì)“，抓規(guī)律

元素周期律揭示了元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增呈周期性變化的規(guī)律，同時(shí)也為我們學(xué)習(xí)元素及其化合物知識(shí)，從個(gè)別認(rèn)識(shí)到整體了解提供了方法。掌握元素的重要性質(zhì)就是要抓住“同周期從左到右，元素的原子半徑逐漸減小，金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)”和“同主族從上到下，元素的原子半徑逐漸增大，金屬性增強(qiáng)，非金屬性減弱”的規(guī)律。判斷元素非金屬性強(qiáng)弱的主要依據(jù)是：非金屬性越強(qiáng)，與氫的反應(yīng)越容易，形成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，其最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng)；判斷元素金屬性強(qiáng)弱的主要依據(jù)是：金屬性越強(qiáng)，與水或酸的反應(yīng)越容易，其最高價(jià)氧化物的水化物堿性越強(qiáng)。掌握了這些規(guī)律和依據(jù)，就會(huì)感到學(xué)習(xí)化學(xué)有規(guī)律可循，化學(xué)也不難學(xué)。

例3同一主族的X、Y、Z三元素，已知最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱是H3XO4

A.原子半徑：X

B.原子序數(shù)：X

C.元素的非金屬性強(qiáng)弱：X>Y>Z

D.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：XH3

解析X、Y、Z的最高氧化物的水化物是酸，所以三元素是非金屬元素。根據(jù)它們的最高氧化物的水化物酸性強(qiáng)弱可知，X、Y、Z的非金屬性強(qiáng)弱是：X

例3元素X、Y、Z依次處于相鄰的周期，且周期數(shù)遞增，同時(shí)它們還依次處于相鄰的主族，且主族數(shù)也遞增。元素X與氫氣化合生成的化合物化學(xué)式為XH3，其最高價(jià)氧化物中含有氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74.07%，則：（1）X為 ，Y為 ，Z為 。（2）Y的某種含氧酸溶液與Z單質(zhì)反應(yīng)，可得Y的最高價(jià)氧化物的對(duì)應(yīng)水化物和Z的無(wú)氧酸，完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

解析根據(jù)氫化物的化學(xué)式XH3和X的最高價(jià)氧化物中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可推知X為N。再根據(jù)X、Y、Z所處的周期和族的位置，可推知Y為S，Z為Br。用已判斷出的N、S、Br去理解（2）小題，即H2SO3溶液與Br2反應(yīng)可生成H2SO4和HBr，反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為：

H2SO3+Br2+H2OH2SO4+2HBr

三、學(xué)會(huì)“應(yīng)用”，抓遷移

掌握知識(shí)的目的在于應(yīng)用?！皯?yīng)用”在某種意義上來(lái)說(shuō)，就是用知識(shí)解決一些實(shí)際的、具體的問(wèn)題，即將知識(shí)遷移到問(wèn)題上?！皯?yīng)用”還可分為單一知識(shí)的遷移、多知識(shí)的綜合、在原知識(shí)基礎(chǔ)上的深化創(chuàng)新等。在原子結(jié)構(gòu)和元素周期律知識(shí)的應(yīng)用方面主要體現(xiàn)在原子結(jié)構(gòu)、周期表位置和元素性質(zhì)三者之間的推理分析，預(yù)測(cè)未知元素的性質(zhì)和變化，尋找與生產(chǎn)、生活實(shí)際有關(guān)（如半導(dǎo)體、催化劑等）的元素知識(shí)?！皯?yīng)用”的方法就是，從問(wèn)題中找到平時(shí)所學(xué)的“近點(diǎn)知識(shí)”，找到知識(shí)的遷移源，然后進(jìn)行對(duì)照、加工處理，再遷移到問(wèn)題中去。

例5鐳是元素周期表中第七周期ⅡA族元素，下列關(guān)于鐳的性質(zhì)描述中不正確的是（ ）。

A.在化合物中呈+2價(jià)

B.單質(zhì)能跟水反應(yīng)，放出氫氣

C.氫氧化物呈兩性D.碳酸鹽不溶于水

解析首先根據(jù)鐳是第七周期ⅡA族元素可判斷出它的化合價(jià)，然后依據(jù)該族中的常見(jiàn)元素Mg、Ca、Ba及其化合物的性質(zhì)和“同主族元素從上到下金屬性逐漸增強(qiáng)”的遞變規(guī)律作出判斷。如鐳的碳酸鹽溶解性，根據(jù)同主族MgCO3、CaCO3、BaCO3的溶解性由微溶到難溶的遞變，可推斷RaCO3不溶于水。所以A、B、D正確，C錯(cuò)誤。

例4有報(bào)道說(shuō)，物理學(xué)家根據(jù)原子核結(jié)構(gòu)理論計(jì)算，認(rèn)為最后可能出現(xiàn)原子序數(shù)為175的元素，若人類(lèi)發(fā)現(xiàn)了原子序數(shù)為125的元素，依現(xiàn)知元素周期律，應(yīng)把它排在周期表中的 周期， 族。

解析根據(jù)周期表的結(jié)構(gòu)，前6周期的元素種數(shù)是2、8、8、18、18、32種。由此可知，第七周期排滿(mǎn)時(shí)元素也有32種，然后開(kāi)始出現(xiàn)第八周期的元素。按此推理，125號(hào)元素應(yīng)在第八周期ⅢB族。