如何比較元素非金屬性的強(qiáng)弱

1、如何比較元素非金屬性的相對強(qiáng)弱？黃明建一、原子得電子能力的強(qiáng)弱是元素非金屬性強(qiáng)弱的本質(zhì)反映 原子得電子能力的強(qiáng)弱與元素非金屬性的強(qiáng)弱正相關(guān)，即： 元素原子得電子的能力越強(qiáng)，元素的非金屬性就越強(qiáng) 。 而原子得電子能力的強(qiáng)弱是由原子結(jié)構(gòu)決定的。對于原子核外 電子層數(shù)相同 的元素來說， 核電荷數(shù)越大，原子半徑越小 ，核對外層 電子的吸引力越大， 原子得電子的能力就越強(qiáng) ，元素的非金屬性越強(qiáng)；對于原子 最外層電子數(shù)相同 （或外圍電子層排布相似）的元素來說，核外 電子層數(shù) 越多，原子半徑越大 ，核對外層電子的吸引力越小， 原子得電子的能力就越弱 ，元素的 非金屬性越弱。據(jù)此，“非金屬單質(zhì)與化合物間的置換

2、反應(yīng)”就常常成為判斷元素非金屬性強(qiáng)弱的 一個重要依據(jù)。二、以置換反應(yīng)判斷元素非金屬性強(qiáng)弱需注意的問題以置換反應(yīng) 作為判斷元素非金屬強(qiáng)弱的依據(jù)， 須有一個大前提 非金屬單質(zhì) 在反 應(yīng)中是作氧化劑，這樣才能保證據(jù)此判斷的結(jié)果不與元素非金屬性強(qiáng)弱的本質(zhì)相悖。例如，下面幾個反應(yīng)：Cl? + 2NaBr = 2NaCI + Br?,Cl2 + H2S = 2HCI + S J,B2 + 2KI = 2NaBr + I?,02 + 2H2S = 2出0 + 2S J ,反應(yīng)均是CI2作氧化劑，分別從 NaBr溶液和氫硫酸中置換出 B2和S,表現(xiàn)出 Cl 比 Br 和 S 原子得電子能力都要強(qiáng)，所以元素的非

3、金屬性強(qiáng)弱次序是：Cl > BrCl > S反應(yīng)是以B2作氧化劑，從KI溶液中置換出12；反應(yīng)是以02作氧化劑，從氫 硫酸中置換出S;表現(xiàn)出Br比I原子得電子能力強(qiáng)、0比S原子得電子能力強(qiáng)，所以元 素的非金屬性強(qiáng)弱次序是：Br> I0> S但是，有些置換反應(yīng)就不宜用于判斷元素非金屬性的相對強(qiáng)弱。例如：I2 + 2KCIO3 = Cl2 + 2KIO3,高溫2C + SiO2 = 2CO + Si,顯然，我們不能因為反應(yīng)來判斷碘元素比氯元素的非金屬性強(qiáng)。因為該反應(yīng)中，碘單質(zhì)中的碘原子并沒有從 KCIO3中的氯原子哪里奪得電子，反而是CIO3中+5價的氯 原子得電子被還原為

4、 CI20所以，不能機(jī)械地利用該反應(yīng)比較碘與氯的非金屬性強(qiáng)弱。反應(yīng)中置換反應(yīng)的次序與 “碳元素比硅元素的非金屬性強(qiáng)” 的結(jié)論雖然是一致的。 但仔細(xì)分析就會發(fā)現(xiàn)，這個反應(yīng)與前面的幾個反應(yīng)有著本質(zhì)上的差異：碳原子在反應(yīng)中不僅沒有表現(xiàn)出得電子能力比硅原子強(qiáng)的性質(zhì)， 反而是提供出電子使硅還原為 硅單質(zhì)0所以，該反應(yīng)也不宜用于比較碳與硅的非金屬性強(qiáng)弱0 為什么反應(yīng)能夠發(fā)生？ 原因應(yīng)該從自由能變化方面分析0近年高考命題也常涉及化學(xué)變化事實與結(jié)論關(guān)系的討論， 即前面的提供的實驗事實 和后面的結(jié)論有無因果關(guān)系，實際要考查的就是學(xué)生的邏輯思維能力，值得關(guān)注0此外，我們通過反應(yīng)還可以注意到：原子得電子的能力大小并

5、不是以單個原子得電子數(shù)目的多少決定，而是由原子得電子的難易決定。1個CI原子最多只能得1個電子， 1個S原子最多能得到2個電子，可是當(dāng)2價S遇到CI原子時，不得不“繳械”投降。 順便提一下：反應(yīng)中，若是與氫硫酸反應(yīng)的CI2足夠多的話，其產(chǎn)物還有可能是H2SO4O三、以元素最高價氧化物的水化物酸性比較元素非金屬性的相對強(qiáng)弱可以認(rèn)為： 主族元素最高價氧化物的水化物酸性能夠間接地反映原子得電子能力的相對強(qiáng)弱0例如 酸性強(qiáng)弱次序：HCIO4> H2SO4> H3PO4> H2CO3> H2SQ3元素非金屬性：CI > S> P > C > Si 一般而言

6、，主族元素的原子得電子能力越強(qiáng)，其最高價氧化物的水化物就越容易電 離出H + ,酸性就越強(qiáng)。不過，在中學(xué)化學(xué)中的H2SO4、HCIO4都屬于強(qiáng)酸，在稀的水溶液中幾乎都是 100% 電離。那憑什么說 HCIO4比H2SO4的酸性強(qiáng)呢？這需要借助酸堿質(zhì)子理論解釋。酸堿質(zhì)子理論 認(rèn)為：同時也取決于溶劑接受凡是能給出質(zhì)子（H+）的分子或離子都是質(zhì)子給體，稱為酸；凡是能與質(zhì)子結(jié)合的 分子或離子都是質(zhì)子受體，稱為堿0酸堿強(qiáng)弱不僅決定于酸堿本身釋放質(zhì)子和接受質(zhì)子的能力，和釋放質(zhì)子的能力例如，醋酸（CH3C00H）在水中是一種弱酸，而在液氨中則是一種較強(qiáng)的酸，因 為液氨接受質(zhì)子的能力比水強(qiáng)。如果以液態(tài) HF

7、作溶劑， CH3COOH 就成弱堿了，因為 液態(tài) HF 比 CH3COOH 提供質(zhì)子能力強(qiáng)，不僅能抑制CH3COOH 的電離，還能使CH3COOH 分子接受質(zhì)子，迫使 CH3COOH 進(jìn)入堿的行列。在中學(xué)比較酸堿強(qiáng)弱，都是以水為溶劑的分散系來討論的，而H20是一種接受質(zhì)子能力較強(qiáng)的物質(zhì)，能使 HCIO4和H2SO4完全電離，所以無法區(qū)分它們酸性的相對強(qiáng)弱， 這種現(xiàn)象被稱作“拉平效應(yīng)”。就好像一臺稱重范圍在 100g1g之間的天平，對大于100g 的不同質(zhì)量物質(zhì)就只能都“拉平”為 100g 了。要想?yún)^(qū)分大于100g的不同質(zhì)量物質(zhì)只有 換一臺天平。在化學(xué)上，要想?yún)^(qū)分 HCIO4和H2SO4的相對強(qiáng)

8、弱，可用醋酸為溶劑，因為 HCI04、H2SO4在醋酸中均不能完全電離。如 HCI04在醋酸中的電離方程式：HCIO4 + CH3COOH ? CH3C（OH）2+ + CIO4其酸性強(qiáng)弱次序是：HCIO4 > H 2SO4，它們在醋酸中摩爾電導(dǎo)率的比值為：HCIO4 : H2SO4= 40 : 3由此可以說明HCIO4比H2SO4酸性強(qiáng)的原因。四、以單質(zhì)與 H2 反應(yīng)形成氣態(tài)氫化物的難易比較元素非金屬性的相對強(qiáng)弱鹵素單質(zhì)與H2反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物的難易主要決定于鹵素原子得電子能力強(qiáng)弱， 能很好地說明元素非金屬性強(qiáng)弱與原子結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系。同時，鹵化氫的熱穩(wěn)定性也與元素的非金屬性正相關(guān)。因此

9、，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性 常常也被作為比較元素非金屬性的一種判斷依據(jù)。但是，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性與分子內(nèi)原子間的成鍵方式和鍵焓（或鍵能）大小等因素有著密切關(guān)系。例如：常見化學(xué)鍵的鍵焓中， C- H的鍵焓為415kJ mo，N H的 鍵焓為389kJ mo。CH4需在1000C開始分解，約 1500C才基本分解完全。NH3在 700C時就會明顯分解。2007年某地高考題認(rèn)為“氫化物的穩(wěn)定性順序為：CH4< NH 3” , 應(yīng)當(dāng)是一種慣性思維的錯覺所致。五、以元素在周期表中的位置判斷元素非金屬性的相對強(qiáng)弱. h Ai * Th'*T IRi*" i bi ra* Am * cSr

10、*» BiiT" Gil*Pmj116* 'fcWl« i， 仁 巳”怦*>*；.,.弗片 j“啟I*、&、ajll!M） 卜卜=朋3 IJ 豈 HI沁J1pq"；jriHJ用元素周期表反映元素周期律有多種形式，目前在各類教科書中最常用的是長式周期表（如上圖所示）。在同周期中，從堿金屬到鹵素，隨著原子核電荷數(shù)的遞增，元素 的非金屬性逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸減弱；在同主族元素中，從上到下，隨著原子核外電 子層數(shù)的遞增，元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。分析元素在周期表中的排列位置和性質(zhì)的關(guān)系，還會發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象：各主族元素性質(zhì)的變化在周期表中呈現(xiàn)兩極一一越往左下角的元素，其金屬性越強(qiáng),非金屬性逐漸減弱；越往右上角排的元素，其非金屬性越強(qiáng)，金屬性越弱。猶如一幅奇 妙的太極圖，而F和Cs如同兩極的中心。11iJUSI|£II IU1HIt Pa ftW!'a>f21X11«BiQmlU- E r| vr Kk«.»fflOf訃 i_i ! 樹RnftfflFS H 兀戟It H 的 J(牛薦電鼻導(dǎo)Uta 4If 孑無弓的童 -為雖itiftt展參考書目 ：宋心琦 王晶 化學(xué) 2（必修），人民教育出版社， 2007， 15-18王磊 化學(xué) 2