一、原子得電子能力的強弱是元素非金屬性強弱的本質反映
得電子能力的強弱與元素非金屬性的強弱正相關,即:元素原子得電子的能力越強,元素的非金屬性就越強,
化學元素非金屬性的相對強弱的判斷依據
。而原子得電子能力的強弱是由原子結構決定的。對于原子核外電子層數相同的元素來說,核電荷數越大,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,元素的非金屬性越強;
對于原子最外層電子數相同(或外圍電子層排布相似)的元素來說,核外電子層數越多,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。
二、以置換反應判斷元素非金屬性強弱
以置換反應作為判斷元素非金屬強弱的依據,須有一個大前提——非金屬單質在反應中是作氧化劑,這樣才能保證據此判斷的結果不與元素非金屬性強弱的本質相悖。即非金屬性強的元素的單質能置換出非金屬性弱的元素的單質。
例如,下面幾個反應:
Cl2 + 2NaBr =2NaCl + Br2 ………………①
Cl2 + H2S =2HCl + S↓ ………………②
Br2 + 2KI =2NaBr + I2 ………………③
O2 + 2H2S =2H2O + 2S↓ ………………④
反應①②③④均是非金屬單質作氧化劑,因此得出結論,元素的非金屬性強弱次序是:Cl>Br;Cl>S;Br>I;O>S。
但是,有些置換反應就不宜用于判斷元素非金屬性的相對強弱。例如:
I2 + 2KClO3 =(高溫) Cl2 + 2KIO3 ……………… ⑤
2C + SiO2 === 2CO + Si ……………… ⑥
顯然,我們不能因為反應⑤來判斷碘元素比氯元素的非金屬性強。因為該反應中,碘單質中的碘原子并沒有從KClO3中的氯原子哪里奪得電子,反而是ClO3-中+5價的氯原子得電子被還原為Cl2。所以,不能機械地利用該反應比較碘與氯的非金屬性強弱,
備考資料
《化學元素非金屬性的相對強弱的判斷依據》(http://www.msguai.com)。反應⑥中置換反應的次序與“碳元素比硅元素的非金屬性強”的結論雖然是一致的。但仔細分析就會發(fā)現(xiàn),這個反應與前面的①②③④幾個反應有著本質上的差異:碳原子在反應中不僅沒有表現(xiàn)出得電子能力比硅原子強的性質,反而是提供出電子使硅還原為硅單質。所以,該反應也不宜用于比較碳與硅的非金屬性強弱。為什么反應⑥能夠發(fā)生?原因應該從自由能變化方面分析。
近年高考命題也常涉及化學變化事實與結論關系的討論,即前面的提供的實驗事實和后面的結論有無因果關系,實際要考查的就是學生的邏輯思維能力,值得關注。
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弱
一般而言,主族元素的原子得電子能力越強,其最高價氧化物的水化物就越容易電離出H+,酸性就越強,那么非金屬性也就越強。例如:
酸性強弱次序:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3
元素非金屬性: Cl > S> P > C > Si
四、以單質與H2反應形成氣態(tài)氫化物的難易比較元素非金屬性的相對強弱
鹵素單質與H2反應生成氣態(tài)氫化物的難易主要決定于鹵素原子得電子能力強弱,能很好地說明元素非金屬性強弱與原子結構的對應關系。同時,鹵化氫的熱穩(wěn)定性也與元素的非金屬性正相關。因此,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。氣態(tài)氫化物的越穩(wěn)定,非金屬性越強。
如穩(wěn)定性:HF>H2O>HCl>NH3>HBr>HI>H2S>PH3,
所以非金屬性:F>O>Cl>N>Br>I>S>P。
但是,氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性與分子內原子間的成鍵方式和鍵焓(或鍵能)大小等因素有著密切關系。例如:常見化學鍵的鍵焓中,C-H的鍵焓為415kJ·molˉ1,N-H的鍵焓為389kJ·molˉ1。CH4需在1000℃開始分解,約1500℃才基本分解完全。NH3在700℃時就會明顯分解。2007年某地高考題認為“氫化物的穩(wěn)定性順序為:CH4<NH3”,應當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弱
用元素周期表反映元素周期律有多種形式:
①同周期元素,自左向右,從堿金屬到鹵素,隨著原子核電荷數的遞增,元素的非金屬性逐漸增強,金屬性逐漸減弱,如F>O>N>C>B;Cl>S>P>S i等。
②同主族元素自上而下,隨著原子核外電子層數的遞增,元素的金屬性逐漸增強,非金屬性逐漸減弱。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質的關系,還會發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象:
各主族元素性質的變化在周期表中呈現(xiàn)兩極——越往左下角的元素,其金屬性越強,非金屬性逐漸減弱;越往右上角排的元素,其非金屬性越強,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。