第2讲 元素分类及其性质的表示(化合价)

初中教材要求 在初中化学中，只要求学生掌握元在高中化学中，我们要加深对元素性质(特教材分析 素和元素符号，了解自然界中元素别是金属性和非金属性、化合价)的理解，的存在、元素与人体健康的一些常知道元素的常见分类和存在状态。 识性知识。 高中教材要求

世间万物都是由元素组成的，不管是氧分子中的氧原子还是水分子中的氧原子，都是氧元素的原子。元素是同一类原子(核电荷数相同的原子)的总称。不同元素的原子不同，到目前为止，人们在自然界中发现的元素有90余种，人工合成的元素有20余种，都收录在我们课本附录的元素周期表中。元素符号是学习和研究化学的人都应该认识的符号，元素符号除了表示一种元素外，也可表示这种元素的一个原子，如Cl除表示氯元素，还表示一个氯原子。

在元素符号右上角标出离子所带正、负电荷数后就成为离子符号。例如“Na”就表示钠原子失去一个电子后成为带一个单位正电荷的钠离子，“ Mg2”表示镁原子失去两个电子后成为带两个单位的镁离子，“O2”表示氧原子获得两个

＋

－

＋

电子后成为带两个单位负电荷的氧离子。

1869年以前，科学家已经陆续发现了63种元素，这些元素之间似乎没有任何联系，好像互不相干。

俄国科学家门捷列夫(Dmitry Ivanovich Mendeleev,1834～1907)在前人工作的基础上，对元素及其性质进行了系统的研究，他将当时已知的63种元素依据相对原子质量大小规律进行排列，制成的表格成为现代元素周期表的雏形。利用周期表，门捷列夫成功预测了当时尚未发现的元素(镓、钪、锗)。

1913年英国科学家莫色勒利用阴极射线撞击金属产生X射线，发现原子序数越大，X射线的频率就越高，因此他认为核的正电荷数决定了元素的化学性质，并把元素依照核内正电荷数(即质子数)排列，经过多年修订后才成为当代的周期表。

随着人们对元素地进一步认识，元素周期表得到了完善，现在元素周期表已经成为人们研究化学、研究物质的一个必

备的工具。

在化学学科领域中使用的元素周期表提供的信息更突出了元素的原子结构信息。

元素周期表中现收录112种元素。元素有多种分类方式，按组成单质性质的不同可以分为金属元素和非金属元素。如钠、镁、铝等是金属元素，一般用“钅”作偏旁；而碳、氧、溴等为非金属元素，一般以“石”、“气”、“氵”作偏旁。从元素的偏旁不但可以看出是金属元素还是非金属元素，还可以看出这些元素的单质在常温常压下的状态，一般以“石”为偏旁的单质在常温常压下为固体，以“气”为偏旁的单质为气体，而以“氵”为偏旁的单质为液体，从这些意义上看，元素的中文名称比元素符号多出更多的涵义，这全要归功于科学家徐寿。

资料卡片 徐寿(1818.2.26～1884.9.24)字雪邨，号生元，是我国近代化学的启蒙者，19世纪60年代，在我国系统介绍了近代化学的基础知识。在徐寿生活的年代，我国不仅没有外文字典，甚至连阿拉伯数字也没有，要把西方科学技术的术语用中文表达出来是项开创性的工作，做起来实在是困难重重。西方的拼音文字和我国的方块汉字，在造字原则上有极大不同，几乎全部的化学术语和大部分化学元素的名称，在汉字里没有现成的名称，这可能是徐寿在译书中遇到的最大困难，为此徐寿花费了不少心血。对金、银、铜、铁、锡、硫、碳及养气(今译氧气)、轻气(今译氢气)、绿气(今译氯气)、淡气(今译氮气)等大家已较熟悉的元素，他沿用前制，根据它们的主要性质来命名。对于其他元素，徐寿巧妙地应用了取西文第一音节而造新字的原则来命名，例如钠、钾、钙、镍等。徐寿采用的这种命名方法，后来被我国化学界接受，一直沿用至今。

通常我们还可以根据元素含量的多少，把元素分为常量元素和微量元素；根据元素的，可以分为自然界中存在的元素和人工合成的元素；根据元素原子是否具有放射性，分为放射性元素和非放射性元素等等。

一种元素可以存在于不同的物质中，如水、二氧化碳、生石灰、石灰石中都存在氧元素，而氧气、臭氧也是由氧元素组成的，在前一类物质中氧都和其他元素共存，也就是存在于化合物中；后一类物质中只存在氧一种元素，也就是存在于单质中。通常，我们把化合物中元素的状态称为化合态，把单质中的元素状态称为游离态，绝大部分元素在自然界中都有两种存在形态，有些元素在自然界中只存在化合态，没有游离态，如钠元素主要以Na2CO3、NaCl等化合物的形式存在，在自然界中没有单质钠。食盐中的氯元素，也是只有化合态没有游离态，因为氯气性质过于活泼，无法在自然条件下和其他物质和谐相处。

一般来说，金属元素具有金属性，非金属元素具有非金属性，位于周期表中金属与非金属交界处的元素，往往既有金属性又有非金属性。所谓元素金属性，通俗的讲，就是其单质一般有金属光泽、良好的导电性、导热性和延展性等物理通性；而其原子在化学变化中，一般具有失去电子的倾向。

[想一想] 1.画出钠、镁的原子结构示意图。有人认为镁原子能失去2个电子，而钠原子只能失去1个电子，所以镁的金属性比钠强，你同意这种观点吗？

事实上金属元素原子的最外层电子数一般都较少(≤3)，为了达到类似稀有气体的相对稳定结构，它们往往都会选择失去最外层电子，元素的这种性质就是所谓的金属性。不同元素的原子失去最外层电子的能力不同，越容易失去最外层电子的金属，其元素的金属性就越强，对应的金属单质也就越活泼。如金属活动顺序表中K排在Na的前面，就意味着K比Na活泼，K比Na容易失去最外层电子，钾元素的金属性就比钠元素的金属性强。 [想一想] 2.画出氧、硫的原子结构示意图，从结构上说明氧元素非金属性比硫元素强的原因。

非金属元素的原子最外层电子数一般都较多(≥4)，为了达到类似稀有气体的相对稳定结构，它们往往都会选择得到电子，元素的这种性质就是所谓的非金属性。不同非金属元素的原子得电子能力不同，越容易得到电子的非金属，元素的非金属性就越强，对应的非金属单质也就越活泼。如F的非金属性比Cl强，F原子比Cl原子容易得到电子，氟气比氯气更活泼，一般条件下，我们很难制备并保存氟气。

元素的金属性和非金属性也可以以化合价体现。当元素处于游离态时其化合价为零，当元素处于化合态时其化合价就有正、负之分。化合物中标定元素的化合价要遵循以下原则：

(1)化合物中元素的正负化合价总数相等。这是确定化合价的最基本的原则，在化合物MnO2中，O元素呈现－2价，根据守恒原则可确定多价态金属Mn呈现＋4价。

(2)金属无负价(在化合物中都呈现正价)，钠、镁、铝等常见金属的价态是唯一的。在化合物AlN中，我们知道Al只有＋3价，则很容易推出N呈现－3价；在化合物NaH中，Na呈现＋1价，则H为－1价；在化合物Na2O2中，Na呈现＋1价，则O为－1价。

(3)两种非金属元素化合时非金属性强的显示负价。虽然我们现在还不会去比较非金属性的强弱，但在所有非金属氢化物中H都呈现＋1价，而氧化物中O都呈现负价，知道这些有利于标定各种化合物中元素价态，例如：化合物NH3中，H呈现＋1价，则N呈现－3价；化合物SiO2中，O呈现－2价，则Si为＋4价。 (4)常见元素的最高价不高于其原子的最外层电子数，最低价不低于最外层电子数－8。

掌握这个原则，就不会出现乱标价态的现象。如S原子最外层有6个电子，所以S最高为＋6价，最低为－2价，在化

合物Cu2S中，若Cu为＋2价，则S体现－4价，就与事实不符，所以Cu就只能为＋1价，而S体现－2价。 [试一试] 请标出下列物质中加着重号的元素的化合价。 NH3、H2SO3、K2CrO4、KMnO4、FeS、Cu2O、 KClO3、NH4NO3、Na3N、HClO、H2O2、P4、 MgSO4、NaAlO2、CaH2。

遵循先简单后复杂的基本思想，一般先标定只有单一化合价的元素，化合价种类越多的元素越在后标定。在复杂化合物中标定化合价的基本顺序为单一价态金属(K、Ca、Na、Mg、Al、Zn等)→H→O→其他非金属或多价态金属。对于不含单一价态金属，也不含H和O的化合物，一般都要依据规则(4)解决问题。化合物FeS2中，若Fe呈＋3价，则S为－1.5价，一般元素价态无小数，不成立；若Fe呈＋2价，

则S显－1价。化合物Na2FeO4中，先Na后O再Fe，Na为＋1价，O为－2价，根据化合价代数和为0可求得Fe为＋6价。

(满分50分 限时30 min)

一、选择题(本题包括13小题，每小题3分，共39分，每题只有1个正确答案) 1．下列关于化合价的叙述：

①化合价是元素的一种性质，因此称为元素的化合价，而不应称为原子的化合价 ②化合价有正价、负价和0价，金属元素在化合物中的化合价通常为正值 ③一种元素只有一种化合价

④在化合物中非金属元素的化合价一定为负值 其中正确的是( )

A．①② B．①③ C．②③④ D．①④

2．下列是 X、 Y两种元素的核电荷数，能形成Y2X的是( ) A．12、17 B．8、2 C．8、11 D．9、13 3．具有＋5价元素的化合物是( )

A．P2O5 B．H2SO4 C．KMnO4 D．K2CO3 4．具有＋1价原子团的化合物是( ) A．Mg(OH)2 C．KCl

B．FeSO4 D．(NH4)2CO3

5．下列物质中硫元素化合价最低的是( ) A．S B．SO2 C．H2SO4 D．H2S

6．某金属元素R没有可变化合价，其氧化物化学式为RO，则其氯化物的化学式为( )