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浅议金属性、非金属性、氧化性、还原性的辨证关系及判断其强弱的依据 氧化性是金属性还是非金属性

时间:2019-01-14 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  一、 金属性和非金属性      金属性―金属气态原子失去电子能力的性质,非金属性―非金属原子得电子能力的性质。元素的金属性和非金属性,是反映该元素原子转移出或转入电子的一种性质,它的强弱就由该元素的气态原子的电离能或亲和能大小来决定。而原子电离能或亲和能又与元素的原子结构相关,元素原子半径越小,最外层上电子数越多亲和能越大,获电子能力就越强,我们就说该元素的非金属性就越强;元素原子半径越大,最外层上电子数越少,电离能越小,失电子能力就越强,我们就说该元素的金属性就越强。
  根据以上原理,不难看出,元素周期表中,同周期主族元素从左至右,由于电子层相同,核电荷数越多,原子半径越小,原子核对外层的引力越大,失电子越难,,所以,金属性依次减弱,而非金属性则逐渐增强。同主族元素由上至下,核电荷数越多,原子半径越大,原子核对外层的引力越小,越易失电子,因此,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。
  元素的金属性和非金属性的强弱,在中学化学教材中,除用上述理论依据推断还可根据实验推断,如:
  判断金属性强弱
  a跟水或酸反应置换氢的难易
  b最高价氧化物的水化物碱性强弱
  c根据金属活动顺序表(极少数例外)
  d单质还原性强弱
  e简单离子氧化性强弱
  f与盐溶液的置换反应
  g原电池中的正负极,一般做负极的元素金属性强
  判断非金属性强弱
  a单质与氢气化合生成气态氢化物的难易及氢化物的稳定性
  b最高价氧化物对应水化物的酸性强弱
  c单质的氧化性
  d简单离子的还原性
  e非金属间的置换反应
  f其它:2Cu+S=Cu2S
  Cu+Cl2=CuCl2
  在具体描述元素的金属性、非属性时,还应该遵循金属元素用金属性强弱来描述,其氧化物的水化物用碱性强弱来描述。例如:比较KOH与Mg(OH)2时,只能说:钾元素的金属性比镁元素强,KOH的碱性比?Mg(OH)2?强而不能说KOH的酸性比?Mg(OH)2?弱;同样,也不能说Mg(OH)2的酸性比KOH强、镁的非金属性比钾强。因一般金属元素主要表现为金属性,其氧化物的水化物主要表现为碱性。同理,非金属元素也应用非金属性来描述,其氧化物的水化物用酸性强弱来描述。例如:比较H3PO4与H2SO4时,只能说:硫元素的非金属性比磷元素强,故H2SO4的酸性比H3PO4强,而不能说H3PO4的碱性比H2SO4强;同样H2SO4的酸性比H3PO4强、磷的金属性比硫强,因非金属元素一般主要表现为非金属性。
  
  二、 氧化性和还原性
  
  氧化性、还原性是物质(或微粒)在化学反应中表现出来的一种性质。它的强弱应由该物质(或微粒)的电极电势大小来决定,电极电势大小又与该物质(或微粒)获取电子能力大小相关。而获取电子能力大小又与组成物质元素的价态和介质相关。如:S元素,若单质时,既有氧化性,又有还原性。它与金属单质反应时,表现氧化性(Fe+S=FeS),它与活泼的非金属单质或其他化合物相遇时,则表现出还原性,如:S+O2=SO2,S+4HNO3(浓)=SO2↑+4NO2↑+H2O等。但硫元素若处于最高正价时(H2SO4),则表现出较强的氧化性,如Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2+H2O等。其次是外界条件如温度、浓度、酸度等因素也对物质的氧化性、还原性的强弱起着重要作用。例如:浓H2SO4、浓HNO3的氧化性就分别比稀H2SO4、稀HNO3的氧化性强;而浓H2SO4与铜反应时,只有加热时才能反应。再如NO3―在中性或碱性中就很难表现出氧化性,但若NO3―在酸性条件下,其氧化性特别强。
  判断物质(或微粒)氧化性和还原性:
  1.元素周期表中
  同周期(从左到右)单质还原性逐渐减弱,氧化性逐渐增强
  同主族(从上到下)单质还原性逐渐增强,氧化性逐渐减弱
  2.依据金属活动顺序表
  从前到后其单质还原性逐渐减弱,简单离子氧化性逐渐增强
  3.依据非金属活动性
  非金属性越强其单质的氧化性一般越强,对应简单阴离子的还原性越弱
  4.依据氧化还原反应原理
  氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物,还原剂的还原性强于还原产物
  5.依据反应的剧烈程度或难易程度
  金属单质与水反应越剧烈,其单质还原性越强
  非金属单质与H2化合越易或其氢化物越稳定其单质氧化性越强
  6.依据使其他物质被氧化或还原的程度
  不同氧化剂使同一还原剂被氧化的程度越大,氧化剂的氧化性越强
  7.依据同种元素的不同价态
  元素为最高价时,只有氧化性;为最低价态时只有还原性;为中间价态时既有氧化性又有还原性。一般随化合价降低,其氧化性减弱,还原性增强。如:氧化性Fe3+>Fe2+还原性Fe>Fe2+。一般来说氧化剂的稳定性越差其氧化性越强。如氧化性HClO>HClO4
  8.影响氧化剂的氧化性或还原剂的还原性的因素
  温度:如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸强
  浓度:具有氧化性或还原性的物质浓度越大,其氧化性或还原性越强
  如浓硝酸的氧化性比稀硝酸强
  酸碱度:如高锰酸钾溶液的氧化性随溶液的酸性增强而增强
  依据反应条件:是否加热,有无催化剂及反应温度的高低和反应物浓度
  如:N2+O2=2NO(反应条件是放电)2NO+O2=2NO2还原性NO>N2
  9.依据电化学反应原理比较
  原电池中,还原性负极>正极
  电解池中(以惰性电极电解为例)
  阳极:易失电子的先放电,还原性S2―>I―>Br―>Cl―>OH―
  阴极:易得电子的先放电,氧化性Ag+>Fe3+>Cu2+>H+
  
  三、 元素的金属性、非金属性与氧化性、还原性的关系
  
  元素的金属性和非金属性强弱由其电离能或亲和能大小来决定,而物质(或微粒)的氧化性、还原性的强弱由其电极电势决定。就其实质来讲,金属性的强弱和还原性的强弱都与失电子强弱有关;非金属性的强弱和氧化性的强弱都与得电子强弱有关。一般来说,元素金属性强,该元素的单质的还原性强,对应简单离子的氧化性弱;元素非金属性强,该元素的单质的氧化性强,对应简单离子氧化性弱。注意运用金属性、非金属性这两概念时,应只用来修饰元素,不能用来修饰具体物质与微粒。
  
  参考文献
  [1]曹锡章,宋天佑,王杏乔,修订.高等学校教材《无机化学》(第三版)上册,武汉大学,吉林大学等校编,高等教育出版社,1994
  [2]无机化学学习指导.高教《无机化学》(第四版),大连理工大学无机化学教研室编,大连理工大学出版社,2002
  (3)全日制普通高级中学教科书(必修加选修)《化学》人民教育出版社化学实编著,人民教育出版社,2002

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