有关稀有气体元素型离子的问题
时间:2016-01-24 20:52 来源: 作者:王楚芳 点击:次 所属专题: 位构性
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与稀有气体电子层结构相同的离子(以下简称为“稀型离子”)是物质结构与元素周期律中的一个重要概念,围绕稀型离子的问题是高考题的一类常考题型。特别是氖型和氩型离子,它们是解决一类物质结构和周期律问题的纽带,忽略了它就无法解题。
一、同一种稀型离子的规律
1.具有与某一种稀有气体元素原子相同的电子层结构;
2.阳离子的对应的元素位于该稀有气体元素的下一周期,阴离子所对应的元素与该稀有气体元素同一周期;
3.随原子序数(或核电荷数、或离子电荷数)的递增,离子半径逐渐减小;
4.同种稀型离子所对应的两种元素的原子序数之差为:“同号相减,异号相加”。或“负变正,正变负,数字相加就算数。”
常用的稀型离子有氖型和氩型离子。
氖型离子:原子核外为10电子,包括N3-、O2- 、F-、Na+、Mg2+、Al3+。
氩型离子:原子核外为18电子,P3-、S2-、Cl-、K+、Ca2+。
有关稀型离子的题型有:(1) 稀型离子的判断,(2) 稀型离子的有关计算,(3) 比较某种量(如原子序数、原子半径等)大小,(4) 确定物质的化学式。
例1:X、Y是第二或第三周期的同周期元素,它们可以形成离子化合物XmYn,且离子均具有稀有气体的电子层结构,若X的原子序数为a,则Y的原子序数可能是 ( )
A. a+8-(m+n) B. a+16-m-n
C. a-m-n D. a-8+(m+n)
解析:由题意知,X形成阳离子,Y形成阴离子。若X、Y同为第2周期元素,X形成的阳离子为He型离子,Y形成阴离子为Ne型离子,现假定与X同族的第3周期元素Z,则Z形成的阳离子就是与Y形成的阴离子相同的稀型离子。若设Y和Z的原子序数分别为b和c,按照规律4可得:c―b=m+n,c=a+8,故b=c―(m+n)=a+8―(m+n)。同理,当X、Y同为第3周期元素时,也可采用此法得出相同的式子,故应选A。
例2:X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构,下列叙述正确的是(MCE96 ) ( )
A. X的原子序数比Y的小 B. X原子的最外层电子数比Y的大
C. X的原子半径比Y的大 D. X元素的最高正价比Y的小
解析:X元素的阳离子和Y元素的阴离子同属于氩型离子,且X元素位于Y元素的下一周期,故X的原子序数比Y的大;由于多一个电子层,故X的原子半径比Y的大。X为右边的非金属元素,Y为左边的金属元素,故X原子的最外层电子数比Y的少,且X元素的最高正价比Y的小。故应选CD。
例3:由X、Y两种元素形成的XY2型化合物,已知XY2中共有38个电子,若XY2是离子化合物时,其化学式为 ;若XY2是共价化合物时,其化学式为 。
解析:已知化合物的电子数确定离子化合物,可用原子数去除电子数,其所得的电子数为某一稀有气体原子的电子数时,即阴、阳离子皆为该稀型离子。若所得商值不是某一稀有气体原子的电子数时,但接近于某一稀有气体原子的电子数,则阴、阳离子为比该稀有气体大1和小1的两种稀有气体原子的离子。38除3得12.7,阴、阳离子不可能为Ne型离子,而应由He型离子和Ar型离子组成,故可能有两种答案:BeCl2和CaF2。对于共价化合物,则根据分子通式找出符合于此式的熟悉物质,再根据电子数确定具体物质,答案为CS2。
下列问题供练习:
1.下列离子的电子层结构相同的一组是 ( )
A. O2-、F-、Na+、Mg2+ B. Na+、Mg2+、S2-、Cl-
C. F-、Cl-、Br-、I- D. Na+、Mg2+、K+、Ca2+
2.X元素的最高正价和负价绝对值的差为6,Y元素和X元素原子的次外层上都有8个电子,X和Y形成的化合物在水溶液中能电离出电子层结构相同的离子,则X和Y形成的化合物是( )
A. NaF B. K2S C. KBr D. CaCl2
3.X、Y、Z和R分别代表四种元素。如果aXm+、bYn+、cZn-、dRm-四种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数),则下列关系正确的是(MCE97) ( )
A. a-c=m-n B. a-b=n-m C. c-d=m+n D. b-d=n+m
4.短周期元素M和N的离子M2+和N2-具有相同电子层结构,则下列说法正确的是(上海高考97 ) ( )
A. M2+的离子半径比N2- 小 B. M的原子序数比N小
C. M和N原子的电子层数相等 D. M和N原子最外层电子数相等
5.化学式为XY2的离子化合物中,各离子的电子层结构相同;1 mol这种化合物里, 共含有54 mol电子.则X的离子结构简图是___________;化合物XY2的电子式是___________。
答案:1.A 2.D 3.D 4.A 5. ;

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