NCERT 10年级科学第5章解决方案：元素的周期性分类

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NCERT 10年级科学第5章书内题目解决方案

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问题 1

杜伯莱纳的三要素组是否也存在于纽兰德的八音度表的列中？进行比较并找出答案。

答案

是的，杜伯莱纳的三要素组也存在于纽兰德的元素分类中。

例如：如果我们看纽兰德元素分类的第二列，那么锂（Li）、钠（Na）和钾（K）构成杜伯莱纳的三要素组。

如果锂（Li）是第一个元素，则钠（Na）将是第八个元素。如果钾是第八个元素，那么钠将被视为第一个元素。

问题2

杜伯莱纳分类的局限性是什么？

答案

杜伯莱纳元素分类的局限性如下：

1. 杜伯莱纳只能找到三个三要素组，这意味着他当时只能发现九种元素。
2. 然而，除了杜伯莱纳发现的元素之外，还有更多元素。
3. 杜伯莱纳无法将当时所有已知的元素分类为三要素组。

问题3

纽兰德八音度定律的局限性是什么？

答案

纽兰德八音度定律的局限性如下：

1. 仅适用于钙的元素分类。钙之后的每个第八个元素都缺乏第一种元素的特性。
2. 根据纽兰德的说法，自然界只有56种元素，而且再也不会发现更多了。然而，后来发现了许多新物质，它们的特性不符合纽兰德的八音度定律。
3. 纽兰德甚至将两个元素合并到一个槽中，并且是与性质不相似且性质高度不同的元素列中，以将它们纳入他的表格。
   在氟、氯和溴等元素列中，这两个元素钴（Co）和镍（Ni）被合并到一个槽中，它们的性质与这些元素完全不同。
4. 铁（Fe）是一种性质与钴和镍相似的元素，但它被放置在远离这些其他元素的地方。

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问题 1

使用门捷列夫的元素周期表预测以下元素氧化物的化学式：K、C、Al、Si、Ba

答案

金属氧化物的性质如下：

1. 金属氧化物在性质上呈碱性。
2. 大多数金属与氧结合生成金属氧化物。
3. 通常，金属以以下方式反应生成相应的金属氧化物。

金属 + 氧 → 金属氧化物

非金属氧化物的性质如下：

1. 非金属氧化物通常在任何非金属与氧气反应时形成。
2. 形成的非金属氧化物在性质上呈酸性。
3. 通常，非金属以以下方式反应生成相应的金属氧化物。

非金属 + 氧 → 非金属氧化物

现在，通过使用门捷列夫的元素周期表，我们可以写出给定元素的氧化物化学式。答案如下：

1. 首先，我们有金属钾（K），它形成碱性金属氧化物。它将形成氧化钾（K₂O）。
2. 其次，我们有碳（C），它是一种非金属，所以它将形成化学式为CO₂的氧化物。
3. 接下来，我们有铝（Al），一种金属，这种金属形成的氧化物是两性氧化物。两性氧化物具有酸性氧化物和碱性氧化物的性质。氧化铝的化学式为Al₂O₃。
4. 我们接下来的元素是硅（Si），属于第14族，其氧化物化学式为SiO2。
5. 我们最后一个元素是钡（Ba），它属于第2族，氧化物化学式为BaO，即氧化钡。

问题2

除了镓之外，还有哪些元素是门捷列夫在他的元素周期表中留下的？（任意两个）

答案

除了镓之外，门捷列夫在他的元素周期表中遗留下来的两种已发现的元素是钪和锗。

问题3

门捷列夫在创建他的元素周期表时使用了什么标准？

答案

门捷列夫创建元素周期表所用的标准如下：

1. 门捷列夫根据元素的相对原子质量按递增顺序排列。相对原子质量是指12克碳-12中存在的原子数量的克重量。
2. 他将元素以表格形式排列：水平行称为周期，垂直列称为族。
3. 他形成表格，以便性质相似的元素属于同一族，并为未发现的元素留出空间。
4. 门捷列夫根据相对原子质量递增的顺序排列元素，因为他提出元素的化学性质是其原子质量的周期性函数。

问题4

你认为为什么稀有气体被放在一个单独的族中？

答案

稀有气体被放在单独的族中有多种原因。

1. 与其他元素相比，稀有气体非常不活泼，或者几乎不活泼。
2. 稀有气体在大气中的浓度非常低。
3. 除了氙之外，没有其他气体与周期表中的任何元素结合。
4. 稀有气体的电子构型是固定的（ns²np⁶），所以它们被放在一个单独的族中。

NCERT 10年级科学第5章书内题目解决方案

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问题 1

现代元素周期表如何消除门捷列夫元素周期表的各种异常？

答案

现代元素周期表通过以下方式消除了门捷列夫元素周期表的异常：

1. 与基于原子质量的门捷列夫元素周期表相反，现代元素周期表基于原子序数。
2. 元素的同位素具有相同的质子数（或原子序数）。因此，它们在当前元素周期表中占据相同的位置。
3. 镍和钴分别排名第九和第十。
4. 在碱金属的第一族中，氢被置于顶部一个独特的位置。

问题2

说出两种你会期望它们表现出与镁相似的化学反应的元素。你选择的依据是什么？

答案

元素的化学性质可以从元素的电子构型预测，因为它显示了这些元素的电子分布。

铍（Be）和钙（Ca）会表现出与镁相似的化学反应。

铍的原子序数为4，钙的原子序数为20。因此，如果我们看这两种元素的电子构型，它们的最外层电子数相同。

镁的电子构型 - (2,8,2)

铍的电子构型 - (2,2)

钙的电子构型 - (2,8,8,2)

所以我们可以看到，这两种元素的最外层都有2个电子，因此它们将表现出与镁相似的化学性质，因为它也有2个价电子。

问题3

名称

1. 最外层只有一个电子的三个元素。
2. 最外层有两个电子的两个元素。
3. 最外层已填满的三个元素。

答案

a）最外层只有一个电子的元素是：

b）最外层有两个电子的两个元素是：

c）最外层已填满的三个元素是：

问题4

1. 锂、钠和钾都是与水反应释放氢气的金属。这些元素的原子之间有什么相似之处吗？
2. 氦是一种不活泼的气体，氖是一种反应性极低的气体。它们的原子有什么共同点吗？

答案

1. 钠、钾和锂都属于同一族元素。锂、钠和钾这三种元素的最外层都只有一个电子。它们与水反应时都会生成碱。
2. 氦和氖原子的最外层电子已填满。而氖的第一层和第二层（K和L）电子已满，氦的第一层电子已满。因此它们没有自由电子，所以不会发生反应。

问题5

在现代元素周期表中，前十种元素中有哪些是金属？

答案

现代元素周期表的前十种元素是：

根据现代元素周期表，价层电子数为1、2或3的元素将被视为金属。所以从上面的表格我们可以得出结论，锂、铍和硼是现代元素周期表前十种元素中的金属。

问题6

考虑到它们在元素周期表中的位置，你预计哪种元素具有最大的金属性质？

Ga、Ge、As、Se、Be

答案

在给定的元素镓（Ga）、锗（Ge）、砷（As）、硒（Se）和铍（Be）中，镓是最具金属性质的，因为它位于第四周期最左侧，如果与上述元素相比。

元素的失电子能力取决于其在现代元素周期表中的位置。当我们从左到右横跨周期表移动时，由于核电荷的增加，原子的尺寸会减小。

这意味着周期表最左侧的元素将具有最大的原子尺寸和最小的核电荷，并且元素可以轻松失去电子，从而表现出更强的金属性质。由于镓位于最左侧，因此它具有最大的金属性质。

NCERT 10年级科学第5章练习题解决方案

问题 1

关于从左到右横跨元素周期表各周期时的变化趋势，以下哪个陈述是不正确的？

1. 元素的金属性质减弱。
2. 价电子数增加。
3. 原子更容易失去电子。
4. 氧化物变得更具酸性。

答案

c.) 原子更容易失去电子。

如果我们从左到右横跨元素周期表移动，元素的失电子能力会降低。这是因为核电荷的增加减小了原子的尺寸，并用强大的核力束缚电子，使得元素难以失去电子。

问题2

元素X形成一种化学式为XCl₂的氯化物，它是一种具有高熔点的固体。X最有可能在周期表中的哪个族？

1. Na
2. Mg
3. Al
4. Si

答案

b.) Mg

如问题所述，它形成化学式为XCl2的氯化物，因此元素X需要捐献2个电子给Cl。这里只有Mg是拥有2个电子并与氯形成MgCl₂的元素。

钠最外层有1个电子形成NaCl，铝有3个，形成AlCl₃，银有4个，形成SiCl₄。

问题3

哪个元素具有

1. 两个电子已完全填满的壳？
2. 电子构型为2, 8, 2？
3. 共有三个壳，最外层有四个电子？
4. 共有两个壳，最外层有三个电子？
5. 第二个壳的电子数是第一个壳的电子数的两倍？

答案

1. 有两个壳且两个壳都已填满电子的元素是氖，其电子构型为（2, 8）。
2. 原子序数为12；因此，镁位于第12位。
3. 具有三个壳且最外层有四个电子的元素是硅，其电子构型为（2, 8, 4）。
4. 硼 (2, 3)
5. 碳 (2, 4)

问题4

1. 与硼在元素周期表同一列的所有元素有哪些共同点？
2. 与氟在元素周期表同一列的所有元素有哪些共同点？

答案

1. 硼的电子构型是（2, 3）。因此，价态为三且有三个价电子的元素将与硼在同一列或同一族。
2. 氟的电子构型是（2, 7）。因此，最外层有七个电子且价态为一的元素，当它们与氟在同一列或同一族时，将形成酸性氧化物。

问题5

一个原子的电子构型是2, 8, 7。

1. 这个元素的原子序数是多少？
2. 它会在以下哪些元素的化学性质上相似？（括号中是原子序数）
   N (7), F (9), P (15), Ar (18)

答案

1. 给定元素的原子序数是 2 + 8 + 7 = 17。
2. 由于其电子排布为2,8,7，它会具有与氟相似的化学性质，因为氟的最外层有7个电子。氟的电子构型是（2, 7），原子序数是9。

问题6

三个元素A、B和C在周期表中的位置如下所示：

a.) 指出A是金属还是非金属。

b.) 指出C比A更活泼还是更不活泼。

c.) C的尺寸会比B大还是小？

d.) 元素A会形成哪种类型的离子，阳离子还是阴离子？

答案

1. A是非金属，因为第17族的价是7，所有这些元素都接受电子。另一方面，金属是电子供体。
2. 非金属在族中向下移动时会变得越来越不活泼。因此，C比A更不活泼。它们变得不活泼是因为原子尺寸增大，核电荷减小。
3. 因为B和C属于同一周期，并且尺寸从左到右移动时减小，所以C比B小。
4. 因为A是非金属，它会形成阴离子。

问题7

氮（原子序数7）和磷（原子序数15）属于元素周期表的第15族。写出这两种元素的电子构型。哪一个的电负性更强？为什么？

答案

元素的电子构型是：

1. 氮 - (2,5)
2. 磷 - (2, 8, 5)

由于最外层更靠近原子核，原子核对电子有更强的磁拉力，因此氮的电负性更强。元素周期表中一个族中的吸引电子的趋势从上到下减小。

问题8

原子的电子构型与其在现代元素周期表中的位置之间有什么关系？

答案

现代元素周期表的基础是原子序数，它直接与电子构型相关。因此，可以从电子构型确定元素的族数和周期数。例如，如果一个元素的最外层有一个或两个电子，那么它将属于第1族或第2族。

碱金属都属于第1族，因为它们最外层都有一个电子。因此，所有第2族元素的最高层都有两个电子。第15族元素的最高层有5个电子。同样，元素的壳数决定了它的周期数。例如，镁的原子序数为12，其电子结构为2, 8, 2。因此，它是第三周期的元素。

问题9

在现代元素周期表中，钙（原子序数20）被原子序数为12、19、21和38的元素包围。其中哪些具有与钙相似的物理和化学性质？

答案

元素的电子构型是：

镁（Mg，原子序数12）和锶（Sr，原子序数38）将表现出与钙（原子序数20）相似的化学和物理性质，因为它们两者的价电子数与钙相同。

问题10

比较和对比门捷列夫元素周期表和现代元素周期表的元素排列。