元素周期表中的氢元素

元素周期表中的氢元素

河北省宣化县第一中学 栾春武

氢只有一个电子，根据这个特点，将它放在IA族内。它失去1个电子时成为H⁺，H⁺是质子，半径极小，不仅水溶液中没有单独的H⁺ 存在，而且也不能以单独的质点形式存在于晶格中，这是和任何其他碱金属离子不同的。氢虽然能和金属发生置换反应

 

（H₂ + CuO  Cu + H₂O ），但这种置换反应和金属离子之间的置换

 

（Fe + Cu^{2+  ₌₌₌} Fe²⁺ + Cu）在性质上是不同的，参加反应或释放出来的氢气是共价的氢分子而不是金属单质，把氢放在IA族就必然会出现它是唯一非金属的反常现象。实际上在许多情况下，氢的性质与卤素相似，因为它能形成H^－，也能形成双原子分子，所以也可以把它放在 ⅦA族当中，不过放在 ⅦA族，许多性质的变化趋势又与该族有一定的差异，因为氢的非金属性与任何卤素相比是最差的，而不是最强的。一般情况下，氢只做还原剂，但卤素各元素都可以做氧化剂。如果把氢放在ⅣA族（碳族）或其它任何一个孤立的位置上，这势必损害元素周期律这一客观事实，因此，通常人们仍将把它放在IA族，作为反常元素来处理。

 

【例题1】有人认为在元素周期表中，位于IA族的氢元素，也可放在 ⅦA族，下列物质能支持这种观点的是

A.HF         B. H₃O⁺           C. NaH            D. OH^－

 

解析：若把H放在ⅦA族，即卤素元素中，则H元素的某些性质应与Cl、F等元素相似，即H元素的化合价应为－1价，支持这种观点的只有答案C。因为在NaH中H元素的化合价为－1价。还可以用排除法，在选项A、B、D中，H元素的化合价都相同，均为+1价，所以选C。

 

答案：C

 

点拨：本题属于较简单的信息题，利用信息，综合分析，可以求解。但是如果对信息没有理解，或理解不透彻，不妨试用排除法，因为选择题的特点就是提供了四个选项，利用排除法可以简化解题思考过程，提高正确率。因此同学们在解题时，要注意一题多解。

 

【例题2】金属氢化物可以作为航空航天燃料电池的新型燃料。供氢效率是指单位质量金属氢化物提供氢气的量。下列四种金属氢化物供氢效率最高的是

A. LiH         B. NaH           C. MgH₂           D. KH

 

解析：根据题中供氢效率定义，容易计算出各选项中金属氢化物的供氢效率。显然，在碱金属氢化物中LiH的供氢效率最高，因为Li的相对原子质量最小，把MgH₂改写成1/2 MgH₂，Mg的相对原子质量的1/2还是比金属Li的大，所以选A项。

 

答案：A

 

点拨：本题情景新，以新材料作背景考查了离子型金属氢化物的供氢效率问题。看似陌生，立意较新，实际上是考查学生接受新概念、运用新知识的能力。这类题目的特点“起点高，落点低”，即用一种新的情景或新的技术作为命题背景，而实际上考查的还是课本基础知识或对这些知识的迁移与运用。因此我们在解答这类题目时要定下神，看清题，不要被题中的新情景、新概念所迷惑，而做错此类题目。

 

【例题3】X、Y、Z为短周期元素，其最外层电子数分别是1、4、6，则由这三种元素组成的化合物的化学式不可能是

A. XYZ         B. X₂YZ           C. X₂YZ₂           D. X₂YZ₃

 

解析：由短周期元素的最外层电子数可知：X可能是H、Li或Na；Y可能是C或Si；而Z可能是O或S。由此可知B可能是HCHO；C可能是HCOOH；D可能是H₂CO₃、H₂SiO₃、Na₂CO₃。

 

答案：A

 

【例题4】氢化铵（NH₄H）与氯化铵的结构相似，又知NH₄H与水反应有氢气生成，下列叙述不正确的是

A. NH₄H是离子化合物，既含离子键又含共价键

B. NH₄H溶于水，所形成的溶液显酸性

C. NH₄H与水反应时，NH₄H是氧化剂

D. NH₄H固体投入少量的水中，有两种气体产生

 

解析：NH₄Cl是由NH₄⁺ 与Cl^－ 组成的离子化合物，NH₄H的结构与NH₄Cl相似，即应该是NH₄⁺ 和H^－组成的离子化合物。NH₄⁺ 中有共价键，A选项正确；NH₄H中氢元素有－1价存在，故具有还原性，水中的氢元素为+1价，具有氧化性，二者反应生成氢气，其方程式为：NH₄H + H₂O ₌₌₌ NH₃·H₂O + H₂↑，由此可见在反应中NH₄H是还原剂，同时NH₄H中的NH₄⁺ 与H₂O中余下的OH^－离子结合生成NH₃·H₂O，NH₃·H₂O溶于水显碱性，另一方面NH₃·H₂O不稳定，可分解放出NH₃，因此可有两种气体（NH₃和H₂）放出。

 

答案：B、C

 

【练习】X、Y、Z三者均为短周期元素，已知X元素有一种同位素不含中子，Y元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，Z元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍。下列化学式①XYZ₃、②X₂YZ₂、③X₂YZ₃、④X₂Y₂Z₂、⑤X₂Y₂Z₄、⑥X₄Y₂Z₂中，并非都存在的一组分子是

A．①②              B．④⑥               C．③⑤        D．②④

 

解析：X元素有一种同位素不含中子，则X元素为H；根据题意不难推出Y元素为C；Z元素为O。所以这三种元素组成的物质就是碳元素的无机含氧酸或含氧衍生物，碳元素的无机含氧酸有：碳酸——H₂CO₃（③X₂YZ₃），含氧衍生物很多，其中题目中的②X₂YZ₂甲酸、④X₂Y₂Z₂为乙二醛、⑤X₂Y₂Z₄为乙二酸（草酸）、⑥X₄Y₂Z₂为乙酸（醋酸）。故选A。

 

答案：A