解读含陌生元素的数据表,要先找出它的族,再与族中已知成员比较,然后用趋势预测,并清楚说明答案是预测。
这个元素可能是隐去名字的真实元素,也可能是虚构元素。无论哪种,得分点都在推理:位置、趋势、预测。
步骤是什么?
- 定位元素。 用最外层电子数定族,用电子层数定周期。
- 找出同族的邻近元素。
- 用文字描述数据中的趋势:上升、下降或不变,大约变化多少。
- 预测数值或行为,使用内插(interpolation,在已知值之间)或外推(extrapolation,在已知值之外)。
- 说明把握程度。 内插通常更稳妥。外推需要写”预测”并附一个简短理由。
例题详解
下面的数据是为练习而编的虚构数据。它描述同一族的四个成员 A 到 D,按电子层数递增排列。元素 C 缺少熔点。
| 元素 | 电子层数 | 最外层电子数 | 熔点 / °C | 颜色 |
|---|---|---|---|---|
| A | 2 | 7 | −210 | 浅色 |
| B | 3 | 7 | −110 | 浅绿色 |
| C | 4 | 7 | ? | 红棕色 |
| D | 5 | 7 | 90 | 深灰色 |
任务一,族: 四个元素都有 7 个最外层电子,所以都在第 VII 族。
任务二,趋势: 熔点沿族往下上升:−210、−110、?、90。已知从 A 到 B 上升了 100。
任务三,内插 C: C 位于 B(−110 °C)和 D(90 °C)之间。中点是 (−110 + 90) ÷ 2 = −20 ÷ 2 = −10。所以 C 的熔点约为 −10 °C。检查:−10 落在 −110 和 90 之间,数值合理。因为 −10 °C 低于室温,所以 C 在室温下不是固体。它是液体还是气体,需要沸点才能判断,而表中没有给出。
任务四,外推有 6 个电子层的新元素 E: 到目前为止每一步的上升幅度相近,所以预测 E 的熔点高于 90 °C。合理的预测是”高于 90 °C,所以是固体”。根据这些数据不能相信一个精确数字,因为每一步的变化量可能改变。
注意措辞要诚实:用”预测”和”约”,而不是”是”和一个精确数值。
这里常犯什么错?
常见错误是忽略族,并把数据里没有的规律硬套上去。
错误答案: “元素 C 的熔点约为 −110 °C,和 B 一样,因为它紧挨着 B。”
这是照抄最近的邻居,而不是用趋势。数值沿族往下在变化,所以 C 必须落在 B 和 D 之间。
改正的方法:用数字。先写趋势,再写计算,最后写预测。对于表格之外的新元素,要加上”预测”,并避免给出精确数字。
自我检测
1. 某未命名元素有 3 个电子层和 1 个最外层电子。写出它的族、周期和元素类别。
查看答案
第 I 族,第 3 周期。 它是碱金属族中的金属(钠就是这种排布,2,8,1)。
2. 某一族的沸点(虚构数据):元素 P 为 20 °C,Q 为 60 °C,R 未知,S 为 140 °C。估计 R。
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R 位于 Q 和 S 之间:(60 + 140) ÷ 2 = 200 ÷ 2 = 100 °C,所以约为 100 °C(内插)。
3. 预测表格之外第五个元素的数值,与填补中间的空缺相比,是更可靠还是更不可靠?为什么?
查看答案
更不可靠。 外推超出了数据范围,趋势可能改变。内插则停留在已知值之间。
下一步
在周期规律练习题组中把这项技能与前面几课结合起来,其中包括有缺失数值的数据表。错题记录与重测队列可以帮你追踪自己在流程的哪一步失分。
课程的下一部分请继续学习金属与反应性。如果根据数据预测仍让你不自在,化学线上一对一补习可以给你新的数据表,并即时反馈你的推理。