反应性要靠证据来排序:元素反应有多剧烈,或者它能不能置换另一种元素。“反应性沿第 I 族往下上升”这样的规律是对证据的总结,而不是出发点。
这类题通常先给一张结果表,再问“按顺序排列”或“预测……会发生什么”。这里的习惯是先读表,再去想记忆。
证据长什么样?
两种证据涵盖了周期规律中的大多数题目。
与水反应(第 I 族)。 这些反应由老师在安全挡板后演示,你负责解读观察结果。反应越强,反应性越高。观察现象按剧烈程度递增,从平稳冒泡,到熔成小球在水面移动,再到使气体着火。
置换(displacement)(第 VII 族)。 把卤素与卤化物溶液混合,要么出现新颜色(发生反应),要么没有。发生反应,说明加入的卤素比化合物中原有的卤素更活泼。
例题详解
下表是为练习而编的虚构数据。“√”表示颜色变化显示发生了置换,“×”表示没有变化。
| 加入的卤素 | 与氯化钾 | 与溴化钾 | 与碘化钾 |
|---|---|---|---|
| 卤素 A | × | √ | √ |
| 卤素 B | × | × | √ |
| 卤素 C | × | × | × |
| 卤素 D | √ | √ | √ |
把 A、B、C、D 按反应性从高到低排列。
第一步,数每个的置换次数: D 三次,A 两次,B 一次,C 零次。
第二步,排序: 置换越多越活泼。顺序是 D > A > B > C。
第三步,写成结论: “卤素 D 置换了全部三种卤化物,所以它最活泼。卤素 C 一种也没置换,所以它最不活泼。”
第四步,用规律检验: 如果这些是第 VII 族的真实卤素,从上到下,最活泼的在最上面。所以 D 在 A 上面,其次是 B,再是 C。
其中一行的真实例子:Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂。检查原子:两边都是 2 个 Cl、2 个 K、2 个 Br。已配平。
这里常犯什么错?
常见的失误是凭习惯从位置预测,方向却弄反了。
错误答案: “碘在族的更下面,所以更活泼,会把溴从溴化钾中置换出来。”
这是借用了第 I 族的方向。对卤素来说,反应性沿族往下下降,所以碘比溴不活泼,不能置换溴。
改正的方法:由证据决定方向。氯能置换溴化物和碘化物,溴只能置换碘化物,碘两者都不能置换。溴加碘化钾有反应(Br₂ + 2KI → 2KBr + I₂);碘加溴化钾没有反应。
自我检测
1. 把溴化钾溶液分别加入溴水和碘溶液中。哪一个混合物(如果有的话)会发生反应?
查看答案
都没有。溴化钾里已经有溴,溴没有东西可置换。碘比溴不活泼,所以也不能置换溴。两者都没有反应。
2. 在一组虚构数据中,金属 P 浮在水面缓慢冒泡,金属 Q 熔化并快速移动,金属 R 着火。按反应性从低到高排列。
查看答案
现象越剧烈,反应性越高:P < Q < R。
3. 写出氯从碘化钾中置换碘的配平方程式。
查看答案
Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂。 左边原子:2 个 Cl、2 个 K、2 个 I。右边原子:2 个 K、2 个 Cl、2 个 I。已配平。
下一步
下一课解释趋势,但不要把所有族一视同仁会给出你刚用过的两个方向背后的原因。检查方程式可以用方程式配平推理训练器,反应中的物质的量可参考摩尔与方程式比例辅导器。
化学线上一对一补习中的老师可以给你新的结果表,直到读证据变成例行动作。