Question

探究物质组成的奥秘。元素之义，人们很早就意识到，所有物质都是由几种亘古不变的基本成分-“元素”组成的。古希腊学者提出复杂的物质世界是由“水、木、火和空气”四种基本成分组成的。

I．空气是元素吗？

（1）瑞典化学家舍勒发现，将磷放在密闭钟罩内的水面上方燃烧（如图1所示），产生白烟（成分为五氧化二磷），一段时间后观察到钟罩内水面大约上升_____，被消耗的气体是氧气，该反应的文字表达式为_____，舍勒接着把一支燃着的蜡烛放进剩余的空气里，蜡烛立即熄灭了。舍勒把不能支持蜡烛燃烧的空气称为“无效的空气”，其主要成分是_____（写化学式），上述实验证明空气是一种混合物，因此，空气不是元素。

II．水是元素吗？

（实验探究）

（2）1781年，英国科学卡文迪什通过实验发现，将氢气和氧气按一定比例混合点燃后能生成水，写出该变化的文字表达式_____ ，该反应的基本类型是_____。法国科学家拉瓦锡发现，水通电时能分解，写出此反应的文字表达式_____。

上述两个实验说明，水不是组成物质的元素。

①图2为电解水实验，请将下表填写完整。

实验方案	实验现象	结论
_____放在玻璃管a尖嘴处，慢慢打开活塞，观察现象。	气体燃烧，发出淡蓝色火焰	玻璃管a上方收集的气体_____，（写化学式），不是水蒸气
_____放在玻璃管b尖嘴处，慢慢打开活塞，观察现象。	带火星的木条复燃	玻璃管b上方收集的气体为_____，（写化学式），不是水蒸气

②实验表明，水通电后发生了化学变化。

化学变化中不变的微粒是_____，老师指出，该微粒也是构成物质的基本粒子。小组同学通过填写物质的构成及构成物质的粒子间的关系图，理解了老师的说法。请将图3中的a、b、c三处填写完整a_____、b_____、c_____。

III．木和火是元素吗？

（3）查阅资料：“木”（木材）隔绝空气加强热可得到木煤气[主要成分为一氧化碳（CO）、氢气（H₂）、甲烷（CH₄）]、木焦油、木炭等，这种生产方式化工生产中称为干馏，由此判断“木”_____（填“是”或“不是”）元素。“火”不属于物质，因此，“火”不是元素。

IV．元素的概念及其应用

（4）课本上元素的概念是：“把具有……的原子归为一类，每一类原子称为一种元素。”其中“一类原子”包括_____。

A 质子数和中子数都相同的所有原子         

B 质子数不同，中子数相同的所有原子

C 质子数相同，中子数不同的所有原子

（5）水分子中的氢原子质子数为1，中子数为0，重水（D₂O）分子中的重氢原子（符号“D”）质子数和中子数均为1，氢原子和重氢原子是否都是氢元素的原子，为什么？ _____。从宏观的角度看，重水是由_____（填名称）元素组成的。

（6）世界上的物质都是由元素组成的，图4为地壳中的元素分布，地壳中含量最多的金属元素与氧元素形成的化合物的化学式为_____，其相对原子质量为_____。

元素密码——元素周期表

（7）①自元素被发现以来，科学家一直在寻找已发现元素的排列规律，1869年，俄国化学家_____发现化学元素的周期性，排列出第一张元素周期表。成为科学家探索未知世界的有力工具。图5是元素周期表的一部分，空白部分被墨水沾黑，图6是镁原子的结构示意图。据图回答下列问题：

②结合图6分析镁原子不显电性的原因_____。

③图5中空白处元素的原子序数为_____，位于元素周期表第_____周期，若用R表示该元素，则R与氯元素组成的化合物的化学式为_____。

Answer

1/5 磷+氧气五氧化二磷 N2 氢气+氧气水 化合反应 水氢气+氧气 将燃着的木条 H2 将带火星的木条 O2 原子 离子 原子 分子 不是 AC 是，核内质子数都是1或核内质子数相同 由氢元素和氧元素组成的 Al2O3 102 门捷列夫 原子核带的正电荷数和核外电子带的负电荷数相等或原子核和核外电子所带的电荷电量相等，电性相反 20 四 RCl2

【解析】

（1）将磷放在密闭钟罩内的水面上方燃烧（如图1所示），产生白烟（成分为五氧化二磷），一段时间后观察到钟置内水面大约上升五分之一，被消耗的气体是氧气，该反应的文字表达式为：磷+氧气五氧化二磷；舍勒接着把一支燃着的蜡烛放进剩余的空气里，蜡烛立即熄灭了。舍勒把不能支持蜡烛燃烧的空气称为“无效的空气”，其主要成分是N2，上述实验证明空气是可分的，因此，空气不是元素；

（2）1781年，英国科学卡文迪什通过实验发现，将氢气和氧气按一定比例混合点燃后能生成水，该变化的文字表达式为：氢气+氧气水，该反应是由两种物质生成一种物质的反应，其基本类型是化合反应；水通电生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：水氢气+氧气；

①氢气具有可燃性，在空气中能安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出热量；氧气具有助燃性能使带火星的木条复燃，常用来检验氧气。

实验方案

实验现象

结论

将燃着的木条放在玻璃管a尖嘴处，慢慢打开活塞，观察现象。

气体燃烧，发出淡蓝色火焰

玻璃管a上方收集的气体H2，，不是水蒸气

将带火星的木条放在玻璃管b尖嘴处，慢慢打开活塞，观察现象。

带火星的木条复燃

玻璃管b上方收集的气体为O2，不是水蒸气

②实验表明，水通电后发生了化学变化，该化学变化过程是：构成水分子的氢原子、氧原子重新结合成氢分子、氧分子，由此可见，化学变化中不变的微粒是原子；构成物质的微粒有分子、原子和离子，原子可形成分子，原子得失电子形成离子。所以a是离子、b原子、c是分子；

（3）“木”（木材）隔绝空气加强热可得到木煤气（主要成分为CO、H2、CH4）、木焦油、木炭等，这种生产方式化工生产中称为干馏，由此判断“木”不是元素。

（4）课本上元素的概念是：把的原子归为一类，每一类原子称为一种元素。其中“一类原子”包括质子数和中子数都相同的所有原子；质子数相同，中子数不同的所有原子。故选AC；

（5）水分子中的氢原子质子数为1，中子数为0，重水（D2O）分子中的重氢原子（符号“D”）质子数和中子数均为1，氢原子和重氢原子都是氢元素的原子，这是因为氢原子和重氢原子核内质子数都是1或核内质子数相同；从宏观的角度看，重水是由氢元素和氧元素组成的；

（6）地壳中含量最多的元素是氧元素，含量最多的金属元素是铝元素，氧元素和铝元素组成的化合物是氧化铝，在氧化铝中，铝元素的化合价是+3，氧元素的化合价是-2，根据化合物中元素化合价代数和为零可知，氧化铝中铝原子和氧原子的个数比是2：3，因此氧化铝的化学式是Al2O3，其相对分子质量=27×2+16×3=102；

（7）①自元素被发现以来，科学家一直在寻找已发现元素的排列规律，1869年，俄国化学家门捷列夫发现化学元素的周期性，排列出第一张元素周期表；

②结合图6分析镁原子不显电子的原因是原子核带的正电荷数和核外电子带的负电荷数相等或原子核和核外电子所带的电荷电量相等，电性相反；

③图5中空白处元素的原子序数为20，相对原子质量为40.08，核外电子层数是4，位于元素周期表第四周期，最外层电子数是2，在化学反应中易失去电子，若用R表示该元素，R元素在化合物中的化合价是+2，氯元素在和R总称的化合物中的化合价是-1，化合物中元素化合价代数和为零，则R与氯组成的化合物的化学式为RCl2。