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第三周期包含从钠到氩的8个元素。根据题目信息,我们知道钠的金属性比镁强,镁比铝强。这种金属性递变规律与原子结构密切相关。从左到右,原子核电荷数增加,原子半径减小,原子失去电子的能力逐渐减弱,因此金属性依次递减。
金属性的强弱本质上反映了原子失去电子能力的强弱。金属性越强的元素,越容易失去最外层电子,因此化学反应越活泼。从原子结构看,钠原子最外层只有1个电子,且原子半径最大,失电子最容易。镁原子有2个外层电子,铝原子有3个外层电子,随着核电荷数增加和原子半径减小,失电子越来越困难。因此反应活性顺序为钠大于镁大于铝。
现在我们分析三种元素与水的反应。钠与水在常温下发生剧烈反应,产生氢氧化钠和氢气,反应非常激烈,甚至可能爆炸。镁与水反应较缓慢,通常需要热水或水蒸气才能明显反应。铝与水的反应极其缓慢,在常温下几乎不反应,即使在高温下反应也很缓慢。这是因为铝表面有致密的氧化膜保护。因此,与水反应最剧烈的是钠。
接下来我们分析最高价氧化物。最高价氧化物是指元素在化合物中显示最高正价所形成的氧化物。钠的最高价氧化物是氧化钠Na₂O,钠显+1价。镁的最高价氧化物是氧化镁MgO,镁显+2价。铝的最高价氧化物是氧化铝Al₂O₃,铝显+3价。从结构上看,这些氧化物都是离子化合物,但性质有所不同。氧化钠是强碱性氧化物,氧化镁是碱性氧化物,而氧化铝是两性氧化物。
现在分析最高价氧化物对应水化物的碱性。氧化钠与水反应生成氢氧化钠,氧化镁与水反应生成氢氧化镁,氧化铝与水反应生成氢氧化铝。根据金属性递变规律,金属性越强,其氧化物的水化物碱性越强。氢氧化钠是强碱,完全电离,pH约为14。氢氧化镁是中强碱,部分电离。氢氧化铝是弱碱,电离程度很小。因此,碱性强弱顺序为氢氧化钠大于氢氧化镁大于氢氧化铝。所以最高价氧化物对应水化物碱性最强的是氢氧化钠。