原子结构与元素的性质人教版高中化学必修1讲义Word下载.docx
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其原子结构示意图为:
原子结构特点如下:
(1)相似性:
最外层电子数都是
7。
(2)递变性:
F→I,核电荷数逐渐
增大,电子层数逐渐
2.卤素单质的物理性质
3.卤素单质的化学性质
(1)与H2反应
得出结论:
从F2到I2,与H2反应剧烈程度依次
减弱,生成气态氢化物的稳定性依次
减弱。
(2)卤素单质间的置换反应
Cl2、Br2、I2三种卤素单质的氧化性由强到弱的顺序是
Cl2>
Br2>
I2,相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是
I->
Br->
Cl-。
1.钾比钠活泼,钾能否从NaCl溶液中置换出钠?
提示:
不能,钾会先与NaCl溶液中的水反应。
2.如何从结构上理解碱金属元素从上到下金属性逐渐增强?
从上到下,碱金属元素原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,原子失电子变得越来越容易,故从上到下,金属性逐渐增强。
3.氯气能从NaBr溶液中置换出Br2,F2比Cl2活泼,F2能否从NaBr溶液中置换出Br2?
因为F2能与H2O发生反应(2F2+2H2O===4HF+O2),所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。
4.如何从结构上理解卤族元素从上到下单质的氧化性逐渐减弱?
卤族元素从上到下电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,所以原子得电子的能力逐渐减弱,单质的氧化性逐渐减弱。
课堂互动探究
知识点一 碱金属元素性质的相似性和递变规律
1.碱金属原子结构与性质的关系
2.相似性(用R表示碱金属元素)
3.递变性
具体情况如下:
1 同主族元素性质类似,下列关于碱金属元素的说法中正确的是( )
A.从上到下,原子半径和单质的熔沸点逐渐减小
B.Cs的活动性强于K,则Cs可从K的盐溶液中置换出K
C.Li、Na、K均可保存在煤油中
D.Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的离子半径逐渐增大,氧化性逐渐减弱
[批注点拨]
[解析] 碱金属元素从上到下原子半径逐渐增大,单质的熔沸点逐渐降低,A错误;
碱金属性质很活泼,在盐溶液中首先和水发生反应,故不能把其他金属置换出来,B错误;
锂的密度比煤油小,应保存在液体石蜡中,C错误;
碱金属元素从上到下金属性逐渐增强,所以对应阳离子的氧化性逐渐减弱,D正确。
[答案] D
[练1] 下列关于碱金属元素的说法正确的是( )
①原子结构的相同点是最外层电子数相同,都为1 ②原子结构的不同点是随核电荷数的增加,电子层数增多,原子半径增大 ③具有相似的化学性质,都是活泼金属 ④都具有强还原性,在化合物中显+1价 ⑤化学性质有差别,从Li到Cs,失电子能力逐渐增强
A.①③④B.①③⑤
C.②④⑤D.全部
答案 D
解析 碱金属元素原子的最外层都有一个电子,都易失去一个电子,具有强还原性,在化合物中显+1价,①③④正确;
碱金属元素从Li到Cs,原子半径逐渐增大,原子核对核外电子的束缚力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,②⑤正确。
[练2] 以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是( )
①对应氢氧化物中碱性最强的是CsOH ②单质熔点最高的是铯 ③与O2反应均可得到多种氧化物 ④单质的密度依次增大,均要保存在煤油中 ⑤单质的还原性依次增强 ⑥对应离子的氧化性依次增强
A.①③⑤B.②④⑥
C.②③④⑥D.①⑤
答案 C
解析 元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性也越强,由于金属性最强的元素是Cs,所以对应的氢氧化物中碱性最强的是CsOH,①正确;
碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低,所以单质熔点最低的是铯,②错误;
Li与O2反应只能得到Li2O,③错误;
Li的密度比煤油小,不能保存在煤油中,应该保存在液体石蜡中,④错误;
碱金属元素随原子序数的增加,原子半径逐渐增大,失电子能力逐渐增强,所以其单质的还原性依次增强,所以它们对应离子的氧化性依次减弱,⑤正确、⑥错误。
知识点二 卤族元素性质的相似性和递变规律
1.从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律
2.卤族元素单质化学性质的相似性和递变性
(1)相似性(用X代表卤族元素)
(2)递变性
①与H2反应越来越难,对应氢化物的稳定性逐渐减弱,还原性逐渐增强,即:
稳定性:
HF>
HCl>
HBr>
HI;
还原性:
HF<
HCl<
HBr<
HI。
②最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱,即酸性:
HClO4>
HBrO4>
HIO4。
(3)卤素单质的特殊性质
①氟元素无正价,无含氧酸。
②在常温下Br2是唯一的一种液态非金属单质。
③碘为紫黑色固体,易升华,淀粉遇I2变蓝色。
2 已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现进行氯气的性质实验(如图)。
玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指定部位颜色描述正确的是( )
选项
①
②
③
④
A
黄绿色
橙色
蓝色
无色
B
紫色
白色
C
D
[解析] 常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出Cl2,Cl2的颜色是黄绿色,①处充满黄绿色的Cl2;
Cl2进入玻璃管后与②处NaBr溶液发生置换反应生成Br2,溴的水溶液颜色为橙色,所以②处的白色棉球变为橙色;
Cl2和③处KI溶液反应置换出I2,淀粉溶液遇I2变蓝,③处棉球变为蓝色;
④处Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO的水溶液,用来进行Cl2的尾气吸收,尽管反应生成的物质均为无色,但棉球本身是白色的,所以④处的颜色为白色。
[答案] C
[练3] 下列说法中,不符合第ⅦA族元素性质特征的是( )
A.易形成-1价离子
B.最高价氧化物的水化物显酸性(氟除外)
C.从上到下元素的非金属性依次增强
D.从上到下元素对应氢化物的稳定性依次减弱
解析 第ⅦA族元素的原子最外层都有7个电子,易得到1个电子形成-1价离子,A不符合题意;
氟元素无正价,其余卤族元素的最高价氧化物的水化物都显酸性,B不符合题意;
从上到下卤族元素随着核电荷数的增加,非金属性逐渐减弱,对应氢化物的稳定性也逐渐减弱,C符合题意,D不符合题意。
[练4] 下列关于卤族元素由上到下性质递变的叙述,正确的是( )
①单质的氧化性增强 ②单质的颜色加深 ③气态氢化物的稳定性增强 ④单质的沸点升高 ⑤阴离子的还原性增强
A.①②③B.②③④
C.②④⑤D.④⑤
解析 卤族元素由上到下:
①单质的氧化性逐渐减弱;
②单质的颜色逐渐加深;
③气态氢化物的稳定性逐渐减弱;
④单质的沸点逐渐升高;
⑤阴离子的还原性逐渐增强,故C正确。
同主族元素性质的递变规律
本课归纳总结
1.必记两种方法
(1)元素金属性强弱可以从其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度,以及其最高价氧化物对应水化物的碱性强弱来判断。
(2)元素非金属性强弱可以从其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,或与氢气生成氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性强弱来判断。
2.卤素单质物理性质
氯气黄绿色,液溴深红棕,碘是紫黑固。
氯气易液化,溴易挥发,碘易升华。
3.熟记几个化学方程式
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1.下列不属于碱金属单质通性的是( )
A.硬度小、密度小、熔点低B.导热、导电性能强
C.焰色反应的颜色相近D.强还原性
解析 碱金属单质的硬度小、密度小、熔点低,是热和电的良导体,A、B不符合题意;
碱金属元素的焰色反应颜色各不相同,如钠为黄色、钾为紫色(透过蓝色钴玻璃观察)等,C符合题意;
碱金属元素原子都易失去1个电子,故单质具有强还原性,D不符合题意。
2.下列关于卤族元素的叙述正确的是(用X表示卤素原子)( )
A.随核电荷数的增加,X-的半径逐渐增大,还原性逐渐减弱
B.随核电荷数的增加,氢化物的稳定性逐渐增强
C.单质与水反应均可表示为X2+H2O===HX+HXO
D.随核电荷数的增加,单质的颜色逐渐加深
解析 随核电荷数的增加,X-的电子层数逐渐增多,离子半径逐渐增大,离子的还原性逐渐增强,故A错误;
卤族元素由上到下,非金属性逐渐减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱,故B错误;
氯、溴、碘单质与水反应可表示为X2+H2O===HX+HXO,氟单质和水反应生成的是HF和O2,故C错误;
卤族元素由上到下,单质的颜色逐渐加深,由F2→I2,单质的颜色依次是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色,故D正确。
3.下列关于碱金属元素的叙述中,错误的是( )
A.碱金属元素原子最外层都只有1个电子
B.按Li、Na、K、Rb、Cs顺序,单质的熔、沸点升高,密度增大
C.随核电荷数增加,对应氢氧化物的碱性增强
D.随电子层数增加,原子半径增大,金属性增强
答案 B
解析 碱金属元素原子最外层都只有1个电子,A正确;
按Li、Na、K、Rb、Cs顺序,单质的熔、沸点逐渐降低,密度呈逐渐增大的趋势,但钾的密度比钠小,B错误;
随核电荷数增加,碱金属元素的金属性逐渐增强,对应氢氧化物的碱性逐渐增强,C正确;
随电子层数增加,原子半径增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,碱金属元素的金属性逐渐增强,D正确。
4.下列关于卤素的叙述正确的是( )
A.卤素是典型的非金属元素,因此不能与其他非金属元素化合
B.卤素单质越活泼,其熔、沸点就越高
C.卤素单质都能和水剧烈反应
D.卤素单质都能和H2反应,且气态氢化物的稳定性随单质氧化性的增强而增强
解析 卤素是典型的非金属元素,能与其他非金属性较弱的非金属元素化合,例如氢气与氯气在光照条件下生成HCl,A项错误;
从上到下,卤族元素的非金属性逐渐减弱,单质的活泼性逐渐减弱,但相对分子质量逐渐增大,熔、沸点逐渐升高,B项错误;
卤素单质与水反应的剧烈程度与其非金属性有关,只有F2与水能剧烈反应,C项错误;
卤素的非金属性越强,单质的氧化性越强,生成气态氢化物的稳定性越强,D项正确。
5.下列对碱金属性质的叙述中,正确的是( )
A.碱金属元素的单质具有强还原性,可置换出硫酸铜溶液中的铜单质
B.碱金属单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物
C.碱金属单质与水反应生成碱和氢气
D.碱金属单质熔、沸点随着原子序数递增而升高
解析 碱金属元素的单质具有强还原性,易与H2O反应,故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属,A项错误;
锂在空气中燃烧生成的是氧化锂,而不是过氧化锂,B项错误;
碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低,D项错误;
碱金属都能与水反应生成对应的碱和氢气,C项正确。
6.砹是卤族元素,位于第六周期,根据卤素性质的递变规律,对砹及其化合物的叙述,正确的是( )
A.与H2的化合能力:
At2>
I2
B.砹在常温下为白色固体
C.砹原子的最外电子层上有7个电子
D.砹化氢很稳定不易分解
解析 从F到At,元素的非金属性逐渐减弱,与H2的化合能力逐渐减弱,氢化物的稳定性逐渐减弱,A、D两项不正确;
由F2到At2,单质的颜色逐渐加深,状态由气态到液态再到固态,I2是紫黑色固体,则砹为比I2颜色更深的固体,B项不正确;
卤族元素的原子,最外层上都有7个电子,C项正确。
7.某同学做同主族元素性质的相似性、递变性实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象(表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。
请你帮助该同学整理并完成实验报告。
(1)实验目的:
探究同主族元素性质的相似性和递变性。
(2)实验用品:
①仪器:
________、________、烧杯、镊子、小刀、玻璃片等。
②试剂:
金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1mol·
L-1NaBr溶液、0.1mol·
L-1NaI溶液、CCl4等。
(3)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的字母和化学方程式):
(4)实验结论:
_____________________。
答案
(2)试管 胶头滴管
(3)
(4)同主族元素性质相似,自上到下元素原子失去电子的能力增强,得到电子的能力减弱
解析 钾的金属性比钠强,钾与冷水反应比钠与冷水反应剧烈,产生的H2能发生燃烧或轻微的爆炸;
将新制氯水滴入NaBr溶液中,发生反应:
Cl2+2NaBr===Br2+2NaCl,用CCl4萃取,液体分层下层呈橙红色。
将溴水滴入NaI溶液中发生反应:
Br2+2NaI===I2+2NaBr,用CCl4萃取,液体分层,下层呈紫红色。