高一化学人教版卤族元素的结构与性质.docx

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高一化学人教版卤族元素的结构与性质

卤族元素的结构与性质

[学习目标定位]　1.知道卤族元素在周期表中的位置及其原子结构特点。

2.能说出卤族元素性质的相似性和递变性。

3.进一步掌握结构与性质的内在联系。

一、卤族元素的原子结构

1.填写下列表格。

元素名称

氟（F）

氯（Cl）

溴（Br）

碘（I）

原子序数

9

17

35

53

原子结构示意图

最外层电子数

7

7

7

7

电子层数

2

3

4

5

原子半径

由小到大

2.分析观察上表，卤族元素原子结构的共同点是最外层电子数都是7，不同点是电子层数和原子半径不同。

　卤族元素原子结构特点

1.已知某微粒的结构示意图为

，则下列说法正确的是（　　）

A.该元素位于第三周期0族

B.该元素位于第四周期ⅠA族

C.该元素是非金属元素

D.该元素是金属元素

答案　C

解析　该微粒原子核内有17个质子，为第17号氯元素，氯元素是非金属元素；核外有18个电子，说明是Cl得到一个电子形成了Cl－。

2.关于卤族元素，下列说法正确的是（　　）

A.所有卤族元素的微粒都易得电子

B.和F同一主族的元素都是非金属元素

C.化合物中卤族元素都显负价

D.卤族元素原子的原子半径从上到下逐渐减小

答案　B

解析　卤族元素的阴离子如Cl－等不能得电子，A选项错误；卤族元素都是非金属元素，B选项正确；NaClO中Cl为＋1价，C选项错误；从F→I，原子半径逐渐增大，D选项错误。

二、卤族元素单质的性质

1.卤素单质的物理性质

卤素单质

颜色和状态

密度

熔点/℃

沸点/℃

F2

淡黄绿色气体

1.69g·L－1（15℃）

－219.6

－188.1

Cl2

黄绿色气体

3.214g·L－1（0℃）

－101

－34.6

Br2

深红棕色液体

3.119g·cm－3（20℃）

－7.2

58.78

I2

紫黑色固体

4.93g·cm－3

113.5

184.4

分析上表可知，从F2到I2，颜色逐渐加深，熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大，水溶性逐渐减小。

2.卤素单质与H2反应

（1）填写下表

卤素单质

反应条件

化学方程式

产物稳定性

F2

暗处

H2＋F2===2HF

很稳定

Cl2

光照或点燃

H2＋Cl2

2HCl

较稳定

Br2

加热

H2＋Br2

2HBr

不如氯化氢稳定

I2

不断加热

H2＋I2

2HI

不稳定

（2）分析上表可知，从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐升高，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。

3.卤素单质间的置换反应

（1）按要求完成下列实验，并填写下表：

实验操作

实验现象

化学方程式

静置后，液体分层，上层无色，下层橙红色

2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2

静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色

2KI＋Br2===2KBr＋I2

静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色

2KI＋Cl2===2KCl＋I2

（2）由上述实验可知，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.卤素单质性质的相似性（X表示卤素元素）

（1）与H2反应：

X2＋H2

2HX。

（2）与活泼金属（如Na）反应：

2Na＋X2

2NaX。

（3）与H2O反应

X2＋H2O===HX＋HXO（X为Cl、Br、I）。

（4）与NaOH溶液反应

X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O（X为Cl、Br、I）。

2.递变性

随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，卤素原子得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。

（1）

（2）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。

（3）最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，即酸性：

HClO4＞HBrO4＞HIO4，HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸。

3.元素的非金属性强弱可以从其最高价氧化物的水化物的酸性强弱，或与氢气生成气态氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性来判断。

3.关于卤素（用X表示）的下列叙述正确的是（　　）

A.卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示

B.HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强

C.卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深

D.X－的还原性依次为F－

答案　C

解析　A项，F2与H2O反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2，不可用X2＋H2O===HXO＋HX表示；B项，HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱；D项，F2性质极为活泼，遇盐溶液先和水反应，故不能将相对分子质量大的卤素从它的盐溶液里置换出来。

特别提醒　卤素的特性

（1）氟元素无正价，无含氧酸，而Cl、Br、I有最高正价和含氧酸。

F－的还原性极弱。

（2）X2＋H2O===HX＋HXO而2F2＋2H2O===4HF＋O2。

（3）Br2在常温下是唯一的一种液态非金属单质。

（4）碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。

（5）氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。

4.砹是原子序数最大的卤族元素，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.砹能从NaCl溶液中置换出氯单质

答案　C

解析　从F2到At2，元素的非金属性逐渐减弱，与H2化合能力逐渐减弱，A项不正确；由F2到At2，单质的颜色依次加深，I2是紫黑色固体，则砹为黑色固体，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；因氧化性Cl2>At2，所以At2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D项不正确。

1.随着卤族元素原子序数递增，下列说法正确的是（　　）

A.单质的熔、沸点逐渐降低

B.最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱（F除外）

C.单质的氧化性逐渐增强

D.气态氢化物的稳定性逐渐增强

答案　B

解析　随着卤族元素原子序数的递增，单质的熔、沸点应逐渐升高，氧化性应逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱。

2.下列对卤素的说法不符合递变规律的是（　　）

A.F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱

B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱

C.F－、Cl－、Br－、I－的还原性逐渐增强

D.卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变浅，密度增大

答案　D

解析　从F→I原子半径依次增大，单质氧化性逐渐减弱，则阴离子的还原性逐渐增强，氢化物的稳定性逐渐减弱，卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色逐渐变深，密度也逐渐增大。

3.下列说法正确的是（　　）

A.F、Cl、Br的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8

B.从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律

C.卤素按F、Cl、Br、I的顺序，其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数增加电子层数增大起主要作用

D.砹是原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的递变规律，砹易溶于水，难溶于CCl4

答案　C

解析　F的次外层电子数为2，Br的次外层电子数为18，A项错误；元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，B项错误；由碘微溶于水，

易溶于四氯化碳，可推知，砹微溶于水，易溶于CCl4，D项错误。

4.

（1）常见卤素氢化物中最不稳定的是__________（写化学式）。

（2）下列单质熔、沸点随原子序数递增而升高的是____________（填字母，下同）。

A.碱金属元素B.卤族元素

（3）下列反应中，更剧烈的是__________。

A.钠与水反应B.钾与水反应

（4）取下列溶液分装两试管，再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳，用力振荡、静置后，四氯化碳层显紫红色的是__________。

A.溴化钠溶液B.碘化钾溶液

答案　

（1）HI　

（2）B　（3）B　（4）B

解析　常见卤素中碘元素的非金属性最弱，氢化物最不稳定的是HI；碱金属元素的单质熔、沸点随原子序数递增而降低，卤素单质熔、沸点随原子序数递增而升高；钾比钠活泼，与水反应更剧烈；氯水与NaBr、KI溶液分别生成Br2、I2，而二者的四氯化碳溶液分别为橙红色、紫红色。

5.

（1）向NaBr和KI的混合溶液中，通入足量的Cl2后，将溶液蒸干并灼烧，最后蒸发皿中剩余的物质是________，写出反应的化学方程式：

____________________________________。

（2）向KI溶液中滴入淀粉溶液，现象是______________，再滴入氯水，现象是______________，有关反应的离子方程式为_______________________________________________________。

答案　

（1）NaCl、KCl　2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2、2KI＋Cl2===2KCl＋I2

（2）无明显变化　溶液变蓝色　Cl2＋2I－===2Cl－＋I2

[基础过关]

题组一　卤素的原子结构及性质变化规律

1.卤素是最活泼的一族非金属，下列关于卤族元素的说法正确的是（　　）

A.卤素单质的最外层电子数都是7

B.从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，半径依次减小

C.从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子的得电子能力依次减弱

D.卤素单质与H2化合由易到难顺序为F2

答案　C

解析　卤素原子最外层有7个电子，而不是单质最外层有7个电子，A项错误；卤素原子从F到I，电子层数依次增多，半径依次增大，原子核对最外层电子吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱，故B项错误，C项正确；单质与H2化合由易到难顺序为F2>Cl2>Br2>I2，D项错误。

2.下列各组物质性质比较的表示中，正确的是（　　）

A.还原性：

HF>HCl>HBr>HI

B.稳定性：

HF

C.与水反应由易到难：

Cl2>Br2>I2>F2

D.密度：

F2

答案　D

解析　A项应为HI>HBr>HCl>HF；B项应为HF>HCl>HBr>HI；C项应为F2>Cl2>Br2>I2。

3.下列关于卤族元素由上到下性质递变规律的叙述，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.②③④C.②④⑤D.①③⑤

答案　C

解析　F2、Cl2、Br2、I2氧化性依次减弱，其对应的阴离子F－、Cl－、Br－、I－的还原性依次增强，故①叙述错误，⑤叙述正确；F2、Cl2、Br2、I2的颜色由淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色逐渐加深，②叙述正确；HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，③叙述错误；F2、Cl2、Br2、I2在通常情况下其状态变化为气→液→固，则沸点逐渐升高，④叙述正确，C正确。

4.往碘化钾溶液中先加入氯水，再加入CCl4振荡，静置后出现分层，下层呈（　　）

A.橙红色B.紫红色C.无色D.深褐色

答案　B

解析　碘化钾中加入氯水发生反应2KI＋Cl2===2KCl＋I2，加入CCl4后由于碘易溶于CCl4，CCl4层（下层）呈现紫红色。

5.若能发现第117号元素X，它的原子结构与卤族元素相似，电子排布有7个电子层，且最外层有7个电子。

下列叙述中正确的是（　　）

A.此X元素的气态氢化物的化学式为HX，在常温下很稳定

B.其单质带有金属光泽，具有强氧化性，可与KI发生置换反应生成I2

C.其单质的分子式为X2，易溶于有机溶剂

D.AgX是一种有色的易溶于水的化合物

答案　C

解析　因为此X显－1价，所以X元素的气态氢化物的化学式为HX，但由于X的非金属性很弱，所以HX在常温下很不稳定，A错误；X单质氧化性比碘弱，不可与KI发生置换反应，B错误；类比Br2、I2等，C正确；类比AgCl、AgBr等，D错误。

题组二　卤素的特殊性

6.①溴水　②氯水　③碘酒　④氯化钾　⑤酸性高锰酸钾溶液。

其中能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的是（　　）

A.①②③B.①⑤

C.①②③⑤D.③④⑤

答案　C

解析　单质碘可使淀粉变蓝，故加入物质中如含有单质碘或能与KI反应生成单质碘的，均可使湿润的淀粉KI试纸变蓝。

溴水和氯水中分别存在Br2、Cl2，可与KI反应置换出碘单质；碘酒是碘的酒精溶液，碘以I2分子形式溶解在酒精中；酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，可将I－氧化生成碘单质；氯化钾不与KI反应，没有碘单质生成。

7.下列叙述正确的是（　　）

A.使湿润淀粉KI试纸变蓝色的气体必为氯气

B.氟气与熔融状态下的氯化钠反应可产生氯气

C.可用加热的方法分离碘和NH4Cl

D.溴水应存放在胶头滴瓶（棕色）中

答案　B

解析　凡能使KI中碘离子较快氧化为I2的气体均能使淀粉变蓝，如Br2蒸气、臭氧（O3）等，碘蒸气当然也能使该试纸中的淀粉变蓝；氟气与NaCl溶液相遇时，F2先与水反应生成HF和O2，不能置换出氯气，但题述的不是水溶液而是熔融状态下的NaCl，可置换出氯气：

F2＋2NaCl（熔融）===2NaF＋Cl2；碘受热易升华，而NH4Cl分解后得到的NH3和HCl会重新化合，故用加热的方法不能分离二者；用棕色瓶正确，但滴瓶有胶头，溴会严重腐蚀橡胶，所以不能用胶头滴瓶，D不正确。

题组三　卤素互化物的性质

8.溴化碘（IBr）的化学性质很像卤素的单质，它能与大多数金属、非金属化合生成卤化物，它也能与水发生以下反应：

IBr＋H2O===HBr＋HIO。

下列有关IBr的叙述中，不正确的是（　　）

A.在很多反应中IBr是强氧化剂

B.IBr与水反应时既作氧化剂，又作还原剂

C.IBr与AgNO3溶液反应会生成AgBr沉淀

D.IBr与NaOH溶液反应时，生成NaBr和NaIO

答案　B

解析　此题是一道信息题，题中给出了三点信息：

①溴化碘（IBr）暗示Br呈－1价，I呈＋1价；②IBr性质与卤素相似；③IBr与水反应生成HIO和HBr。

由②可知，IBr是一种强氧化剂。

分析IBr中各元素的化合价，确定碘为＋1价，溴为－1价。

再结合③，可知IBr与水的反应不是氧化还原反应，而是复分解反应。

因此，A、C、D正确，B不正确。

题组四　碱金属与卤族元素的综合考查

9.借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断，其中正确的是（　　）

A.已知Ca是第四周期ⅡA族的元素，故Ca（OH）2的碱性比Mg（OH）2的碱性弱

B.已知As是第四周期ⅤA族的元素，故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强

C.已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈

D.已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多，故Cl的原子半径比F的原子半径大

答案　D

解析　由碱金属元素和卤族元素的递变性可知，同主族元素从上到下金属性递增，非金属性递减，最高价氧化物对应的水化物碱性增强，金属活动性增强，非金属气态氢化物稳定性减弱，A、B、C错误；同主族随核电荷数增大，原子半径递增，D正确。

10.下列有关性质的比较，不正确的是（　　）

A.酸性强弱：

HI>HBr>HCl

B.非金属性：

O>S>Se

C.还原性强弱：

F－>Cl－>I－

D.碱性强弱：

KOH>NaOH>LiOH

答案　C

解析　非金属元素原子得电子能力越强，其相应离子还原性越弱，故还原性强弱应为F－

[能力提升]

11.已知元素aA、bB、cC、dD、eE的原子结构示意图分别为

请回答下列问题：

（1）属于同周期的元素是__________（填元素符号，下同），属于同主族的元素是__________。

（2）金属性最强的元素是__________，非金属性最强的元素是__________。

（3）上述元素中最高价氧化物对应的水化物碱性最强的是__________。

答案　

（1）Na、Al、Cl　F、Cl、Br　

（2）Na　F　（3）NaOH

解析　

（1）弄清原子结构示意图与元素在周期表中的位置关系，即电子层数与周期数相等，所以A、B、C同周期。

主族的族序数与最外层电子数相等，所以B、D、E同主族。

（2）同周期从左到右金属性减弱，非金属性增强；同主族从上到下金属性增强，非金属性减弱。

所以Na的金属性最强，F的非金属性最强。

（3）金属性越强，最高价氧化物对应的水化物碱性越强。

12.下表为元素周期表的一部分，请回答有关问题：

族

周期　　

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

0

二

①

②

三

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

四

⑨

⑩

（1）⑤和⑧的元素符号分别是__________（填写元素符号，下同）和__________________。

（2）表中最活泼的金属是__________，非金属性最强的元素是__________。

（3）表中能形成两性氢氧化物的元素是__________，分别写出该元素的氢氧化物与⑥和⑨的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式：

________________________________________，

________________________________________________________________________。

（4）请设计一个实验，比较⑦⑩单质氧化性的强弱：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）Si　Ar　

（2）K　F

（3）Al　2Al（OH）3＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋6H2O

Al（OH）3＋KOH===KAlO2＋2H2O

（4）取无色溴化钠的水溶液少许，加入新制氯水，溶液变橙红色

解析　根据周期表中元素的位置可以确定各种元素，如下表所示：

族

周期　　

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

0

二

①N

②F

三

③Mg

④Al

⑤Si

⑥S

⑦Cl

⑧Ar

四

⑨K

⑩Br

13.某同学做同主族元素性质相似性、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（见下表，表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系）。

实验方案

实验现象

①将氯水滴加到溴化钠溶液中，振荡后加入适量CCl4液体，振荡，静置

A.浮在水面上，熔成小球，不定向移动，随之消失

②将一小块金属钠放入冷水中

B.分层，上层无色，下层紫红色

③将溴水滴加到NaI溶液中，振荡后加入适量CCl4液体，振荡，静置

C.浮在水面上，熔成小球，不定向移动，并伴有轻微的爆炸声，很快消失

④将一小块金属钾放入冷水中

D.分层，上层无色，下层红棕色

请你帮助该同学整理并完成实验报告。

（1）实验目的：

____________________________________________________。

（2）实验用品：

①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液体等；

②仪器：

__________、__________、________、镊子、小刀、玻璃片等。

（3）实验内容（填写与实验方案对应的实验现象的标号和化学方程式）：

实验方案

实验现象

化学方程式

①

②

③

④

（4）实验结论：

_______________________________________________________。

答案　

（1）探究同主族元素性质的相似性和递变性

（2）试管　胶头滴管　烧杯（培养皿）

（3）

实验方案

实验现象

化学方程式

②

A

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

③

B

Br2＋2NaI===2NaBr＋I2

④

C

2K＋2H2O===2KOH＋H2↑

（4）同主族元素性质相似；自上而下元素原子失电子能力增强，得电子能力减弱

解析　本题是一个设计实验题，题目较灵活，考查基础知识和运用知识能力；另外，今后在实验现象中应加强语言描述和记忆，这是许多学生的弱项。

14.某溶液中Cl－、Br－、I－的物质的量之比为2∶3∶4。

（1）要使溶液中的Cl－、Br－、I－的物质的量之比变为4∶3∶2，则通入Cl2的物质的量与原溶液中I－的物质的量之比为______。

（2）要使溶液中只有Cl－和Br－，而刚好没有I－，则此时Cl－和Br－的物质的量之比为________。

（3）若要使溶液中只有Cl－，则通入Cl2的物质的量和原溶液中Br－的物质的量之比为__________。

答案　

（1）1∶4　

（2）2∶1　（3）7∶6

解析　通入Cl2时，Cl2先氧化还原性较强的I－，I－被氧化完全后，再氧化Br－。

（1）设原Cl－、Br－、I－的物质的量分别为2mol、3mol、4mol，当变为4mol、3mol、2mol时，Br－没减少，I－减少2mol，消耗Cl21mol，故通入Cl2的物质的量与原溶液中I－的物质的量之比为1∶4。

（2）当I－被氧化完全时，消耗2molCl2，生成4molCl－，此时Cl－和Br－的物质的量之比为6∶3，即2∶1。

（3）当Br－和I－被全部氧化时，3molBr－消耗Cl21.5mol、4molI－消耗Cl22mol，则通入Cl2的物质的量与原Br－的物质的量之比为3.5∶3，即7∶6。