高中化学必修2第一章 第一节 第2课时.docx

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高中化学必修2第一章第一节第2课时

第2课时　元素的性质与原子结构

一、碱金属元素的结构与性质

1．碱金属元素的原子结构规律

元素名称

锂

钠

钾

铷

铯

元素符号

Li

Na

K

Rb

Cs

原子结构示意图

原子半径/nm

0.152

0.186

0.227

0.248

0.265

碱金属原子结构特点：

2．碱金属单质的物理性质

3．碱金属单质的化学性质

（1）实验探究

①钠、钾与氧气反应

②钠、钾与水反应

反应

钠与水的反应

钾与水的反应

操作

现象

相同点：

金属在水面上；金属成闪亮的小球；小球；发出；反应后的溶液呈色

不同点：

钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧

化学方程式

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

2K＋2H2O===2KOH＋H2↑

结论

与水反应剧烈程度：

KNa金属的活泼性：

KNa

（2）碱金属的原子结构与化学性质的递变关系：

从Li到Cs，随核电荷数的增加，电子层数逐渐，原子半径逐渐，原子核对最外层电子的引力逐渐，元素金属性逐渐。

（1）碱金属单质的密度均小于水（）

（2）碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低（）

（3）碱金属单质与水剧烈反应生成碱和氢气（）

（4）碱金属单质在空气中燃烧生成过氧化物（）

（5）碱金属元素的原子半径逐渐增大，金属性依次增强（）

（6）钾比钠原子半径大，钾比钠活泼，所以钾可以从氯化钠溶液中置换出钠单质（）

（2018·北京汇文中学月考）已知铷（Rb）是37号元素，其相对原子质量是85.5，与钠同主族，回答下列问题：

（1）铷位于第________周期，其原子半径比钠元素的原子半径________（填“大”或“小”）。

（2）铷单质性质活泼，写出它与氯气反应的化学方程式：

_____________________________。

铷单质易与水反应，反应的离子方程式为_______________________________________，

实验表明，铷与水反应比钠与水反应________（填“剧烈”或“缓慢”）。

（3）同主族元素的同类化合物的化学性质相似，分别写出①过氧化铷与CO2反应的化学方程式：

_____________________________________________；

②过量的RbOH与AlCl3反应的离子方程式：

_______________________________________

________________________________________________________________________。

碱金属性质的相似性和递变性

（1）相似性

—最高价氧化物对应的水化物的化学式为ROH，且均为强碱

（2）递变性

具体情况如下：

①与氧气反应

从Li→Cs，与氧气反应越来越剧烈，产物越来越复杂。

如Li与O2生成Li2O，Na与O2生成Na2O2，K与O2生成KO2。

②与H2O（或酸）的反应

从Li→Cs，与H2O（或酸）反应越来越剧烈。

如K与H2O反应能发生轻微爆炸，Rb、Cs则遇水会发生爆炸。

因Na、K等活泼的金属易与H2O反应，故不能从水溶液中置换出不活泼的金属，只有在熔融状态下才能置换出不活泼的金属。

③最高价氧化物对应的水化物的碱性：

LiOH

二、卤族元素的结构与性质

1．卤族元素的原子结构

元素名称

氟

氯

溴

碘

元素符号

F

Cl

Br

I

原子结构示意图

原子半径/nm

0.071

0.099

1.14

1.33

卤族元素原子结构特点：

2．卤素单质的物理性质及递变规律

F2

Cl2

Br2

I2

颜色

状态

气态

气态

熔沸点

逐渐

3.卤素单质的化学性质

（1）与氢气的化合

F2

Cl2

Br2

I2

与H2反应条件

不断加热

氢化物稳定性

很稳定

较稳定

不如稳定

不稳定、易分解

结论

从F2→I2与H2化合越来越，氢化物稳定性逐渐

（2）卤素单质间的置换反应

实验操作

实验现象

化学方程式

静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈

2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl

静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈

2KI＋Cl2===2KCl＋I2

静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈

Br2＋2KI===2KBr＋I2

结论

从Cl2→I2氧化性逐渐

4.卤族元素性质与原子结构的关系

从F到I，随核电荷数的增加，电子层数逐渐，原子半径逐渐，原子核对最外层电子的引力逐渐，得电子能力逐渐，元素非金属性逐渐。

（1）卤素单质颜色逐渐加深，熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大（）

（2）卤素单质随着核电荷数增加，氧化性依次减弱，与H2反应剧烈程度依次减弱，生成气态氢化物的稳定性增强（）

（3）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，电子层数增多，原子半径增大，原子核对电子的吸引作用减弱（）

（4）卤素原子最外层电子数都是7个，所以卤素单质易得电子，在氧化还原反应中卤素单质只表现氧化性（）

1．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）：

单质X2

化合物→最高价氧化物对应水化物（除氟外）都为强酸

（2）递变性

具体表现如下：

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，其水溶液的酸性逐渐增强，即：

稳定性：

；

还原性：

；酸性：

。

②最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，即。

2．从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律

某校化学学习小组设计了相关实验来探究元素周期律。

该组同学为验证卤素单质氧化性的相对强弱，用如图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验）。

实验过程及现象：

Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸；

Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹；

Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a；

Ⅳ.打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，静置后CCl4层溶液变为紫红色。

请回答下列有关问题。

（1）B中溶液由黄色变为棕红色时发生反应的离子方程式为_____________________________。

（2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是___________________________________。

（3）由此实验得出的结论：

同主族元素从上到下，原子的得电子能力逐渐________（填“减弱”或“增强”）。

（4）B和C仪器口放置浸有NaOH溶液的棉花的作用是________________________________。

1．（2019·沈阳月考）下列说法错误的是（　　）

A．Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多

B．Li、Na、K、Rb元素的原子半径逐渐增大，金属性依次增强

C．因为Na比K容易失去电子，所以单质Na比K的还原性强

D．O与S为同主族元素，且O比S的非金属性强

2．（2018·天津一中高一期中）下列说法正确的是（　　）

A．Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2

B．砹位于第六周期ⅦA族，其简单氢化物的稳定性大于氯化氢

C．卤族元素单质的熔、沸点随原子序数的增大而升高

D．第二周期非金属元素的简单氢化物溶于水后，水溶液均呈酸性

3．下列关于卤素（用X表示）的叙述正确的是（　　）

A．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强B．卤素单质与水都生成HX和HXO

C．其单质都有颜色，都有毒D．卤素单质与其他物质化合时，均表现为还原性

4．（2018·哈尔滨三中模拟）砹（At）属于卤族元素，下列关于砹（At）及其化合物具有的性质推测不正确的是（　　）

A．单质砹易溶于某些有机溶剂B．AgAt是难溶于水的有色固体

C．HAtO4的酸性比HClO4的弱D．HAt难溶于水，且受热很难分解

5．根据元素周期表回答下列问题：

（1）自然界稳定存在的元素中，金属性最强的元素是________，非金属性最强的元素是____________。

（2）在稳定存在的碱金属元素中，最高价氧化物对应水化物的碱性最强的是________，写出钠与水反应的离子方程式：

_________________________________________________。

（3）卤族元素中，氢化物热稳定性最强的是________；写出向KI溶液中通入Cl2的反应离子方程式：

_________________________________________________________________。

题组一　碱金属结构与性质的变化规律

1．（2018·云南民族大学附中月考）下列有关碱金属的说法不正确的是（　　）

A．均为ⅠA族元素，最外层均有1个电子

B．单质的还原性：

Li＞Na＞K＞Rb＞Cs

C．碱性：

LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH

D．由Li到Cs，核电荷数依次增加，电子层数、原子半径依次增大

2．下列各性质中符合图示关系的是（　　）

①化合价　②ROH的碱性　③密度　④最外层电子数　⑤核外电子层数　⑥单质失e－能力

A．②④⑤⑥B．②⑤⑥C．②③⑤⑥D．①②③⑤

3．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．①③⑤C．②④⑤D．全部

题组二　卤素结构与性质的变化规律

4．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>HIB．稳定性：

HF

C．与水反应由易到难：

Cl2>Br2>I2>F2D．密度：

F2

5．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

6．下列说法正确的是（　　）

A．F、Cl、Br原子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

题组三　元素金属性、非金属性强弱的判断

7．（2019·武汉调研）下列叙述中，能说明金属a的活泼性肯定比金属b的活泼性强的是（　　）

A．a原子的最外层电子数比b原子的最外层电子数少

B．a原子电子层数比b原子的电子层数多

C．1mola从酸中置换H＋生成的H2比1molb从酸中置换H＋生成的H2多

D．常温时，a能从水中置换出氢，而b不能

8．X、Y是元素周期表第ⅦA族中的两种元素。

下列叙述能说明X的非金属性比Y强的（　）

A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多

B．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来

C．X的单质比Y的单质更容易与氢气反应

D．同浓度下X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性强

9．（2018·上海交通大学附中月考）不能用来证明非金属性Cl＞I的事实是（　　）

A．ICl中I是＋1价，Cl是－1价B．稳定性：

HCl＞HI

C．酸性：

HCl＜HID．Fe3＋可以氧化I－，但不能氧化Cl－

题组四　同主族元素性质递变规律

10．砹（At）原子序数为85，与F、Cl、Br、I同族，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质（）

A．砹是有色固体B．非金属性：

At＜I

C．HAt非常稳定D．I2能从砹的可溶性盐溶液中置换出At2

11．铯是一种碱金属元素，下列关于铯的叙述中，正确的是（　　）

A．CsOH是一种可溶于水的强碱

B．Cs在空气中燃烧，生成一种氧化物Cs2O

C．Cs与水反应，能发生爆炸，并放出O2

D．加热Cs2CO3，可生成氧化铯和二氧化碳

12．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

13．某同学为验证同主族元素性质的递变规律，准备了如下药品：

①氯化钠溶液　②氢氧化钠溶液　③硝酸　④水　⑤钠　⑥镁条　⑦铝条　⑧钾

（1）准备选用的药品是__________。

（2）所做的实验是______________________________________________（用化学方程式表示），

判断依据_____________________________________。

14．据报道，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将给量子计算机的研究带来重大突破。

已知铷是37号元素。

根据相关知识回答下列问题：

（1）铷（Rb）位于元素周期表的第______周期______族。

（2）关于铷的结构和性质判断正确的是____________（填序号）。

①与水反应比钠剧烈②原子半径比钠小③氧化物暴露在空气中易吸收CO2

④阳离子最外层电子数和镁相同⑤是还原剂

（3）现有铷和另一种碱金属形成的合金50g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4L，这种碱金属可能是________（填字母）。

a．Lib．Nac．Kd．Cs

15．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：

_________________________________________________。