学年高中化学第1章物质结构元素周期律第一节第2课时元素的性质与原子结构学案新人教版必修2.docx

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学年高中化学第1章物质结构元素周期律第一节第2课时元素的性质与原子结构学案新人教版必修2

第2课时 元素的性质与原子结构

1.了解原子结构与元素性质的关系。

2.认识碱金属元素、卤族元素的性质递变规律,并能运用原子结构理论解释这些规律。

一、碱金属元素

1.碱金属元素原子结构示意图

锂(Li)

、钠(Na)

、钾(K)

、铷(Rb)

、铯(Cs)

2.碱金属元素原子结构特点

(1)相同点:

最外层电子数都是1。

(2)递变性:

从Li~Cs,核电荷数依次增大,电子层数依次增多,原子半径依次增大。

3.物理性质

性质类别

性质特点

色、态

都是银白色固体(铯例外,略带金色光泽)

密度、硬度

密度都较小,质地较软

熔点

较低,从Li~Cs,熔点逐渐降低

延展性

良好

导电、导热性

良好

4.化学性质

(1)K、Na与O2的反应

①K与O2的反应现象:

钾迅速燃烧且比钠的燃烧更剧烈。

②化学方程式:

钠与氧气燃烧的化学方程式为2Na+O2

Na2O2。

钾与氧气反应生成比过氧化钠更为复杂的氧化物。

③结论:

与O2反应剧烈程度:

K>Na;产物复杂程度:

K>Na;金属活泼性:

K>Na。

(2)钾、钠与水的反应

碱金属

实验操作

实验现象

共同点

a:

金属浮水面上;b:

金属熔化成闪亮的小球;c:

小球四处游动;d:

发出“嘶嘶”的响声;e:

反应后的溶液呈红色

不同点

钾与水反应更剧烈

化学方程式

2K+2H2O===2KOH+H2↑

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

实验结论

与水反应的剧烈程度:

K>Na

金属活泼性:

K>Na

5.碱金属元素原子结构与性质的关系

(1)结构与性质的相似性:

碱金属元素原子最外层都有1个电子,很容易失去,因此表现出强还原性。

故Na、K与O2、H2O反应时都很剧烈,反应产物中,碱金属元素化合价都是+1价。

(2)结构与性质的递变性:

从Li~Cs,随核电荷数的增加,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,则失去电子的能力逐渐增强,还原性逐渐增强。

如钾与O2或H2O的反应比Na的剧烈。

二、卤族元素

1.卤族元素原子结构示意图

F

、Cl

、Br

、I

2.卤族元素原子结构特点

(1)相同点:

最外层电子数都是7个。

(2)递变性:

从F→I,核电荷数依次增多,电子层数依次增多,原子半径依次增大。

3.卤素单质的物理性质及其递变规律

单质

物理

性质

F2

Cl2

Br2

I2

颜色状态

淡黄绿色气体

黄绿色气体

深红棕色液体

紫黑色固体

状态:

由气态→液态→固态,颜色逐渐加深

密度

逐渐增大

熔沸点

逐渐升高

4.卤素单质的化学性质及其递变规律

(1)卤素单质与H2的反应

反应条件

化学方程式

氢化物稳定性

F2

暗处

H2+F2===2HF

很稳定

Cl2

光照或点燃

H2+Cl2

2HCl

较稳定

Br2

加热至一定温度

H2+Br2

2HBr

较不稳定

I2

不断加热

H2+I2

2HI

不稳定

规律:

F2→I2与H2反应剧烈程度:

依次减弱,生成氢化物的稳定性:

依次减弱

(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,下层橙红色

2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2

静置后,液体分层,上层接近无色,下层紫色

2KI+Cl2===2KCl+I2

静置后,液体分层,上层接近无色,下层紫色

2KI+Br2===2KBr+I2

结论:

F2→I2氧化性:

逐渐减弱

三、同主族元素的性质与原子结构的关系

从上到下,核外电子层数增多,原子半径增大,失电子能力增强,得电子能力减弱,金属性增强,非金属性减弱。

1.(2018·北京师大附中期中)下列有关碱金属的说法不正确的是(  )

A.均为ⅠA族元素,原子最外层均有1个电子

B.单质的还原性:

Li>Na>K>Rb>Cs

C.碱性:

LiOH

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

解析:

均为ⅠA族元素,最外层均有1个电子,A正确;同主族自上而下金属性逐渐增强,单质的还原性:

Li<Na<K<Rb<Cs,B错误;金属性越强,最高价氧化物的水化物碱性越强,则碱性:

LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH,C正确;由Li到Cs,核电荷数依次增加,电子层数、原子半径依次增大,D正确。

答案:

B

2.将少量氯水加入KI溶液中振荡,再加入CCl4振荡,静置观察到的现象是(  )

A.形成均匀的紫红色溶液

B.有紫色沉淀析出

C.液体分层,上层呈紫红色

D.液体分层,下层呈紫红色

解析:

Cl2的氧化性强于I2,将少量氯水加入KI溶液中,发生反应Cl2+2KI===2KCl+I2,I2易溶于CCl4,而不易溶于水,CCl4与水不互溶,且CCl4密度大于水的密度,故溶液分层,碘的CCl4层在下层,呈现紫红色,D项正确。

答案:

D

3.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)

(1)碱金属单质都是银白色金属。

(  )

(2)Li在空气中加热,生成Li2O2。

(  )

(3)卤素单质从F2→I2,颜色逐渐加深。

(  )

(4)碱金属的熔沸点从Li→Cs逐渐升高。

(  )

(5)卤素单质在一定条件下均能与H2反应。

(  )

答案:

(1)× 

(2)× (3)√ (4)× (5)√

 碱金属单质的化学性质的相似性及递变性

1.相似性(用M表示碱金属元素)

2.递变性

(1)与O2反应

从Li→Cs,与O2反应越来越剧烈,产物越来越复杂。

如Li与O2反应只生成Li2O,Na与O2反应还可以生成Na2O2,而K与O2反应能够生成KO2等。

(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反应可能会发生轻微爆炸,Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。

(3)最高价氧化物对应水化物的碱性

碱性:

LiOH

Na、K与盐溶液的反应:

因Na、K等很活泼的金属易与H2O反应,故当Na、K投入盐溶液中时,不是从盐溶液中置换出相对不活泼的金属,而是先与H2O反应生成相应的碱和H2,然后生成的碱再与盐发生复分解反应。

 下列关于碱金属一族说法正确的是(  )

A.Li、Na、K与氧气反应的产物越来越复杂

B.还原性:

Li

C.熔沸点:

Li

D.Li、Na、K的原子半径和密度都随原子序数的增加而增大

【解析】 A项Li、Na、K的金属活泼性递增,与O2反应的产物包括氧化物、过氧化物及超氧化物且越活泼产物越复杂,正确;B项K先与溶液中H2O反应,产生KOH、H2,无法置换出金属Na,错误;C项熔沸点Li>Na>K,错误;D项原子半径Li

【答案】 A

 (2018·黑龙江实验中学期中)钾(K)与Na在性质上具有很大的相似性,但K比Na的活泼性强,下面是根据Na的性质对K的性质的预测,其中正确的是(  )

A.因为K的活泼性强,所以少量钾不能保存在煤油中

B.K可以在空气中燃烧,火焰呈黄色,且产物是K2O

C.K与水能够反应,但不如Na与水的反应剧烈,但产物都有氢气

D.K可以与水剧烈反应,生成氢气

解析:

钾的保存不仅仅由活泼性决定,还取决于密度大小,少量钾能保存在煤油中,A错误;钾在空气中燃烧火焰不为黄色且燃烧产物为K2O2或KO2,B错误;K的金属性比Na强,与水反应比钠剧烈,C错误;钾比钠活泼,与水反应比钠剧烈且生成氢氧化钾和氢气,D正确。

答案:

D

 卤素单质的化学性质的相似性、递变性和特性

1.相似性

(1)与H2反应:

H2+X2

2HX

(2)与活泼金属(如Na)反应:

2Na+X2

2NaX

(3)与水反应:

X2+H2OHX+HXO(X=Cl、Br、I) 2F2+2H2O===4HF+O2

2.递变性

(1)氧化性与还原性

(2)与H2反应(由F2→I2)越来越难,对应生成的氢化物稳定性逐渐减弱。

(3)与变价金属(如Fe)反应

2Fe+3X2

2FeX3(X=F、Cl、Br) Fe+I2

FeI2

3.卤素单质的特殊性质

(1)Br2在常温下是唯一的液态非金属单质,易挥发。

(2)碘为紫黑色固体,易升华,淀粉遇I2变蓝色。

 下列关于卤族元素的叙述,不正确的是(  )

A.单质的颜色随核电荷数的增加逐渐加深

B.氢化物的稳定性随核电荷数的增加逐渐减弱

C.单质与水反应均可表示为X2+H2OHX+HXO

D.随核电荷数的增加卤素原子的半径递增,卤素离子的还原性增强

【解析】 本题考查卤素的相似性、递变性和特殊性。

卤族元素由上到下,单质的颜色是逐渐加深的,依次是浅黄绿色—黄绿色—红棕色—紫黑色,A项正确;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,B项正确;Cl、Br、I单质与水反应可表示为X2+H2OHX+HXO,而F2与水的反应为2F2+2H2O===4HF+O2,C项错误;随核电荷数的增加,X-的电子层数逐渐增多,半径逐渐增大,失电子能力增强,离子的还原性增强,D项正确。

【答案】 C

 F、Cl和Br都是第ⅦA族元素,关于这三种元素原子的说法正确的是(  )

A.原子半径:

F>Cl>BrB.最外层电子数不相同

C.核外电子层数都相同D.最外层电子数都相同

解析:

F、Cl、Br都是ⅦA族元素,最外层电子数都是7,D项正确,B项错误;从F→Br,核外电子层数增多,原子半径增大,A、C项错误。

答案:

D

1.某主族元素最外层只有1个电子,则该元素一定是(  )

A.第ⅠA族元素  B.第ⅦA族元素

C.第三周期元素D.金属元素

解析:

根据元素周期表结构可知,主族元素的族序数等于元素原子的最外层电子数,则某主族元素最外层只有1个电子,则该元素一定属于第ⅠA族元素,A项正确。

答案:

A

2.下列关于碱金属的叙述中,正确的是(  )

A.碱金属中密度最小,熔、沸点最高的是铯

B.钠离子核外电子数比钠原子核外电子数少

C.碱金属单质都可保存在煤油中

D.金属钠着火时,可用水或泡沫灭火器灭火

解析:

碱金属元素中,其单质的熔沸点随着原子序数增大而减小,其密度随原子序数增大而呈增大趋势,从Li到Cs,Cs密度最大,熔、沸点最低,A项错误;钠原子失去一个电子生成钠离子,钠离子核外电子数比钠原子核外电子数少1个,B项正确;Li密度小于煤油,不能保存在煤油中,C项错误;钠与水反应生成H2,钠燃烧生成的Na2O2与水和CO2反应,钠着火时,不能用水或泡沫灭火器灭火,D项错误。

答案:

B

3.下列有关第ⅦA族元素说法中不正确的是(  )

A.原子最外层电子数都是7

B.从F2到I2,氧化性逐渐增强

C.从F2到I2,颜色逐渐加深

D.熔、沸点:

F2

解析:

A、C、D三项正确;B项F2→I2氧化性逐渐减弱,错误。

答案:

B

4.(2018·辽宁六校协作体期中)下列叙述正确的是(  )

A.Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2

B.At位于第七周期第ⅦA族,其气态氢化物的稳定性比HCl的强

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气态氢化物溶于水后所得水溶液均呈酸性

解析:

Li在氧气中燃烧只能生成Li2O,A错误;At位于第七周期第ⅦA族,同主族自上而下非金属性逐渐减弱,其气态氢化物的稳定性比HCl的弱,B错误;卤族元素单质的熔、沸点随原子序数的增大而升高,C正确;NH3溶于水显弱碱性,D错误。

答案:

C

5.某学生向一支试管里按一定次序分别加入下列几种物质:

A.KI溶液;B.淀粉溶液;C.NaOH溶液;D.氯水。

发现溶液颜色按下面次序变化:

①无色→②棕黄色→③蓝色→④无色。

依据溶液颜色的变化回答下列问题:

(1)加入以上药品的顺序是________。

(2)写出①→②的离子反应方程式,若为氧化还原反应,请标明电子转移的方向和数目_______________________________________。

(3)写出③→④的化学反应方程式__________________________。

解析:

溶液显棕黄色,说明溶液中有I2生成,氯水和KI溶液反应生成I2,而氯水显浅黄绿色,故①为KI溶液,向其中加入的为氯水;溶液显蓝色是淀粉遇I2形成的,故随后加入的为淀粉溶液,又由于I2+2NaOH===NaI+NaIO+H2O,加入NaOH溶液后I2反应完全,蓝色褪为无色,故最后加入的为NaOH溶液。

答案:

(1)A、D、B、C 

(2)2I-+Cl2===I失2×e-2+2Cl得2×e--

(3)I2+2NaOH===NaI+NaIO+H2O

1.我国西部地区蕴藏着丰富的锂资源,开发锂的用途是一个重要的科学课题。

关于锂的叙述不正确的是(  )

A.锂是较轻的金属

B.LiOH的碱性比NaOH弱

C.锂的金属性比钠强

D.锂在空气中燃烧生成Li2O

解析:

锂比钠的活泼性弱,在空气中燃烧只生成Li2O,LiOH的碱性比NaOH弱,锂的金属性比钠弱,C项错误。

答案:

C

2.(2018·黑龙江实验中学期中)按氟、氯、溴、碘顺序,下列说法不正确的是(  )

A.它们的单质的熔、沸点逐渐升高

B.原子半径逐渐增大,单质氧化性逐渐增强

C.单质的颜色逐渐加深

D.它们气态氢化物的稳定性逐渐减弱

解析:

氟、氯、溴、碘的单质的熔、沸点逐渐升高,A正确;氟、氯、溴、碘同为第ⅦA族元素,同主族从上到下,原子半径逐渐增大,非金属性逐渐减弱,因此单质氧化性逐渐减弱,B错误;氟、氯、溴、碘的单质的颜色逐渐加深,C正确;非金属性F>Cl>Br>I,非金属性越强,氢化物越稳定,则它们气态氢化物的稳定性逐渐减弱,D正确。

答案:

B

3.(2018·重庆市巴蜀中学期中)下列有关碱金属元素的叙述正确的是(  )

A.碱金属单质均为银白色,密度均小于水

B.碱金属单质从Li到Cs,熔点依次升高

C.氢氧化铯碱性强于氢氧化钠

D.碱金属元素形成的阳离子,从Li+到Cs+氧化性依次增强

解析:

碱金属单质中除了Rb、Cs,其他的密度均小于水,Cs略带金属光泽,其他的都是银白色的,A错误;碱金属单质从Li到Cs,熔点依次降低,还原性依次增强,形成的阳离子的氧化性依次降低,对应的氢氧化物碱性依次增强,C正确,B、D错误。

答案:

C

4.下列叙述中正确的是(  )

A.碱金属在加热时与氧气反应都生成过氧化物

B.碱金属都能与水反应,且都能浮在水面上

C.卤素单质都能与H2直接化合

D.卤素单质都能与水反应,且都不属于置换反应

解析:

Li与O2反应只能生成Li2O,A项错误;碱金属都能与水反应,Rb和Cs密度比水大,与水反应时沉于水下,B项错误;卤素单质在一定条件下都能与H2直接化合,C项正确;F2与水发生置换反应,2F2+2H2O===4HF+O2,D项错误。

答案:

C

5.向含有NaBr和KI的混合溶液中通入过量Cl2,充分反应后将溶液蒸干并灼烧所得物质,最后剩余的固体是(  )

A.NaCl和KI  B.NaCl、KCl、I2

C.KCl和NaBrD.KCl和NaCl

解析:

过量的Cl2将I-、Br-从溶液中完全置换出来,在蒸干、灼烧过程中溴挥发、碘升华,所得固体为NaCl和KCl。

此题也可利用Cl2、Br2、I2活泼性强弱用排除法选出D项。

答案:

D

6.①钾比水轻;②钾的熔点低;③钾与水反应时要放出热量;④钾与水反应后溶液呈碱性。

某学生将一小块金属钾投入滴有酚酞试液的水中,实验能证明上述四点性质中的(  )

A.①④B.①③④

C.①②④D.①②③④

解析:

钾与水反应时浮在水面上说明钾比水轻,熔成小球说明该反应放热且钾的熔点低,滴有酚酞的溶液变红,说明反应后的溶液呈碱性,①②③④均能证明,D项正确。

答案:

D

7.银白色固体A:

①放在空气中可氧化成白色固体B;②将A点燃,火焰呈黄色,生成淡黄色固体C;③A、B、C均可跟无色液体D反应,生成碱性物质E,其中A跟D反应时还可以生成可燃性气体F,C跟D反应则生成另一种气体G;④F和G混合后遇火可剧烈反应而发生爆炸并生成D。

据此判断:

(1)A________,B________,C________,D________,E________,F________,G________。

(2)写出有关反应的化学方程式:

①___________________________________________________;

②___________________________________________________;

③___________________________________________________;

④___________________________________________________。

解析:

银白色固体A在②中的现象可知:

A为Na,C为Na2O2,进而可知B为Na2O,Na、Na2O、Na2O2均可与无色液体H2O反应生成NaOH为E,F为H2,G为O2。

答案:

(1)Na Na2O Na2O2 H2O NaOH H2 O2

(2)①4Na+O2===2Na2O

②2Na+O2

Na2O2

③2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,Na2O+H2O===2NaOH,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑

④2H2+O2

2H2O

8.已知下列转化关系:

请回答下列问题:

(1)写出M、N的化学式:

________、________。

(2)写出下列反应的化学方程式:

①X+Y:

_____________________________________________;

②M+Y:

____________________________________________。

(3)X的一种含氧化合物常作潜水艇供氧剂,写出由X制取该含氧化合物的反应方程式并标出氧元素的化合价__________________。

解析:

由图示中“X+Y

NaCl”和“X+H2O―→H2+M”可确定:

X为Na,Y为Cl2,M为NaOH,则N为NaClO。

答案:

(1)NaOH NaClO

(2)①2Na+Cl2

2NaCl ②2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O

(3)2Na+

2

Na2

2

1.(2018·重庆市第一中学期中)对于可能存在的第119号元素,有人称之为“类钫”。

根据周期表结构及元素性质变化趋势,判断下列有关“类钫”的预测说法不正确的是(  )

A.“类钫”元素位于元素周期表的第八周期,在化合物中显+1价

B.“类钫”元素的非金属性极强,其最高价氧化物对应的水化物为强酸

C.“类钫”单质遇水剧烈反应,可能发生爆炸

D.“类钫”单质的密度大于钫单质,且大于1g/cm3

解析:

由碱金属最外层电子数都为1可知,“类钫”在化合物中呈+1价,A正确;碱金属从上到下元素的金属性逐渐增强,其最高价氧化物对应的水化物为强碱,B错误;碱金属从上到下元素的金属性逐渐增强,活泼性比钫还强,单质遇水剧烈反应,可能发生爆炸,C正确;碱金属从上到下,单质的密度逐渐增大,“类钫”的密度应是碱金属中最大,D正确。

答案:

B

2.A、B、C、D四个集气瓶中分别装有Cl2、H2、HCl、HBr中的一种气体,若A、D两气体混合见光爆炸,A、B两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴,则C瓶装的气体是(  )

A.HBrB.HCl  

C.Cl2D.H2

解析:

A、D两气体混合见光爆炸可知两气体为Cl2和H2,又A、B两气体混合有暗红色小液滴可知A、B为Cl2和HBr。

所以A为Cl2,B为HBr,D为H2,则C为HCl。

答案:

B

3.下图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系,则下列各性质中不符合图示关系的是(  )

A.还原性B.与水反应的剧烈程度

C.熔点D.原子半径

解析:

由图可知,随碱金属的核电荷数的增大,碱金属的性质呈增大的趋势,碱金属的还原性增强,碱金属与水反应的剧烈程度增大,随核电荷数的增大,其原子半径增大,A、B、D项正确;随核电荷数的增大,碱金属单质的熔点逐渐减小,C项与图不符,故选C项。

答案:

C

4.铷和另一碱金属的合金7.8g跟水完全反应时,放出的氢气在标准状况下为0.2g,则合金中另一碱金属可能是(提示:

铷的相对原子质量为85.5)(  )

A.钠 B.钫  

C.钾 D.铯

解析:

设碱金属为X,由2X+2H2O===2XOH+H2↑

知合金的平均摩尔质量为

=39g/mol,由于铷的相对原子质量为85.5,另一种原子的相对原子质量小于39,故应为Na,选A项。

答案:

A

5.为了比较卤素单质的氧化性强弱,可在实验室先制取Cl2,并将Cl2依次通入NaBr溶液,和KI淀粉溶液中。

如下图所示仪器和药品,试完成下列问题:

(1)若所制取气体从左到右流向时,上述仪器接口的连接顺序为________接________,________接________,________接________,________接________。

(2)实验开始后装置5中反应的化学方程式为_______________。

(3)装置3的作用是_____________________________,反应的离子方程式为_____________________________。

(4)装置1中产生的现象是________________,反应的化学方程式为________________________________。

解析:

首先弄清实验原理及目的:

通过卤素单质之间的置换反应证明它们之间氧化性强弱。

为此通过装置4和装置5来制取Cl2,再通过Cl2与NaBr和KI淀粉溶液反应,并通过现象来证明反应情况,实验过程中要注意尾气处理,以防止污染空气。

答案:

(1)F G H D C B A E

(2)MnO2+4HCl(浓)

MnCl2+Cl2↑+2H2O

(3)吸收未反应完的Cl2,防止污染空气 Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O

(4)溶液显蓝色 Cl2+2KI===2KCl+I2

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