高一化学同步人教版必修二讲义元素的性质与原子结构.docx

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高一化学同步人教版必修二讲义元素的性质与原子结构

第二课时元素的性质与原子结构

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[课标要求]

1．了解碱金属、卤素在周期表中的位置。

2．了解碱金属、卤素原子结构特点，了解原子结构与元素性质的关系。

3．了解碱金属、卤素性质的相似性与递变性，并能初步运用原子结构理论解释。

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的水化物碱性强弱来判断。

（2）元素非金属性强弱可以从其最高价氧化物的水化物的酸性强弱，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，溴液深红棕，碘是紫黑固。

氯易液化，溴易挥发，碘易升华。

3．熟记4个化学方程式：

（1）2K＋2H2O===2KOH＋H2↑

（2）Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl

（3）Cl2＋2KI===I2＋2KCl　（4）Br2＋2KI===I2＋2KBr

1．原子结构特点

2．单质的物理性质（从锂→铯）

3.单质的化学性质

（1）锂、钠、钾与氧气的反应

①锂与氧气反应的化学方程式：

4Li＋O2

2Li2O。

②钠在氧气中燃烧的化学方程式为2Na＋O2

Na2O2。

③钾在氧气中的燃烧比钠更剧烈，生成比过氧化钠更为复杂的氧化物。

（2）钾、钠与水的反应：

碱金属

钾

钠

实验操作

实验现象

共同点

a：

金属浮在水面上；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

[特别提醒]

实验室里钠、钾保存在煤油中，而锂保存在石蜡中。

1．锂、钠、钾在加热条件下与O2反应的产物类型相同吗？

试分别写出产物的化学式。

提示：

不相同；产物分别是Li2O、Na2O2、KO2。

2．钾比钠活泼，钾能否从NaCl溶液中置换出钠？

提示：

不能；因为钾与NaCl溶液中的水发生反应而不是与NaCl反应。

3．你能根据钠、钾单质及其化合物的性质推测出氯化铯和碳酸铯的溶解性吗？

提示：

能；碱金属单质及其化合物的性质具有相似性，依据NaCl（KCl）、Na2CO3（K2CO3）易溶于水推测CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。

1．碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性

（1）相似性（用R表示碱金属元素）

（2）递变性

具体表现如下（按从Li→Cs的顺序）

①与O2的反应越来越剧烈，产物越来越复杂，如Li与O2反应只能生成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的反应越来越剧烈，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逐渐增强。

即碱性：

LiOH

2．从原子结构角度认识碱金属元素性质的递变规律

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）碱金属元素原子的次外层电子数都是8个（×）

（2）化合物中碱金属元素的化合价都为＋1（√）

（3）碱金属元素的原子半径随核电荷数的增大而增大（√）

（4）碱金属单质的化学性质活泼，易失电子发生还原反应（×）

（5）Li在空气中加热生成Li2O2（×）

2．下列说法中不正确的是（　　）

A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈

B．还原性：

K＞Na＞Li，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠

C．熔、沸点：

Li＞Na＞K

D．碱性：

LiOH＜NaOH＜KOH

解析：

选B　A中锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，故A正确；B中还原性：

K＞Na＞Li，但K不能置换出NaCl溶液中的钠，而是先与H2O反应，故B错误；C中碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，故C正确；D中从Li到Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强，即碱性：

LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH，故D正确。

[方法技巧]

元素金属性强弱的判断依据

依据

结论

根据单质与水（或酸）反应置换出氢气的难易程度

越易者金属性越强

根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱

碱性越强者金属性越强

根据金属之间的置换反应

活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来

1．原子结构特点

2．单质的物理性质

（1）递变性

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

密度

逐渐增大

熔、沸点

逐渐升高

（2）特性：

氯易液化、溴易挥发、碘易升华。

3．单质的化学性质

（1）与H2的反应

①X2与H2反应的比较：

反应条件

产物稳定性

化学方程式

F2

暗处

很稳定

H2＋F2===2HF

Cl2

光照或点燃

较稳定

H2＋Cl2

2HCl

Br2

加热

稳定性差

H2＋Br2

2HBr

I2

不断加热

不稳定

H2＋I2

2HI

②结论：

从F2到I2，与H2反应剧烈程度：

逐渐变弱

从F2到I2，氢化物的稳定性：

逐渐减弱

（2）单质间的置换反应

实验操作

实验现象

离子方程式

静置后，液体分层，上层接近无色，下层橙红色

Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－

静置后，液体分层，上层接近无色，下层紫红色

Cl2＋2I－===I2＋2Cl－

静置后，液体分层，上层接近无色，下层紫红色

Br2＋2I－===I2＋2Br－

结论

Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱

（3）特性：

I2遇淀粉变蓝色。

[特别提醒]

（1）溴是常温常压下惟一的液态非金属单质。

（2）卤素单质都有毒，液溴易挥发，保存时常用水封。

1．试比较F、Cl、Br、I对应氢化物的稳定性，据此，能否判断F、Cl、Br、I非金属性的强弱？

提示：

稳定性：

HF＞HCl＞HBr＞HI；氢化物的稳定性越强，则对应元素的非金属性越强，即非金属性强弱顺序为F＞Cl＞Br＞I。

2．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?

提示：

不能；F2能与NaBr溶液中的水反应生成HF和O2，不能从NaBr溶液中置换出Br2。

1．卤素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：

HF>HCl>HBr>HI；

还原性：

HF

酸性：

HF

②最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，即HClO4>HBrO4>HIO4。

2．从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律

1．判断下列有关卤族元素性质描述的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）随核电荷数增加，单质熔、沸点降低（×）

（2）随核电荷数增加，单质氧化性增强（×）

（3）随核电荷数增加，气态氢化物稳定性逐渐增强（×）

（4）从上到下原子半径逐渐减小（×）

（5）从上到下非金属性逐渐减弱（√）

2．下列关于卤素（用X表示）的叙述中，正确的是（　　）

A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示

B．HX的热稳定性随卤素核电荷数增加而增强

C．卤素单质的颜色F2→I2随相对分子质量增大而加深

D．卤素单质越活泼，其熔点和沸点就越高

解析：

选C　F2与H2O反应方程式为2F2＋2H2O===4HF＋O2，A项错误；从F到I，非金属性逐渐减弱，故HX的热稳定性逐渐减弱，B项错误；卤素单质从F2到I2的颜色为：

淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色，C项正确；卤素单质的活泼性由F2→Cl2→Br2→I2逐渐减弱，熔、沸点依次升高，D错误。

[方法技巧]

元素非金属性强弱的判断依据

依据

结论

根据单质与氢气化合的难易程度或生成氢化物的稳定性

越易与氢气化合，氢化物越稳定者非金属性越强

根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱

酸性越强者非金属性越强

根据非金属单质间的置换反应

活动性强的能够置换出活动性弱的

1．元素性质与原子结构的关系

同主族元素随着原子核外电子层数的增加，得到电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱；失去电子的能力逐渐增强，金属性逐渐增强。

2．同主族元素及其典型化合物性质的递变规律

物质类别

性质

递变规律（由上至下）

元素

元素金属性

逐渐增强

元素非金属性

逐渐减弱

单质

氧化性

逐渐减弱

还原性

逐渐增强

非金属元素氢化物

稳定性

逐渐减弱

水溶液的酸性

逐渐增强

最高价氧化物对应的水化物

碱性

逐渐增强

酸性

逐渐减弱

1．卤素按F、Cl、Br、I的顺序其非金属性逐渐减弱的原因是（　　）

A．原子核内质子数增多起主要作用

B．相对原子质量逐渐增大起主要作用

C．其单质的密度增大起主要作用

D．随着核电荷数增加电子层数增大起主要作用

解析：

选D　F、Cl、Br、I元素非金属性逐渐减弱的原因主要是由于核外电子层数增多，原子核对最外层电子的吸引能力减弱所致。

2．已知钡的活动性介于钠和钾之间，下列叙述正确的是（　　）

A．钡与水反应不如钠与水反应剧烈

B．钡可以从KCl溶液中置换出钾

C．氧化性：

K＋＞Ba2＋＞Na＋

D．碱性：

KOH＞Ba（OH）2＞NaOH

解析：

选D　由于钡的活动性比钠强，所以钡与水反应比钠与水反应更剧烈，A错误；钡的活动性不如钾且先与水发生反应，故不能置换出钾，B错误；由于金属性：

K＞Ba＞Na，故氧化性为Na＋＞Ba2＋＞K＋，C错误；元素的金属性越强，其对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强，则碱性KOH＞Ba（OH）2＞NaOH，D正确。

[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．F、Cl和Br都是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>Br　　B．最外层电子数都相同

C．核外电子层数都相同D．最外层电子数都不相同

解析：

选B　F、Cl和Br都是第ⅦA族元素，故最外层电子数都为7，B正确，D错误；从F→Br，核外电子层数增多，C错误。

2．下列对碱金属性质的叙述中，正确的是（　　）

A．都是银白色的柔软金属，密度都比较小

B．单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物

C．碱金属单质都能与水反应生成碱和氢气

D．单质的熔、沸点随着原子序数的增加而升高

解析：

选C　A项，碱金属中除Cs略带金属光泽外，其余都是银白色的柔软金属，Rb和Cs的密度大于水，其余密度都比较小，错误；B项，单质在空气中燃烧生成的不一定都是过氧化物，例如Li只能生成氧化锂，错误；C项，碱金属单质都能与水反应生成碱和氢气，正确；D项，单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低，错误。

3．下列事实不能用于判断元素非金属性强弱的是（　　）

A．非金属单质与非金属阴离子在溶液中发生的置换反应

B．1mol非金属单质在反应中得到电子数目的多少

C．非金属元素的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱

D．非金属元素的单质与氢气反应的难易

解析：

选B　判断元素非金属性强弱的根本依据是元素原子得到电子的难易，而不是得到电子数目的多少。

4．关于铷的下列说法不正确的是（　　）

A．与水反应比钠更剧烈

B．Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2

C．是极强的还原剂

D．RbOH碱性比同浓度NaOH弱

解析：

选D　A项，铷、钠同位于周期表第ⅠA族，由于Rb原子核外电子层数增多，原子半径增大，元素原子失去电子的能力逐渐增强，因此Rb与水反应比钠更剧烈，正确；B项，Rb2O2与水能剧烈反应产生RbOH并释放出O2，正确；C项，Rb是极强的还原剂，正确；D项，元素的金属性：

Rb>Na，元素的金属性越强，其相应的最高价氧化物对应水化物的碱性越强，所以RbOH碱性比同浓度NaOH强，错误。

5．下表为元素周期表的一部分。

　族

周期　　

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

1

①

2

②

⑤

3

③

⑥

4

④

⑦

（1）表中元素__________的非金属性最强；元素________的金属性最强；元素__________的单质在室温下呈液态（填写元素符号）。

（2）表中元素③的原子结构示意图是________________________________________________________________________。

（3）表中元素⑥、⑦氢化物的稳定性顺序为__________>__________（填写化学式，下同）。

（4）表中元素最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸的分子式是________________________。

解析：

据元素周期表中同主族元素性质递变规律可知，F的非金属性最强，K的金属性最强，单质在室温下呈液态的是Br2。

元素③为Na，原子结构示意图为，元素⑥、⑦分别为Cl、Br，其非金属性：

Cl>Br，所以氢化物稳定性：

HCl>HBr；F无正化合价，最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸是HClO4。

答案：

（1）F　K　Br　

（2）　（3）HCl　HBr　（4）HClO4