学年同步备课一体资料之化学人教必修2讲义第一章 物质结构 元素周期律 第1节 第2课时.docx

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学年同步备课一体资料之化学人教必修2讲义第一章物质结构元素周期律第1节第2课时

第2课时　元素的性质与原子结构

学习目标

核心素养建构

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。

[知识梳理]

一、碱金属元素

1．碱金属元素的原子结构及特点

（1）元素符号与原子结构示意图

Li

钠

钾

Rb

Cs

（2）原子结构特点

结构特点

2．碱金属的性质

（1）物理性质

（2）化学性质

①与O2反应

碱金属

化学反应方程式

反应程度

产物复杂程度

活泼性

Li

4Li＋O2

2Li2O

逐

渐

剧

烈

逐

渐

复

杂

逐

渐

增

强

Na

2Na＋O2

Na2O2

K

K＋O2

KO2

Rb

－

Cs

－

②与水反应

碱金属

钾

钠

实验操作

实验现象

熔成小球，浮于水面，四处游动，有轻微爆炸声，反应后溶液加酚酞变红

熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后溶液加酚酞变红

实验原理

2K＋2H2O===2KOH＋H2↑

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

结论

钾比钠的活动性强

【自主思考】

1．结合钠的性质分析，实验室应如何保存单质钾？

提示　因K与O2、H2O等发生反应，故应密闭保存，又因为K密度比煤油大且二者不反应，所以同Na一样，K也常保存在煤油中。

二、卤族元素

1．原子结构特点

（1）原子结构示意图

F

Cl

Br

I

（2）结构特点

①相同点：

最外层都有7_个电子。

②递变性：

从F→I，核电荷数逐渐增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。

2．卤族元素单质的性质

（1）物理性质

　　　　　　F2　　Cl2　　Br2　　I2

颜色：

颜色加深

熔、沸点：

逐渐升高

密度：

逐渐增大

水溶性：

逐渐减小

（2）化学性质

①与H2反应

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

不稳定

I2

不断加热

H2＋I2

2HI

很不稳定

得出结论：

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。

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

得出结论：

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－。

特别提醒　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。

【自主思考】

2．你能用两个离子方程式说明氧化性Cl2＞Br2＞I2吗？

提示　Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2；Br2＋2I－===2Br－＋I2。

三、同主族元素的性质与原子结构的关系

1．元素性质的影响因素

元素的性质主要与原子核外电子的排布，特别是与最外层电子数有关。

2．同主族元素性质的递变规律

从上到下

[效果自测]

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价（　　）

（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LiO2（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）×　（5）×

2．钾与水（含酚酞）反应的实验现象能表明钾的一些性质，请连一连。

（1）钾浮在水面上　　　A．钾与水反应放热且钾的

熔点较低

（2）钾熔化成闪亮的小球B．钾与水反应剧烈，放出的

热使生成的H2燃烧

C．钾的密度比水小

（4）溶液变为红色D．钾与水反应后

的溶液呈碱性

答案　

（1）—C　

（2）—A　（3）—B　（4）—D

3．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”（X代表卤素）

（1）卤素单质与水反应均可用：

X2＋H2O===HXO＋HX表示（　　）

（2）HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强（　　）

（3）卤素单质的颜色从F2―→I2按相对分子质量增大而加深（　　）

（4）将F2通入NaCl溶液中可置换出Cl2（　　）

解析　

（1）F2与H2O反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2，不可用X2＋H2O===HXO＋HX表示。

（2）HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱。

（4）F2性质极活泼，遇盐溶液先和水反应，故不能将卤素从它的盐溶液里置换出来。

答案　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×

探究一、碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性

【合作交流】

1．请结合碱金属元素的原子结构的递变性探究其单质化学性质的递变性。

提示　碱金属元素原子的最外层电子数都相等，但从Li到Cs，随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子核对核外电子的吸引能力逐渐减弱；失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。

2．碱金属元素在性质上具有相似性，根据钠的性质，推断碱金属可能具有的化学性质有哪些？

提示　

（1）与O2反应生成相应的氧化物，如Li2O、Na2O等。

（2）与Cl2反应生成RCl，如NaCl、KCl等。

（3）与H2O反应，能置换出H2O中的氢，反应通式为：

2R＋2H2O===2ROH＋H2↑。

（4）与非氧化性酸反应，生成H2，反应通式为：

2R＋2H＋===2R＋＋H2↑。

（R表示碱金属元素）

3．根据碱金属元素性质的递变性，判断从Li→Cs，对应阳离子的氧化性强弱以及最高价氧化物对应水化物的碱性强弱的递变性。

提示　从Li到Cs，元素失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强，故对应离子的氧化性依次减弱，即Li＋＞Na＋＞K＋＞Rb＋＞Cs＋。

最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。

【点拨提升】

1．碱金属的相似性（用R表示碱金属元素）

2．碱金属的递变性

（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（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和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＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH。

【典题例证1】　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．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．单质熔、沸点随着原子序数递增而升高

解析　A项中碱金属元素的单质具有强还原性，但活泼的金属易与H2O反应，故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属，A项错；锂在空气中燃烧生成的是氧化锂，而不是过氧化锂，B项错；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低，D项错；碱金属都能与水反应生成对应的碱和氢气，只是反应越来越剧烈，C项正确。

答案　C

【学以致用1】　下列各组比较不正确的是（　　）

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　锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，A正确；还原性：

K＞Na＞Li，但K不能置换出NaCl溶液中的Na，而是先与H2O反应，B错误；碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，C正确；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，D正确。

答案　B

探究二、卤族元素单质化学性质的相似性、递变性和特殊性

【合作交流】

1．请结合卤族元素原子结构的相似性与递变性探讨其化学性质的相似性与递变性。

提示　

（1）卤族元素原子最外层都有7个电子，都易得1个电子达到8电子稳定结构，所以在化学反应中都表现很强的氧化性。

（2）随着原子序数的增加，电子层数依次增多，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱，得电子能力依次减弱，氧化性依次减弱。

2．根据卤族元素的性质分析，将F2通入NaCl溶液中得到什么气体？

提示　F2的氧化性大于Cl2，但由于F2与水发生反应：

2F2＋2H2O===4HF＋O2，F2不与溶液中的Cl－反应，故F2通入NaCl溶液中得到的是O2而不是Cl2。

3．已知还原性I－＞Br－＞Cl－＞F－，试从原子结构的角度分析原因。

提示　微粒的还原性即失电子的能力。

按I－→Br－→Cl－→F－的顺序，离子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大，失去电子的能力逐渐减弱，故还原性逐渐减弱。

【点拨提升】

1．相似性

（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＝Cl、Br、I）

2F2＋2H2O===4HF＋O2

2．递变性

（1）氧化性与还原性

（2）与H2反应的难易程度及对应氢化物稳定性（由F2→I2）

①与H2反应越来越难，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强。

②氢化物中HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高。

（3）卤素单质与变价金属（如Fe）反应

2Fe＋3X2===2FeX3（X＝F、Cl、Br）

Fe＋I2===FeI2

3．特殊性

（1）溴是常温常压下唯一的液态的非金属单质。

（2）卤素单质都有毒，溴有很强的腐蚀性，液溴易挥发，保存时要加一些水进行“水封”，碘可升华，遇淀粉溶液变蓝（检验I2）。

（3）Cl2、Br2、I2易溶于有机溶剂苯、CCl4、汽油等。

（4）F无正化合价。

【典题例证2】　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．①②③　　　　B．②③④

C．②④⑤D．④⑤

解析　

答案　C

【学以致用2】　砹是现知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

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I2，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