第四章第一節(jié)第三課時原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)知識點一堿金屬元素知識點二鹵族元素目錄索引

素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)要點1.能從原子水平認識堿金屬、鹵素的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化,形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念,并理解其性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律,形成宏觀辨識與微觀探析的學(xué)科素養(yǎng)。2.能依據(jù)“堿金屬、鹵素性質(zhì)的比較”實驗要求的需要,完成對堿金屬、鹵素性質(zhì)的比較實驗,會根據(jù)實驗現(xiàn)象形成初步結(jié)論,形成科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的學(xué)科素養(yǎng)。兩種性質(zhì):金屬性和非金屬性兩族元素:堿金屬、鹵族元素的相似性與遞變性一條規(guī)律:同主族元素的原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系知識點一堿金屬元素基礎(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)1.堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)(1)堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)的共同點是最外層電子數(shù)均為

;

(2)隨著核電荷數(shù)的增加,電子層數(shù)逐漸

,原子半徑逐漸

。

1增多增大2.堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)活潑,在自然界中都以化合態(tài)存在(1)鈉、鉀與氧氣、水反應(yīng)的實驗探究(鈉的相關(guān)實驗探究在前面已學(xué)習(xí)過)反應(yīng)鉀與氧氣鉀與水實驗操作實驗現(xiàn)象先

,后燃燒,反應(yīng)比鈉

,火焰呈

色(透過藍色鈷玻璃觀察)

鉀

;

;小球四處游動;發(fā)出嘶嘶的響聲,有輕微

并

;反應(yīng)后的溶液呈

色反應(yīng)比鈉

熔化成小球更劇烈紫浮在水面上熔成閃亮的小球爆炸聲著火燃燒紅更劇烈反應(yīng)鉀與氧氣鉀與水化學(xué)方程式K+O2KO2(超氧化鉀)

結(jié)論金屬活潑性:鉀

鈉

(2)堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)的遞變性及原因

結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)從Li→Cs,元素的金屬性逐漸

:隨核電荷數(shù)增加,電子層數(shù)逐漸

→原子半徑逐漸

→原子核對最外層電子的引力逐漸

→元素原子的失電子能力逐漸

→元素的金屬性逐漸

。

2K+2H2O══2KOH+H2↑>增強增多增大減弱增強增強3.堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)

元素Li、Na、K、Rb、Cs(原子序數(shù)增大)相同點

銫略帶金色光澤

除銫外,其余都呈

色,它們都比較軟,有延展性,密度較

,熔點較

,導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強

遞變規(guī)律密度鈉、鉀反常:鉀<鈉逐漸

熔、沸點逐漸

銀白小低增大降低名師點撥堿金屬原子結(jié)構(gòu)的“一同”“三增”:“一同”:最外層電子數(shù)相同,均為1;特別提醒元素的金屬性和非金屬性(1)金屬性是指元素原子失去電子的性質(zhì)(或能力),非金屬性是指元素原子得到電子的性質(zhì)(或能力)。(2)金屬性和非金屬性與得失電子的數(shù)目無關(guān),與得失電子的難易程度有關(guān)。深度思考堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)具有遞變性,鉀比鈉活潑,鉀能否從NaCl溶液中置換出鈉?提示

不能。因為鉀與NaCl溶液中的水發(fā)生反應(yīng)而不是與NaCl反應(yīng)。

特別提醒堿金屬與氧氣的反應(yīng)(1)在堿金屬中,Li與O2反應(yīng)的產(chǎn)物只有Li2O。(2)其他堿金屬與O2反應(yīng)時隨核電荷數(shù)增加,產(chǎn)物越來越復(fù)雜:Na與O2在常溫下生成Na2O,燃燒時生成Na2O2;K燃燒時生成KO2;Rb、Cs燃燒時生成更復(fù)雜的氧化物。重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度堿金屬性質(zhì)的相似性與遞變性例題(2024·海南海口高一檢測)鈉在周期表中位于第三周期第ⅠA族,是堿金屬元素的代表。下列敘述正確的是(

)A.Na在空氣中燃燒會生成Na2O2,故Li在空氣中燃燒也會生成Li2O2B.堿金屬元素是指第ⅠA族的所有元素C.堿金屬陽離子,氧化性最強的是Li+D.Li、Na、K都可以保存在煤油中C解析

Na在空氣中燃燒會生成Na2O2,但Li沒有Na活潑,Li在空氣中燃燒生成的是Li2O,A項錯誤;第ⅠA族中氫不屬于堿金屬元素,B項錯誤;元素金屬性越強,對應(yīng)陽離子的氧化性越弱,所以堿金屬陽離子中氧化性最強的是Li+,C項正確;Na、K都可以保存在煤油中,Li的密度更小,要保存在石蠟中,D項錯誤。【變式設(shè)問】(1)堿金屬元素在化合物中的化合價均為

。

(2)請比較題目中堿金屬元素Na和K的最高價氧化物對應(yīng)水化物(NaOH和KOH)的堿性強弱。提示

+1價

鋰、鈉、鉀、銣、銫均為第ⅠA族元素,原子的最外層都有一個電子,在化學(xué)反應(yīng)中易失去1個電子,顯+1價。提示

元素金屬性越強,最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強,故NaOH的堿性弱于KOH。[對點訓(xùn)練1]下列敘述錯誤的是(

)A.堿金屬具有強還原性,它們的離子具有強氧化性B.隨著電子層數(shù)的增多,堿金屬的原子半徑逐漸增大C.堿金屬單質(zhì)的熔、沸點隨著核電荷數(shù)的增大而降低D.堿金屬元素在自然界中都是以化合態(tài)的形式存在的A解析

堿金屬元素隨著核電荷數(shù)的增大,電子層數(shù)增多,原子半徑逐漸增大,單質(zhì)的熔、沸點逐漸降低。金屬單質(zhì)還原性越強,失電子能力越強,變?yōu)殛栯x子后氧化性越弱,故堿金屬的陽離子的氧化性都比較弱。[對點訓(xùn)練2](2024·河北廊坊高一檢測)鈉和銫都是堿金屬元素,下列關(guān)于銫及其化合物的敘述正確的是(

)A.銫的密度比水小,像鈉一樣浮在水面上B.銫與水反應(yīng)十分劇烈,甚至?xí)l(fā)生爆炸C.碳酸銫加熱時易分解成二氧化碳和氧化銫D.氫氧化銫是強堿,其堿性比氫氧化鉀弱B解析

銫的密度比水大,放入水中會沉在水底,故A錯誤;堿金屬元素從上到下,與水反應(yīng)的劇烈程度逐漸增大,銫與水反應(yīng)十分劇烈,甚至?xí)l(fā)生爆炸,故B正確;同主族的元素及其化合物的性質(zhì)具有相似性,碳酸鈉受熱不易分解,因此碳酸銫加熱時也不易分解,故C錯誤;同主族元素從上到下,金屬性逐漸增強,其最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性逐漸增強,因此氫氧化銫是強堿,其堿性比氫氧化鉀強,故D錯誤。思維模型

堿金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性

知識點二鹵族元素基礎(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)1.鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)特點

7增多增多增大2.鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)

項目F2Cl2Br2易升華,淀粉遇I2變藍色I2顏色、狀態(tài)自上而下,顏色逐漸加深,狀態(tài)由氣態(tài)到固態(tài)

色氣體

色氣體

________

色液體

色固體熔、沸點逐漸

淡黃綠黃綠深紅棕紫黑升高3.鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)鹵素單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)鹵素單質(zhì)化學(xué)方程式條件要求越來越嚴(yán)格

反應(yīng)條件或現(xiàn)象穩(wěn)定性越來越差

氫化物的穩(wěn)定性F2

在

處劇烈化合并發(fā)生爆炸

____________

Cl2

光照或點燃發(fā)生反應(yīng)

____________

Br2

加熱至

才能反應(yīng)

____________

I2H2+I22HI該反應(yīng)為可逆反應(yīng)不斷加熱才能緩慢反應(yīng)

____________H2+F2══2HF暗

很穩(wěn)定

H2+Cl22HCl穩(wěn)定H2+Br22HBr

一定溫度較穩(wěn)定不穩(wěn)定(2)鹵素單質(zhì)之間的置換反應(yīng)

類似于金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)

實驗操作向KBr溶液中滴加氯水向KI溶液中滴加氯水向KI溶液中滴加溴水實驗現(xiàn)象溶液由無色變?yōu)?/p>

色

溶液由無色變?yōu)?/p>

色

溶液由無色變?yōu)?/p>

色

化學(xué)方程式

橙棕褐Cl2+2KBr══2KCl+Br2Cl2+2KI══2KCl+I2

Br2+2KI══2KBr+I24.鹵素性質(zhì)的遞變規(guī)律及原因從F→I,原子核外電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大,原子核對最外層電子的引力逐漸

,原子得電子能力逐漸

,非金屬性逐漸

。

5.同主族元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系減小減弱減弱深度思考鹵族元素單質(zhì)的熔、沸點與它們的相對分子質(zhì)量之間有何關(guān)系?提示

鹵族元素單質(zhì)的相對分子質(zhì)量越大,熔、沸點越高。

名師點撥(1)常溫下,鹵素單質(zhì)與水反應(yīng)生成氫鹵酸和次鹵酸:X2+H2O══HX+HXO(X=Cl、Br、I),但F2與H2O發(fā)生反應(yīng):2F2+2H2O══4HF+O2。(2)變價金屬(Fe、Cu)與鹵素單質(zhì)反應(yīng)一般生成高價態(tài)金屬鹵化物:2Fe+3X2══2FeX3(X=F、Cl、Br),但I2的氧化性較弱,I2與Fe反應(yīng)生成FeI2。(3)較活潑的鹵素單質(zhì)可以將較不活潑的鹵素單質(zhì)從其鹽溶液中置換出來,但F2除外。(4)HF是弱酸,HCl、HBr、HI都是強酸,且酸性:HF<HCl<HBr<HI。教材拓展一般情況下,元素的非金屬性強弱可以從其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強弱來判斷。根據(jù)HClO和HIO4的酸性強弱能否比較Cl和I的非金屬性?提示

不能。HClO不是Cl元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物。

名師點撥鹵素單質(zhì)性質(zhì)的遞變性鹵素單質(zhì)的氧化性及鹵素離子的還原性遞變規(guī)律名師點撥從原子結(jié)構(gòu)角度認識鹵族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1鹵族元素性質(zhì)例1(2024·湖北黃岡高一檢測)國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會宣布,將合成化學(xué)元素第113號(Nh)、115號(Mc)、117號(Ts)和118號(Og)提名為化學(xué)新元素。其中117號元素的原子結(jié)構(gòu)與鹵族元素相似,原子核外有7個電子層,且最外層有7個電子。下列有關(guān)117號元素的敘述正確的是(

)A.Ts元素的氣態(tài)氫化物的化學(xué)式為HTs,在常溫下很穩(wěn)定B.其單質(zhì)帶有金屬光澤,具有強氧化性,可與KI發(fā)生置換反應(yīng)生成I2C.其單質(zhì)的分子式為Ts2,常溫下和溴狀態(tài)不同D.Ts2的沸點高于I2,顏色比I2淺C解析

117號元素的原子結(jié)構(gòu)與鹵族元素相似,原子核外有7個電子層,且最外層有7個電子,該元素處于第ⅦA族。同主族自上而下元素的非金屬性逐漸減弱,117號元素的非金屬性比At的弱,元素的非金屬性越強,對應(yīng)的氫化物越穩(wěn)定,該元素的氫化物穩(wěn)定性比HAt差,則HTs常溫下不穩(wěn)定,故A錯誤;同主族元素,從上往下非金屬性逐漸減弱,金屬性逐漸增強,所以其單質(zhì)帶有金屬光澤,但其單質(zhì)的氧化性比I2弱,不能與KI發(fā)生置換反應(yīng)生成I2,故B錯誤;與Cl2、Br2、I2的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相似,所以其單質(zhì)的分子式為Ts2,根據(jù)鹵族元素性質(zhì)的遞變性,I2在常溫下為固體,Ts2在常溫下也為固體,而溴在常溫下為液體,故C正確;鹵素單質(zhì)的沸點從上到下逐漸升高,顏色逐漸加深,Ts2的沸點高于I2,顏色比I2深,故D錯誤。圖解要點

解答本類題目的思維流程

【變式設(shè)問】(1)本題中的Ts2能從氯化鈉溶液中置換出Cl2嗎?(2)本題中的Ts2的顏色有可能為白色嗎?提示

不能。Ts2的氧化性弱于Cl2,所以Ts2不能從氯化鈉溶液中置換出Cl2。提示

不可能。鹵素單質(zhì)從F2到I2的顏色為淡黃綠色→黃綠色→深紅棕色→紫黑色,顏色逐漸加深,則Ts2的顏色不可能為白色。[對點訓(xùn)練1](2024·湖北荊州高一檢測)下列關(guān)于鹵素(F、Cl、Br、I)的敘述正確的是(

)A.其單質(zhì)在常壓下的沸點,隨著鹵素核電荷數(shù)的增大逐漸降低B.單質(zhì)和水反應(yīng)的通式:X2+H2O══HX+HXO(用X表示鹵素),劇烈程度隨著核電荷數(shù)的增大而減弱C.單質(zhì)和氫氣反應(yīng)的通式:X2+H2══2HX(條件不同),劇烈程度隨著鹵素核電荷數(shù)的增大而減弱D.隨著鹵素核電荷數(shù)的增大,單質(zhì)的氧化性逐漸增強C解析

鹵素單質(zhì)在常壓下的沸點,隨著鹵素核電荷數(shù)的增大逐漸升高,A項不正確;F2和水反應(yīng)生成HF和O2,B項不正確;同主族自上而下元素非金屬性逐漸減弱,所以與H2反應(yīng)的劇烈程度逐漸減弱,C項正確;隨著鹵素核電荷數(shù)的增大,其單質(zhì)的氧化性逐漸減弱,D項不正確。思維模型

鹵族元素化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性

探究角度2同主族元素性質(zhì)的遞變性、相似性及其應(yīng)用例2(2024·天津和平區(qū)高一檢測)X、Y兩種主族元素,原子序數(shù)均小于20;X、Y原子的最外層電子數(shù)相等,且原子半徑:X<Y。下列說法正確的是(選項中m、n均為正整數(shù))(

)A.若X(OH)n為強堿,則Y(OH)n也一定為強堿B.若HnXOm為強酸,則X的氫化物溶于水一定顯酸性C.若X元素形成的單質(zhì)是X2,則Y元素形成的單質(zhì)一定是Y2D.若Y的最高正價為+m,則X的最高正價一定為+mA解析

主族元素X、Y原子的最外層電子數(shù)相同,且原子序數(shù)均小于20,說明X、Y為同一主族元素,X的原子半徑小于Y,說明在元素周期表中X位于Y的上方。A項,若X(OH)n為強堿,則X為金屬元素,根據(jù)同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,Y也為金屬元素,且Y元素原子的失電子能力要強于X元素原子,Y(OH)n應(yīng)該比X(OH)n的堿性更強;B項,若HnXOm為HNO3,氮元素的氫化物NH3溶于水顯堿性;C項,若X元素為氧,則Y元素為硫,Y的單質(zhì)是S;D項,若Y元素為氯,則X元素為氟,氯元素的最高正價為+7價,但氟元素?zé)o正價。圖解要點

解答本題的思維流程

【變式設(shè)問】(1)若上題中的X、Y(最外層電子數(shù)相等,原子半徑:X<Y)均為非金屬元素,X、Y的氫化物中較穩(wěn)定的是哪一個?(2)若上題中的X、Y(最外層電子數(shù)相等,原子半徑:X<Y)均為第ⅠA族元素,其熔點低的是哪一種元素組成的單質(zhì)?提示

在元素周期表中X位于Y的正上方,X的非金屬性強于Y,故X的氫化物比Y的氫化物穩(wěn)定。提示

堿金屬的熔點隨著原子核外電子層數(shù)的增加而降低,熔點低的是Y元素組成的單質(zhì)。[對點訓(xùn)練2]已知:34Se(硒)與S為同族元素。下列說法錯誤的是(

)A.Se原子核外最外層有6個電子B.H2Se的穩(wěn)定性比H2O弱C.原子半徑:Se>SD.非金屬性:Se>SD解析

同主族元素最外層電子數(shù)相同,Se原子核外最外層有6個電子,A正確;非金屬性:Se<S<O,則氫化物的穩(wěn)定性:H2Se<H2O,B正確,D錯誤;同主族元素自上而下,原子半徑逐漸增大,故原子半徑:Se>S,C正確。思維模型

同主族元素及其典型化合物性質(zhì)的遞變規(guī)律

類別性質(zhì)遞變規(guī)律

(由上至下)元素元素金屬性逐漸增強元素非金屬性逐漸減弱單質(zhì)氧化性逐漸減弱還原性逐漸增強非金屬元素氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性逐漸增強酸性逐漸減弱學(xué)以致用?隨堂檢測全達標(biāo)題組1堿金屬性質(zhì)的相似性與遞變性1.(2024·北京市順義區(qū)高一檢測)鋰電池或鋰離子電池備受人們推崇。鋰(Li)不可能具有的性質(zhì)是(

)A.鋰在空氣中燃燒只會生成氧化鋰B.鋰很軟,用小刀可以切割C.鋰的熔點比金屬銫高D.金屬鋰可以保存在煤油或液體石蠟中D解析

鋰較其他堿金屬活潑性差,燃燒時不會生成過氧化物,只生成氧化鋰,A正確;堿金屬都很軟,可用小刀切割,B正確;堿金屬Li→Cs熔點逐漸降低,C正確;金屬鋰的密度比煤油小,所以不能保存在煤油中,D不正確。2.(2024·河南鄭州高一檢測)堿金屬元素Li、Na、K的某種性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)(M)隨原子序數(shù)遞增呈現(xiàn)的變化趨勢如圖所示,則M可能是(

)A.單質(zhì)的熔點

B.原子半徑C.單質(zhì)的還原性

D.元素的最高正價A解析

堿金屬元素Li、Na、K隨著原子序數(shù)的增大,單質(zhì)的熔點逐漸降低,與圖中曲線相符,選項A正確;堿金屬元素Li、Na、K隨著原子序數(shù)的增大,原子半徑逐漸增大,與圖中曲線不相符,選項B錯誤;堿金屬元素Li、Na、K隨著原子序數(shù)的增大,單質(zhì)的還原性逐漸增強,與圖中曲線不相符,選項C錯誤;堿金屬元素Li、Na、K隨著原子序數(shù)的增大,元素的最高正化合價不變,與圖中曲線不相符,選項D錯誤。題組2鹵族元素性質(zhì)的相似性與遞變性3.下列說法正確的是(

)A.鹵族元素都有正化合價B.鹵族元素的單質(zhì)都只具有氧化性C.鹵族元素的最低化合價都是-1價D.鹵族元素氫化物都不穩(wěn)定C解析

氟是最活潑的非金屬,沒有正價,所以鹵族元素并不是都有正化合價,故A錯誤;鹵族元素的單質(zhì)在反應(yīng)中可以失去電子,具有還原性,如氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸,既表現(xiàn)氧化性,也表現(xiàn)還原性,故B錯誤;鹵族元素的最外層電子都是7個,所以易得1個電子達8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),即鹵族元素的最低化合價都是-1價,故C正確;HF非常穩(wěn)定,故D錯誤。4.(2024·山東東營高一檢測)下列曲線表示鹵族元素的某種性質(zhì)隨核電荷數(shù)的變化趨勢,正確的是(

)A解析

F、Cl、Br是同一主族元素,隨核電荷數(shù)增大,元素的非金屬性逐漸減弱,A正確;F元素的非金屬性最強,沒有正價,B錯誤;元素的非金屬性越強,其氫化物的穩(wěn)定性越強,非金屬性:F>Cl>Br,則氫化物的穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr,C錯誤;F2、Cl2、Br2都是由分子構(gòu)成的物質(zhì),它們結(jié)構(gòu)相似,分子的相對分子質(zhì)量越大,物質(zhì)的熔、沸點就越高,所以物質(zhì)的熔點:F2<Cl2<Br2,D錯誤。題組3同主族元素性質(zhì)的相似性、遞變性及其應(yīng)用5.借助堿金屬和鹵族元素的遞變性分析下面的推斷,其中正確的是(

)A.已知Ca是第四周期第ⅡA族元素,故Ca(OH)2的堿性比Mg(OH)2的堿性弱B.已知As是第四周期第ⅤA族元素,故AsH3的穩(wěn)定性比NH3的穩(wěn)定性強C.已知Cs的原子半徑比Na的原子半徑大,故Cs與水反應(yīng)比