1、第2课时 元素的性质与原子结构 必备知识自主学习 一、碱金属元素 1.碱金属的结构特点(1)按原子序数递增的顺序填写空白。碱金属元素的名称分别为 _。碱金属的元素符号分别为_。碱金属的核电荷数分别为_。锂、钠、钾、铷、铯 Li、Na、K、Rb、Cs 3、11、19、37、55 碱金属元素的原子结构示意图分别为 碱金属元素电子层数分别为2、3、4、5、6。碱金属元素原子半径/nm:0.152、0.186、0.227、0.248、0.265。(2)结论:碱金属元素原子结构的共同点是_,不同点是_ _。变化规律:随着核电荷数的增加,电子层数和原子半径的变化规律分别是 _、_。最外层电子数均为1 电子
2、层数 和原子半径不同 逐渐增多 逐渐增大 2.碱金属的性质(1)物理性质(2)化学性质 与O2反应 a.Li、Na、K与O2反应的化学方程式分别为 _、_、_。点燃=4Li+O2 2Li2O 2Na+O2 Na2O2 K+O2 KO2 点燃=点燃=b.反应程度变化趋势:从Li到Cs_。c.产物复杂程度:从Li到Cs_。d.活泼性:从Li到Cs_。逐渐剧烈 逐渐复杂 逐渐增强 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 _ _ 结论 _ 2K+2H2
3、O=2KOH+H2 2Na+2H2O=2NaOH+H2 钾比钠的活动性强【自主探索】(1)金属锂、钠、钾在实验室中如何保存?提示:金属锂封存在石蜡中,不能用煤油,因为锂的密度比煤油小;金属钠、钾保存在煤油中,并密封保存。(2)(情境思考)焰色反应用于检验某些微量金属或它们的化合物,也可用于节日燃放焰火。根据焰色可以判断某种元素的存在,如焰色洋红色含有锶元素,焰色紫红色含有锂元素,焰色黄色含有钠元素等。Li在空气中加热时的产物是什么?提示:Li2O。碳酸铯受热能分解吗?提示:碱金属的碳酸盐很稳定,受热难分解。(3)判断下列说法是否正确。碱金属元素原子的次外层电子数都是8。()提示:。锂的次外层电
4、子数是2。碱金属元素铯不能与酸反应。()提示:。铯能与酸反应。随核电荷数的递增,碱金属单质密度依次增大,熔沸点依次降低。()提示:。钾的密度出现反常现象,钠的密度比钾大。二、卤族元素 1.卤族元素的原子结构(1)卤族元素的原子结构特点(2)结论:卤族元素原子结构的共同点是_,不同点是_ _,其变化规律是随着原子序数增大,电子层数逐渐_,原子 半径逐渐_。最外层电子数都是7 电子层 数和原子半径不同 增多 增大 2.卤族元素单质的性质(1)物理性质 F2Cl2Br2I2颜色、状态_ 色气体_ 色气体_ 色液体_ 色固体密度逐渐_熔、沸点逐渐_淡黄绿 黄绿 深红棕 紫黑 增大 升高(2)化学性质
5、与H2反应 a.填写下表 b.得出结论:从F2到I2,与H2反应所需要的条件逐渐_,反应剧烈程度依次_,生成气态氢化物的稳定性依次_。卤素单质间的置换反应 升高 减弱 减弱 a.填写下表: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_色_ 静置后,液体分层,上层接 近无色,下层呈_色_ 静置后,液体分层,上层接 近无色,下层呈_色_橙红 Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 紫红 Cl2+2KI=2KCl+I2 紫红 Br2+2KI=2KBr+I2 b.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_,相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是_。(3)
6、特性:I2遇淀粉变蓝色;溴是常温常压下唯一的液态非金属单质。(4)卤素单质都有毒,液溴易挥发,保存时常用水封。Cl2Br2I2 I-Br-Cl-3.同主族元素的性质与原子结构的关系【自主探索】(1)判断下列说法是否正确。随着核电荷数增加,卤素的非金属性增强。()提示:。按从FI的顺序,随着核电荷数增加,元素的非金属性逐渐减弱。随着核电荷数增加,卤素单质的氧化性依次增强。()提示:。随着核电荷数增加,卤素单质的氧化性依次减弱。卤素单质中,F2的氧 化性最强,I2的氧化性最弱。随着核电荷数增加,卤素氢化物的稳定性增强。()提示:。随着核电荷数增加,卤素氢化物的稳定性减弱。氢化物的稳定性:HFHCl
7、HBrHI。(2)卤素单质中氧化性最强的是哪种单质?F在化合物中有无正价?提示:F2。F在化合物中只显示-1价,无正价。(3)氟的氢化物HF溶于水形成的酸叫氢氟酸,氢氟酸是强酸还是弱酸?提示:弱酸。关键能力合作学习 知识点一 碱金属元素 1.相似性(R表示碱金属元素)结论:原子都容易失去最外层的一个电子,化学性质活泼,它们的单质都具有较强的还原性,它们都能与氧气等非金属单质及水反应。2.递变性 随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减小,碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强,金属性逐渐增强。(1)(2)碱金属的化学性质及比较 LiNaKRbCs单质与O2反应越来越剧烈
8、,产物分别是Li2ONa2O、Na2O2K2O、K2O2、KO2更复杂氧化物与水反应越来越剧烈,现象分别是反应缓慢剧烈反应轻微爆炸剧烈爆炸最高价氧化物对应的水化物碱性强弱:LiOHNaOHKOHRbOHHClHBrHI;还原性:HFHClHBrHBrO4HIO4,HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸。【方法导引】从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律 3.非金属性(1)实质:比较元素非金属性的强弱,其实质是看原子得到电子的能力,越易得电子,则元素的非金属性越强。(2)最外层电子数相同时,电子层数越多,非金属性越弱。(3)从单质及其化合物的性质判断元素非金属性强弱 与H2化合越容易或气态氢化物
9、越稳定,非金属性越强 单质氧化性越强或简单阴离子还原性越弱,非金属性越强 最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性越强 若An-+B Bm-+A,则B的非金属性比A强【合作探究】(1)(思维升华)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?(宏观辨识与微观探析)提示:稳定性:HFHClHBrHI;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FClBrI。(2)(教材二次开发)“2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2”,F2比Cl2活泼,F2能否从NaBr溶液 中置换出Br2?(证据推理与模型认知)提示:不能;F2能与Na
10、Br溶液中的水反应生成HF和O2,不能从NaBr溶液中置换出 Br2。(3)(情境应用)1826年,法国青年波拉德把海藻烧成灰,用热水浸取,再往里通氯气,这时,就得到紫黑色的固体碘晶体。他发现在提取后的母液底部,总沉着层深褐色的液体,这液体具有刺鼻的臭味。详细地进行研究后证明,这深褐色的液体,是一种人们还未发现的新元素。科学家把这种新元素称为“溴”。写出波拉德获得溴、碘单质的离子方程式。(宏观辨识与微观探析)提示:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,Cl2+2I-=I2+2Cl-。比较Cl-、Br-、I-的还原性强弱,并从原子结构角度解释原因。(宏观辨识与微观探析)提示:还原性:Cl-Br-I
11、-。按Cl-、Br-、I-顺序,离子的电子层数逐渐增多,离子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小,失去电子的能力逐渐增强,故Cl-、Br-、I-离子的还原性逐渐增强。【典例示范】【典例】下列对卤素的说法不符合递变规律的是()A.F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱 B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱 C.F-、Cl-、Br-、I-的还原性逐渐增强 D.卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变浅,密度增大 【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)卤族元素性质上的相似性和递变性。(2)卤族元素在性质上的特殊性。【解析】选D。从FI,原子半径依次增大,单质氧
12、化性逐渐减弱,阴离子的还原性逐渐增强,氢化物的稳定性逐渐减弱,卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变深,密度也增大。【母题追问】(1)HF、HCl、HBr、HI的酸性如何变化?提示:HF、HCl、HBr、HI的酸性逐渐增强。(2)碘单质有什么特殊性质?提示:淀粉遇碘变蓝。【素养训练】砹,原子序数85,是一种人工放射性元素,化学符号源于希腊文“astator”,原意是“改变”。1940年美国科学家科森制得了砹。砹是卤族元素,根据卤素性质的递变规律,回答下列问题:(1)推测砹在元素周期表中的位置_。(2)与H2化合能力:At2_I2。(3)预测砹单质的氧化性比碘单质的氧化性_(填“弱”或
13、“强”)。(4)砹原子的最外电子层上有_个电子。【解析】(1)砹是卤族元素,在元素周期表中第六周期第A族。(2)砹比碘的非金属性弱,与H2化合能力:At2小于I2。(3)砹单质的氧化性比碘单质的氧化性弱。(4)砹原子的最外电子层上有7个电子。答案:(1)第六周期A族(2)HClO4 B.最外层电子数:BrI C.密度:Cl2Br2 D.热稳定性:HBrHI【解析】选D。氟元素无正价,无最高价含氧酸,A错误;卤族元素的最外层电子数都是7,B错误;随着原子序数的增大,卤族元素单质的密度逐渐增大,氢化物的稳定性逐渐减弱,C错误,D正确。3.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
14、反应均可用X2+H2O=HXO+HX表示 B.HX都极易溶于水,它们的热稳定性随核电荷数的增大而增强 C.卤素单质的颜色从F2I2按相对分子质量的增大而加深 D.X-的还原性强弱依次为F-Cl-Br-HClHBrHI,B错误;F2与盐溶液中的H2O反应放出O2,不能置换出卤素单质,D错误。4.(2020济南高一检测)下列操作能达到实验目的的是()A.检验钠和钾:分别取小粒投入含酚酞的水中,观察溶液颜色变化 B.检验氯化钠、溴化钾、碘化钾溶液:分别滴加溴水,再加入四氯化碳,振荡,观察颜色 C.除去氯化钾中的少量碘化钾:溶于水,并通入足量氯气,加热蒸干 D.证明钾比钠活泼:向氯化钠水溶液中加入一小
15、粒钾,观察现象【解析】选C。钠、钾与水反应都生成强碱,使溶液呈红色,A错误;NaCl、KBr与溴水均不反应,故无法区别,B错误;钾与NaCl溶液中的H2O反应,而不可能置换出钠,D错误。5.(2019聊城高一检测)锂(Li)是一种银白色的金属元素,质软,是密度最小的金属。用于原子反应堆、制轻合金及电池等,锂电池或锂离子电池备受人们推崇。锂(Li)不可能具有的性质是()A.锂在空气中燃烧只会生成氧化锂 B.锂很软,用小刀可以切割 C.锂的熔点比金属铯高 D.金属锂可以保存在煤油或液体石蜡中 6.(1)F、Cl、Br、I的四种卤素氢化物中最不稳定的是_(写化学式)。(2)下列两个元素族,单质熔、沸
16、点随原子序数递增而升高的是_(填字母)。A.碱金属 B.卤素(3)下列反应中,更剧烈的是_(填字母)。A.钠与水反应 B.钾与水反应(4)取下列溶液分装两试管,再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳,用力振荡、静置后,四氯化碳层显紫红色的是_(填字母)。A.溴化钠溶液 B.碘化钾溶液(5)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的离子方程式_。【互动探究】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_元素,此元素的单质与水反应的离子方程式为 _。提示: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Cs元素,Cs与水反应的离子方程式为2Cs+2H2O=2OH-+2Cs+H2。【素养新思维】7.钾与水剧烈反应,甚至在冰上也能着火,生成氢氧化钾和氢气,反应时放出的热量能使金属钾熔化,并引起钾和氢气燃烧。(1)钾失火,应采取什么方法灭火?提示:用沙土、石棉等覆盖。(2)钾燃烧时为什么看到的是黄色火焰而不是紫色火焰?提示:生产生活中常见物质中大多数含有钠元素,其焰色反应为黄色,黄色能掩盖紫色。