1、基础课时20 原子结构与元素的性质学 习 任 务1以A的碱金属、A的卤族元素为例，通过探究认识同主族元素性质(金属性与非金属性)的递变规律，并能用原子结构理论加以解释。培养学生“科学探究与证据推理”的核心素养。2通过比较、归纳、实验等方法预测同主族元素的相似性与递变性。培养学生“科学精神与创新意识”的核心素养。一、碱金属元素1元素的性质金属性与非金属性2碱金属元素碱金属元素包括(填名称及元素符号)：锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)等。(1)碱金属的原子结构(LiCs)相似性：最外层均有1个电子。递变性：电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。(2)碱金属的化学性质钠、钾与氧
2、气反应比较实验a实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃观察)，钾燃烧更剧烈。b反应方程式：2NaO2Na2O2、KO2KO2。钾与水反应的实验a现象：浮于水面上，并熔化为闪亮的小球四处游动，发出嘶嘶的响声，并伴有燃烧，溶液呈红色。b化学方程式：2K2H2O=2KOHH2。c与Na和水反应相比现象不同的有反应比钠和水剧烈，并伴有燃烧，结论：活泼性K比Na强。锂与氧气(加热)、H2O反应的化学方程式分别为4LiO22Li2O、2Li2H2O=2LiOHH2。(3)碱金属性质的递变规律及原因从LiCs，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引力逐
3、渐减弱，原子失去电子的能力逐渐增强，金属性逐渐增强。(4)碱金属单质的物理性质元素Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大)相同点除铯外，其余都呈银白色，它们都比较软，有延展性，密度较小，熔点较低，导电、导热性强递变规律密度逐渐增大(钠、钾反常)熔、沸点逐渐降低个性特点铯略带金属光泽；锂的密度比煤油的小；钠的密度比钾大 判断金属性强弱的依据有哪些？提示 与O2、H2O反应的难易，与酸反应的难易，氢氧化物的碱性强弱等二、卤族元素卤族元素简称卤素，包括(填名称及符号)氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(At)、(Ts)。1卤素单质的物理性质F2Cl2Br2I2颜色、状态淡黄绿色(气体)
4、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.原子结构特点(FI)(1)相似性：最外层电子数均为7。(2)递变性：电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。3卤素单质的化学性质(1)卤素单质与氢气的反应卤素单质反应条件化学方程式产物稳定性F2暗处H2F2=2HF很稳定Cl2光照或点燃H2Cl22HCl较稳定Br2加热H2Br22HBr不如氯化氢稳定I2不断加热H2I22HI不稳定结论从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比较卤素单质氧化性实验操作实验现象化学方程式静置后，液体呈橙色2K
5、BrCl2=2KClBr2静置后，液体呈红棕色Cl22KI= 2KClI2静置后，液体呈褐色Br22KI= 2KBrI2结论Cl2I2氧化性逐渐减弱，相应卤素离子还原性逐渐增强4卤素性质的递变规律及原因从FI，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引力逐渐减小，原子得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。注意：因为F2能与H2O发生反应(2F22H2O=4HFO2)，所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。5周期表中同主族元素的相似性与递变性在周期表中，同主族元素从上到下，电子层数增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，所以金属性逐渐增强，非金
6、属性逐渐减弱。 (正确的打“”，错误的打“”)(1)卤素单质与碱金属单质的随原子序数的递增，密度逐渐增大( )(2)从FI，其单质与H2化合的难易是由难到易( )(3)F2、Cl2、Br2与H2O反应的原理相同( )(4)F2通入NaCl溶液中生成Cl2( )答案 (1) (2) (3) (4)碱金属性质的相似性和递变性我国科学家通过与多个国家进行科技合作，成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟，使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒，标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯位于元素周期表中第六周期第A族。(1)铯与O2的产物是Cs2O吗？反应剧烈程度比Na、K与
7、O2反应程度大吗？答案 产物不是Cs2O。剧烈程度很大。(2)铯与H2O反应吗？若反应写出离子方程式。答案 反应，2Cs2H2O=2Cs2OHH2。(3)铯与H2O反应现象和Na、K与H2O反应现象的主要区别可能是什么？答案 不在水面上四处游动而在水中上下浮动，放出大量气体，可能发生爆炸。(4)铯投入CuCl2溶液中，能置换出Cu吗？为什么？答案 不能，Cs在溶液中先与H2O反应生成CsOH,2CsOHCuCl2=2CsClCu(OH)2。1相似性(R表示碱金属元素)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。碱金属元素与水反
8、应的通式为2R2H2O=2ROHH2。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)与O2的反应越来越剧烈，产物更加复杂，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。(3)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。(4)最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。1下列说法不正确的是( )A碱金属元素在自然界中以化合态形式存在B金属铷投入水中会发生爆炸式反应，生成氢氧化铷和氢气
9、C碱金属与氧气反应，生成物都不随反应条件或反应物的用量变化而变化D金属铯的密度大于钠，而钠的熔点高于铯C 碱金属元素在自然界中均以化合态形式存在，A正确；铷的金属性很强，因此金属铷投入水中会发生爆炸式反应，生成氢氧化铷和氢气，B正确；除锂之外的碱金属与氧气反应，生成物都随反应条件的变化而变化，C错误；金属铯的密度大于钠，而钠的熔点高于铯，D正确。2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：KNaLi，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠C熔、沸点：LiNaKD碱性：LiOHNaOHKOHB A中锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈；B中还原性，KNaLi，但K不能置换
10、出NaCl溶液中的Na，而是先与H2O反应；C中碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即LiNaKRbCs；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：LiOHNaOHKOHRbOHCsOH。卤族元素性质的相似性和递变性已知常温下KClO3与浓盐酸反应放出氯气，现按如图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴加过不同溶液的白色棉球，反应一段时间后处的颜色分别为黄绿色、橙色、蓝色、白色。请探究下列问题：(1)处颜色变化的原因是什么？写出离子方程式。可得出的结论是什么？答案 生成了Br2，Cl22Br=Br22Cl，Cl2氧化性大于Br2。(2)
11、处变蓝的原因是什么？写出可能的离子方程式，可能得出的结论是什么？答案 生成了I2，I2遇淀粉变蓝色。Cl22I=I22Cl或Br22I=I22Br。Cl2氧化性比I2的强，Br2的氧化性比I2的强。(3)通过该实验现象可得出的结论是什么？答案 卤素单质的氧化性顺序为Cl2Br2I2，卤素非金属性顺序为ClBrI。1从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律2卤族元素单质化学性质的相似性和递变性(1)相似性 (2)递变性具体表现如下：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：HFHClHBrHI；还原性：HFHClHBrHI；酸性：HFHC
12、lHBrHBrO4HIO4。(3)特殊性溴是常温常压下唯一的液态的非金属单质。卤素单质都有毒，溴有很强的腐蚀性，保存液溴时要加一些水进行“水封”，碘单质遇淀粉溶液变蓝色(检验I2)。Cl2、Br2、I2易溶于有机溶剂苯、CCl4、汽油等。F无正化合价。3下列关于卤素(用X表示)的叙述中，正确的是( )A卤素单质与水反应均可用X2H2OHXOHX表示BHX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F2I2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答案 C4为比较卤素单质的氧化性进行了如下实验：将氯水滴入溴化钠溶液中，溶液变黄；将氯水滴入碘化钾溶液中，溶液变褐色。下列有关
13、分析不合理的是( )A实验中反应：Cl22Br=2ClBr2B向实验所得溶液中再加入CCl4，振荡、静置，下层溶液为紫红色C根据实验得出结论，氧化性：Cl2Br2I2D将实验中的氯水换成溴水即可达到实验目的C 将氯水滴入溴化钠溶液中，溶液变黄，说明有单质溴生成，则实验中反应为Cl22Br=2ClBr2，A正确；实验将氯水滴入碘化钾溶液中，溶液变褐色，说明有单质碘生成，则所得溶液中再加入CCl4，振荡、静置，下层溶液为紫红色，B正确；根据实验可以得出氧化性：Cl2Br2，根据实验可以得出氧化性：Cl2I2，但通过实验无法得出氧化性：Br2I2，C错误；要想达到比较卤素单质氧化性的目的，只需要将中
14、氯水换成溴水即可，D正确。 同主族元素性质的相似性和递变性1相似性同主族，最外层电子数相同，得失电子的能力相似，具有相似的金属性和非金属性。2递变性3金属性和非金属性的强弱判断(1)金属性强弱(2)非金属性强弱5硒(Se)被誉为“生命的奇效元素”，富硒食品倍受追捧。已知硒元素与氧元素同主族，与钙元素同周期。下列关于硒的描述错误的是( )A原子序数是24B气态氢化物的化学式是H2Se，还原性：H2SeH2OC最高价氧化物是SeO3，是酸性氧化物D原子半径比硫原子的大A 硒元素与氧元素同主族，与钙元素同周期，则Se位于元素周期表中的第四周期第A族，与氧元素的原子序数相差18，其原子序数为16183
15、4，A错误；硒的最低化合价为2价，气态氢化物的化学式是H2Se，非金属性：OSe，则氢化物的还原性：H2OHYO4HZO4，则下列判断正确的是( )A原子半径：XYZB气态氢化物的稳定性：HXHYHZC元素的非金属性：XYHYHZB 由同主族元素的最高价氧化物对应水化物的酸性：HXO4HYO4HZO4，可知非金属性：XYZ。同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，原子半径逐渐增大，则原子半径：XYYZ，则气态氢化物的稳定性：HXHYHZ，故B正确；元素的非金属性：XYZ，故C错误；元素的非金属性越强，则其简单气态氢化物的还原性越弱，非金属性：XYZ，则气态氢化物的还原性：HXHY_(填化学式)。
16、(4)表中元素最高价氧化物对应水化物中酸性最强的是_(填化学式)。解析 根据元素在周期表中的位置可知分别是H、Li、Na、K、F、Cl、Br。(1)根据元素周期律可判断表中氟元素的非金属性最强；钾元素的金属性最强，单质钾与水反应的离子方程式为2K2H2O=2K2OHH2。(2)表中元素是Na，原子结构示意图是。(3)同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，则简单氢化物的稳定性依次减弱，所以氟化氢的稳定性大于溴化氢。(4)表中非金属性最强的元素为F，氟无正化合价，无最高价含氧酸，故元素的最高价氧化物对应水化物中酸性最强的为HClO4。 答案 (1)F K 2K2H2O=2K2OHH2(2) (3)HF HBr (4)HClO4