1、第3课时 原子结构与元素的性质 课前自主学习 学习任务一 碱金属元素 任务驱动:在元素周期表中,第A族除氢外的元素,都是金属元素,且它们对应的碱都是强碱,所以称为碱金属。它们具有怎样的结构和性质呢?1.原子结构特点 2.单质的物理性质(从锂铯)3.化学性质(1)锂、钠、钾与O2的反应。Li、Na分别在加热条件下与O2反应的化学方程式:_、_。K+O2 KO2,钾与O2的反应比钠_。4Li+O2 2Li2O 2Na+O2 Na2O2=点燃=更剧烈(2)钠、钾与H2O的反应。碱金属 钾 钠 实验 操作 碱金属 钾 钠 实 验 现 象 共同点 金属_水面上 金属_成闪亮的小球 小球四处游动 产生嘶嘶
2、的声音 反应后的溶液使酚酞_ 不同点 _有轻微的爆鸣声,并很快燃烧起来 实验 结论 _更易与水反应,且反应更剧烈 实验 原理 化学方程式分别为_、_ 浮在 熔 变红 K K 2Na+2H2O=2NaOH+H2 2K+2H2O=2KOH+H2 学习任务二 卤族元素 任务驱动:卤族元素指元素周期表中的第A族元素。包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At),简称卤素。它们具有怎样的结构和性质呢?1.原子结构特点 2.卤素单质物理性质的相似性和递变性 单质 相 似 性 颜色 都有颜色 毒性 都有毒 溶解性 都不易溶于水,易溶于CCl4等有机溶剂(F2易和水发生反应)单质 递 变 性 通
3、常状态 气体气体液体固体 颜色 通常颜色 _色_色_色_ 色 变化规律 逐渐加深 密度变化规律 逐渐_ 熔、沸点变化规律 逐渐_ 在水中溶解度变化规律 逐渐减小 浅黄绿 黄绿 深红棕 紫黑 增大 升高 3.单质的化学性质(1)与H2的反应。X2与H2反应的比较。条件 产物稳定性 化学方程式 F2 暗处 很稳定 _ Cl2 光照或点燃 _ _ Br2 加热 稳定性差 _ I2 不断加热 _ _ H2+F2=2HF 较稳定 H2+Cl2 2HCl H2+Br2 2HBr 不稳定 H2+I2 2HI 光照或点燃=结论。从F2到I2,与H2反应所需要的条件逐渐_,剧烈程度:逐渐_。从F2到I2,氢化物
4、的稳定性:逐渐_。升高 减弱 减弱(2)单质间的置换反应。实验操作 实验现象 化学方程式和离子方程式 静置后,液体分层,上层 近_色,下层_色 _;_ 静置后,液体分层,上层 近_色,下层_色 _;_ 无 橙红 2KBr+Cl2=2KCl+Br2 2Br-+Cl2=2Cl-+Br2 无 紫 2KI+Cl2=2KCl+I2 2I-+Cl2=2Cl-+I2 实验操作 实验现象 化学方程式和离子方程式 静置后,液体分层,上层 近_色,下层_色 _;_ 结论 Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐_;相应卤素离子的还原性 由强到弱的顺序是_ 无 紫 2KI+Br2=2KBr+I2 2I-+Br2=2Br-+
5、I2 减弱 I-Br-Cl-(3)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。4.同主族元素性质的递变规律(从上到下)【做一做】如表为元素周期表的一部分。(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)表中元素的原子结构示意图是_。(3)表中元素、的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_。K Br HCl HBr HClO4 F 课堂合作探究【探究任务一】碱金属元素 【问题情境】钠、钾的最外层电子数相同,都是
6、碱金属元素,二者具有相似的化学性质。【问题探究】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能否溶于水吗?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)易溶于水可推测出CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。【探究总结】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
7、属元素)(2)递变性 具体表现如下(按从LiCs的顺序)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。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。最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。即碱性:LiOHNaOHKOHRbOHNaLi,故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠 C.熔、沸点:LiNaK D.碱性:LiOHNaOHCs+【补偿训练】1.我国西部地区蕴藏着丰富的锂资源,开发锂的用途是一个重要的科学课题。关于锂的叙述不正确的是()A.锂是较轻的金属
8、B.LiOH的碱性比NaOH弱 C.锂的金属性比钠强 D.锂在空气中燃烧生成Li2O【解析】选C。锂比钠的活泼性弱,在空气中燃烧只生成Li2O,LiOH的碱性比NaOH弱,锂的金属性比钠弱。2.如图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系,则下列各性质中不符合 图示关系的是()A.还原性 B.与水反应的剧烈程度 C.熔点 D.原子半径【解析】选C。由图可知,随着核电荷数的增大,碱金属的性质呈增大趋势,而 碱金属单质的熔、沸点随核电荷数的增大而降低。【探究任务二】卤族元素【问题情境】卤族元素的单质都是双原子分子,它们的物理性质改变都是很有规律的,随着相对分子质量的增大,卤素分子的颜色变深,熔点、
9、沸点、密度依次递增。卤素都有氧化性,氟单质的氧化性最强。【问题探究】1.依据卤素单质的物理性质的递变规律,试推测砹的颜色和状态是_。提示:黑色,固体。卤素单质自上而下,颜色逐渐加深,熔点依次升高,状态由气态液态固态,故砹为黑色固体。2.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: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。3.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
10、能从NaBr溶液中置换出Br2。4.已知还原性I-Br-Cl-F-,试从原子结构的角度分析原因。提示:还原性即微粒失去电子的能力。按I-Br-Cl-F-的顺序,离子的半径逐渐减小,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。【探究总结】1.卤族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:与H2反应越来越难,对应氢化物的稳定性逐渐减弱,离子的还原性 逐渐增强。HCl、HBr、HI的水溶液都是强酸。2.从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律 3.元素非金属性
11、强弱的判断方法:依 据方 法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的水化物 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【拓展提升】卤素单质的特殊性 1.氟无正价,无含氧酸,而Cl、Br、I都有正化合价和含氧酸。2.Cl2易液化,Br2易挥发,I2易升华。3.常温下呈液态的非金属单质是Br2,淀粉遇I2变蓝色。4.活泼的卤素单质能置换较不活泼的卤素单质,但F2不能从NaCl溶液中置换出Cl2,原因是2F2+2H2O=4HF+O2。4.对卤族元素F、Cl、Br、I 单质熔点由
12、高到低的顺序为I2Br2Cl2F2。非金属性由强到弱的顺序为FClBrI。单质的氧化性由强到弱的顺序为F2Cl2Br2I2。对应简单阴离子还原性由强到弱的顺序为I-Br-Cl-F-。氢化物的稳定性由强到弱的顺序为HFHClHBrHI。与H2反应的剧烈程度为F2Cl2Br2I2。最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4HBrO4HIO4。【探究特训】1.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
13、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。【延伸探究】(1)若将B项中的“热稳定性”改为“酸性”,B项是否正确?提示:不正确。HF、HCl、HBr、HI的酸性逐渐增强。(2)若将D项中的“颜色变浅”改为“熔、沸点升高”,D项是否正确?提示:正确。F2、Cl2为气体,Br2为液体,I2为固体。2.(2020成都高一检测)有关卤族和碱金属元素性质的递变规律说法正确的是()A.卤族元素从F到I,对应氢化物的还原性逐渐增强 B.碱金属元素与O2反应均可得到多种氧化物 C.碱金属元素从Li到Cs,金属性逐渐减弱 D.X2+2
14、NaI=2NaX+I2(X为:F、Cl、Br)【补偿训练】1.(2020长治高一检测)下列关于碱金属或卤族元素的叙述中,正确的是()A.碱金属单质都可保存在煤油中 B.Rb比Na活泼,故Rb可以从NaCl溶液中置换出Na C.砹(At)是第六周期的卤族元素,根据卤素性质的递变规律,还原性:HAtHI D.卤素单质与水反应的通式为X2+H2O=HX+HXO 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
15、依次为F-Cl-Br-HCl HBrHI,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。3.卤族元素(F、Cl、Br、I)属于第A族元素,除F外,其他元素的最高正价为+7,最高价的含氧酸为HXO4,但氟元素无正价,形不成含氧酸。下列有关卤族元素的说法中,正确的是()A.酸性:HFO4HClO4 B.最外层电子数:BrI C.密度:Cl2Br2 D.氢化物的稳定性: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。4.某同学做同主族元
16、素性质的相似性、递变性实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象(表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。实验方案实验现象将新制氯水滴入溴化钠溶液中,振 荡,再加入适量CCl4,振荡后静置A.浮在水面上,熔成小球,快速游动,最后消失将一小块金属钠放入冷水中B.分层,上层无色,下层紫红色将溴水滴入NaI溶液中,振荡,再加 入适量CCl4,振荡后静置C.浮在水面上,熔成小球,快速游动,并伴有轻微的爆炸声,很快消失将一小块金属钾放入冷水中D.分层,上层无色,下层橙红色请你帮助该同学整理并完成实验报告。(1)实验目的:探究同主族元素性质的相似性和递变性。(2)实验用品:仪器:_、_、镊子、小刀、玻璃片等。试剂:金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1 molL-1 NaBr溶液、0.1 molL-1 NaI溶液、CCl4等。(3)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的字母和化学方程式):(4)实验结论:_。实验方案实验现象化学方程式
