同步高中化学人教必修2章节讲义第1章 物质结构 元素周期律 第1节 第2课时Word下载.docx

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②与水反应

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

　　　　　　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

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

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

2KI＋Cl2===2KCl＋I2

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。

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。

（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

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。

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　

【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>

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，C项正确；

因氧化性Cl2>

At2，所以At2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D项不正确。

探究三、同主族元素原子结构与元素性质间的关系

1．同主族元素的原子结构及性质有何变化规律？

提示　同主族元素随核外电子层数的增加，它们的得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱；

2．如何比较同主族元素的原子半径、阳离子半径、阴离子半径？

提示　

（1）原子半径：

同主族元素的原子最外层电子数相同，从上到下电子层数逐渐增多，所以半径逐渐增大。

（2）阳离子半径：

以碱金属为例，在形成离子时，均失去最外层电子，所以均少一个电子层，电子层数仍然是逐渐增多，所以半径逐渐增大。

（3）阴离子半径：

以卤族元素为例，在形成离子时，最外层均得到一个电子，所以最外层电子数仍然相同，电子层数仍然是逐渐增多，所以半径逐渐增大。

1．元素的金属性、非金属性与原子得失电子的关系

（1）元素的金属性是指气态原子失去电子的性质，金属性的强弱取决于原子失去电子能力的强弱，越易失去电子，金属性越强，而与失去电子的多少没有必然联系。

（2）元素的非金属性是指气态原子得到电子的性质，非金属性的强弱取决于原子得到电子能力的强弱，越易得到电子，非金属性越强，而与得到电子的多少没有必然联系。

（3）同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，而得电子能力逐渐减弱，故金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。

从碱金属元素和卤素的性质来看，同主族从上至下元素及其典型化合物性质的递变规律如下表所示。

物质类别

性质

递变规律

元素

元素金属性

逐渐增强

元素非金属性

逐渐减弱

单质

氧化性

还原性

非金属元素

氢化物

气态稳定性

水溶液酸性

最高价氧化物

对应水化物

碱性

酸性

【典题例证3】　下列关于主族元素的说法错误的是（　　）

A．同主族元素随着原子序数递增，元素金属性增强

B．同主族元素随着原子序数递增，元素单质的熔、沸点逐渐升高

C．同主族元素原子最外层电子数都相同

D．同主族元素最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强

解析　同主族元素随着原子序数的递增，电子层数逐渐增多，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，即元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱，A项、D项都正确；

对于同主族的金属元素，单质的熔、沸点从上到下逐渐降低，对于同主族的非金属元素，单质的熔、沸点从上到下逐渐升高，B项错误；

同主族元素原子最外层电子数都相同，C项正确。

【学以致用3】　下列说法中错误的是（　　）

A．钾的金属性比钠强

B．溴的非金属性比氯强

C．NaOH的碱性比LiOH强

D．HCl的热稳定性比HBr强

解析　由于金属性K>

Na>

Li，故碱性KOH>

NaOH>

LiOH；

非金属性Cl>

Br，则其对应氢化物的热稳定性HCl>

HBr。

1．关于碱金属元素的说法中正确的是（　　）

A．ⅠA族元素都是碱金属元素

B．碱金属单质可将铜从其盐溶液中置换出来

C．金属钾具有强还原性，K＋具有强氧化性

D．Cs常温下与水反应会发生爆炸

解析　ⅠA族元素还有氢元素，A错；

碱金属单质非常活泼，在水溶液中先与水反应生成强碱，再与铜离子反应生成Cu（OH）2沉淀，而不能将铜置换出来，B错；

由于钾原子的最外层只有1个电子，钾单质具有较强的还原性，但是其失去电子后形成的K＋，最外层已经达到8电子的稳定结构，其氧化性非常弱，C错；

Cs是还原性比Li、Na、K、Rb都强的金属单质，与水反应会发生爆炸，D正确。

答案　D

2．下列关于卤素的叙述正确的是（　　）

A．卤素是典型的非金属元素，因此不能与其他非金属元素化合

B．卤素单质越活泼，其熔、沸点就越高

C．卤素各单质都能与水剧烈反应

D．卤素的单质都能与氢气反应，且气态氢化物的稳定性随单质氧化性的增强而增强

解析　卤素能与其他非金属化合，如H、C等；

卤素单质越活泼，其相对分子质量越小，其熔、沸点越低；

卤素单质中只有氟能与水剧烈反应。

3．已知锂及其化合物的许多性质与碱金属差异较大，却与镁相似。

下列有关锂及其化合物的叙述不正确的是（　　）

A．碳酸锂受强热很难分解

B．碳酸锂的溶解度比碳酸氢锂的小

C．锂在过量氧气中燃烧，主要产物是氧化锂而不是过氧化锂

D．锂可以与氮气化合生成氮化锂（Li3N）

解析　解题时充分利用题目信息，锂及其化合物的性质与镁的相似，MgCO3煅烧分解成MgO和CO2，由此可知，Li2CO3也易分解。

答案　A

4．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　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。

5．在1961年，本生和基尔霍夫发现了一种新的碱金属元素，根据已学知识解答下列问题，帮助这两位科学家研究该元素。

（1）该元素单质的密度比水的密度大，则该元素可能是________。

（2）该元素的单质与水反应比钾与水反应剧烈，但没有铯与水反应剧烈，由此可确定该元素是________。

其确定依据是______________。

（3）人类制备出该元素的单质比钠单质要晚得多，分析其中的原因：

________________。

解析　

（1）在碱金属元素形成的单质中，Li、Na、K的密度都小于水的密度，Rb、Cs、Fr的密度都大于水的密度，故该元素可能是Rb、Cs、Fr。

（2）碱金属元素的单质按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序活动性逐渐增强，因此可以根据单质与水反应的剧烈程度，得出该元素为Rb。

（3）Rb和Na在自然界中全部以化合物形态存在，因此要制备它们的单质，需要把Rb＋和Na＋从其化合物中还原。

由于金属单质还原性越强，其阳离子氧化性就越弱，越不易被还原，因此单质Rb比单质Na制备得晚。

答案　

（1）Rb、Cs、Fr

（2）Rb　碱金属元素的单质按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序活动性逐渐增强

（3）Rb＋的氧化性比Na＋的弱，不易被还原

6．

（1）常见卤素氢化物中最不稳定的是__________（写化学式）。

（2）下列单质熔、沸点随原子序数递增而升高的是_________（填字母，下同）。

A．碱金属元素B．卤族元素

（3）下列反应中，更剧烈的是__________。

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__________。

A．溴化钠溶液B．碘化钾溶液

解析　卤素中碘元素的非金属性最弱，氢化物最不稳定的是HI；

碱金属元素的单质熔、沸点随原子序数递增而降低，卤素单质熔、沸点随原子序数递增而升高；

钾比钠活泼，与水反应更剧烈；

氯水与NaBr、KI溶液分别生成Br2、I2，而二者的四氯化碳溶液分别为橙色、紫红色。

答案　

（1）HI　

（2）B　（3）B　（4）B

课时作业

1．下列对碱金属性质的叙述中，正确的是（　　）

①都是银白色的柔软金属（除铯外），密度都比较小　②单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物　③碱金属单质都与水剧烈反应　④单质的熔、沸点随着原子序数的增加而升高

A．①③　　　　　　　　B．②④

C．①④D．②③

解析　除铯外，碱金属单质均为银白色金属，质软，有延展性，密度较小，①正确；

碱金属单质在空气中燃烧时，产物不同，Li生成Li2O，Na生成Na2O2，K、Rb、Cs则生成较复杂的氧化物，②错误；

碱金属单质性质活泼，都能与水剧烈反应，③正确；

碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而逐渐降低，④错误。

2．已知钡的金属活动性处于钾和钠之间。

则下列变化中可能实现的是（　　）

A．钡可从氯化钠溶液中置换出金属钠

B．钡可从冷水中置换出氢气

C．钡可从硫酸铜溶液中置换出铜

D．在溶液中Ba2＋可氧化金属锌，生成Zn2＋

解析　由于钡可以与水反应，所以钡和钠一样并不能置换出水溶液中的金属离子。

3．卤素是最活泼的一族非金属，下列关于卤族元素的说法正确的是（　　）

A．卤素单质的最外层电子数都是7

B．从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，半径依次减小

C．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子的得电子能力依次减弱

D．卤素单质与H2化合由易到难顺序为：

F2＜Cl2＜Br2＜I2

解析　卤素原子最外层有7个电子，而不是单质最外层有7个电子，A错误；

卤素原子从F到I，电子层数依次增多，半径依次增大，原子核对最外层电子吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱，B错误，C正确；

单质与H2化合由易到难顺序为：

F2＞Cl2＞Br2＞I2，D错误。

4．金属元素钫（Fr）在自然界中含量极少。

它的21个已知同位素都有放射性。

它是碱金属元素中最重的元素。

根据它在周期表中的位置预言其性质，其中不正确的是（　　）

A．在已知碱金属元素中具有最大的原子半径

B．在空气中燃烧时生成氧化物Fr2O

C．氧化物对应的水化物是极强的碱

D．其单质的熔点比金属钠的熔点低

解析　根据“Fr是碱金属元素中最重的元素”，可以得到两个结论：

一是它属于碱金属元素；

二是它在周期表中处于碱金属元素的最下方。

根据同主族元素性质的递变性规律可以知道它的金属性非常强，所以与氧气反应时得到的是复杂的氧化物。

5．往碘化钾溶液中先加入氯水，再加入CCl4振荡，静置后出现分层，下层呈（　　）

A．橙红色B．紫红色

C．无色D．深褐色

解析　碘化钾中加入氯水发生反应：

2KI＋Cl2===2KCl＋I2，加入CCl4后由于碘易溶于CCl4，CCl4层（下层）呈现紫红色。

6．下列关于卤素（用X表示）的叙述正确的是（　　）

A．其单质都能与水反应，通式为：

X2＋H2O===HX＋HXO

B．HX易溶于水，其水溶液都是强酸

C．其单质都有颜色，都有毒

D．最高价含氧酸的通式为HXO4

解析　本题考查卤素及有关化合物的基本知识规律，解答好本题，除掌握一般规律外，要注意F2及F的化合物的特殊性：

①F2与水反应置换H2O中的O生成O2，不像其他卤素单质，②F是最强的非金属，在化合物中不表现正价，HF的溶液表现弱酸性。

7．若能发现第117号元素X，它的原子结构与卤族元素相似，电子排布有7个电子层，且最外层有7个电子。

下列叙述中正确的是（　　）

A．此X元素的气态氢化物的化学式为HX，在常温下很稳定

B．其单质带有金属光泽，具有强氧化性，可与KI发生置换反应生成I2

C．其单质的分子式为X2，易溶于有机溶剂

D．AgX是一种有色的易溶于水的化合物

解析　X元素的气态氢化物的化学式为HX，但由于X的非金属性很弱，所以HX在常温下很不稳定，A错误；

X单质氧化性比碘弱，不可与KI发生置换反应，B错误；

类比Br2、I2等，C正确；

类比AgCl、AgBr等，D错误。

8．溴化碘（IBr）的化学性质很像卤素的单质，它能与大多数金属、非金属化合生成卤化物，它也能与水发生以下反应：

IBr＋H2O===HBr＋HIO。

下列有关IBr的叙述中，不正确的是（　　）

A．在很多反应中IBr是强氧化剂

B．IBr与水反应时既作氧化剂，又作还原剂

C．IBr与AgNO3溶液反应会生成AgBr沉淀

D．IBr与NaOH溶液反应时，生成NaBr和NaIO