人教版必修2第1章 第1节元素周期表第2课时学案

第2课时元素的性质与原子结构

一、碱金属元素的结构与性质1．碱金属元素的原子结构规律

碱金属原子结构特点：

2．碱金属单质的物理性质

3．碱金属单质的化学性质

(1)实验探究

①钠、钾与氧气反应

②钠、钾与水反应

(2)碱金属的原子结构与化学性质的递变关系：

从Li到Cs，随核电荷数的增加，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弱，元素金属性逐渐增强。

(1)碱金属单质的密度均小于水(×)

(2)碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低(√)

(3)碱金属单质与水剧烈反应生成碱和氢气(√)

(4)碱金属单质在空气中燃烧生成过氧化物(×)

(5)碱金属元素的原子半径逐渐增大，金属性依次增强(√)

(6)钾比钠原子半径大，钾比钠活泼，所以钾可以从氯化钠溶液中置换出钠单质(×)

(2018·北京汇文中学月考)已知铷(Rb)是37号元素，其相对原子质量是85.5，与钠同主族，回答下列问题：

(1)铷位于第________周期，其原子半径比钠元素的原子半径________(填“大”或“小”)。

(2)铷单质性质活泼，写出它与氯气反应的化学方程式：_____________________________。铷单质易与水反应，反应的离子方程式为_______________________________________，

实验表明，铷与水反应比钠与水反应________(填“剧烈”或“缓慢”)。

(3)同主族元素的同类化合物的化学性质相似，分别写出①过氧化铷与CO 2反应的化学方程式：_____________________________________________；

②过量的RbOH 与AlCl 3反应的离子方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)五 大 (2)2Rb ＋Cl 2=====点燃

2RbCl 2Rb ＋2H 2O===2Rb ＋＋2OH －＋H 2↑ 剧烈 (3)①2Rb 2O 2＋2CO 2===2Rb 2CO 3＋O 2 ②4OH －＋Al 3＋===AlO －2＋2H 2O

解析 (2)Rb 的密度比水大，遇水后沉在水底与水反应，铷的还原性比钠强，与水反应比钠剧烈。(3)可根据钠的相应化合物发生的反应进行类推。

碱金属性质的相似性和递变性

(1)相似性

化合物—最高价氧化物对应的水化物的化学式为ROH ，且均为强碱 (2)递变性

具体情况如下：

①与氧气反应

从Li→Cs，与氧气反应越来越剧烈，产物越来越复杂。如Li与O2生成Li2O，Na与O2生成Na2O2，K与O2生成KO2。

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反应能发生轻微爆炸，Rb、Cs则遇水会发生爆炸。因Na、K等活泼的金属易与H2O反应，故不能从水溶液中置换出不活泼的金属，只有在熔融状态下才能置换出不活泼的金属。

③最高价氧化物对应的水化物的碱性：LiOH

二、卤族元素的结构与性质

1．卤族元素的原子结构

卤族元素原子结构特点：

2．卤素单质的物理性质及递变规律

3.卤素单质的化学性质

(1)与氢气的化合

(2)卤素单质间的置换反应

4.卤族元素性质与原子结构的关系

从F到I，随核电荷数的增加，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弱，得电子能力逐渐减弱，元素非金属性逐渐减弱。

(1)卤素单质颜色逐渐加深，熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大(√)

(2)卤素单质随着核电荷数增加，氧化性依次减弱，与H 2反应剧烈程度依次减弱，生成气态氢化物的稳定性增强(×)

(3)卤素按F 、Cl 、Br 、I 的顺序，其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数增加，电子层数增多，原子半径增大，原子核对电子的吸引作用减弱(√)

(4)卤素原子最外层电子数都是7个，所以卤素单质易得电子，在氧化还原反应中卤素单质只表现氧化性(×)

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X 2

?????

与氢气反应：X 2＋H 2===2HX

与水反应??

?

如X 2

＋H 2

O===HX ＋HXO X 为Cl 、Br 、I

，

例外：2F 2

＋2H 2

O===4HF ＋O

2

与NaOH 反应：2NaOH ＋X 2

===NaX ＋NaXO ＋H 2

O

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：

①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：HF>HCl>HBr>HI；

还原性：HF

酸性：HF

②最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，即HClO4>HBrO4>HIO4。

2．从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律

(2018·南京外国语学校高一期中)某校化学学习小组设计了相关实验来探究元素周期律。该组同学为验证卤素单质氧化性的相对强弱，用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。

实验过程及现象：

Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸；

Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹；

Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a；

Ⅳ.打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，静置后CCl4层溶液变为紫红色。

请回答下列有关问题。

(1)B中溶液由黄色变为棕红色时发生反应的离子方程式为_____________________________。

(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是___________________________________。

(3)由此实验得出的结论：同主族元素从上到下，原子的得电子能力逐渐________(填“减弱”或“增强”)。

(4)B和C仪器口放置浸有NaOH溶液的棉花的作用是________________________________。答案(1)2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2

(2)湿润的淀粉-KI试纸变蓝

(3)减弱

(4)吸收未反应的氯气，防止污染空气

解析(1)Cl2与NaBr溶液反应生成Br2和NaCl，反应的离子方程式为2Br－＋Cl2===2Cl －＋Br2。

(2)湿润的淀粉-KI试纸变蓝色，说明有单质碘生成，即说明氯气的氧化性强于碘。

(3)由实验可知氯气的氧化性强于溴，而溴的氧化性强于碘，所以同主族元素从上到下，原子的得电子能力逐渐减弱。

(4)B和C仪器口放置浸有NaOH溶液的棉花的作用是吸收未反应的氯气，防止其对空气造成污染。

1．(2019·沈阳月考)下列说法错误的是( )

A．Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多

B．Li、Na、K、Rb元素的原子半径逐渐增大，金属性依次增强

C．因为Na比K容易失去电子，所以单质Na比K的还原性强

D．O与S为同主族元素，且O比S的非金属性强

答案 C

解析K比Na容易失去电子，所以单质K比Na的还原性强，C项错误。2．(2018·天津一中高一期中)下列说法正确的是( )

A．Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2

B．砹位于第六周期ⅦA族，其简单氢化物的稳定性大于氯化氢

C．卤族元素单质的熔、沸点随原子序数的增大而升高

D．第二周期非金属元素的简单氢化物溶于水后，水溶液均呈酸性

答案 C

解析Li在氧气中燃烧生成Li2O，A错误；元素非金属性越强，简单氢化物越稳定，同主族元素，从上到下非金属性依次减弱，则简单氢化物的稳定性依次减弱，所以砹化氢的稳定性小于氯化氢，B项错误；随原子序数的增大，卤族元素单质的熔、沸点逐渐升高，C项正确；第二周期非金属元素的简单氢化物溶于水后，水溶液不一定呈酸性，如氨气溶于水后溶液显碱性，D项错误。

3．下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是( )

A．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强

B．卤素单质与水都生成HX和HXO

C．其单质都有颜色，都有毒

D．卤素单质与其他物质化合时，均表现为还原性

答案 C

4．(2018·哈尔滨三中模拟)砹(At)属于卤族元素，下列关于砹(At)及其化合物具有的性质推测不正确的是( )

A．单质砹易溶于某些有机溶剂

B．AgAt是难溶于水的有色固体

C．HAtO4的酸性比HClO4的弱

D．HAt难溶于水，且受热很难分解

答案 D

解析单质溴、碘易溶于某些有机溶剂，故砹单质也易溶于某些有机溶剂，A项正确；由AgCl、AgBr、AgI的溶解度逐渐降低，颜色逐渐加深可知，B项正确；元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，所以HAtO4的酸性比HClO4的弱，C项正确；在卤族元素中，非金属性越弱，对应的简单氢化物稳定性越差，故砹化氢的稳定性比碘化氢差，受

热易分解，D项错误。

5．根据元素周期表回答下列问题：

(1)自然界稳定存在的元素中，金属性最强的元素是________，非金属性最强的元素是____________。

(2)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________，写出钠与水反应的离子方程式：_________________________________________________。

(3)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的反应离子方程式：_________________________________________________________________。

考点碱金属的性质和卤素性质

题点碱金属与卤素的变化规律

答案(1)Cs F (2)CsOH 2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑(3)HF Cl2＋2I－===2Cl－＋I2

解析(1)自然界稳定存在的元素中，金属性最强的是第ⅠA族的Cs；非金属性最强的元素是F。

(2)在稳定存在的碱金属元素中，碱性最强的是CsOH，Na与水反应的离子方程式为2Na＋2H2O===2OH－＋2Na＋＋H2↑。

(3)卤族元素中，氢化物热稳定性最强的是HF，Cl2与KI溶液反应的离子方程式为Cl2＋2I －===I2＋2Cl－。

题组一碱金属结构与性质的变化规律

1．(2018·云南民族大学附中月考)下列有关碱金属的说法不正确的是( )

A．均为ⅠA族元素，最外层均有1个电子

B．单质的还原性：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs

C．碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH

D．由Li到Cs，核电荷数依次增加，电子层数、原子半径依次增大

答案 B

解析碱金属位于周期表第ⅠA族，主族序数等于原子最外层电子数，最外层电子数为1，故A正确；同主族元素，从上到下电子层数依次增加，失电子能力越来越强，还原性逐渐增强，单质的还原性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs，故B错误；金属性越强形成的碱的碱性越强，LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH，故C正确；同一主族元素，从上到下，电子层数、原子半径依次增大，故D正确。

2．下列各性质中符合图示关系的是( )

①化合价②ROH的碱性③密度④最外层电子数⑤核外电子层数⑥单质失e－能力A．②④⑤⑥B．②⑤⑥

C．②③⑤⑥D．①②③⑤

答案 B

3．下列关于碱金属元素的说法正确的是( )

①原子结构的相同点是最外层电子数相同，都为1

②原子结构的不同点是随核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大

③具有相似的化学性质，都是活泼金属

④都具有强还原性，在化合物中显＋1价

⑤化学性质有差别，从Li到Cs，失电子能力逐渐增强

A．①③④B．①③⑤

C．②④⑤D．全部

答案 D

解析碱金属元素原子的最外层都有一个电子，都易失去一个电子，具有强还原性，在化合物中显＋1价，①③④正确；碱金属元素从Li到Cs，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的束缚力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，②⑤正确。

题组二卤素结构与性质的变化规律

4．下列各组物质性质比较的表示中，正确的是( )

A．还原性：HF>HCl>HBr>HI

B．稳定性：HF

C．与水反应由易到难：Cl2>Br2>I2>F2

D．密度：F2

答案 D

解析A项应为HI>HBr>HCl>HF；B项应为HF>HCl>HBr>HI；C项应为F2>Cl2>Br2>I2。5．下列关于卤族元素由上到下性质递变规律的叙述，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．①②③B．②③④

C．②④⑤D．①③⑤

答案 C

解析F2、Cl2、Br2、I2氧化性依次减弱，其对应的阴离子F－、Cl－、Br－、I－的还原性依次增强，故①错误，⑤正确；F2、Cl2、Br2、I2的颜色由淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色，逐渐加深，②正确；HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，③错误；F2、Cl2、Br2、I2在通常情况下其状态变化规律为气→液→固，则沸点逐渐升高，④正确，C正确。

6．下列说法正确的是( )

A．F、Cl、Br原子的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8

B．从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律C．卤素按F、Cl、Br、I的顺序，其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数增加电子层数增大起主要作用

D．砹是原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的递变规律，砹易溶于水，难溶于CCl4答案 C

解析F的次外层电子数为2，Br的次外层电子数为18，A项错误；元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，不能根据氢化物的酸性强弱比较，B 项错误；由单质碘微溶于水、易溶于四氯化碳可推知，砹微溶于水，易溶于CCl4，D项错误。题组三元素金属性、非金属性强弱的判断

7．(2019·武汉调研)下列叙述中，能说明金属a的活泼性肯定比金属b的活泼性强的是( ) A．a原子的最外层电子数比b原子的最外层电子数少

B．a原子电子层数比b原子的电子层数多

C．1 mol a从酸中置换H＋生成的H2比1 mol b从酸中置换H＋生成的H2多

D．常温时，a能从水中置换出氢，而b不能

8．X、Y是元素周期表第ⅦA族中的两种元素。下列叙述能说明X的非金属性比Y强的是( ) A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多

B．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来

C．X的单质比Y的单质更容易与氢气反应

D．同浓度下X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性强

答案 C

解析因X、Y是元素周期表第ⅦA族中的元素，若X的电子层数多，则说明X比Y的非金属性弱，A错误；B项事实说明Y比X更活泼，错误；C项根据单质与H2化合的难易判断，X2与H2化合更容易，说明氧化性：X2＞Y2，则非金属性：X＞Y，C正确；D项判断依据错误，应根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱判断。

9．(2018·上海交通大学附中月考)不能用来证明非金属性Cl＞I的事实是( )

A．ICl中I是＋1价，Cl是－1价

B．稳定性：HCl＞HI

C．酸性：HCl＜HI

D．Fe3＋可以氧化I－，但不能氧化Cl－

答案 C

解析ICl中I是＋1价，Cl是－1价，说明氯的非金属性强于碘，选项A正确；元素的非金属性越强，对应氢化物的稳定性越强，选项B正确；同主族元素从上而下离子半径逐渐增大，离子半径越大，结合氢离子的能力越弱，无氧酸的酸性越强，故酸性：HCl＜HI不能说明氯元素的非金属性强于碘元素，选项C不正确；Fe3＋可以氧化I－，但不能氧化Cl－，说明I－的还原性强于Cl－，简单离子的还原性越强，对应单质的氧化性越弱，则元素的非金属性越弱，选项D正确。

题组四同主族元素性质递变规律

10．砹(At)原子序数为85，与F、Cl、Br、I同族，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是( )

A．砹是有色固体

B．非金属性：At＜I

C．HAt非常稳定

D．I2能从砹的可溶性盐溶液中置换出At2

解析同主族从上到下元素的单质从气态、液态、固态变化，且颜色加深，则砹是有色固体，故A正确；同一主族元素，其非金属性随着原子序数的增大而减小，所以非金属性：At

A．CsOH是一种可溶于水的强碱

B．Cs在空气中燃烧，生成一种氧化物Cs2O

C．Cs与水反应，能发生爆炸，并放出O2

D．加热Cs2CO3，可生成氧化铯和二氧化碳

答案 A

12．借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断，其中正确的是( )

A．已知Ca是第四周期ⅡA族的元素，故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱

B．已知As是第四周期ⅤA族的元素，故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强

C．已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈

D．已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多，故Cl的原子半径比F的原子半径大

答案 D

解析由碱金属元素和卤族元素的递变性可知，同主族元素从上到下金属性递增，非金属性递减，最高价氧化物对应的水化物碱性增强，金属活动性增强，非金属气态氢化物稳定性减弱，A、B、C错误；同主族元素随核电荷数的增大，原子半径递增，D正确。

13．某同学为验证同主族元素性质的递变规律，准备了如下药品：①氯化钠溶液②氢氧化钠溶液③硝酸④水⑤钠⑥镁条⑦铝条⑧钾

(1)准备选用的药品是__________。

(2)所做的实验是______________________________________________(用化学方程式表示)，判断依据_____________________________________。

答案(1)④⑤⑧

(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2K＋2H2O===2KOH＋H2↑钾与水反应比钠与水反应剧烈，推断钾比钠活泼

解析钠、钾与水反应的共同点：①都浮在水面上，②四处游动，③熔化为一个闪亮的小球，④有“嘶嘶”的响声；

不同点：钾与水反应比钠与水反应更剧烈，反应可产生火焰，并发出轻微的爆炸声。14．据报道，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将给量子计算机的研究带来重大突破。已知铷是37号元素。根据相关知识回答下列问题：

(1)铷(Rb)位于元素周期表的第______周期______族。

(2)关于铷的结构和性质判断正确的是____________(填序号)。

①与水反应比钠剧烈

②原子半径比钠小

③氧化物暴露在空气中易吸收CO2

④阳离子最外层电子数和镁相同

⑤是还原剂