高中化学人教版必修2学案第1章 第1节 课时2 元素的性质与原子结构.docx
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高中化学人教版必修2学案第1章第1节课时2元素的性质与原子结构
课时2 元素的性质与原子结构
学习目标:
1.了解碱金属元素和卤族元素在周期表中的位置及原子结构特征。
2.了解碱金属元素、卤族元素性质的相似性和递变性。
3.领悟同主族结构和性质的相似性和递变性。
[自主预习·探新知]
1.碱金属元素
(1)碱金属元素的原子结构
碱金属元素包括:
Li、Na、K、Rb、Cs、Fr(写元素符号)。
原子结构特点如下:
①相似性:
最外层电子数都是__1__。
②递变性:
Li―→Cs,核电荷数增大,电子层数增多,原子半径增大。
(2)碱金属单质的物理性质
(3)碱金属单质的化学性质
性质或化学方程式
相似性
与O2
①锂与氧气:
4Li+O22Li2O
②钠与氧气:
4Na+O2===2Na2O;
2Na+O2Na2O2
与H2O
①钠与H2O:
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
②钾与H2O:
2K+2H2O===2KOH+H2↑
差异性
与O2
产物不同:
Li-氧化物Li2O;
Na-氧化物Na2O、过氧化物Na2O2;
钾~铯生成更复杂的氧化物
与H2O
由锂到铯反应越来越剧烈
2.卤族元素——简称卤素
(1)卤族元素的原子结构
卤族元素包括:
F、Cl、Br、I、At(写元素符号)。
原子结构特点如下:
①相似性:
最外层电子数都是____7____。
②递变性:
F→I,核电荷数增多,电子层数增多,原子半径增大。
(2)卤素单质的物理性质
F2
Cl2
Br2
I2
颜色、状态
淡黄绿
色气体
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
(3)卤素单质的化学性质
①卤素单质与氢气的反应。
从F2到I2(用“>”或“<”填写):
反应的剧烈程度:
F2>Cl2>Br2>I2;
氢化物的稳定性:
HF>HCl>HBr>HI。
②卤素单质间置换反应(写出化学反应方程式)。
将氯水加入NaBr溶液中:
Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2;
将氯水加入KI溶液中:
Cl2+2KI===2KCl+I2;
将溴水加入KI溶液中:
Br2+2KI===2KBr+I2。
③结论:
卤素单质的氧化性(从F2→I2)逐渐减弱,卤素的非金属性(从F→I)逐渐减弱。
3.同主族元素的性质与原子结构的关系
[基础自测]
1.判断对错(对的打“√”,错的打“×”)。
(1)化合物中碱金属元素的化合价都为+1价( )
(2)碱金属元素的原子半径随核电荷数的增大而增大( )
(3)碱金属单质的化学性质活泼,易失电子发生还原反应( )
(4)Li在空气中加热生成LiO2( )
(5)卤素单质与水反应均可用:
X2+H2O===HXO+HX表示( )
(6)HX都极易溶于水,它们的热稳定性随核电荷数增加而增强( )
【答案】
(1)√
(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
2.
(1)常见卤素氢化物中最不稳定的是________(写化学式)。
【导学号:
43722014】
(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
【答案】
(1)HAt
(2)B (3)B (4)B
[合作探究·攻重难]
同主族元素的性质递变规律
实验探究1 钠、钾与水的反应
碱金属
钾
钠
实验操作
实
验
现
象
共同点
a:
金属浮在水面上;b:
金属熔化成闪亮的小球;c:
小球四处游动;d:
发出“嘶嘶”的响声;e:
反应后的溶液呈红色
不同点
K与水反应更剧烈
化学
方程式
2K+2H2O===2KOH+H2↑
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
实验结论
与水反应的剧烈程度:
K>Na
金属活泼性:
K>Na
递变规律
同主族元素从上到下,金属性逐渐增强
实验探究2 卤素单质间的置换反应的实验分析
实验操作
实验现象
离子方程式
结论
静置后,液体分层,上层接近无色,下层橙红色
Cl2+2Br-===2Cl-+Br2
Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱;Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱
静置后,液体分层,上层接近无色,下层紫红色
Cl2+2I-===2Cl-+I2
静置后,液体分层,上层接近无色,下层紫红色
Br2+2I-===2Br-+I2
规律:
同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱。
(1)碱金属的递变性
具体情况如下(按从Li→Cs的顺序):
Li
Na
K
Rb
Cs
单质
与O2
反应越来越剧烈,产物分别是
Li2O
Na2O、Na2O2
K2O、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
化合物
碱性强弱:
LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH
(2)卤素的递变性
具体情况如下:
物质
性质
单质
从F2→I2与H2反应越来越难
氢化物
稳定性:
HF>HCl>HBr>HI
还原性:
HF<HCl<HBr<HI
酸性:
HF<HCl<HBr<HI(HF为弱酸)
最高价氧化物对应水化物
酸性:
HClO4>HBrO4>HIO4(氟没有含氧酸)
(3)碱金属、卤素的有关特性
①碱金属单质不能置换出盐溶液中的金属。
②只有Li与O2反应只生成Li2O(碱性氧化物)
③F2不能置换出盐溶液中卤素单质。
④溴易挥发,保存时要水封。
⑤I2易升华,遇淀粉变蓝色。
[对点训练]
1.下列各组比较中,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
B [A中锂的活泼性比钠弱,与水反应不如钠剧烈;B中还原性:
K>Na>Li,但K不能置换出NaCl溶液中的Na,而是先与H2O反应;C中碱金属元素从Li到Cs,熔、沸点逐渐降低,即Li>Na>K>Rb>Cs;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:
LiOH ] 2.下列对卤素的说法不符合递变规律的是( ) 【导学号: 43722015】 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 D [从F→I原子半径依次增大,单质氧化性逐渐减弱,则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的顺序颜色逐渐变深,密度也逐渐增大。 ] 3.卤素是最活泼的一族非金属,下列关于卤族元素的说法不正确的是( ) A.卤素原子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,半径依次增大 C.从F到I原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱,原子得电子能力依次减弱 D.F2通入NaCl水溶液中,反应生成NaF和Cl2 D [F2通入NaCl水溶液中,F2与H2O反应生成HF和O2。 ] 4.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 B [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。 ] 元素金属性和非金属性的强弱判断 [问题思考] (1)可通过哪些事实说明Cl比Br的非金属性强? 举例说明。 【提示】 ①Cl2的氧化性比Br2强 ②与氢气化合时Cl2比Br2的容易且剧烈 ③热稳定性HCl>HBr ④还原性HCl<HBr ⑤酸性: HClO4>HBrO4 ⑥Cl2与NaBr反应可生成Br2 (2)可通过哪些事实说明K的金属性比Na的强? 举例说明。 【提示】 ①K的还原性比Na的强 ②与水反应,K比Na剧烈 ③碱性: KOH>NaOH (1)金属性强弱的判断 ①据元素周期表判断。 同一主族,从上到下: 元素的金属性逐渐增强。 ②据金属活动性顺序判断。 金属单质的活动性减弱,元素的金属性也减弱。 ③据单质及其化合物的性质判断。 a.金属单质与水或酸反应越剧烈,元素的金属性越强。 b.最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,元素的金属性越强。 ④金属单质间的置换反应。 较活泼的金属将较不活泼的金属从其盐溶液中置换出来,如Zn+Cu2+===Zn2++Cu,则金属性: Zn>Cu。 ⑤据离子的氧化性强弱判断。 金属阳离子的氧化性越强,元素的金属性越弱,如氧化性: Cu2+>Fe2+,则金属性: Cu<Fe。 (2)非金属性强弱的判断 ①据元素周期表判断。 同一主族,从上到下: 元素的非金属性逐渐减弱。 ②根据非金属元素单质与H2化合的难易程度判断,若单质与H2越容易化合,则元素的非金属性就越强;反之,非金属性就越弱。 ③根据非金属元素单质与H2化合形成气态氢化物的稳定性判断,若生成的气态氢化物越稳定,则元素的非金属性就越强;反之,非金属性就越弱。 ④根据非金属元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱判断,若最高价氧化物对应水化物的酸性越强,则元素的非金属性就越强;反之,非金属性就越弱。 ⑤根据气态氢化物(或阴离子)的还原性判断,还原性越强,非金属性越弱。 [对点训练] 5.下列事实不能用于判断金属性强弱的是( ) A.金属间发生的置换反应 B.1mol金属单质在反应中失去电子的多少 C.金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 D.金属元素的单质与水(或酸)反应置换出氢气的难易程度 B [金属性强弱与失电子多少没有直接关系。 ] 6.下列不能说明氯元素的非金属性比硫元素强的事实是( ) 【导学号: 43722017】 ①HCl比H2S稳定 ②HClO氧化性比H2SO4强 ③HClO4酸性比H2SO4强 ④Cl2能与H2S反应生成S ⑤氯原子最外层有7个电子,硫原子最外层有6个电子 A.②⑤ B.①② C.①②④D.①③⑤ A [元素的氢化物越稳定,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,其非金属性越强,①③不符合题意;含氧酸的氧化性不能作为判断元素非金属性强弱的依据,②符合题意;非金属单质间的置换反应: Cl2+H2S===2HCl+S,说明氯的非金属性比硫强,④不符合题意;最外层的电子数多,元素的非金属性不一定强,如非金属性O>Br,但最外层电子数: O ] [当堂达标·固双基] 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 D [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。 ] 2.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) A [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。 ] 3.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 D [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。 ] 4.下列事实不能作为实验判断依据的是( ) A.钠和镁分别与冷水反应,判断金属活动性强弱 B.铁投入CuSO4溶液中,能置换出铜,钠投入CuSO4溶液中不能置换出铜,判断钠与铁的金属活动性强弱 C.酸性H2CO3<H2SO4,判断碳与硫的非金属性强弱 D.F2、Cl2分别与H2反应,判断氟与氯的非金属性强弱 B [钠比镁活泼,钠与冷水剧烈反应,镁不与冷水反应,A可以作为实验判断依据;Na的金属活动性太强,与CuSO4溶液反应时先与H2O反应,故B项不能作为实验判断依据;可以根据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱判断非金属性的强弱,C可以作为实验判断依据;可以根据非金属单质与H2反应的剧烈程度判断非金属性强弱,D可以作为实验判断依据。 ] 5. (1)向NaBr和KI的混合溶液中,通入足量的Cl2后,将溶液蒸干并灼热,最后蒸发皿中剩余的物质是________,写出反应的化学方程式: ____________________________________________________________。 (2)向KI溶液中滴入淀粉溶液,现象是________,再滴入氯水,现象是________;有关反应的离子方程式为______________________________。 【导学号: 43722018】 【解析】 (1)通入足量Cl2后,Cl2与NaBr反应生成NaCl、Br2,Cl2与KI反应生成KCl、I2。 Br2,I2最后不在蒸发皿中。 (2)淀粉遇I2变蓝。 【答案】 (1)NaCl、KCl 2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2,2KI+Cl2===2KCl+I2 (2)无明显变化 溶液变蓝色 Cl2+2I-===2Cl-+I2 元素金属性与非金属性的理解 (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。
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