主族元素性质

主族元素性质教学重点：碱金属、氧族元素、卤族元素、碳族元素、氮族元素的化学性质教学难点：碱金属、氧族元素、卤族元素、碳族元素、氮族元素的化学性质教学过程：一、复习上节课内容，讲解不懂习题。二、学习碱金属、氧族元素、卤族元素、碳族元素、氮族元素的化学性质1.碱金属元素包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs)、钫（Fr）六种元素，由于钫是人工放射性元素，不在中学化学中学习。碱金属元素原子最外层只有一个电子，在反应中易失去电子而显+1价，表现出还原性，均为强还原剂。在自然界中都以化合态存在，单质都有人工制得。（1）递变性：Li、Na、K、Rb、Cs等碱金属元素的原子核外电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，最外层电子逐渐易失去，元素的金属活泼性逐渐增强。硬度：小，且随Li、Na、K、Rb、Cs，金属的硬度逐渐减小。这是由于原子的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子之间的作用力逐渐减弱所致。碱金属的硬度小，用小刀可切开。碱金属的熔点低，熔点最高的锂为180.5℃,铯的熔点是28.4℃。随着原子序数的增加，单质的熔点逐渐降低物理性质：碱金属除铯略带金色光泽，其余都带银白色金属光泽，质地软，有延展性，密度比较小，熔沸点都比较低，是电和热的良导体。（2）化学性质：A.与非金属反应：碱金属的单质可与大多数非金属单质反应，生成物都是含R+阳离子的离子化合物。碱金属与氧气反应时，除锂和常温下缓慢氧化的钠能生成正常的氧化物（R2O）外，其余的碱金属氧化物是复杂氧化物。4Li+O2燃烧2Li2ONa+O2常温Na2O2Na+O2燃烧Na2O2（过氧化钠，氧元素化合价-1，发出淡黄色火焰，生成淡黄色固体）2K+O2常温K2O2K+O2燃烧KO2（超氧化钾）B.与H2O反应：碱金属单质都能与水反应，生成碱和氢气。2R+2H2O=2ROH+H2↑（R代表碱金属原子）递变性：随着原子序数的增大，金属与水反应的剧烈程度增大，生成物的碱性增强。例如：钠与冷水反应放出热量将钠熔化成小球，而钾与冷水反应时，钾球发红，氢气燃烧，并有轻微爆炸。LiOH是强碱(也有资料将其归入中强碱），CsOH是最强碱。2Na+2H2O====2NaOH+H2↑2K+2H2O====2NaOH+H2↑现象：浮—碱金属浮在水面上熔—熔成一个小球游—小球无规则的游动响—发出“嘶嘶”声缩—荣成的小球变小红—生成的水溶液加入酚酞变红Rb、Cs遇水立即燃烧甚至爆炸。结论：碱金属元素随着核电荷数增加，半径增大，金属性增强。(同一周期从上到下，半径增大、熔沸点逐渐降低、密度逐渐增大，但Na的密度大于K的密度，因为从钠到钾的相对原子质量增大所起的作用小于原子体积所起的作用)C.与盐的熔融态反应TiCl4+4Na=====4NaCl+TiD.焰色反应概念：焰色反应是指某些金属或金属化合物在火焰上灼烧时，火焰呈现特殊的颜色（称焰色）。几种金属及其离子的焰色Li(Li+)紫红Na(Na+)黄色K(K+)紫色（透过蓝色钴玻璃观察）Cu(Cu2+)绿色Ca(Ca2+)砖红色Ba(Ba2+)黄绿色Sr(Sr2+)洋红色焰色反应实验的注意事项：a．火焰最好是无色的或浅色的，以免干扰观察离子的焰色。b．每次实验前要将铂丝在盐酸中洗净并在灯焰上灼烧至火焰无色（在酒精灯焰上烧至不改变焰色）。c．观察K＋的焰色应透过蓝色钴玻璃片，以滤去对紫色光有遮盖作用的黄光，避免杂质N＋所造成的干扰。（3）保存和用途碱金属单质其活泼性很强，常温下碱金属在空气中易被氧气氧化，也易于水蒸气反应，故碱金属都应保存在煤油中，以隔绝空气和水。但锂的密度小于煤油，只能保存在密度更小的石蜡油或者封于石蜡中。试剂瓶中的药瓶取出来之后一般不允许放回原瓶，但取用剩余的钠、钾|应放回原瓶。钠、钾合金室温下呈液态，是原子反应堆的导热剂，钠是一种很强的还原剂。也可用在光电源上，如钠灯，发出黄色光，射程远，透雾能力强，亮度高。（4）Na2O和Na2O2的比较名称氧化钠（白色固体）过氧化钠（淡黄色固体）化学式Na2ONa2O2电子式化学键类型离子键离子键和化学键物质类别碱性氧化物过氧化物化学性质与H2O反应Na2O+H2O=2NaOH2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑与CO2反应Na2O+CO2=Na2CO32Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑与酸反应Na2O+H2SO4=Na2SO4+H2ONa2O2+2H2SO4=2Na2SO4+2H2O+O2↑与O2反应2Na2O+O2==2Na2O2Na2O2+O2==2NaO2用途可制烧碱漂白剂、消毒剂、供养剂保存密封密封、远离易燃物（5）碳酸钠和碳酸氢钠A.溶解度：碳酸的正盐只有钾、钠、氨可溶，碳酸的酸式盐都可溶。可溶性正盐的溶解度大于其酸式盐的溶解度。B.稳定性：碳酸的正盐的稳定性大于其酸式盐的稳定性。可溶性正盐的稳定性大于难溶性正盐的稳定性。2.卤素元素包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）。单质均为双原子分子，F2(浅绿色气体)、Cl2(黄绿色气体)、Br2(深红棕色液体)、I2(紫黑色固体)。主要化合价-1、+7，具有强氧化性。(1)氯气的物理性质氯气是黄绿色，有刺激性气味、密度比空气大的气体，易液化能溶于水，通常密封保存于棕色试剂瓶中，氯气能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪为白色。（2）化学性质：A.跟金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化到最高价态，如3Cl2+2Fe==2FeCl3）B.跟非金属反应，与H2反应。C.跟水反应Cl2+H2O===HCl+HClOD.跟碱反应Cl2+2NaOH==NaClO+NaCl+H2O工业上用氯气和石灰乳（氢氧化钙）制得漂粉精，漂粉精的有效成分是Ca(ClO)2.E氯气能氧化还原性的粒子Cl2+2KI===2KCl+I2(氯气的检验)F.氯气的实验室制法MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O净化装置：用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸干燥。实验室经常用浓强碱吸收未反应完的Cl2。（3）卤素的检验用HNO3酸化的AgNO3溶液检验Cl-、Br-、I-的存在。AgCl(白色沉淀)、AgBr(浅黄色沉淀)、AgI(黄色沉淀)AgX均有感光性：2AgX光2Ag+X2↑(4）在卤素化合物中，只有氟无正价，无含氧酸：在氯的含氧酸中，高价的酸性强，低价的氧化性强。即酸性：HClO4HClO3HClO2HClO；氧化性：HClO.HClO2HClO3HClO4。(5）HX通常随着相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高，但HF的熔沸Na2CO3NaHCO3俗名纯碱、苏打小苏打色态白色粉末细小的白色晶体溶解性易溶微溶于水热稳定性受热不分解受热分解与酸反应Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑(Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3)NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑(剧烈燃烧，产生等量气体，消耗的酸比Na2CO3少)与碱反应Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOHNaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+Na2CO3+2H2O与盐反应Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl不反应点反常，是因为氢分子间易形成氢键。(6）在卤素单质中，只有碘遇淀粉溶液变蓝，但碘的四氯化碳溶液遇淀粉并不变蓝。3.氧族元素包括氧（O）、硫（S）、硒（Se）、锑（Te）（1）含氧酸酸性从上到下减弱（H2SO4H2SeO4H2TeO4）（2）无氧酸的酸性从上到下增强（H2TeH2SeH2SH2O）（3）O2与O3的比较：常温下，O2是无色无味的气体，而O3淡蓝色有特殊气味的气体；O2分子是直线形非极性分子，而O3分子为“V”形极性分子；O3具有强氧化性，具有漂白作用，可使有色物质褪色，还有杀菌作用。（4）SO2与SO3的比较：SO2在标准状况下是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，SO3在标准状况下是一种无色易挥发的固体，它们的化学性质不同：A与水反应：SO2+H2O===H2SO3(弱酸)SO3+H2O===H2SO4(强酸）B.与足量的强碱反应：SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O(亚硫酸盐)SO3+2NaOH==Na2SO4+H2O(硫酸盐)C.SO2既有氧化性又有还原性，SO3只有强氧化性。SO2+2H2S==3S↓+2H2OSO2+Cl2+H2O===2HCl+H2SO4D.合成途径不同：SO2由硫在空气中点燃直接生成，而SO3必须使SO2在一定温度、催化剂作用下与空气中的O2反应才能生成。（5）硫酸的性质：硫酸是一种不挥发、高沸点的二元强酸。纯净的硫酸为无色、油状液体、密度比水大，可以任意比例溶于水。溶解过程中伴随着放热现象，因此稀释浓硫酸时，只能将浓硫酸沿着烧杯壁注入水中，并不断搅拌，这是一个放热的过程。A.浓H2SO4具有吸水性、脱水性（腐蚀性）、强氧化性。2H2SO4+CuCuSO4+SO2↑+2H2O2H2SO4+C2SO2↑+CO2↑+2H2O硫酸根离子的检验：先加入足量的稀盐酸，再加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。离子方程式：Ba2++SO42-==BaSO4↓4.碳族元素及无机非金属材料碳族元素包括碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）。（1）碳和硅及其化合物间的相互转化关系（2）.硅的性质特殊性：a.硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅。SiO2+2C==Si+2CO↑b.非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有H2生成（与酸反应产生氢气是活泼金属的性质）。Si+4HF==SiF4↑+2H2↑c.非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然。Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑d.SiO2既能与酸反应又能与碱反应，但它不是一种两性氧化物，因为SiO2只能与HF反应，而与其他酸不反应，且与HF反应时并没有同时生成盐和水。(3)硅及其化合物的“反常”现象归纳这种题型主要在物质推断中出现，硅及其化合物的“反常”现象往往是我们进行物质推断的题眼，所以对于这些“反常”现象需要记忆，这样便于我们迅速完成解题。a.非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。b.硅化学性质不活泼，但自然界中却没有游离态的硅，它以二氧化硅、硅酸盐等形式存在。c.硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：Si＋2C高温Si＋2CO↑。d.非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。e.非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有氢气生成：Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑。f.虽然二氧化硅是硅酸的酸酐，但不用二氧化硅与水反应制备硅酸，一般用可溶性硅酸盐跟酸作用来制备：Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3↓＋2NaCl。g.酸性氧化物一般不与酸反应（除氧化还原反应外），而二氧化硅却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2Og.无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。h.较强的酸能把较弱的酸从其盐溶液中制取出来，这是复分解反应的一般规律，如Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓，而反应Na2CO3＋SiO2高温Na2SiO3＋CO2↑也能进行。i.硅酸盐的水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的化学成分并不相同。硅酸钠也叫泡花碱，但它是盐而不是碱。j.非金属氧化物一般是分子晶体，而二氧化硅却是原子晶体。（12）二氧化碳和二氧化硅性质的比较（13）传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷新型无机非金属材料：高温机构的陶瓷、光导纤维（14）把CO2通入澄清的石灰水，有白色沉淀生成，继续通入CO2，沉淀溶解，发生的化学方程式：CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2OCO2+CaCO3↓+H2O==Ca(HCO3)25.氮族元素包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）相似性递变性氮族