2020化学新素养同步人教必修二讲义素养练第1章第1节第2课时元素的性质与原子结构解析

第2课时元素的性质与原子结构学习目标核心素养建构1.了解碱金属、卤素在周期表中的位置。2．了解碱金属、卤素原子结构特点，了解原子结构与元素性质的关系。3．了解碱金属、卤素性质的相似性与递变性，并能初步运用原子结构理论解释。[知识梳理]一、碱金属元素1．碱金属元素的原子结构及特点(1)元素符号与原子结构示意图Li钠钾RbCs(2)原子结构特点结构特点相似性：最外层电子数都是1递变性从Li→Cs核电荷数增大电子层数增多原子半径增大2．碱金属的性质(1)物理性质(2)化学性质①与O2反应碱金属化学反应方程式反应程度产物复杂程度活泼性Li4Li＋O2=====点燃2Li2O逐渐剧烈逐渐复杂逐渐增强Na2Na＋O2=====点燃Na2O2KK＋O2=====点燃KO2Rb－Cs－②与水反应碱金属钾钠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FClBrI(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(1)物理性质F2Cl2Br2I2颜色：―――――――――――――――――――――――――→浅黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色颜色加深熔、沸点：――――――――――――――――――――――→气体气体液体固体逐渐升高密度：―――――――――――――――――――――――――→逐渐增大水溶性：――――――――――――――――――――――――→反应溶解溶解微溶逐渐减小(2)化学性质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=========光照或点燃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实验操作实验现象化学方程式静置后，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静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色2KI＋Cl2===2KCl＋I2得出结论：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。【自主思考】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核外电子层数依次增多原子半径逐渐增大失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱[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3钾球四处游动，并有轻微的爆鸣声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)—D3．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。答案(1)×(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】下列有关碱金属单质的性质的说法错误的是()A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈B．Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出NaC．熔、沸点：Li＞Na＞KD．碱性：LiOHNaOHKOH解析锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，A正确。Rb和NaCl溶液反应时首先和水反应而不是置换出金属钠，B错。碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而逐渐降低，C正确。从锂到铯，碱金属元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的碱性依次增强，D正确。答案B【学以致用1】下列关于碱金属元素的原子结构和性质的叙述不正确的是()A．碱金属原子最外层都只有1个电子，在化学反应中容易失去B．碱金属单质都是强还原剂C．碱金属单质都能在氧气中燃烧生成过氧化物D．碱金属单质都能与水反应生成碱解析同一主族元素最外层电子数相同，碱金属元素最外层电子数均为1，在化学反应中很容易失去最外层的1个电子，还原性很强，A、B对；Li与O2反应，只生成Li2O，C错；碱金属元素的单质都能与水反应生成碱和氢气，D对。答案C探究二、卤族元素单质化学性质的相似性、递变性和特殊性【合作交流】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。【点拨提升】1．相似性(1)与H2反应：X2＋H2=====一定条件2HX(2)与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X2=====点燃2NaX(3)与H2O反应X2＋H2O===HX＋HXO(X＝Cl、Br、I)2F2＋2H2O===4HF＋O22．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===FeI23．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．①②③B．②③④C．②④⑤D．④⑤解析卤族元素由上到下物理性质单质的颜色加深→②对单质的沸点升高→④对化学性质单质的氧化性减弱→①错阴离子的还原性增强→⑤对气态氢化物的稳定性减弱→③错答案C【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：At2I2B．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F到At，元素的非金属性逐渐减弱，单质与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：Cl2At2，所以At2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D项不正确。答案C探究三、同主族元素原子结构与元素性质间的关系【合作交流】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；失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。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。【点拨提升】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