高中化学人教版必修2（练习）1.1.2 元素的性质与原子结构 Word版含解析.doc

第2课时　元素的性质与原子结构 目标导航]　1.了解碱金属、卤素原子在周期表中的位置。2.了解碱金属、卤素原子的结构特点，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。 一、碱金属元素 1．结构特点 (1)完成表格 元素 名称 元素 符号 核电 荷数 原子结构 示意图 最外层 电子数 电子 层数 原子半 径/nm 碱 金 属 元 素 锂 Li 3 ] 1 2 0.152 钠 Na 11 ] 1 3 0.186 钾 K 19 ] 1 4 0.227 铷 Rb 37 ] 1 5 0.248 铯 Cs 55 ] 1 6 0.265 (2)得出结论：碱金属元素原子结构的共同点是最外层电子数均为1，不同点是电子层数和原子半径不同，其变化规律是随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。 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 Li 4Li＋O22Li2O Na 2Na＋O2Na2O2 K K＋O2KO2 Rb － 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 议一议 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)—D 二、卤族元素 1．原子结构 (1)完成表格： 元素名称 氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I) 原子序数 9 17 35 53 原子结构 示意图 最外层电子数 7 7 7 7 电子层数 2 3 4 5 原子半径 由小到大 (2)得出结论：卤族元素原子结构的共同点是最外层电子数都是7，不同点是电子层数和原子半径不同，其变化规律是随着原子序数增大，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 (2)化学性质 ①与H2反应 a．填写下表： 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＋Cl22HCl 较稳定 Br2 加热 H2＋Br22HBr 不稳定 I2 不断加热 H2＋I22HI 很不稳定 b.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 a．填写下表： 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 b.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－。 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。 议一议 1．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(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 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．已知还原性I－>Br－>Cl－>F－，试从原子结构的角度分析原因。 答案　还原性即微粒失去电子的能力。按I－→Br－→Cl－→F－的顺序，离子的半径逐渐减小，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。 一、碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性 例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 归纳总结　碱金属的原子结构与化学性质的关系 (1)相似性 原子都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性，它们都能与氧气等非金属单质及水反应。碱金属与水反应的通式为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑(R表示碱金属元素)。 (2)递变性 随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。 ① ②与O2的反应越来越剧烈，产物更加复杂，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。 ③与H2O的反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。 ④最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。 变式训练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 答案　B 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。 二、卤素单质的相似性、递变性和特性 例2　下列对卤素的说法不符合递变规律的是(　　) 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 解析　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。 答案　D 归纳总结　卤素的原子结构与化学性质的关系 (1)相似性(X表示卤素元素) 卤素原子都容易得到一个电子使其最外层达到8个电子的稳定结构，它们的单质都是活泼的非金属单质，都具有较强的氧化性。 ①与H2反应：X2＋H22HX。 ②与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X22NaX。 ③与H2O反应 a．X2＋H2O===HX＋HXO(X＝Cl、Br、I)； b．2F2＋2H2O===4HF＋O2。 ④与NaOH溶液反应 X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(X＝Cl、Br、I)。 (2)递变性(X表示卤素元素) 随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，卤素原子得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。 ① ②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，即： 稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI； 还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI。 ③卤素单质与变价金属(如Fe)反应时，F2、Cl2、Br2生成高价卤化物(如FeX3)，而I2只能生成低价卤化物(如FeI2)。 ④氢化物都易溶于水，其水溶液酸性依次增强。 ⑤最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，即酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4，HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸。 变式训练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>I2 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 答案　C 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。 规律总结　卤素的特性 (1)氟元素无正价，无含氧酸。F－的还原性极弱。 (2)X2＋H2O===HX＋HXO而2F2＋2H2O===4HF＋O2。 (3)Br2在常温下是唯一的一种液态非金属单质。 (4)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。 (5)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。 三、同主族元素性质的递变规律 例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。 答案　B 归纳总结 1．元素的性质与原子结构的关系 元素性质与原子结构密切相关，主要与原子核外电子的排布特别是最外层电子数有关。原子结构不同，元素性质不同