新教材高中化学物质结构元素周期律2

第3课时原子结构与元素的性质一、原子结构与元素性质的关系1.金属元素:原子最外层电子一般少于4个,在化学反响中容易失去电子,具有金属性。

2.非金属元素:原子最外层电子一般多于4个,在化学反响中容易得到电子,具有非金属性。

二、碱金属元素1.碱金属元素的原子结构。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

。

微判断1(1)碱金属元素原子的次外层电子数都是8。(

)(2)碱金属元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。(

)(3)碱金属元素原子的最外层电子数都是1。(

)×√√2.碱金属的化学性质。(1)钠、钾与氧气反响的比较。①钠与氧气反响:常温下钠可被氧气氧化生成氧化钠;加热时钠可在空气中燃烧发出黄色火焰,生成淡黄色粉末Na2O2。反响的化学方程式分别为4Na+O2═2Na2O,2Na+O2Na2O2。

②钾与氧气反响:钾在空气中燃烧比钠更剧烈,产生紫色火焰,产物也比过氧化物复杂。(2)钠、钾与水反响的比较。(3)碱金属元素的化学性质与原子结构之间的关系。①碱金属化学性质的相似性。碱金属元素最外层电子数相同,均为1个电子,因此它们的化学性质相似,都能与氧气等非金属单质以及水反响。

②碱金属元素化学性质的递变性。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,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,原子失去最外层电子的能力逐渐增强。即从锂到铯,金属性逐渐增强。

3.碱金属单质的主要物理性质比较。(1)相似性:除铯略带金色光泽外,其余都呈银白色,它们都比较软,有延展性,密度较小,熔点较低,导电、导热性强。

(2)递变性:从锂到铯,密度逐渐增大(K的密度反常),熔点和沸点逐渐降低。

微训练1.碱金属元素都是典型的活泼金属,其原因是(

)。A.密度小,熔、沸点低B.在自然界中都以化合态存在C.常温下易液化D.最外层只有一个电子,容易失去答案:D解析:结构决定性质,因为碱金属元素原子的最外层只有一个电子,很容易失去,所以化学性质活泼。2.以下关于碱金属单质的性质表达正确的选项是()。A.在空气中加热的生成物都是过氧化物B.与水反响都能生成碱和氢气C.熔、沸点随原子序数增加而升高D.复原性随原子核外的电子层数的增加而减弱答案:B解析:碱金属单质在空气中加热生成的产物不都是过氧化物,如Li在空气中加热生成Li2O;碱金属单质都能与水反响生成碱和氢气;碱金属单质的熔、沸点随原子序数的增大而降低,复原性随原子核外的电子层数的增加而逐渐增强。三、卤族元素卤族元素(简称卤素)是典型的

非金属

元素,它们在自然界中都以

化合

态存在。

1.卤素单质的物理性质。2.卤素的原子结构特点。(1)相同点:最外层均有7个电子。(2)递变性:从氟到碘核电荷数依次增大,电子层数依次增多,原子半径依次

增大

。

3.卤素单质的化学性质。(1)卤素单质与氢气的反响。(2)卤素单质之间的置换反响。4.卤族元素化学性质与原子结构的关系。(1)相似性:最外层均为7个电子,易得电子。(2)递变性:从F到I,随着核电荷数的增加,卤族元素原子的电子层数逐渐

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

,原子得电子的能力逐渐减弱

。即从F到I,非金属性逐渐

减弱

。

微判断2(1)HX都极易溶于水,它们的热稳定性随核电荷数增加而增强。(

)(2)卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深。(

)(3)随核电荷数增加,卤素单质的熔、沸点逐渐降低。(

)(4)随核电荷数增加,卤素单质的氧化性逐渐增强。(

)(5)Cl2可以从KI溶液中置换出I2。(

)(6)Br2可以从NaCl溶液中置换出Cl2。(

)(7)卤族元素按F、Cl、Br、I的顺序非金属性逐渐减弱的原因主要是随着核电荷数增加电子层数逐渐增多。(

)×√××√×√一

碱金属元素性质的相似性和递变性重难归纳碱金属元素原子结构与性质的关系1.相似性(R表示碱金属元素)。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复原性,它们都能与氧气等非金属单质及水反响。碱金属与水反响的通式为2R+2H2O═2ROH+H2↑。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弱,碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强,金属性逐渐增强。(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的反响越来越剧烈,如K与H2O反响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。钾与水剧烈反应,甚至在冰上也能着火,生成氢氧化钾和氢气,反应时放出的热量能使金属钾熔化,并引起钾和氢气燃烧。(1)钾失火,应采取什么方法灭火?(2)钾燃烧时为什么看到的是黄色火焰而不是紫色火焰?提示:(1)用沙土、石棉等覆盖。(2)生产生活中常见物质中大多数含有钠元素,燃烧时焰色为黄色,黄色能掩盖紫色。典例剖析以下各组比较不正确的选项是()。A.锂与水反响不如钠与水反响剧烈B.复原性:K>Na>Li,故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠C.熔点:Li>Na>KD.碱性:LiOH<NaOH<KOH答案:B解析:A中锂的金属活动性比钠弱,与水反响不如钠剧烈;B中复原性K>Na>Li,但K不能置换出NaCl溶液中的Na,而是先与H2O反响;C中碱金属元素从Li到Cs,单质的熔点逐渐降低,即单质的熔点顺序为Li>Na>K>Rb>Cs;D中从Li到Cs,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,即碱性LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。学以致用1.以下关于碱金属元素按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序的表达中不正确的选项是()。A.碱金属元素原子最外层都只有一个电子,在化学反响中容易失电子表现出强复原性B.单质的熔点和沸点依次递减C.单质都能与水反响生成碱,都能在空气中燃烧生成过氧化物D.原子半径逐渐增大,单质与水反响的剧烈程度逐渐增强答案:C解析:金属锂在空气中燃烧只生成氧化物。2.铯是碱金属元素,以下关于铯及其化合物的表达中,不正确的选项是()。的密度比水的小与水反响十分剧烈,甚至会发生爆炸2CO3加热时不易分解是强碱,其碱性比KOH的强答案:A解析:Cs的密度比水的大,A项错误。二

卤素的原子结构与化学性质的关系重难归纳从原子结构角度认识卤素性质的递变规律1.相似性(X表示卤素)。卤素原子都容易得到一个电子使其最外层到达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在一定条件下反响。(3)与H2O反响。①X2+H2O═HX+HXO(X=Cl、Br、I);②例外:2F2+2H2O═4HF+O2。(4)与NaOH溶液反响。X2+2NaOH═NaX+NaXO+H2O(X=Cl、Br、I)。2.递变性。(1)与H2反响越来越难,对应氢化物的热稳定性逐渐减弱,复原性逐渐增强,即热稳定性HF>HCl>HBr>HI;复原性:HF<HCl<HBr<HI。(2)最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱,即酸性:HClO4>HBrO4>HIO4。3.卤素的特性。(1)氟元素无正价,无含氧酸。F-的复原性极弱。(2)溴单质在常温下是唯一的一种液态非金属单质。(3)碘为紫黑色固体,易升华,淀粉溶液遇I2变蓝色。(4)氢氟酸为弱酸,而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。氟是一种反响性能极高的元素,被称为“化学界顽童〞。但氟一旦与其他元素结合,就会成为耐热、难以被药品和溶剂侵蚀的具有“高度平安性能〞的化合物。氟的化合物化学性质稳定,氟具有很强的非金属性。氟树脂等高分子化合物具有防粘、防水、防油、润滑、弯曲率低、电气性能好等优异性能。氟元素被广泛应用于家庭用品、办公自动化设备、半导体、汽车等领域。(1)卤素单质中氧化性最强的是哪种?(2)氯气能从NaBr溶液中置换出Br2,F2比Cl2活泼,F2能否从NaBr溶液中置换出Br2?提示:(1)F2。(2)因为F2能与H2O发生反响(2F2+2H2O══4HF+O2),所以F2不能从NaBr溶液中置换出Br2。典例剖析以下说法正确的选项是()。、Cl、Br原子的最外层电子数都是7,次外层电子数都是8B.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.酸性:HFO4>HClO4>HBrO4>HIO4D.密度:F2<Cl2<Br2<I2答案:D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。F在化合物中无正化合价,不能形成HFO4,C项错误。由卤素单质的物理性质可知,D项正确。学以致用1.以下关于卤素(用X表示)的表达中正确的选项是()。A.卤素单质与水反响均可用X2+H2O══HXO+HX表示的热稳定性随卤素核电荷数的增加而增强C.卤素单质的颜色从F2到I2逐渐加深-的复原性依次为F-<Cl-<Br-<I-,因此相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从其盐溶液中置换出来答案:C解析:2F2+2H2O══O2+4HF,A项错误;HX的热稳定性随卤素核电荷数的增加而减弱,B项错误;F2优先与水反响,故F2不能从其他卤化物的溶液中置换出卤素单质,D项错误。2.以下关于卤族元素的说法正确的选项是()。、Cl、Br、I的最高化合价都为+7价B.卤族元素的单质只有氧化性C.从F到I,原子的得电子能力依次减弱D.卤素单质与H2化合的难易程度按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由难变易答案:C解析:卤素原子的最外层电子数都是7,除F元素外最高化合价均为+7价,F元素没有正价,A项错误。氯气、溴和碘等均既有氧化性又有复原性,B项错误。从F到I,原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱,原子得电子能力逐渐减弱,C项正确。元素的非金属性越强,对应的单质越容易与氢气化合,卤素单质与H2化合由易到难的顺序为F2、Cl2、Br2、I2,D项错误。1.以下不属于碱金属单质通性的是()。A.都比较柔软,有延展性B.导热、导电性能强C.焰色试验中火焰颜色相近D.强复原性答案:C解析:碱金属元素在焰色试验中火焰颜色并不相同,如钠为黄色、钾为紫色(透过蓝色钴玻璃观察)等,C项符合题意。年诺贝尔化学奖颁给几位在锂离子电池研发领域做出奉献的科学家。锂单质化学性质与钠类似,活动性比钠略差。它的密度为0.534g·cm-3,锂元素的焰色为紫红色。将绿豆大的锂投入水中,以下实验现象合理的有()。①锂沉入水中②锂浮在水面上③水中有大量气泡④反响后在水中参加几滴紫色石蕊溶液,溶液变红⑤反响剧烈,发出紫红色火焰⑥锂四处游动A.②⑥ B.①③C.②③⑤ D.②④⑤⑥答案:A解析:锂单质化学性质与钠类似,活动性比钠略差,密度为g·cm-3,比水的密度小,所以将绿豆大的锂投入水中,锂浮在水面上,与水反响生成LiOH和氢气,那么锂四处游动,参加几滴紫色石蕊溶液,溶液变蓝,故②⑥正确。3.局部卤族元素的某种性质X随核电荷数的变化趋势如下图,那么性质X可能表示()。A.原子半径B.氢化物的稳定性C.原子核外的电子层数D.单质的密度答案:B解析:从Cl到I,原子半径逐渐增大,A项不符合题意;从Cl到I,氢化物的稳定性逐渐减弱,B项符合题意;从Cl到I,原子的核外电子层数逐渐增多,C项不符合题意;从Cl到I,单质的密度逐渐增大,D项不符合题意。4.以下有关碱金属元素的表达正确的选项是()。A.碱金属单质均为银白色,密度均小于水B.碱金属单质从Li到Cs,熔点依次升高C.氢氧化铯的碱性强于氢氧化钠的D.碱金属元素形成的阳离子,从Li+到Cs+的氧化性依次增强答案:C解析:Rb和Cs的密度大于水,Cs略带金色光泽,Li、Na、K和Rb都是银白色的,A项错误。碱金属单质从Li到Cs,熔点依次降低,复原性依次增强,形成的阳离子的氧化性依次减弱,对应的氢氧化物碱性依次增强,C项正确,B、D项错误。5.向含有NaBr和KI的混合溶液中通入过量Cl2,充分反响后将溶液蒸干并灼烧所得物质,最后剩余的固体是()。和KI 、KCl、I2和NaBr 和NaCl答案:D解析:过量的Cl2将I-、Br-从溶液