化学必修二新突破讲义第1章第3节课时2预测同主族元素的性质

课时2预测同主族元素的性质目标与素养：1.以ⅠA族、ⅦA族元素为例，掌握同主族元素性质的递变规律。(证据推理)2.能运用原子结构理论初步解释同主族元素性质的递变规律。(微观探析)3.掌握由同主族元素的性质特点预测不熟悉元素的性质。(模型认知)4.了解元素周期表的应用。(社会责任)一、同主族元素的性质1．卤族元素原子结构和性质的相似性与递变性(1)相似性元素FClBrI原子结构示意图最外层电子数均为7最高化合价0均为＋7最低化合价均为－1气态氢化物HFHClHBrHI最高价氧化物对应的水化物无HClO4(强酸)HBrO4(强酸)HIO4(强酸)(2)单质的物理性质及递变性单质物理性质F2Cl2Br2I2颜色浅黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色状态气体气体液体固体密度逐渐增大熔、沸点逐渐升高(3)结构及化学性质的递变性结构及性质规律原子半径eq\o(→,\s\up10(FClBrI),\s\do8(原子半径逐渐增大))单质的氧化性eq\o(→,\s\up10(F2Cl2Br2I2),\s\do8(氧化性逐渐减弱))阴离子的还原性eq\o(→,\s\up10(F－Cl－Br－I－),\s\do8(还原性逐渐增强))与H2化合的难易程度eq\o(→,\s\up10(F2Cl2Br2I2),\s\do8(与H2化合越来越难))氢化物的稳定性eq\o(→,\s\up10(HFHClHBrHI),\s\do8(稳定性逐渐减弱))最高价氧化物对应水化物的酸性eq\o(→,\s\up10(HClO4HBrO4HIO4),\s\do8(酸性逐渐减弱))微点拨：(1)F无含氧酸，因F无正价。(2)HF为弱酸，HCl、HBr、HI均为强酸。2．碱金属元素原子结构和性质的相似性与递变性(1)相似性①原子的最外电子层都有1个电子。②最高化合价均为＋1价。③都是活泼的金属元素，单质都能与氧气、水等物质发生反应。④最高价氧化物对应的水化物一般具有很强的碱性。(2)递变性结构及性质规律原子半径eq\o(→,\s\up10(LiNaKRbCs),\s\do8(原子半径逐渐增大))单质的还原性eq\o(→,\s\up10(LiNaKRbCs),\s\do8(单质还原性逐渐增强))与水、氧气反应的剧烈程度eq\o(→,\s\up10(LiNaKRbCs),\s\do8(与H2O、O2反应越来越剧烈))最高价氧化物对应水化物的碱性eq\o(→,\s\up10(LiOHNaOHKOHRbOHCsOH),\s\do8(碱性逐渐增强))3．同主族元素性质的递变规律二、元素周期表的应用1．利用元素周期表寻找新材料(1)在金属元素和非金属元素的交界处寻找半导体材料。(2)在过渡元素中寻找优良的催化剂，并通过加入少量稀土元素改善其性能。(3)在ⅣB到ⅥB的过渡元素中寻找耐高温、耐腐蚀的材料，用以制造火箭、导弹、宇宙飞船等。(4)利用元素周期表还可以寻找合适的超导材料、磁性材料等。2．利用元素周期表指导探矿(1)相对原子质量较小的元素在地壳中含量较多，相对原子质量较大的元素在地壳中含量较少。(2)原子序数是偶数的元素在地壳中含量较多，原子序数是奇数的元素在地壳中含量较少。(3)地球表面的元素多数呈现高价态，处于岩层深处的元素多数呈现低价态。(4)碱金属一般是强烈的亲石元素，主要富集于岩石圈。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)原子半径越大元素原子得电子能力越强，失电子能力越弱。()(2)元素周期表中元素的性质与元素在周期表中的位置有关。()(3)最外层电子数相同的元素一定位于同一主族。()(4)在周期表中的过渡元素中寻找半导体材料。()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×2．下列物质与水反应最剧烈的是()A．LiB．NaC．KD．Rb[答案]D3．F、Cl和Br都是ⅦA族元素，关于这三种元素原子的说法正确的是()A．原子半径：F>Cl>BrB．最外层电子数都相同C．核外电子层数都相同D．最外层电子数都不相同[答案]B同主族元素及其物质性质的递变规律项目同主族(从上→下)原子核外电子排布最外层电子数相同，电子层数递增原子半径逐渐增大元素主要化合价最高正价＝主族序数(F、O除外)，非金属最低负价＝主族序数－8原子得、失电子能力得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强元素金属性、非金属性金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱单质氧化性、还原性氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强最高价氧化物对应水化物的酸碱性碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱非金属气态氢化物的稳定性逐渐减弱eq\a\vs4\al([素养养成])微观探析：原子结构与同主族元素性质的关系(1)同主族元素原子的最外层电子数相同，所以同主族元素性质具有相似性。(2)同主族(从上到下)元素原子的电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，原子得电子的能力(元素的非金属性)逐渐减弱，失电子的能力(元素的金属性)逐渐增强。【典例1】下列关于物质性质变化的比较，不正确的是()A．稳定性强弱：HF>HCl>HBr>HIB．原子半径大小：Na>S>OC．碱性强弱：KOH>NaOH>LiOHD．还原性强弱：F－>Cl－>I－D[非金属性强弱：F＞Cl＞Br＞I，对应阴离子的还原性依次增强。]解答元素性质的变化规律题目的一般思路(1)首先判断所给元素的相对位置，即是同周期还是同主族。(2)然后根据元素周期律得出相应的结论。(3)最后考虑涉及元素是否有特殊性。1．运用元素周期律分析，下列说法中错误的是()A．Sr是第5周期ⅡA族元素，Sr(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强B．As是第4周期ⅤA族元素，AsH3的还原性比NH3的还原性弱C．Cs的原子半径比Na的原子半径大，Cs与水反应比Na与水反应更剧烈D．Cl的核电荷数比Al的核电荷数大，Cl的原子半径比Al的原子半径小B[同主族元素，随原子序数的增大，元素的金属性增强，非金属性减弱，第ⅡA族元素Mg和Sr，原子序数：Mg<Sr，则碱性：Sr(OH)2>Mg(OH)2，A项正确；第ⅤA族元素N和As，原子序数：N<As，则单质的氧化性：N2>As，其对应阴离子的还原性：N3－<As3－，B项错误；Cs比Na更易失电子，其与水反应比钠更剧烈，C项正确；Al与Cl同周期，且原子序数：Al<Cl，则原子半径：Al>Cl，D项正确。]元素“位、构、性”之间的关系(1)元素的原子结构与元素在周期表中位置的关系结构→位置eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子序数＝质子数,周期序数＝电子层数,主族序数＝最外层电子数))(2)元素的原子结构与元素性质的关系eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(原子\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(核电荷数,电子层数))原子半径,最外层电子数))))eq\a\vs4\al(元素,性质)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(金属性失电子能力,非金属性得电子能力,化合价))(3)元素在周期表中位置与元素性质的关系位置→性质eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(同主族→\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(相似性：化学性质相似,递变性：从上到下，得电子能,力逐渐减弱，失电子能力逐,渐增强)),同周期→递变性：从左到右，失电子能力,逐渐减弱，得电子能力逐渐增强))【典例2】(2019·全国卷Ⅱ)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是()A．原子半径：W＜XB．常温常压下，Y单质为固态C．气态氢化物热稳定性：Z＜WD．X的最高价氧化物的水化物是强碱D[由题意，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8，可推出W、X、Y、Z分别为N、Al、Si、P。A项，根据电子层数越多，原子半径越大，可得原子半径：W<X，正确；B项，常温常压下，硅单质为固态，正确；C项，同一主族由下到上简单气态氢化物的稳定性逐渐增强，所以热稳定性：NH3>PH3，正确；D项，X的最高价氧化物的水化物Al(OH)3是两性氢氧化物，错误。]2．碲(Te)是52号元素，位于周期表中第ⅥA族，处于金属区与非金属区的交界线上。下列叙述中错误的是()A．碲的单质具有半导体的性能B．碲化氢(H2Te)比H2S更稳定C．碲可在空气中燃烧生成二氧化碲(TeO2)D．H2TeO4的酸性比H2SO4弱B[碲元素在元素周期表的第5周期ⅥA族，处于金属区与非金属区的交界线上，有半导体的性能，故A正确；同主族元素自上而下原子得电子能力减弱，则氢化物稳定性H2Te<H2S，B错误；最高价氧化物对应水化物的酸性H2TeO4<H2SO4，D正确；ⅥA族元素(R)在空气中燃烧都能生成RO2，C正确。]1．某主族元素的原子最外层是第5层，其上有1个电子，下列描述中正确的是()A．常温下，其单质与水反应不如钠与水反应剧烈B．其原子半径比钾原子半径小C．其碳酸盐易溶于水D．其氢氧化物不能使氢氧化铝溶解C[由主族元素原子的第5电子层上只有1个电子可知：该元素位于周期表第5周期ⅠA族，为Rb(铷)。由同一主族元素性质递变规律可知，Rb的金属性强于Na，故其与水的反应比Na更剧烈；RbOH的碱性强于NaOH，因NaOH可使Al(OH)3溶解，则RbOH也一定能使Al(OH)3溶解；Rb、K同主族，且Rb比K多一个电子层，则Rb的原子半径比K的原子半径大；又Na2CO3、K2CO3均易溶于水，可类推出Rb2CO3也应易溶于水。]2．下列关于ⅦA族元素的说法中不符合递变规律的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱B．F－、Cl－、Br－、I－的还原性逐渐增强C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱D．HF、HCl、HBr、HI水溶液的酸性逐渐减弱D[从F到I原子半径逐渐增大，单质的氧化性逐渐减弱，则其对应阴离子的还原性逐渐增强，故A、B两项均正确；从F到I，其气态氢化物的热稳定性逐渐减弱，C项正确；F－半径较小，与H结合稳定，HF在水中难以电离出H＋，为弱酸，故酸性强弱关系为HF<HCl<HBr<HI，D项错误。]3．下列各组物质性质的比较中正确的是()A．酸性：H3PO4>H2SO4>HClO4B．碱性：Mg(OH)2>Ca(OH)2>KOHC．热稳定性：H2S>H2O>HFD．氧化性：F2>Cl2>Br2>I2D[元素非金属性Cl>S>P，则酸性HClO4>H2SO4>H3PO4，A不正确；元素金属性K>Ca>Mg，则碱性KOH>Ca(OH)2>Mg(OH)2，B不正确；元素非金属性F>O>S，则热稳定性：HF>H2O>H2S，C不正确；元素非金属性F>Cl>Br>I，则氧化性F2>Cl2＞Br2＞I2。]4．已知P、S、Cl、As、Br五种元素在元素周期表中的位置如图所示。下列比较关系正确的是()PSClAsBrA．原子半径：As>Cl>PB．热稳定性：HCl>AsH3>HBrC．还原性：As3－>S2－>Cl－D．酸性：H3AsO4>H2SO4>H3PO4C[A项，原子半径：As>P>Cl，A项错误；B项，非金属性：Cl>Br>As，热稳定性：HCl>HBr>AsH3，B项错误；C项，非金属性：Cl>S>As，对应阴离子的还原性：As3－>S2－>Cl－，C项正确；D项，非金属性：S>P>As，其最高价氧化物对应水化物的酸性：H2SO4>H3PO4>H3AsO4，D项错误。]5．下表是周期表的一部分，根据A～I在周期表中的位置用元素符号或化学式回答下列问题：族周期ⅠAⅡA…ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA01A2DEGI3BCFH(1)表中元素，化学性质最不活泼的是________，氧化性最强的单质是________，还原性最强的单质是________。(2)元素的最高价氧化物对应水化物中，碱性最强的是________，酸性最强的是________，呈两性的是________。(3)A分别与D、E、F、G、H形成的化合物的化学式分别为______________，最稳定的是________。(4)在B、C、D、E、F、G、H中，原子半径最大的是________。[解析]根据元素在元素周期表中位置，可推出A～I元素分别为