【化学】同主族元素的相似性和递变性课件 2023-2024学年高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册

项目同周期主族元素(从左到右)最外层电子数由1递增至7(第1周期除外)主要化合价最高正价：＋1→＋7(O、F除外)负价：－4→－1原子半径逐渐减小得、失电子能力失电子能力减弱，得电子能力增强单质的氧化性、还原性还原性减弱，氧化性增强最高价氧化物对应水化物的酸碱性碱性减弱，酸性增强非金属的氢化物形成由难到易，稳定性由弱到强金属单质与水、酸反应越来越难概括·整合第1章原子结构

元素周期律第3节

元素周期表的应用

第二课时（研究同主族元素的性质）判断元素的金属性和非金属性强弱的方法非金属性强弱金属性强弱最高价氧化物对应的水化物的碱性的强弱单质从酸或者水中置换出氢的难易最高价氧化物对应水化物的酸性的强弱单质与氢气化合生成气态氢化物的难易气态氢化物的稳定性复习回顾学习目标1.以ⅠA族和ⅦA族元素为例，理解同主族元素性质的

相似性和递变性并会分析原因。2.结合实验事实了解原子结构、元素性质和元素在周

期表中位置的关系，

一、碱金属元素性质的性质1.碱金属元素

碱金属是一类化学性质非常活泼的金属，在自然界中以化合态存在，在元素周期表中处于第IA族。LiKNaRbCs2.碱金属单质的化学性质（1）回忆以前学过关于钠的知识，钠有哪些化学性质？钠在空气中燃烧钠与水反应问题与推测（2）结合锂、钠和钾的原子结构特点，推测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质？推测

依据原子结构最外层电子数都是1都位于元素周期表第IA族钠能与水反应能在空气中燃烧锂钾都能与水反应都能在空气中燃烧观看钾、钠在空气中燃烧的实验视频，观察实验现象并描述。现象：钾、钠都能在空气中燃烧，迅速熔化成光亮小球，钠产生黄色火焰，得到淡黄色固体，钾产生紫色火焰（透过蓝色钴玻璃），得到白色固体，钾燃烧比钠燃烧更剧烈。。金属性：钾>钠实验与观察视频现象：钾和钠都浮在水面上；均熔成闪亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶响声；加了酚酞的溶液均呈红色。金属性：钾>钠钾与水的反应有轻微爆炸并着火燃烧，更加剧烈。观看钾、钠与水反应的实验视频，观察实验现象并描述。视频（1）通过实验，观察、讨论并总结钠、钾有哪些相似的化学性质，与你最初根据原子结构特点进行的预测是否一致？（2）从实验现象比较钾、钠与水反应的难易程度。由此，你能推断出锂与水反应的难易程度吗？钠、钾能与水反应且能在空气中燃烧，与我们最初预测的一致。观察实验，发现钾比钠更容易与水反应，推测，锂与水反应程度比钠与水反应程度更难。1.在元素周期表中，同主族元素原子的核外电子排布有什么特点？请你以ⅠA族金属元素和ⅦA族元素为例，推测同主族元素性质的相似性和递变性。交流·研讨2.尝试利用学过的元素及其化合物的知识为你的推测寻找证据。Li36.941Na1122.99K1939.10Rb3785.47Cs55132.9Cl1735.45Br3579.90I53126.9结构性质结构的相似性决定性质的相似性结构的递变性决定性质的递变性二、研究同主族元素的性质相似性：递变性：最外层都有１个电子,化学性质相似。随着核电荷数递增,原子电子层数递增,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,金属性逐渐增强。Li36.941Na1122.99K1939.10Rb3785.47Cs55132.9+11281+321+192881+37281881+55281818811.碱金属元素原子结构的相似性与递变性元素周期表的应用(1).碱金属单质的主要物理性质单质颜色和状态熔点/℃沸点/℃密度/g▪cm-3Li银白色固体180.513140.534Na银白色固体97.82881.40.971K银白色固体63.387590.856Rb银白色固体39.316911.532Cs略带金色光泽固体28.44668.21.8785逐渐降低逐渐降低逐渐增加K的密度大于煤油、使用石蜡密封碱性强弱：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH(2).碱金属单质化学性质的相似性和递变性相似性递变性LiNaKRbCs与非金属单质反应O2与H+反应H2O最高价氧化物对应的水化物中强碱仅一种氧化物干燥沙土灭火反应越来越剧烈Na2O、Na2O2K2O、K2O2、KO2更复杂的氧化物Li2O反应越来越剧烈反应缓慢剧烈反应轻微爆炸剧烈爆炸元素周期表的应用(3).碱金属单质金属性的递变性LiNaKRbCs单质的还原性（金属性）逐渐增强Li+Na+K+Rb+Cs+离子的氧化性（还原性）逐渐减弱相似性递变性大都是银白色金属（Cs除外），硬度都很小，导电导热性强、熔沸点随着原子序数的增加越来越低、密度逐渐上升（K反常）相似性递变性活泼金属，能与水和氧气等物质反应，最高价氧化物对应的水化物都有很强的碱性随着原子序数的增加，单质的还原性逐渐增强，元素的金属性逐渐增强，与水或氧气的反应越来越剧烈，最高价氧化物对应的水化物的碱性越来越强碱金属元素物理性质化学性质2.卤族元素原子结构与性质的相似性Cl1735.45Br3579.90I53126.9+17287+3528187+532818187相似性：递变性：最外层都有7个电子,易得电子，元素单质有较强的氧化性随着电子层数递增,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,金属性逐渐增强。卤族元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）.卤族元素单质的主要物理性质观察下表，从上到下，卤族元素单质的物理性质有什么变化？递变性：相似性：卤素单质颜色和状态熔点（℃）沸点（℃）水溶液颜色有机溶剂颜色F2淡黄绿色气体-219.6-188.1——Cl2黄绿色气体）-101-34.6浅黄绿色黄绿色Br2深红棕色液体-7.258.78橙黄色橙色→橙红色I2紫黑色固体113.5184.4深黄色→褐色紫色→深紫色单质都有特殊的颜色，熔沸点较低从上到下，单质颜色逐渐加深，熔点、沸点逐渐升高。【思考】从哪些角度可以证明卤族元素化学性质性质的相似性和递变性？（1）单质与氢气化合的难易程度（2）气态氢化物的稳定性（3）最高价氧化物对应水化合物的酸性（4）单质间的置换反应请你分析卤族元素性质的相似性和递变性，并选取典型代表物验证你的预测活动·探究探究卤族元素性质的相似性和递变性实验目的：

分别以卤族元素单质和卤化物为典型代表物设计实验，验证你对卤族元素性质的相似性和递变性的预测。实验用品：

NaCl溶液，NaBr溶液，KI溶液，氯水，溴水，碘水，淀粉溶液，四氯化碳烧杯，试管，胶头滴管P26

溴单质、碘单质在四氯化碳中的溶解度均大于它们在水中的溶解度。利用这一性质，可以向含有溴单质、碘单质的水溶液中加入四氯化碳，分别将它们从水溶液中提取出来。四氯化碳难溶于水，且溴单质和碘单质在四氯化碳中分别呈橙色和紫色，可以利用这一方法，检验水溶液中溴单质或碘单质的存在。检验溴单质、碘单质的方法方法导引溴水溴的四氯化碳萃取溶解度有差异依据Br2Cl2I2＞＜＞氧化性：还原性：Cl-Br-I-＜方案1：方案2：方案3：向NaBr溶液中加入氯水，再加入四氯化碳，振荡，静置，观察实验现象向KI溶液中加入氯水，再加入四氯化碳，振荡，静置，观察实验现象向KI溶液中加入溴水，再加入淀粉溶液，振荡，静置，观察实验现象卤素单质之间是否可以发生置换反应？2.卤族元素单质的相互置换观察实验现象，填写表格内空缺的内容并比较各卤族元素之间的氧化性强弱。实验过程实验现象离子方程式实验结论氧化性：还原性：Cl2＞Br2＞I2I－＞Br－＞Cl－2Br－＋Cl2==Br2＋2Cl－2I－＋Cl2==I2＋2Cl－2I－＋Br2==I2＋2Br－CCl4层为橙色加入淀粉溶液后溶液变为蓝色加入淀粉溶液后溶液变为蓝色视频ⅦA族

F2Cl2Br2I2颜色和状态

熔点变化情况

沸点变化情况

最高价氧化物对应的水化物化学式－

酸性强弱变化

与氢气化合的反应条件

与氢气化合的反应程度

与氢气化合的反应难易

氢化物化学式

稳定性变化HClO4HBrO4HIO4酸性减弱暗处爆炸光照或点燃剧烈加热缓慢不断加热缓慢越来越难HFHClHBrHI稳定性减弱越来越高越来越高淡黄绿色气体黄绿色气体深红棕色液体紫黑色固体相似性递变性大都是银白色金属（Cs除外），硬度都很小，导电导热性强熔沸点随着原子序数的增加越来越低相似性递变性活泼金属，能与水和氧气等物质反应，最高价氧化物对应的水化物都有很强的碱性随着原子序数的增加，单质的还原性逐渐增强，与水或氧气的反应越来越剧烈，最高价氧化物对应的水化物的碱性越来越强，元素的金属性逐渐增强

碱金属元素物理性质化学性质元素周期表的应用（2）.卤族元素单质的化学性质小结F2在暗处能剧烈化合并发生爆炸，生成的HF很稳定Cl2光照或点燃发生反应，生成的HCl较稳定Br2加热至一定温度时才能反应，生成的HBr不如HCl稳定I2不断加热才能缓慢反应，同一条件下，生成的HI会分解(1)

都能与H2反应反应逐渐困难氰化物逐渐不稳定元素周期表的应用变价金属与卤素反应生成最高价金属卤化物，除碘之外（2）.卤族元素单质的化学性质小结(2)都能与大多数金属反应(3)能与H2O反应(4)能与冷的稀碱溶液反应(5)卤素单质间的置换反应2NaBr+Cl2

==

2NaCl+Br22KI+Br2

==

2KBr+I2(1)都能与H2反应X2+2NaOH

==

NaX+NaXO+H2O(X代表Cl、Br)。2F2+2H2O==4HF+O2X2+H2O==HX+HXO

（X代表C1、Br、I）2Fe+3Br2==2FeBr3

Fe+I2

==

FeI2F(1)

氟元素无正价，非金属性最强，F-的还原性最弱(2)

2F2+2H2O==4HF+O2(3)

HF是弱酸，能腐蚀玻璃，应保存在铅制器皿或塑料瓶中Br(1)

Br2是深红棕色液体，易挥发(2)

Br2易溶于有机溶剂(3)

保存液溴的试剂瓶中加水，进行水封，不能用橡胶塞I(1)

淀粉遇I2变蓝色(2)

I2加热时易升华(3)

I2易溶于有机溶剂(4)

食用盐中加入KIO3可防治甲状腺疾病元素周期表的应用（3）.卤族元素的特殊性质【思考】学习了元素周期律和周期表后，请你归纳元素在周期表在中的位置、结构和性质之间的关系。原子结构周期表中位置元素性质周期律推测性质判断决定反映预测体现单质的氧化性还原性最高价氧化物对应水化物的酸碱性气态氢化物稳定性金属材料身的化学边金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称，包括纯金属、合金和特种金属材料等。金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。黑色金属又称钢铁材料，包括工业纯铁、铸铁、碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义上的黑色金属还包括铬、锰及其合金。结构钢不锈钢精密合金金属材料身的化学边金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称，包括纯金属、合金和特种金属材料。金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。有色金属指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。金银铂金属材料身的化学边金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称，包括纯金属、合金和特种金属材料。金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料，如非晶态金属材料、准晶、微晶、纳米晶金属材料，具有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减震阻尼等特殊功能的合金，以及金属基复合材料。人类文明的发展和人类社会的进步与金属材料关系密切。石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代都以金属材料及其应用为其显著的特征。现在，品种繁多、功能各异的金属材料更是成为世界各国经济社会发展的重要物质基础。同主族元素(从上到下)最外层电子数相等原子半径逐渐增大元素原子得失电子能力(金属性及非金属性)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，非金属性逐渐减弱主要化合价一般情况下，最高化合价＝主族序数，最低化合价＝族序数－8同主族元素原子结构与元素性质的变化规律概括·整合结构及性质规律LiNaKRbCs结构原子半径原子半径逐渐增大

物理性质熔沸点熔沸点逐渐降低

化学性质单质的还原性单质还原性逐渐增强

与水、氧气反应的剧烈程度与H2O、O2反应越来越容易

最高价氧化物对应水化物的碱性碱性逐渐增强概括·整合

结构及性质规律结构原子半径FClBrI原子半径逐渐增大

物理性质颜色F2

Cl2Br2I2颜色逐渐加深

熔沸点F2Cl2Br2I2熔沸点逐渐升高

化学性质单质的氧化性F2Cl2Br2I2氧化性逐渐减弱

阴离子的还原性F－

Cl－Br－I－还原性逐渐增强

与H2化合的难易程度F2Cl2Br2I2与H2化合越来越难

氢化物的稳定性HFHClHBrHI稳定性逐渐减弱

最高价氧化物对应水化物的酸性HClO4

HBrO4HIO4酸性逐渐减弱原子结构与元素性质碱金属卤素结构与性质的关系相似性递变性（从上到下）物理性质：银白色（铯略带金色）、质软、密度小、熔沸点低化学性质：能与水反应、都能与氧气反应物理性质：密度呈增大趋势（钠大于钾）；熔沸点逐渐降低化学性质：与氧气和水反应越来越强烈相似性递变性（从上到下）物理性质：都有颜色化学性质：与氢气反应；同族置换物理性质：颜色加深、密度增大、熔沸点增大化学性质：与氢气化合越来越难；气态氢化物稳定性越来越差；单质氧化性逐渐减弱相似性递变性（从上到下）最外层电子数相同电子层数依次增加；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1.下列关于Li、Na、K的描述不正确的是

()A.都是金属元素B.原子核电荷数依次增大C.原子半径依次增大D.原子最外层电子数依次增大学习·理解D解析

Li、Na、K为碱金属元素，同一主族元素原子最外层电子数相等，从Li到K原子核电荷数依次增大，原子半径依次增大。2.下列与碱金属元素有关的比较中不正确的是

()A.锂与水反应不如钠与水反应剧烈B.还原性：K>Na，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠C.熔、沸点：Li>Na>KD.碱性：LiOH<NaOH<KOH学习·理解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与H2O反应不能置换出NaCl溶液中的Na，B错误；碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，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。学习·理解3.关于卤素(用X表示)的下列叙述中正确的是

(

)A.卤素单质与水反应均可用X2+H2O==

HXO+HX表示B.HX都极易溶于水，它们的热稳定性随着核电荷数的增加而增强C.从F2到I2，卤素单质的颜色随着相对分子质量的增大而加深D.X-的还原性：F-<Cl-<Br-<I-，因此相对原子质量小的卤素的单质可将相对原子质量大的卤素从它的无氧酸盐溶液里置换出来C解析

Cl2、Br2、I2与水的反应可表示为X2+H2O==HXO+HX，而F2与H2O的反应为2F2+2H2O==4HF+O2，A错误；从F到I，原子得电子能力逐渐减弱，HX的热稳定性逐渐减弱，B错误；F2为浅黄绿色气