高中化学必修第4章　第1节　第3课时　原子结构与元素的性质

第3课时原子结构与元素的性质[核心素养发展目标]1.以第ⅠA族的碱金属元素、第ⅦA族的卤族元素为例,通过探究认识同主族元素性质(金属性与非金属性)的递变规律,并能用原子结构理论加以解释,培养“科学探究”与“证据推理”的核心素养。2.通过比较、归纳、实验等方法预测同主族元素的相似性与递变性,提升“科学探究与创新意识”的核心素养。一、碱金属元素1.元素化学性质与原子结构的关系根据初中所学原子结构的知识,填写下表:原子最外层电子数特点得失电子情况化学性质稀有气体元素都为8(氦为2)不易________金属元素一般__________4易__________非金属元素一般__________4易__________由上表可知,原子结构决定元素的__________。2.碱金属元素的原子结构填写下表中的信息,并思考和讨论下列问题:元素名称锂钠钾铷铯元素符号原子结构示意图原子半径/nm0.1520.1860.2270.2480.265思考1(1)在元素周期表中从上往下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径如何变化?(2)从上往下,碱金属元素的原子核外电子排布有什么特点?从哪一点能推断出碱金属元素的化学性质具有相似性?3.碱金属元素化学性质的比较思考2(1)回忆第二章学过的知识,钠有哪些化学性质?(2)结合锂、钠和钾的原子结构特点,请你预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质。剧烈程度如何变化?[实验和观察]钠、钾与氧气反应钾与水反应操作现象都能在空气中燃烧,钠产生_______火焰,钾产生________火焰,钾燃烧更剧烈钾_______在水面上;迅速_______成闪亮的小球__________;反应剧烈,有轻微__________声并着火燃烧;溶液变红化学方程式2Na+O2Na2O22K+2H2O2KOH+H2↑结论钠、钾都能与O2、H2O反应,且________更活泼,与预测_________思考3(1)根据钾、钠与水反应的现象,推断锂与水反应的难易程度。(2)根据上述实验,结合碱金属元素的原子结构推断出碱金属元素化学性质的相似性和递变规律。完成下列填空:4.碱金属元素物理性质的相似性和递变性1.判断正误(1)从锂到铯,碱金属元素单质的密度依次增大()(2)由于Li、Na、K都能和O2、H2O反应,故实验室中三者都应保存在煤油中()(3)Li、Na、K在空气中燃烧均生成过氧化物()(4)碱金属元素原子随核电荷数增加,其单质与水反应越来越剧烈()(5)可以通过钠和氯化锂溶液反应,判断钠和锂元素的金属性()(6)碱金属元素在自然界中都以化合态形式存在()2.以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是()①氢氧化物中碱性最强的是CsOH②单质熔点最高的是铯③它们的密度依次增大④其单质的还原性依次增强⑤它们对应离子的氧化性依次增强⑥单质与水反应的剧烈程度依次增强⑦单质与相同浓度、相同体积的盐酸反应的剧烈程度依次增强A.①⑤⑦ B.②⑥C.②③⑤ D.②③④3.(2024·四川自贡高一月考)可能存在的第119号元素被称为“类钫”,据元素周期表结构及元素性质变化趋势,有关“类钫”的预测说法不正确的是()A.“类钫”在化合物中呈+1价B.“类钫”属于过渡元素,具有放射性C.“类钫”与冷水反应可能爆炸D.“类钫”单质熔点较低二、卤族元素卤族元素简称卤素,包括(填名称及符号)__________和砹(At)、(Ts)。1.卤素单质的物理性质F2Cl2Br2I2颜色(常态)_______色(气体)_______色(气体)_______色(液体)_______色(固体)密度逐渐__________熔、沸点逐渐__________2.卤族元素的原子结构元素名称氟氯溴碘元素符号原子结构示意图相似性最外层电子数均为__________递变性电子层数逐渐__________,原子半径逐渐__________3.卤素单质的化学性质(1)卤素单质与氢气的反应卤素单质反应条件化学方程式产物稳定性F2在暗处剧烈化合并发生爆炸很稳定Cl2光照或点燃较稳定Br2加热不如氯化氢稳定I2不断加热不稳定,同一条件下同时分解结论从F2到I2,与H2化合越来越__________,生成的氢化物稳定性逐渐__________,元素的非金属性逐渐__________(2)卤素单质间的置换反应的实验探究实验操作实验现象离子方程式结论振荡静置后,溶液由无色变为橙黄色氧化性:_______振荡静置后,溶液由无色变为棕褐色振荡静置后,溶液由无色变为褐色思考1通过实验可知,从F→I,元素的非金属性(得电子能力)依次减弱,试从原子结构角度分析其性质递变的原因。思考2F2通入水中会剧烈反应,且有另一种单质气体生成,请根据氧化还原反应理论书写化学方程式:。

1.卤素的特殊性(1)在常温下Br2是唯一的液态非金属单质,易挥发。(2)碘为紫黑色固体,易升华,淀粉遇I2变蓝。(3)氟是最活泼的非金属,没有正化合价,氟单质与盐溶液反应时,先与水反应产生HF和O2。2.同主族元素的递变规律1.判断正误(1)卤素单质越活泼,其熔、沸点越高()(2)从F到I,卤族元素气态氢化物稳定性逐渐增强()(3)卤素单质随原子序数的递增,密度逐渐增大()(4)从F→I,其单质与H2化合的难易程度是由难到易()(5)F2、Cl2、Br2与H2O反应的原理相同()(6)F-、Cl-、Br-的还原性依次增强()2.下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是()A.卤素单质与水反应均可用X2+H2OHXO+HX表示B.HX的热稳定性随核电荷数增加而增强C.卤素的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多D.X-的还原性依次为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3.(2024·杭州高一期末)已知砹(85At)位于第六周期第ⅦA族,关于砹(85At)及其化合物说法正确的是()A.稳定性:HAt>HClB.氧化性:At2>I2C.还原性:HAt>HClD.At2是白色无毒晶体1.(2024·海南农垦中学高一期末)下列叙述正确的是()A.碱金属与卤素单质的熔、沸点均随核电荷数的增大而升高B.卤素单质的密度随核电荷数的增大而增大C.卤素形成的氢化物稳定性随核电荷数增大而增大D.碱金属的焰色试验都呈黄色2.已知钡的金属活动性处于钾和钠之间。则下列变化中可能实现的是()A.钡可从氯化钠溶液中置换出金属钠B.钡可从冷水中置换出氢气C.钡可从硫酸铜溶液中置换出铜D.在溶液中Ba2+可氧化金属锌,生成Zn2+3.(2024·海南中学高一期末)类比迁移的思维方法可以预测许多物质的性质。但类比是相对的,不能违背客观事实。下列类比迁移结果正确的是()A.因为Na在空气中加热生成Na2O2,所以Li在空气中加热生成Li2O2B.因为HCl是强酸,所以HF也是强酸C.Na和水反应生成NaOH和H2,则Fe和水蒸气反应也生成Fe(OH)3和H2D.金属性:Rb>K>Na,则金属性:Sr>Ca>Mg4.为了比较卤素单质的氧化性强弱,可在实验室先制取Cl2,并将Cl2依次通入NaBr溶液和淀粉⁃KI溶液中,有如图所示的仪器(橡胶塞均为双孔)及药品,试回答下列问题:(1)若所制气体从左向右流向时,上述仪器接口的连接顺序为H接、接、接。

(2)装置③的作用是,反应的离子方程式为

。

(3)装置①中产生的现象是,反应的化学方程式为。

(4)通过实验还可证明Br2通入KI溶液中可置换I2,结合本实验可得到的结论是。

答案精析一、1.得失稳定<失去金属性≥得到非金属性性质2.LiNaKRbCs思考1(1)核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐增大。(2)最外层都只有一个电子，电子层数逐渐增多；从最外层都只有一个电子能推出碱金属元素的化学性质具有相似性。3.思考2(1)钠可以与氧气、水、酸、盐溶液等物质反应。(2)锂、钾也可以与氧气、水、酸、盐溶液等物质反应。Li、Na、K反应剧烈程度逐渐增强。黄色紫色浮熔四处游动爆炸钾一致思考3(1)由钠、钾与水反应的现象，推测锂与水反应的程度不如钠、钾剧烈。(2)1失去+1增多增大减弱增强增强剧烈4.银白色较小较小较低增大降低应用体验1.(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√2.C[锂、钠、钾、铷、铯属于第ⅠA族元素，其中铯的金属性最强，金属性越强，形成的氢氧化物碱性越强，则CsOH的碱性最强，故①正确；碱金属单质从Li到Cs熔点依次降低，故②错误；钾的密度反常，比钠的小，故③错误；碱金属元素从Li到Cs金属性逐渐增强，单质还原性依次增强，故④正确；碱金属单质从Li到Cs还原性逐渐增强，对应离子的氧化性应依次减弱，故⑤错误；金属性越强，与水反应越剧烈，碱金属单质从Li到Cs与水反应的剧烈程度依次增强，故⑥正确；金属性越强，与酸反应越剧烈，碱金属单质从Li到Cs与相同浓度、相同体积的盐酸反应的剧烈程度依次增强，故⑦正确。]3.B二、氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)1.淡黄绿黄绿深红棕紫黑增大升高2.FClBrI7增多增大3.(1)H2+F22HFH2+Cl22HClH2+Br22HBrH2+I22HI难减弱减弱(2)2Br-+Cl2Br2+2Cl-2I-+Cl2I2+2Cl-2I-+Br2I2+2Br-Cl2>Br2>I2思考1从F→I，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，原子得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。思考22F2+2H2O4HF+O2应用体验1.(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√2.C3.C[卤族元素由上而下，非金属性逐渐变弱，则稳定性：HAt<HCl，A错误；单质氧化性：At2<I2，B错误；氢化物还原性：HAt>HCl，C正确；卤族元素由上而下，单质颜色加深，At2不是白色晶体，D错误。]随堂演练知识落实1.B2.B3.D[Li在空气中加热只能生成Li2O，A错误；HF是弱酸，B错误；Fe和水蒸气反应生成Fe3O4和H2，C错误；同主族从上到下，元素的金属性逐渐增强，故金属性：Sr>Ca>Mg，D正确。]4.(1)DCBAF(2)吸收未反应完的Cl2，防止污染空气Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O(3)溶液变蓝Cl2+2KII2+2KCl(4)同主族元素随着原子序数的递增，元素非金属性逐渐减弱，单质氧化性逐渐减弱