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安徽省安庆一中2012-2013学年高一化学1.1.2 元素的性质与原子结构


第2课时 元素的性质与原子结构

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

梯度目标

趣味导学 在元素周期表这个“大 家庭”里,同一纵行在 原子结构上元素有何相 同点?有何不同点?在 性质上又有什么相似性 和递变性呢?

1.了解碱金属元素、卤 族元素在周期表中的位 置及原子结构特征。
2

.了解碱金属元素、卤 族元素单质性质的相似 性和递变性。

3.认识结构决定性质的 因果关系。
必修2 第一章 物质结构 元素周期律

预习
碱金属元素 1.碱金属元素的组成及原子结构

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

2.碱金属元素的性质 (1)物理性质 除铯外,其余的都呈______色,比较柔软,有延展性, 银白 密度比较小,熔点比较低,导热性和导电性好。从 降低 Li到Cs,单质的熔沸点逐渐_____,密度呈现逐渐增 大的趋势。 (2)化学性质

△ 都能与氧气、 水反应: 4Li+O2=====2Li2O、 2Na △ Na O +O2 ===== _______;2Na+2H2O===2NaOH+ 2 2 H2↑,2K+2H2O===2KOH+H2↑。
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实验操作

实验现象 钾迅速燃烧,且比钠的 剧烈 燃烧更_____

钾与水剧烈反应,并有轻 微的爆鸣声,滴加酚酞试 红 液后,溶液变为___色。比 剧烈 钠与水的反应更_____

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K>Na 结论:Na和K的活泼性:_______。

思考:
1.(1)碱金属元素与第ⅠA族元素等同吗? (2)碱金属元素的化学性质相似,试从原子结构的 角度解释其原因。 [提示] (1)不完全等同;H属于第ⅠA族元素,但 不是碱金属元素。 (2)元素的性质与元素原子的结构有关,特别是与 原子的最外层电子数有关。碱金属元素原子的 最外层都是有一个电子,在化学反应中都易失去 电子,表现出很强的还原性。
必修2 第一章 物质结构 元素周期律

卤族元素 1.卤族元素的组成及原子结构

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2.卤族元素单质的物理性质

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

3.化学性质 (1)卤素单质与氢气的反应 与 H2 反应生成相应的氢化物:X2+H2===2HX; F2 Cl2 Br2 I2 规律:――――――――→
依次减弱 与H2反应剧烈程度:_________ 生成氢化物的稳定性:__________ 依次减弱

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

(2)单质之间的置换反应 实验操作 实验现象 静置后,液体分 层,上层接近___ 无 色,下层呈_____ 棕红 色 化学方程式

2NaBr+Cl2=== 2NaCl+Br2

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静置后,液体分层,
无 上层接近___色,下 紫 层呈___色

2KI+Cl2=== 2KCl+I2 2KI+Br2=== 2KBr+I2

静置后,液体分层, 上层接近___色,下 无
紫 层呈____色

F2 Cl2 Br2 I2 结论:――――――――→ 逐渐减弱 氧化性:____________

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2.同主族元素性质递变与原子结构有何关系?

[提示] 同一主族元素从上到下原子核外电子层 数依次逐渐增多,原子半径逐渐增大,失去电子能 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。

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

测试
1.碱金属是典型的活泼金属,其根本原因是( ) A.碱金属单质的密度小,熔点和沸点低 B.碱金属在常温下易被氧化 C.碱金属原子最外电子层上都只有1个电子,容 易失去 D.碱金属原子的核电荷数比较小 解析: 物质的结构决定其化学性质,特别是与 原子的最外层电子数有关。 答案: C

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2.氟、氯、溴、碘四种元素,下列有关它们的性 质递变规律的说法不正确的是( ) A.单质的密度依次增大 B.单质的熔点和沸点依次升高 C.Cl2可以从KI溶液中置换出I2 D.Br2可以从NaCl溶液中置换出Cl2 解析: Cl的非金属性强于Br,故Br2不能从NaCl 溶液中置换出Cl2。 答案: D

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

3.甲元素的原子序数是19,乙元素是元素周期表 第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素。由此推断: (1)甲元素在周期表中位于第________周期;乙 元素名称为________。 (2)甲的单质与水反应的离子方程式为 _______________________________。

解析: 原子序数为 19 的元素甲的原子结构示意 图: ,是 K 元素,处于元素周期表的第四

周期第ⅠA 族乙元素为锂元素。
答案: (1)四 锂 (2)2K+2H2O===2K++2OH-+H2↑
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碱金属单质化学性质的相似性和递变性 1.相似性(用R表示碱金属元素)

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2.递变性

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(1)与O2反应 从Li→Cs,与O2反应越来越剧烈,产生越来越复杂 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。 (2)与H2O(或酸)的反应 从Li→Cs,与H2O(或酸)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。 (3)最高价氧化物对应水化物的碱性 碱性:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。

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考向提醒
Na、K与盐溶液的反应:因Na、K等很活泼的金属 易与H2O反应,故当Na、K投入到盐溶液中时,不是 从溶液中置换出相对不活泼的金属,而是先与水发 生反应生成碱与氢气,然后生成的碱再与盐发生复 分解反应(若不符合复分解反应的条件,则只发生金 属与水的反应)。

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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,但K不能从NaCl溶液中置 换出金属钠 C.熔、沸点:Li>Na>K D.碱性:LiOH>NaOH>KOH

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名师解析: A中锂的活泼性比钠弱,与水反应不 如钠剧烈,故A正确;B中还原性:K>Na>Li,但K 不能置换出NaCl溶液中的Na,而是先与H2O反应, 故B正确;C中碱金属元素从Li到Cs,熔、沸点逐渐 降低,即Li>Na>K>Rb>Cs,所以C正确;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 应的水化物的碱性依次增强,即碱性: LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH,故D错误。 答案: D

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碱金属元素性质的差异性 (1)碱金属单质还原性最强的是Cs,最弱的是Li。 (2)碱金属元素只有Li与O2反应的产物为Li2O一种, 其他元素与O2反应的产物至少有两种。 (3)碱金属元素的最高价氧化物对应水化物中只有 LiOH微溶,其他均为易溶于水的强碱。

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1.关于铯及其化合物的以下各说法中不正确的 是( ) A.氢氧化铯是一种强碱,比KOH的碱性强 B.铯与水或酸溶液反应剧烈,都生成氢气 C.Cs的还原性比Na强,故Na+的氧化性大于Cs+ D.Al的金属性大于Cs的金属性

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解析: A项,Cs的最外层电子数也是1,电子层数比 K的多,故Cs的金属性比K强,CsOH的碱性比KOH 强。B项,铯与Na性质相似与水或酸反应更剧烈,都 生成H2。C项,Cs的还原性比Na强,所以Na+的得电 子能力比Cs+强。D项,因为Cs的金属性强于Na,Na 的金属性强于Al,所以Al的金属性小于Cs。 答案: D

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卤素单质性质的相似性、递变性和特性 1.相似性 一定条件 (1)与 H2 反应:X2+H2 ===== 2HX 点燃 (2)与活泼金属(如 Na)反应:2Na+X2=====2NaX (3)与 H2O 反应
?X2+H2O HX+HXO(X=Cl、Br、I) ? ?2F2+2H2O===4HF+O2

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2.递变性 (1)氧化性与还原性

(2)与H2反应的难易及氢化物稳定性(由F2→I2) ①与H2反应越来越难,生成的氢化物的稳定性逐 渐减弱,还原性逐渐增强。 ②氢化物中HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升 高。

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(3)卤素单质与变价金属(如 Fe)反应
?2Fe+3X2===2FeX3(X=F、Cl、Br) ? ?Fe+X2===FeX2(X=I)

(4)卤素单质的特殊性质 ①氟元素无正价,无含氧酸。 ②Br2 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,淀粉遇 I2 变蓝色。

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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,它们的热稳定性随核电荷 数增加而增强 C.卤素单质的颜色从 F2→I2 随相对分子质量增 大而加深 D. 卤素元素的单质越活泼,其熔点和沸点就越高
必修2 第一章 物质结构 元素周期律

名师解析:

卤素单质与水反应时,Cl2、Br2、I2 HXO+HX,

与水的反应可表示为 X2+H2O

而 F2 与 H2O 反应可产生 O2:2F2+2H2O===4HF +O2,A 项错误;F→I,非金属性逐渐减弱,故 HX 的热稳定性逐渐减弱,B 项错误;卤素单质的颜色 从 F2 到 I2 逐渐加深,F2 为浅黄绿色气体,Cl2 为黄绿 色气体,Br2 为深红棕色液体,I2 为紫黑色固体,C 项 正确;卤素单质的活泼性与其物理性质没有直接 关系;D 项错误。
答案: C
必修2 第一章 物质结构 元素周期律

卤族元素性质的差异性 (1)物理特性:氯易液化,溴易挥发,碘易升华。 (2)F2与水反应放出O2,而与其他卤素单质与水的反 应不同,化学方程式为:2F2+2H2O===4HF+O2。 (3)最高价含氧酸酸性:HClO4>HBrO4>HIO4。

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2.砹是原子序数最大的卤族元素,推测砹和砹的化 合物不可能具有的性质是( ) A.砹化氢(HAt)很稳定 B.单质砹易溶于某些有机溶剂 C.砹的原子半径比碘的原子半径大 D.单质砹是有色固体

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

解析: 选 项 内容指向· 联系分析 卤化氢的稳定性是随着元素非金属性 的减弱而减弱的,HAt很不稳定 Cl2、Br2、I2易溶于有机溶剂,故At2也 易溶于有机溶剂 砹的原子序数比碘大,故原子半径比 碘的大 从F2→I2颜色越来越深,熔、沸点逐渐 升高,故单质砹为有色固体 A
必修2 第一章 物质结构 元素周期律

结论

A
B C D

错误
正确 正确 正确

答案:

元素的金属性与非金属性强弱的判断 1.金属性强弱的比较 比较金属性的强弱,其实质是看元素原子失去电子 的难易程度,越易失电子,金属性越强。 (1)从元素原子结构判断 当最外层电子数相同时,电子层数越多,原子半径越 大,越易失电子,金属性越强。即:同一主族,从上到 下,元素金属性依次增强。

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

(2)从元素单质及其化合物的相关性质判断 ①金属单质与水或酸反应越剧烈,元素金属性越强。 ②最高价氧化物对应水化物的碱性越强,元素金属 性越强。 (3)根据金属活动性顺序表判断
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au ――――――――――――――――――――――――――――――――――→ 金属性依次减弱

(4)根据相应离子的氧化性强弱判断 离子的氧化性越强,则对应金属元素的金属性越弱。 如氧化性:Cu >Fe ,则金属性:Cu<Fe。
必修2 第一章 物质结构 元素周期律
2+ 2+

2.元素非金属性强弱的比较 比较元素非金属性的强弱,其实质是看元素原子得 到电子的难易程度,越易得电子,非金属性越强。 (1)从元素原子结构判断 当最外层电子数相同时,核电荷数越多,非金属性 越弱。即:同一主族,从上到下,元素的非金属性 依次减弱。 (2)从元素单质及其化合物的相关性质判断 ①单质越易跟H2化合,生成的氢化物也就越稳定, 氢化物的还原性也就越弱,其非金属性也就越强。

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

②最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其非金 属性就越强。如H2SO4的酸性强于H3PO4,说明S 的非金属性比P强。 ③非金属单质间的置换反应,例如: Cl2+2KI===2KCl+I2,说明非金属性氯比碘强。 ④元素的原子对应阴离子的还原性越强,元素的 非金属性就越弱。如还原性S2->Cl-,非金属性 Cl>S。

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

(1)比较元素金属性强弱的关键是比较原子失去电 子的难易程度,而不是失去电子的多少。如Na失 去一个电子,而Mg失去两个电子,但金属性Na比 Mg强。 (2)氧化性和还原性讨论的对象是具体物质或某物 质中的特定粒子,具体表现在该物质中某元素的原 子得失电子的能力。

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

下列事实不能用于判断金属性强弱的是( ) A.金属间发生的置换反应 B.1 mol金属单质在反应中失去电子的多少 C.金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强 弱 D.金属元素的单质与水(或酸)反应置换出氢气的 难易程度 思路点拨: 解答本题应注意以下两点: (1)金属的活泼性与失电子能力有关,与失去电子的 多少无关; (2)全面了解比较金属活泼性的方法和事实依据。
必修2 第一章 物质结构 元素周期律

自主解答: 金属单质在反应中失去电子的多少, 不能作为判断金属性强弱的依据,如1 mol Al反应 失去的电子比1 mol Mg多,但Al的金属性比Mg弱,1 mol Na反应失去的电子比1 mol Ca少,但Ca的金属 性比Na弱。 答案: B

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

误区警告
(1)误认为金属原子的最外层电子数越多,金属性越 强。 (2)误认为等量的金属与酸反应时产生的H2越多,金 属性越强。 正解:Na、Al最外层电子数分别为1、3,1 mol Na 与1 mol Al与酸(足量)反应产生H2的量分别为0.5 mol,1.5 mol,但金属性:Na>Al,因此要牢记应根据 金属失去电子的难易程度比较其金属性强弱。

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

3.甲、乙两种非金属:①甲比乙容易与氢气化合; ②甲原子能与乙的阴离子发生置换反应;③甲的 最高价氧化物对应的水化物酸性比乙的最高价氧 化物对应的水化物酸性强;④与某金属反应时,甲 原子得电子数目比乙的多;⑤甲的单质熔、沸点 比乙的低。能说明甲比乙的非金属性强的是( ) A.④ B.⑤ C.①②③④⑤ D.①②③ 解析: 与氢气化合越容易,非金属性越强;甲能 置换乙,说明甲比乙的非金属性强;甲的最高价氧 化物的水化合物酸性比乙强,说明甲比乙的非金属 性强。 答案: D
必修2 第一章 物质结构 元素周期律

探究同主族元素性质递变规律 某同学做同主族元素性质递变规律实验时,自己设 计了一套实验方案,并记录了有关实验现象(见下表, 表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定 是对应关系)。

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

实验方案

实验现象

①将氯水滴加到溴化钠 A.浮在水面上,熔成小球, 溶液中,振荡后加入适量 不定向移动,随之消失 CCl4溶液,振荡,静置 ②将一小块金属钠放入 冷水中 ③将溴水滴加到NaI溶液 中,振荡后加入适量CCl4 溶液,振荡,静置 ④将一小块金属钾放入 冷水中 B.分层,上层无色,下层紫 红色 C.浮在水面上,熔成小球, 不定向移动,并伴有轻微 的爆炸声,很快消失 D.分层,上层无色,下层橙 红色

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

请你帮助该同学整理并完成实验报告。 (1)实验目的:____________________________。 (2)实验用品: ①试剂:金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1 mol·L-1NaBr溶液、0.1 mol·L-1NaI溶液、CCl4 等。 ②仪器:________、________、镊子、小刀、玻 璃片等。

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

(3)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的标 号和化学方程式): 实验方案 ① ② ③ ④ 实验现象 化学方程式

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

(4)实验结论: _____________________________。 (5)请用原子结构的知识简单解释上述实验结论 _____________________________ 。 解析: 本题是一个设计实验题,题目较灵活,考查 基础知识和运用知识能力;另外,今后在实验现象 中应加强语言描述和记忆的训练,这是许多学生的 弱项。 答案: (1)探究同主族元素性质的相似性和递变 性 (2)试管 胶头滴管
必修2 第一章 物质结构 元素周期律

(3) 实验 方案 ① ② ③ ④ 实验 现象 D A B C 化学方程式 Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ Br2+2NaI===2NaBr+I2 2K+2H2O===2KOH+H2↑

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

(4)同主族元素性质相似;自上而下元素原子失电 子能力增强,得电子能力减弱 (5)由于同主族元素原子最外层电子数相同,所以同 主族元素性质都相似。又由于随着原子序数的递 增,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引 力变小,所以元素原子得电子能力减弱,失电子能力 增强

必修2 第一章 物质结构 元素周期律

随堂练习
1.按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序依次递减的性质 是( ) A.元素的金属性 B.单质的熔点 C.单质的还原性 D.单质的密度 解析: 从Li→Cs,元素的金属性和单质的还原性 都是逐渐增强的;单质的熔点依次降低;单质的 密度总体呈增大趋势,但ρ(K)<ρ(Na)。 答案: B
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2.下列四种演示金属钾与水反应的实验装置,正 确的是( )

解析: 钾与水反应剧烈,从安全角度来看,用B 装置反应空间大且加有玻璃片,能防止液体溅出 来,C空间太小可能会爆炸,D钾与水反应太剧烈 不易操作。 答案: B
必修2 第一章 物质结构 元素周期律

3.(2012·湛江高一检测)将少量氯水加入KI溶液 中振荡,再加入CCl4振荡,静置观察到的现象是 ( ) A.形成均匀的紫红色溶液 B.有紫色沉淀析出 C.液体分层,上层呈紫红色 D.液体分层,下层呈紫红色 解析: 由于Cl2的氧化性强于I2,所以将氯水加入 KI溶液中时,发生反应:Cl2+2KI===2KCl+I2,I2 易溶于CCl4,而在水中的溶解度较小,又因CCl4的 密度大于水的密度且不溶于水,故液体分层,下层 呈紫红色,D正确。 答案: D
必修2 第一章 物质结构 元素周期律

4.甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、 Br-、I-)离子,向甲中加淀粉溶液和新制的氯水变 为橙色,将此溶液倒入丙,颜色无明显变化。则甲、 乙、丙依次含有( ) A.Br-、Cl-、I- B.Br-、I-、Cl- C.I-、Br-、Cl- D.Cl-、I-、Br- 解析: 熟知有关卤素知识:①单质氧化性为 Cl2>Br2>I2,而对应阴离子的还原性为I->Br->Cl- ;②碘单质可使淀粉变蓝色,溴水颜色为橙色。由 此可推出甲中加淀粉溶液和新制的氯水后变为橙 色,说明甲中含有Br-,再加丙溶液无明显变化,则说 明丙中无I-(若为I-,则发生反应2I-+Cl2===I2+ 2Cl-)。 答案: B
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5.下表为元素周期表的一部分。 族 周期

ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ①
② ③ ⑤ ⑤


二 三







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(1)表中元素________的非金属性最强;元素 ________的金属性最强;元素________的单质在 室温下呈液态(填写元素符号); (2)表中元素③的原子结构示意图是________; (3)表中元素⑥、⑦氢化物的稳定性顺序为 ________>________(填写化学式,下同); (4)表中元素最高价氧化物对应水化物酸性最强的 酸的分子式是________。

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解析:

据元素周期表中同主族元素性质递变规

律可知 F 的非金属性最强,K 的金属性最强,单质在 室温下呈液态的是 Br2。元素③为 Na,原子结构示 意图为 ,元素⑥、⑦分别为 Cl、Br,其非金

属性:Cl>Br,所以氢化物稳定性:HCl>HBr;F 无正化合价,最高价氧化物对应水化物酸性最强的 酸是 HClO4。
答案:(1)F (4)HClO4
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K

Br

(2)

(3)HCl

HBr


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