2020-2021学年第四章 物质结构 元素周期律第二节 元素周期律第2课时学案

第2课时　原子结构与元素的性质

课程解读

(见学生用书P70)

1．碱金属元素

(1)原子结构特点：碱金属元素原子的__最外层电子数__相同，都为__1__。从Li到Cs，碱金属元素的原子结构中，__电子层数__依次增多，原子半径依次__增大__。

(2)碱金属单质的物理性质

(3)碱金属单质与水反应

2．卤族元素

(1)原子结构特点

卤族元素原子的__最外层电子数__相同，都为__7__。从F到I，卤族元素原子的__电子层数__依次增多，原子半径依次__增大__。

(2)卤素单质的物理性质

单质的颜色逐渐__加深__，熔、沸点逐渐__升高__。

(3)卤素单质与氢气的反应

①与氢气反应的难易程度：__由易到难__。

②生成的氢化物的稳定性：__稳定性逐渐减弱__。

③卤素的非金属性强弱：__非金属性逐渐减弱__。

(4)卤素单质间的置换反应

实验操作,实验现象,化学方程式,结论

,静置后，液体分层，上层__无色__，下层__橙色__,2KBr＋Cl2===

__2KCl＋Br2__

,静置后，液体分层，上层__无色__，下层__紫红色__,2KI＋Cl2===

__2KCl＋I2__

,静置后液体分层，上层__无色__，下层__紫红色__,2KI＋Br2===2KBr＋I2,,,Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐__减弱__3．同主族元素的性质与原子结构的关系

(1)元素性质的影响因素

元素的性质主要与原子核外电子的排布，特别是与__最外层电子数__有关。

(2)同主族元素性质的递变规律

同主族元素从上到下原子核外电子层数__增多__，原子半径__增大__，失电子能力__增强__，得电子能力__减弱__，金属性__增强__，非金属性__减弱__。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)碱金属元素原子的次外层电子数都是8个。(　×　)

(2)化合物中碱金属元素的化合价都为＋1。(　√　)

(3)Li在空气中加热生成Li2O2。(　×　)

(4)卤族元素随核电荷数增加，单质熔、沸点降低。(　×　)

(5)随核电荷数增加，卤族元素气态氢化物稳定性逐渐增强。(　×　)

(6)同主族元素，从上到下金属性、非金属性均逐渐减弱。(　×　)

2．(1)卤素(F、Cl、Br、I)的氢化物中最不稳定的是__HI__(填化学式)。

(2)下列单质的熔、沸点随原子序数递增而升高的是__B__(填字母，下同)。

A．碱金属元素　　　　B．卤族元素

(3)下列反应中，更剧烈的是__B__。

A．钠与水反应　　　　B．钾与水反应

(4)取下列溶液分别加入两试管中，再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳，用力振荡、静置后，四氯化碳层显紫红色的是__B__。

A．溴化钠溶液　　　　B．碘化钾溶液

【解析】(1)卤素(F、Cl、Br、I)中碘元素的非金属性最弱，其氢化物最不稳定。(2)碱金属元素单质的熔、沸点随原子序数的增大而降低，卤素单质的熔、沸点随原子序数的增大而升高。(3)钾比钠活泼，其与水反应更剧烈。(4)氯水与NaBr、KI溶液反应分别生成Br2、I2，二者的四氯化碳溶液分别为橙色、紫红色。

3．(1)试根据碱金属元素原子结构的相似性解释化学性质的相似性。

(2)请结合碱金属元素原子结构的递变性探究其单质化学性质的递变性。

(3)试比较F、Cl、Br、I对应氢化物的稳定性，据此，能否判断F、Cl、Br、I非金属性的强弱？

(4)请结合卤族元素原子结构的相似性与递变性探讨其化学性质的相似性与递变性。

答：(1)元素的性质与元素的原子结构有关，特别是与原子的最外层电子数有关。碱金属元素的原子最外层都只有一个电子，在化学反应中都很容易失去电子，表现很强的还原性。

(2)碱金属元素原子的最外层电子数都相等，但从Li到Cs，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，原子核对核外电子的吸引能力逐渐减弱；失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。

(3)稳定性：HF>HCl>HBr>HI；氢化物的稳定性越强，则对应元素的非金属性越强，即非金属性的强弱顺序为F>Cl>Br>I。

(4)①卤族元素原子最外层都有7个电子，都易得1个电子达到8电子稳定结构，所以在化学反应中都表现很强的氧化性；②随着原子序数的增加，电子层数依次增多，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱，得电子能力依次减弱，氧化性依次减弱。

(见学生用书P71)

角度1：碱金属元素的性质规律

1．碱金属的相似性(用R表示碱金属元素单质)

2．碱金属的递变性

(1)与O2反应

从Li→Cs，与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂，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和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。

 下列关于碱金属元素的原子结构和性质的叙述不正确的是(　C　)

A．碱金属元素原子最外层都只有1个电子，在化学反应中容易失去

B．碱金属单质都是强还原剂

C．碱金属单质都能在氧气中燃烧生成过氧化物

D．碱金属单质都能与水反应生成碱

【解析】同一主族元素最外层电子数相同，碱金属元素原子最外层电子数均为1，在化学反应中很容易失去最外层的1个电子，还原性很强，A、B正确；Li与O2反应只生成Li2O，Na在O2中点燃生成Na2O2，K在O2中可生成KO2，C错误；碱金属元素的单质都能与水反应生成碱和氢气，D正确。

角度2：卤族元素的性质规律

1．相似性

(1)与H2反应：X2＋H22HX

(2)与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X22NaX

(3)与H2O反应

X2＋H2O===HX＋HXO(X＝Cl、Br、I)

2F2＋2H2O===4HF＋O2

2．递变性

(1)氧化性与还原性

(2)卤素单质与H2反应的难易程度及对应氢化物稳定性(由F2→I2)

卤素单质与H2反应越来越难，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱，氧化性逐渐减弱。

(3)卤素单质与变价金属(如Fe)反应

2Fe＋3X2===2FeX3(X＝F、Cl、Br)

Fe＋I2===FeI2

3．特殊性

(1)溴是常温常压下唯一的液态非金属单质。

(2)卤素单质都有毒，溴有很强的腐蚀性，液溴易挥发，保存时要加一些水进行“水封”。碘可升华，淀粉溶液遇碘变蓝(检验I2)。碘的氧化性较其他卤素弱，与变价金属铁反应生成FeI2而不是FeI3。

(3)氟是最活泼的非金属，单质氧化性最强。氟元素在化合物中的化合价只有－1价，无正价，常温下氟气与水剧烈反应且不同于其他卤素，不能从其他卤化物的水溶液中置换出其他卤素(先与水发生置换反应)。

(4)氢氟酸为弱酸，有剧毒，能腐蚀玻璃，实验室中常用铅制或塑料容器保存氢氟酸。

 砹是第六周期卤族元素，根据卤素性质的递变规律，下列对砹及其化合物的叙述正确的是(　C　)

A．与H2化合能力：At2>I2

B．砹在常温下为白色固体

C．砹原子的最外电子层上有7个电子

D．砹能从NaCl溶液中置换出氯单质

【解析】从F到At，元素的非金属性逐渐减弱，单质与H2化合的能力逐渐减弱，A项不正确；由F2到I2，单质的颜色依次加深，I2是紫黑色固体，则砹为黑色固体，B项不正确；卤族元素的原子最外层上都有7个电子，C项正确；因氧化性：Cl2>At2，所以At2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D项不正确。

1．下列有关卤素的说法正确的是(　C　)

A．根据Cl2与H2O的反应：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，可推出F2与H2O的反应：F2＋H2O===HF＋HFO

B．由HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律

C．淀粉碘化钾在空气中变蓝，发生了反应：

4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－

D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性都依次增强

【解析】F2的氧化性非常强，其与水反应：2F2＋2H2O===4HF＋O2，故A错误；F、Cl、Br、I的非金属性递减，故B错误；淀粉碘化钾在空气中变蓝，是因为碘离子被氧气氧化，发生了反应：4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－，故C正确； F、Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱，故HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱；微粒半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，故还原性依次增强，故D错误。

2．下列说法不符合第ⅦA族元素性质特征的是(　A　)

A．从上到下原子半径逐渐减小

B．易形成－1价离子

C．最高价氧化物的水化物显酸性

D．从上到下氢化物的稳定性依次减弱

【解析】同主族元素自上而下原子半径逐渐增大，A项错误；第ⅦA族元素容易得到1个电子达到8电子稳定结构，因此易形成－1价离子，B项正确；第ⅦA族元素的最高价氧化物的水化物显酸性，C项正确；从上到下第ⅦA族元素的非金属性逐渐减弱，则其氢化物的稳定性依次减弱，D项正确。

3．下列说法中不正确的是(　B　)

A．钾与水反应比钠与水反应剧烈

B．还原性：K>Na>Li，故Na可以从LiCl溶液中置换出金属锂

C．密度：Li<K<Na

D．原子半径：Li<Na<K

【解析】Na的化学性质很活泼，与LiCl溶液反应时，Na与H2O先反应，不能置换出Li。

4．下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　D　)

A．K与水反应最剧烈

B．Rb比Na活泼，故Rb可以从Na的盐溶液中置换出Na

C．碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性

D．从Li到Cs都易失去最外层一个电子，且失电子能力逐渐增强

【解析】碱金属元素单质的金属性随着原子序数增大而增强，元素的金属性越强，其单质与水反应越剧烈，所以Cs与水反应比K剧烈，A错误；Rb在溶液中先与水反应生成碱和氢气，不会置换出钠，B错误；碱金属的阳离子没有还原性，有弱氧化性，C错误；碱金属元素从Li到Cs，原子的失电子能力逐渐增强，D正确。

1．元素金属性强弱的判断

(1)根据元素周期表判断

同一主族，从上到下元素的金属性逐渐增强。

(2)据金属活动性顺序表判断

(3)根据单质及其化合物的性质判断

①金属单质与水或酸反应越剧烈，元素的金属性越强。

②最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素的金属性越强。

(4)金属单质间的置换反应

较活泼的金属将较不活泼的金属从其盐溶液中置换出来，如Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，则金属性：Zn>Cu。

(5)根据简单阳离子的氧化性强弱判断

金属阳离子的氧化性越弱，元素的金属性越强，如氧化性：Cu2＋>Fe2＋，则金属性：Cu<Fe。

2．元素非金属性强弱的判断

(1)根据元素周期表判断

同一主族，从上到下元素的非金属性逐渐减弱。

(2)根据单质及其化合物的性质判断

①单质与氢气化合越容易(或生成的氢化物越稳定)，元素的非金属性越强。

②最高价氧化物对应水化物的酸性越强，元素的非金属性越强。

(3)非金属单质间的置换反应

活泼的非金属将较不活泼的非金属从其盐溶液中置换出来，如Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，则非金属性：Cl>Br。

(4)根据简单阴离子的还原性强弱判断

非金属阴离子的还原性越强，元素的非金属性越弱，如还原性：Cl－<I－，则非金属性：Cl>I。

 甲、乙两种非金属：①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；②甲比乙更容易与氢气化合；③甲单质能与乙的简单阴离子发生置换反应；④与金属反应时，甲原子得电子数目比乙的多；⑤甲单质的熔、沸点比乙的低。能说明甲比乙的非金属性强的是(　C　)

A．①②④　　　　　　　　B．①②③④

C．①②③    D．②③④⑤

【解析】元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强，①正确；元素对应单质越容易与H2化合，则非金属性越强，②正确；甲单质能与乙的简单阴离子发生置换反应，则甲的非金属性比乙强，③正确；得电子数目的多少与非金属性强弱无关，④错误；单质的熔、沸点与非金属性强弱无关，⑤错误；C项正确。

 下列事实与推论相符的是(　D　)

　　【解析】H2O常温下是液体，H2S常温下是气体，沸点：H2O>H2S，但沸点高低是物理性质，与元素的非金属性强弱无关，A项错误；盐酸是无氧酸，H2SO3不是S元素的最高价含氧酸，两者都不属于最高价氧化物的水化物，虽然盐酸比H2SO3酸性强，但不能证明非金属性：Cl>S，B项错误；元素的金属性越强，其单质与水或酸发生反应产生氢气就越容易，钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，则金属性：K>Na，C项错误；元素的非金属性越强，其相应氢化物的热稳定性越强，热稳定性：HF>HCl，则非金属性：F>Cl，D项正确。

1．下列说法错误的是(　B　)

A．通过钠和镁分别与冷水反应，判断金属性强弱

B．将铁和钠分别投入CuSO4溶液中，根据是否能置换出铜，判断钠与铁的金属性强弱

C．根据酸性：H2CO3<H2SO4，可以判断硫与碳的非金属性强弱

D．通过Br2与I2分别与足量的H2反应，判断溴与碘的非金属性强弱

【解析】根据金属与水反应的剧烈程度可以判断金属性强弱，A项正确；因Na的金属性很强，与CuSO4溶液反应时会先与H2O反应，不能置换出Cu，B项错误；H2CO3、H2SO4分别是C、S的最高价含氧酸，由它们的酸性强弱可以推知硫的非金属性比碳强，C项正确；根据非金属单质与H2反应的难易可以判断元素的非金属性强弱，D项正确。

2．下列说法正确的是(　B　)

A．碱性：LiOH＞NaOH＞KOH＞RbOH

B．金属性：Rb＞K＞Na＞Li

C．和酸反应时Fe能失去2个电子，Na失去1个电子，所以Fe的金属性强于Na

D．Rb不易与水反应放出H2

【解析】碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH，故A错误；同主族元素从上到下，元素的金属性逐渐增强，金属性：Rb＞K＞Na＞Li，故B正确；金属性的强弱与失电子的难易有关，而与失电子的多少无关，故C错误；金属性：Rb＞Na，由钠与水反应的性质可推知Rb能与水发生剧烈反应，故D错误。

3．X、Y是元素周期表第ⅦA族中的两种元素。下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是(　D　)

①X原子的电子层数比Y原子的电子层数多

②X的氢化物比Y的氢化物稳定

③Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来

④X在暗处可与H2反应，Y在加热条件下才能与H2反应

A．①②　　B．②③　　C．①③　　D．②④

【解析】X原子比Y原子的电子层数多，X在Y的下方，则非金属性X比Y弱，①不正确；卤族元素氢化物越稳定，其非金属性越强，②正确；Y能置换NaX中的X，则非金属性X比Y弱，③不正确；单质与H2化合越容易，其非金属性越强，④正确。

1．下列有关碱金属单质的性质的说法错误的是(　B　)

A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈

B．K比Na活泼，故K可以从NaCl溶液中置换出Na

C．熔、沸点：Li＞Na＞K

D．碱性：LiOH<NaOH<KOH

【解析】锂的金属性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，A正确；K和NaCl溶液混合后，K首先和水反应而不是置换出金属钠，B错误；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而逐渐降低，C正确；从锂到铯，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，D正确。

2．下列关于碱金属元素和卤素的说法中，错误的是(　D　)

A．随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的原子半径都逐渐增大

B．碱金属元素中，锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中，氟原子得电子能力最强

C．钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈

D．溴单质与水的反应比氯单质与水的反应更剧烈

【解析】随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的电子层数逐渐增大，所以原子半径都逐渐增大，A正确；碱金属元素中，锂元素的金属性最弱，则锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中，氟元素的非金属性最强，则氟原子得电子能力最强，B正确；钾的金属性强于钠，所以钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，C正确；氯元素的非金属性强于溴，则氯单质与水的反应比溴单质与水的反应更剧烈，D错误。

3．下列叙述中能说明A金属比B金属活泼性强的是(　D　)

A．A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少

B．A原子的电子层数比B原子的电子层数多

C．1  mol A从酸中置换H＋生成的H2比1  mol B从酸中置换H＋生成的H2多

D．常温时，A能从水中置换出氢气，而B不能

【解析】比较金属的活泼性不能根据最外层电子数的多少，如Li的最外层电子数比Ca少，但不如Ca活泼，故A错误；比较金属的活泼性不能根据原子电子层数的多少，如Na的电子层数比Cu少，但Na比Cu活泼，故B错误；比较金属的活泼性不能根据生成氢气的多少来判断，例如1 mol Al从酸中置换H＋生成的H2比1 mol Mg从酸中置换H＋生成的H2多，但Mg的活泼性强，故C错误；常温时，A能从水中置换出氢，而B不能，说明A易失去电子，则A的活泼性肯定比B的活泼性强，故D正确。

4．下列说法正确的是(　C　)

A．F、Cl、Br原子的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8

B．At是第六周期第ⅦA族元素，其单质在常温下呈气态或液态

C．卤素按F、Cl、Br、I的顺序，其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数的增加电子层数增多起主要作用

D．根据卤素性质的递变规律，砹易溶于水，难溶于CCl4

【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；卤素单质从F2→At2，熔、沸点逐渐升高，I2在常温下呈固态，故At2在常温下呈固态，B项错误；由碘微溶于水、易溶于四氯化碳可推知，砹微溶于水，易溶于CCl4，D项错误。

5．下列说法中，不符合第ⅦA族元素性质特征的是　　(　A　)

A．从上到下元素的非金属性增强

B．原子易形成－1价阴离子

C．从上到下最高价氧化物的水化物酸性减弱(F除外)

D．从上到下氢化物的还原性依次增强

【解析】卤族元素从上到下元素的非金属性减弱，选项A错误；第ⅦA族元素原子最外层有7个电子，易得1个电子形成－1价阴离子，选项B正确；卤族元素从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以最高价氧化物的水化物酸性逐渐减弱，选项C正确；卤族元素从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以氢化物的还原性依次增强，选项D正确。

6．甲元素的原子序数是19，乙元素原子核外有2个电子层，最外层上有6个电子；丙是元素周期表第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素。由此推断：

(1)甲元素在元素周期表中的位置是__第四周期第ⅠA族__。

(2)甲的单质与水反应的离子方程式为__2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑__。

乙单质与丙单质反应的化学方程式为__4Li＋O22Li2O__。

(3)甲元素和丙元素的最高价氧化物对应水化物的碱性较强的是__KOH__(填化学式)。

【解析】甲元素的原子序数是19，则甲是K元素；乙元素原子核外有2个电子层，最外层上有6个电子，因此乙的原子序数是8，即乙是O元素；丙是元素周期表第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素，则丙是Li元素。

(1)钾元素在元素周期表中的位置是第四周期第ⅠA族。

(2)甲的单质与水反应的离子方程式为2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑；乙单质与丙单质反应的化学方程式为4Li＋O22Li2O。

(3)金属性：K>Li，元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则最高价氧化物对应水化物的碱性较强的是KOH。