第20讲 原子结构与元素的性质-高一化学同步精品讲义（人教必修第一册 ）

知识点一：一、碱金属元素1．元素的性质——金属性与非金属性2．碱金属元素碱金属元素包括(填名称及元素符号)：                                             等。(1)碱金属的原子结构(Li→Cs)①相似性：最外层均有    个电子。②递变性：电子层数逐渐增多，原子半径逐渐       。(2)碱金属的化学性质①钠、钾与氧气反应比较实验a．实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生   色火焰，钾产生   色火焰(透过蓝色钴玻璃观察)，钾燃烧更剧烈。b．反应方程式                         、                       。②钾与水反应的实验a．现象：浮于水面上，并熔化为闪亮的小球四处游动，发出嘶嘶的响声，并伴有燃烧，溶液呈红色。b．化学方程式：                           。c．与Na和水反应相比现象不同的有                          ，结论：活泼性K比Na    。③锂与氧气(加热)、H2O反应的化学方程式分别为                                        。(3)碱金属性质的递变规律及原因从Li→Cs，电子层数逐渐       ，原子半径逐渐      ，原子核对最外层电子的引力逐渐     ，原子失去电子的能力逐渐       ，金属性逐渐      。(4)碱金属单质的物理性质元素Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大)相同点除铯外，其余都呈     色，它们都比较软，有延展性，密度较   ，熔点较  ，导电、导热性强递变规律密度逐渐     (钠、钾反常)熔、沸点逐渐     个性特点①铯略带金属光泽；②锂的密度比煤油的小；③钠的密度比钾大元素Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大)相同点除铯外，其余都呈     色，它们都比较软，有延展性，密度较   ，熔点较  ，导电、导热性强递变规律密度逐渐      (钠、钾反常)熔、沸点逐渐     个性特点①铯略带金属光泽；②锂的密度比煤油的小；③钠的密度比钾大【即学即练1】1．锂、钠、钾的化学性质相似的根本原因是A．都能与水反应生成碱 B．原子半径相近C．都能与酸反应产生氢气 D．最外层电子数相同2．钾(K)与Na在性质上具有很大的相似性，但K比Na的活泼性强，下面是根据Na的性质对K的性质的预测，其中不正确的是A．因为K的活泼性强，所以钾应该保存在煤油中B．K可以被氧气所氧化，且产物不只有K2O一种C．K与水能够反应，但不如Na与水的反应剧烈，但产物都有氢气D．K可以与水剧烈反应，生成氢气3．碱金属铷()广泛应用于能源、电子、医学等领域，下列说法错误的是A．的最外层电子数为1 B．能以游离态存在于自然界中C．碱性： D．原子半径：4．下列有关碱金属结构和性质的描述，正确的是A．随着核电荷数的增加，碱金属单质的熔、沸点依次升高，密度依次增大B．碱金属单质的金属性很强，加热时与氧气发生反应生成的氧化物形式为C．碱金属都应保存在煤油中D．碳酸铯不易发生分解反应生成氧化铯和二氧化碳5．下列关于铯(Cs)的叙述正确的是A．Cs 是一种活泼的金属，在自然界中有少量游离态的铯存在B．铯位于第五周期第IA族，原子序数55C． 氢氧化铯是一种强碱，碱性小于氢氧化钾D．硫酸铯是一种离子化合物知识点二：  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、状态         色(气体)      色(气体)       色(液体)      色(固体)密度逐渐     熔、沸点逐渐      2.原子结构特点(F→I)(1)相似性：最外层电子数均为     。(2)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暗处                       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                            不稳定结论从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐     ，反应剧烈程度依次     ，生成气态氢化物的稳定性依次       (2)卤素单质间的置换反应——比较卤素单质氧化性实验操作实验现象化学方程式静置后，液体呈橙色 静置后，液体呈红棕色                          静置后，液体呈褐色                             结论Cl2→I2氧化性逐渐       ，相应卤素离子还原性逐渐      4．卤素性质的递变规律及原因从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      ，原子得电子能力逐渐       ，非金属性逐渐       。注意：因为F2能与H2O发生反应(2F2＋2H2O===4HF＋O2)，所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。5．周期表中同主族元素的相似性与递变性在周期表中，同主族元素从上到下，电子层数增多，原子半径逐渐     ，失电子能力逐渐       ，得电子能力逐渐         ，所以金属性逐渐       ，非金属性逐渐         。【即学即练2】1．下列卤素氢化物中，稳定性最弱的是A．HCl B．HF C．HBr D．HI2．以下关于氟、氯、溴、碘的性质叙述错误的是A．HF、HCl、HBr、HI稳定性逐渐减弱B．单质F2、Cl2、Br2、I2中，与氢气化合最容易的是F2C．HF、HCl、HBr、HI中酸性最强的是HFD．、、、的还原性依次增大3．砹元素是原子序数为85的卤族元素，推测砹元素的单质及其化合物不可能具有的性质是A．砹单质易溶于某些有机溶剂B．砹化氢的热稳定性比碘化氢强C．砹化银不溶于水D．砹单质是有色固体4．以下关于氟、氯、溴、碘的性质叙述错误的是①AgF、AgCl、AgBr、AgI均为不溶于水的沉淀②按F2、Cl2、Br2、I2的顺序，单质的颜色逐渐加深③单质F2、Cl2、Br2、I2中，氧化性最强的是F2④HF、HCI、HBr、HI还原性最强的是HI⑤单质F2、Cl2、Br2、I2中，与氢化合最容易的是I2⑥按F2、Cl2、Br2、I2的顺序，单质的密度逐渐减小A．①⑥ B．⑤⑥ C．①⑤⑥ D．③④   1.根据碱金属性质分析K能否从NaCl溶液中置换出Na?【细剖精析】不能。K的活泼性大于Na，但由于K与水反应，故K不会与NaCl溶液中的Na＋反应，不能置换出Na。2．思考碱金属在自然界中能否以游离态存在？【细剖精析】不能。因为碱金属元素的单质能与空气中的O2、水发生剧烈反应，故碱金属在自然界中不能以游离态存在。3．实验室能否用煤油保存少量的金属锂？【细剖精析】不能。锂的密度小于煤油的密度，锂会浮在煤油液面上，无法与空气隔绝，会被空气中的氧气氧化，故不能将锂保存在煤油中。少量的锂应密封在石蜡油中。4．结合钠的性质分析，实验室中应如何保存单质钾？【细剖精析】钾的性质比钠的活泼，与O2、H2O等反应更为剧烈，虽然钾的密度比钠的略小，但钾的密度仍比煤油的大，实验室中通常将少量的钾保存在煤油中。5．根据卤族元素的性质分析，将F2通入NaCl溶液中得到什么气体？【细剖精析】F2的氧化性大于Cl2，但由于F2与水发生反应：2F2＋2H2O===4HF＋O2，F2不与溶液中的Cl－反应，故F2通入NaCl溶液中得到的是O2而不是Cl2。6．已知还原性I－>Br－>Cl－>F－，试从原子结构的角度分析原因。【细剖精析】还原性即微粒失去电子的能力。按I－→Br－→Cl－→F－的顺序，离子的半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大，失去电子的能力逐渐减弱，故还原性逐渐减弱。7．判断金属性强弱的依据有哪些？【细剖精析】①与O2、H2O反应的难易，②与酸反应的难易，③氢氧化物的碱性强弱等(1)铯与O2的产物是Cs2O吗？反应剧烈程度比Na、K与O2反应程度大吗？【细剖精析】产物不是Cs2O。剧烈程度很大。(2)铯与H2O反应吗？若反应写出离子方程式。【细剖精析】反应，2Cs＋2H2O===2Cs＋＋2OH－＋H2↑。(3)铯与H2O反应现象和Na、K与H2O反应现象的主要区别可能是什么？【细剖精析】不在水面上四处游动而在水中上下浮动，放出大量气体，可能发生爆炸。(4)铯投入CuCl2溶液中，能置换出Cu吗？为什么？【细剖精析】 不能，Cs在溶液中先与H2O反应生成CsOH,2CsOH＋CuCl2===2CsCl＋Cu(OH)2↓。一、碱金属性质的相似性和递变性1．相似性(R表示碱金属元素)原子都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性，它们都能与氧气等非金属单质及水反应。碱金属元素与水反应的通式为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑。2．递变性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引力逐渐减小，碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。(1)(2)与O2的反应越来越剧烈，产物更加复杂，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。(3)与H2O的反应越来越剧烈，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。(4)最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。二、卤族元素性质的相似性和递变性1．从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律2．卤族元素单质化学性质的相似性和递变性(1)相似性 (2)递变性具体表现如下：①与H2反应越来越难，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，其水溶液的酸性逐渐增强，即：稳定性：HF>HCl>HBr>HI；还原性：HF<HCl<HBr<HI；酸性：HF<HCl<HBr<HI。②最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，即HClO4>HBrO4>HIO4。(3)特殊性①溴是常温常压下唯一的液态的非金属单质。②卤素单质都有毒，溴有很强的腐蚀性，保存液溴时要加一些水进行“水封”，碘单质遇淀粉溶液变蓝色(检验I2)。③Cl2、Br2、I2易溶于有机溶剂苯、CCl4、汽油等。④F无正化合价。三、同主族元素性质的相似性和递变性1．相似性同主族，最外层电子数相同，得失电子的能力相似，具有相似的金属性和非金属性。2．递变性3．金属性和非金属性的强弱判断(1)金属性强弱(2)非金属性强弱 四、元素的金属性与非金属性强弱的判断依据金属性的比较①在金属活动性顺序表中位置越靠前，金属性越强②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强④最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属性越强⑤若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y的金属性比X的金属性强非金属性的比较①与H2越易化合或气态氢化物越稳定，非金属性越强②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强③最高价氧化物的水化物的酸性越强，非金属性越强④若An－＋B―→Bm－＋A，则B的非金属性比A的非金属性强 题组A  基础过关练1．下列推理得到的结论正确的是A．由钠与氧气反应可得到和，推知锂与氧气反应可得到和B．由可从NaBr溶液中置换出，推知可从NaCl溶液中置换出C．由F、Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱，推知其简单氢化物的还原性逐渐增强D．由Li、Na、K、Rb、Cs的相对原子质量逐渐增大，推知其单质的熔沸点逐渐升高2．下列有关各元素的性质递变规律错误的是A．Li、Na、K单质的熔点依次降低B．N、O、F的简单气态氢化物的稳定性依次增强C．HF、HCl、HBr、HI水溶液酸性依次增强D．Si、P、S、Cl的氧化物对应的水化物的酸性依次增强3．下列有关物质性质的比较中，正确的是A．还原性：Al＞Na B．碱性：KOH＞NaOHC．酸性： D．稳定性：HI＞HCl4．下列各组物质性质的比较中，正确的是A．还原性：HF>HCl>HBr>HI B．与氢气反应的难易：F2<Cl2<Br2<I2C．与水反应由易到难：Cl2>Br2>I2>F2 D．密度：F2<Cl2<Br2<I25．下列有说法不正确的是A．因为的还原性比强，所以非金属性B．和位于ⅦA，的原子半径小，原子核对最外层电子吸引力强，所以非金属性强C．因为非金属性，所以盐酸的酸性比氢碘酸酸性强D．比稳定，所以非金属性6．下列关于碱金属和卤素的说法正确的是A．在氧气中燃烧的主要产物为B．可以敞口放置保存C．在水中溶解度比中大D．向溶液中加入碘水，无明显黄绿色气体产生7．下列各组元素的性质递变情况错误的是A．Li、Na、K的熔点依次升高 B．Mg、Al、Si的原子半径依次减小C．Cl、S、P三种元素的最高正价依次降低 D．Cl、Br、I三种元素的单质颜色依次加深8．下列有关碱金属元素和卤素的说法中，错误的是A．溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈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，氟原子得电子的能力最强C．随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的熔沸点都逐渐降低D．钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈题组B  能力提升练1．关于氯、溴、碘单质及其化合物的性质叙述错误的是A．氯、溴、碘单质的颜色依次加深B．三种元素对应的气态氢化物还原性最强的是HClC．最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是HClO4D．氯气和溴单质都能从NaI溶液中置换出碘单质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+ 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逐渐加深D．HX的还原性依次为： HF>HCl>HBr>HI3．关于卤素的下列叙述正确的是A．卤素只能以化合态存在于自然界中B．卤素单质都能与水剧烈反应，生成氢卤酸和次卤酸C．卤素单质越活泼，其熔点、沸点就越高D．卤素是典型的非金属元素，它们不能与其他非金属元素化合4．下列有关元素周期表中元素性质的叙述中不正确的是A．同主族元素从上到下，金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱B．主族元素的最高正化合价均等于它所在的族序数C．同周期的主族元素失电子难的得电子不一定容易D．第VA族元素的气态氢化物的稳定性，从上到下依次逐渐减弱5．下列物质性质的变化与化学键强弱无关的是A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低C．Li、Na、K、Rb 的熔点逐渐降低D．F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高6．运用元素周期律进行分析，下列预测中正确的是A．砹(At)单质为有色固体，AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸B．Li在氧气中剧烈燃烧，产物是Li2O2，其溶液是一种强碱C．碳酸锶(SrCO3)是难溶于水的白色固体，受热不容易发生分解反应D．硒化氢(H2Se)是无色、有毒、比H2S稳定的气体7．下列关于的叙述错误的是A．金属性最强的是B．在自然界中均以化合态形式存在C．它们的氧化物都只有和两种形式D．形成的离子中氧化性最强的是锂离子8．我国西部地区蕴藏着丰富的锂资源，开发锂的用途是一个重要的科学课题。关于锂的叙述不正确的是A．锂是密度较小的金属 B．等浓度的LiOH溶液的碱性比NaOH溶液强C．锂的化学性质不如钠活泼 D．是离子化合物题组C  培优拔尖练1．碱金属元素是指ⅠA族中除H以外的金属元素，完成下列问题：(1)下列有关比较不正确的是__________(填序号)。①原子半径：②单质还原性：③离子氧化性：④碱性：(2)铯位于元素周期表第六周期ⅠA族，根据铯在元素周期表中的位置，推断下列内容：①铯原子核外共有__________个电子层，最外层电子数为__________。②铯单质与水剧烈反应，放出_________色气体，生成的溶液可使紫色石蕊溶液显_________色。③预测铯单质的还原性比钠单质的还原性__________(填“弱”或“强”)。2．元素周期表中第ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛。（1）与氯元素同族的短周期元素的原子结构示意图为___。（2）能作为氯、溴、碘元素非金属性(原子得电子能力)递变规律的判断依据是___(填序号)。a.Cl2、Br2、I2的熔点b.Cl2、Br2、I2的氧化性c.HCl、HBr、HI的热稳定性d.HCl、HBr、HI的酸性（3）工业上，通过如下转化可制得KClO3晶体：NaCl溶液NaClO3溶液KClO3晶体①完成I中反应的总化学方程式：NaCl＋H2O电解NaClO3＋   。___。②II中转化的基本反应类型是___，该反应过程能析出KClO3晶体而无其它晶体析出的原因是___。（4）一定条件，在水溶液中1molCl-、ClOx-(x=1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示。①D是___(填离子符号)。②B→A＋C反应的离子方程式为___。