高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 元素周期律学案及答案

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02
预习导学
自主梳理
1．元素的金属性判断

2．元素的非金属性判断

氯的最高价氧化物的水化物是HClO4，而不是HClO；硫的最高价氧化物的水化物是H2SO4，而不是H2SO3。
一、元素化学性质与原子结构的关系
由上表可知，原子结构决定元素的___________。
二、碱金属元素
1．碱金属元素的原子结构
2．实验探究——碱金属化学性质的比较
（1）钠、钾与氧的反应
（2）钠、钾与水的反应
三、卤族元素
1．卤素单质的物理性质
分析上表可知，从F2到I2，颜色逐渐_______，熔、沸点逐渐_______，密度逐渐_______。
2．卤族元素的原子结构
根据上表分析卤族元素原子结构的相似性和递变性：
（1）相似性：最外层电子数都是____，易________电子而具有较强的非金属性。
（2）递变性：F→I，核电荷数依次________，电子层数依次________，原子半径逐渐________。
3．卤素单质的化学性质
（1）卤素单质与氢气反应
（2）卤素单质间的置换反应的实验探究
预习检测
1．（2022年北京市房山区期中）下列元素中，非金属性最强的是
A．FB．ClC．BrD．I
2．（2022年上海市静安区期末）按卤素原子核电荷数递增的顺序，下列各项变小或减弱的是
A．原子半径
B．简单离子的还原性
C．单质的熔沸点
D．氢化物的稳定性
3．（2022年甘肃省张掖市期末）下列关于碱金属(ＩＡ族的金属元素)元素的叙述中正确的是
A．密度随原子序数的增加而增大
B．单质与水反应的剧烈程度随原子序数的增加而减弱
C．氧化物对应的水化物的碱性随原子序数的增加而减弱
D．化合物中碱金属元素的化合价都是＋1。
4．（2022年河南省信阳市期末）类推是一种常采用的科研和学习方法，下列类推结论合理的是
A．由单质铁和氯气反应生成FeCl3，推出单质铁和碘单质反应生成FeI3
B．由元素周期表中从上到下，卤族元素单质熔沸点逐渐升高，推出碱金属元素单质熔沸点逐渐升高
C．最高价氧化物的水化物的酸性，由N的强于P的，推出F的强于Cl的
D．由Na在常温下与水剧烈反应，推出K在常温下也能与水剧烈反应
5．（2023年重庆九龙坡高一重庆实验外国语学校校考期末）下列有关碱金属、卤素原子结构和性质的描述正确的是
A．随着核电荷数的增加，碱金属单质熔、沸点依次降低，密度依次减小
B．碱金属单质的金属性很强，均易与氧气发生反应，加热时生成氧化物R2O
C．根据同主族元素性质的递变规律推测At与H2化合较难
D．根据F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱，可推出HF、HCl、HBr、HI的还原性及热稳定性依次减弱
6．（2022年山西省怀仁市期末）为验证第ⅦA族部分元素非金属性的递变规律，设计如图装置进行实验，请回答：
①仪器A的名称是________________，A中发生反应的离子方程式是______________________________。
②验证溴与碘的非金属性强弱：通入少量⑨(Cl)的单质，充分反应后，将A中液体滴入试管内，取下试管，振荡、静置，可观察到______________________________________________。
③第ⅦA族元素非金属性随元素核电荷数的增加而逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下___________________________，_____________________________。
►环节一 碱金属元素
情境材料
铯原子喷泉钟
据报道，我国通过与多个国家进行科技合作，成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟，使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒，标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。
已知铯位于元素周期表中第六周期第ⅠA族。
问题探究
根据铯在元素周期表中的位置，推断下列内容：
1．铯的原子核外共有______个电子层，最外层电子数为______，铯的原子序数为________。
2．铯单质与水剧烈反应，放出______色气体，同时使紫色石蕊溶液显______色，原因是________________________________(写出化学方程式)。
3．预测铯单质的还原性比钠单质的还原性_______(填“弱”或“强”)。
要点归纳
一、碱金属元素
1．物理性质
液态钠钾合金可做原子反应堆的导热剂。
2．化学性质
3．从原子结构角度认识碱金属元素性质的递变规律
①由于Li、Na、K都能与O2和H2O反应，故实验室中Na、K保存在煤油中，Li(密度比煤油的小)常保存在液体石蜡中。
②碱金属单质与盐溶液反应时，可以看作碱金属单质先与H2O反应生成碱和H2，而非直接与盐发生置换反应。
典例精讲
【例1】（2022年浙江省衢州市期末）下列有关碱金属元素的性质判断正确的是
A．Li与H2O反应最剧烈
B．从Li到Cs，其单质熔沸点逐渐升高
C．钾与氧气反应可生成多种氧化物
D．从Li到Cs最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐减弱
【例2】（2022年广东省汕头市潮南区期末）碱金属元素钫(Fr)具有放射性。下列对其性质的预言中，不正确的是
A．它的金属性比Na强，跟水反应更剧烈
B．它的原子半径比Na大，离子半径也比Na＋大
C．它与硫酸铜溶液发生置换反应得到金属铜
D．它的氢氧化物(FrOH)是一种强碱，使酚酞溶液变红
【例3】（2023年北京市东城区期末）下列关于碱金属元素的说法中，不正确的是
A．原子核外最外层电子数都是1
B．单质与水反应的剧烈程度：K＞Na
C．最高价氧化物对应水化物的碱性：LiOH＜KOH
D．碱金属元素的单质在氧气中燃烧均生成过氧化物
►环节二 卤族元素
情境材料
溴与碘的发现
1824年，法国化学家巴拉尔(1802—1876)在研究盐湖中植物的时候，将从大西洋和地中海沿岸采集到的黑角菜燃烧成灰，然后用浸泡的方法得到一种灰黑色的浸取液。他往浸取液中加入氯水和淀粉，溶液即分为两层：下层显蓝色(这是由于淀粉与溶液中的碘生成了化合物)；上层显棕黄色。为什么会出现这种现象呢？经巴拉尔的研究，认为可能有两种情况：一是氯与溶液中的碘形成新的氯化碘，这种化合物使溶液呈棕黄色；二是氯把溶液中的新元素置换出来了，因而使上层溶液呈棕黄色。于是巴拉尔想了些办法，试图把新的化合物分开，但都没有成功。所以他断定这是一种与氯、碘相似的新元素。1825年，德国海德堡大学学生罗威把家乡克罗次纳的一种矿泉水通入氯气，产生一种红棕色的物质。这种物质用乙醚提取后，再将乙醚蒸发，则得到红棕色的液溴。所以罗威也是独立发现溴的化学家。
问题探究
1．巴拉尔向浸取液中加入氯水和淀粉，溶液分为两层，下层呈蓝色，写出反应的离子方程式__________________________，并分析由此得出的结论：氯元素的非金属性比碘的______（“弱”、“弱”）。
2．罗威的实验中发生反应的离子方程式______________________，并分析由此得出的结论：氯元素的非金属性比溴的______（“弱”、“弱”）。
3．写出能证明溴的非金属性比碘强的离子方程式：__________________________。
要点归纳
二、卤族元素
1．物理性质
2．化学性质
3．从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律
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，在保存液溴时要加一些水进行“水封”。
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O2：2F2＋2H2O＝4HF＋O2。
④氢化物性质：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。
典例精讲
【例4】（2023年北京市通州区期末）验证氧化性强弱Cl2＞Br2＞I2，设计如下实验。(已知：稀溴水呈黄色；浓溴水呈红棕色；碘水呈棕黄色；忽略氧气的影响)
下列说法不正确的是
A．实验①设计目的为：排除实验②③④水稀释的影响
B．实验②发生反应为：2Br－＋Cl2＝Br2＋2Cl－
C．实验③的现象可以证明氧化性：Cl2＞I2
D．实验④能证明氧化性：Br2＞I2
【例5】（2023年北京市石景山区期末）元素周期表反映了元素之间的内在联系，是学习、研究和应用化学的一种重要工具。
I．上图是元素周期表的一部分，回答下列问题：
（1）元素②位于元素周期表的第_______周期_______族，它的一种质量数为14的原子可测定文物年代，用核素符号表示该原子是_______。
（2）元素⑥的原子结构示意图是______________。
（3）上述①～⑥号元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是_______，碱性最强的是_______(填化学式)。
II．某小组为 探究Cl2、Br2、I2的氧化性强弱，设计实验如下：
资料：稀溴水呈黄色；浓溴水呈红棕色；碘水呈棕黄色。
（4）实验①中反应的离子方程式是___________________________。
（5）实验②观察到的现象是___________________，甲同学根据此现象得出结论：氧化性Br2＞I2。乙同学认为实验②不能充分证明氧化性Br2＞I2，其理由是___________________________。
（6）从原子结构的角度解释卤素单质的氧化性递变规律：同一主族元素从上到下_________________
______________________________________________________________________，因此，元素的非金属性逐渐减弱，对应的单质的氧化性逐渐减弱。
04
课堂总结
碱金属单质的化学性质
卤素单质的化学性质
同主族元素的递变规律


0503
强化训练
1．（2023年河南省洛阳市期末）下列关于F、Cl、Br、I的比较，不正确的是
A．它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
B．单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱
C．它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强
D．单质的颜色随核电荷数的增加而加深
2．（2023年江西省上饶市期末）运用元素周期律分析下面的推断，其中错误的是
A．已知Cl的非金属性比P强，故HClO的酸性比H3PO4的强
B．已知I是第五周期第ⅦA族元素，故HI的热稳定性比HF的热稳定性弱
C．已知Rb是第五周期第ⅠA族元素，故Rb与水反应比Na与水反应更剧烈
D．已知Ba是第六周期第ⅡA族元素，故Ba(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强
3．（2023年湖北省襄阳市普通高中期末节选）前四周期同族元素的某种性质X随核电荷数的变化趋势如图所示，则下列说法正确的是
A．若a、b、c表示碱金属元素，则X表示对应单质的密度
B．若a、b、c表示卤族元素，则X表示对应简单离子的还原性
C．若a、b、c表示氧族元素，则X表示对应氢化物的稳定性
D．若a、b、c表示第IIA族元素，则X表示最高价氧化物对应水化物的碱性
4．（2023年北京市朝阳区期末改编）向KI溶液中加入氯水，发生Cl2＋2I－＝2Cl－＋I2。下列说法不正确的是
A．Cl2水导电但Cl2不是电解质
B．停止反应后，取少量溶液滴加淀粉溶液，溶液变蓝
C．溶液颜色变化说明
D．实验结果说明，氯的非金属性强于碘
5．（2023年北京市通州区期末）下列说法不正确的是
A．俄国化学家门捷列夫制作了第一张元素周期表
B．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和性质
C．随核电荷数增加，碱金属单质熔、沸点升高
D．随核电荷数增加，卤素单质的氧化性逐渐减弱
6．（2023年河北省保定市期末）已知：34Se(硒)与S为同族元素。下列说法错误的是
A．Se原子核外最外层有6个电子B．H2Se的电子式是H∶eq \(Se,\s\up6(··),\s\d8(··))∶H
C．非金属性：Se＞ClD．熔沸点：O2＜S＜Se
7．（2022年新疆昌吉州期末）下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是
8．（2023年河北省定州市期末）下列关于碱金属或卤族元素的叙述中，正确的是
A．碱金属单质都可保存在煤油中
B．随着核电荷数的增加，碱金属单质、卤素单质的熔沸点依次升高，密度依次增大
C．碱金属单质的金属性很强，均易与氧气发生反应，加热时生成氧化物R2O
D．砹（At）是第六周期的卤族元素，根据卤素性质的递变规律，还原性：HAt＞HI
9．（2023年北京市延庆区期末）海洋是巨大的化学资源宝库。从海水中可以制取氯、溴、镁等多种化工产品。
（1）Cl在元素周期表中的位置是第_______周期、第_______族。
（2）Br的最高价氧化物对应的水化物为HBrO4，其中溴元素的化合价是_______，HBrO4的酸性比HClO4的酸性_______(填“强”或“弱”)。
（3）金属性Mg强于Al用原子结构解释原因：Mg和Al位于同一周期，原子核外电子层数相同，___________________，原子半径Mg大于Al，失电子能力Mg强于Al。
（4）在元素周期表中，溴(Br)位于第4周期，与Cl同主族。下列实验或事实能说明得电子能力Cl强于Br的是_______(填字母)。
a．将Cl2通入KBr溶液中可制得Br2
b．常温常压下，Cl2为气态，Br2为液态
c．HBr约500℃开始分解，HCl约1 000℃开始缓慢分解
10．（2023年北京市东城区期末）碘(I)在元素周期表中位于ⅦA族，是人体必需的微量元素之一。
（1）eq \(\s\up 5(131),\s\d 2(53))I可用于治疗甲亢。eq \(\s\up 5(131),\s\d 2(53))I的原子核内中子数为_______。
（2）①碘元素的非金属性比氯元素的弱，其原因是由于同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，___________逐渐增大，___________能力逐渐减弱。
②下列事实能够用“碘的非金属性比氯的弱”来解释的是________(填序号)。
a．碘单质的熔点高于氯单质
b．高氯酸的酸性强于高碘酸
c．Cl2与H2的化合比I2与H2的化合更容易
（3）氢碘酸是HI的水溶液，是一种酸性比盐酸强的酸。
资料：ⅰ．盐酸和氢碘酸均可使氢氧化铁溶解，后者得到的产物中含有I2。
ⅱ．KI溶液不能溶解氢氧化铁，KI溶液与FeCl3溶液反应的产物中含有I2。
①盐酸与氢氧化铁发生反应的离子方程式是Fe(OH)3＋3H＋＝Fe3＋＋3H2O；氢碘酸与氢氧化铁发生反应的离子方程式是_______________________________________。
②结合上述资料，由物质性质解释①中两反应的异同：________________________________________。1．知道元素的金属性和非金属性的判断方法。
2．能根据碱金属元素的结构特点，理解其化学性质和物理性质的相似性和递变性。
3．能根据卤族元素的结构特点，理解其化学性质和物理性质的相似性和递变性。
4．能运用原子结构理论解释同主族元素性质的递变规律。
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______
易______
______
非金属元素
一般______
易______
______
元素名称
锂
钠
钾
铷
铯
元素符号
Li
Na
K
Rb
Cs
原子结构示意图
原子半径/nm
0.152
0.186
0.227
0.248
0.265
递变性
从Li到Cs随着核电荷数的增加，电子层数逐渐______，原子半径逐渐______
相同点
最外层均有____个电子，均易____电子，有较强______性，因此碱金属元素的化学性质具有相似性
实验操作
实验现象
在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产生紫色火焰，钾燃烧更剧烈
化学方程式
2Na＋O2eq \(====,\s\up6(Δ))Na2O2
K＋O2eq \(\s\up 4(eq \(\s\up 2(Δ),\s\d 4(——→))),\s\d 6())多种氧化物(产物中金属均为＋1价)
实验结论
钾原子半径比钠原子____，对最外层电子的引力____，钾比钠更______，同理，锂可以与O2反应，但不如钠剧烈。4Li＋O2eq \(====,\s\up6(Δ))2Li2O
碱金属
钠
钾
操作
现象及原理
钠与水剧烈反应。
反应的方程式：2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑
钾与水反应更剧烈，甚至可产生爆炸现象。
反应的方程式：2K＋2H2O＝2KOH＋H2↑
结论
失电子能力K____Na
原因
K、Na最外层电子数目_______，但K比Na电子层数____，最外层电子离核较____，故K比Na更易失电子。
卤素单质
颜色(常态)
密度
熔点/℃
沸点/℃
F2
淡黄绿色(气体)
1.69 g·L－1(15 ℃)
－219.6
－188.1
Cl2
黄绿色(气体)
3.214 g·L－1(0 ℃)
－101
－34.6
Br2
深红棕色(液体)
3.119 g·cm－3(20 ℃)
－7.2
58.78
I2
紫黑色(固体)
4.93 g·cm－3
113.5
184.4
元素名称
氟
氯
溴
碘
元素符号
F
Cl
Br
I
原子结构示意图
原子半径/nm
0.071
0.099
1.12
1.32
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
H2＋F2＝2HF
很稳定
Cl2
光照或点燃
H2＋Cl2eq \(=======,\s\up7(光照或点燃))2HCl
较稳定
Br2
加热
H2＋Br2eq \(====,\s\up6(Δ))2HBr
不如氯化氢稳定
I2
不断加热
H2＋I2eq \(eq \(,\s\up6()),\s\up6(Δ),\s\d6())2HI
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________
实验操作
实验现象
实验原理（化学方程式）
无色变橙色
Cl2＋2KBr＝2KCl＋Br2
无色变棕色
Cl2＋2KI＝2KCl＋I2
无色变棕色
Br2＋2KI＝2KBr＋I2
实验结论
卤素单质的氧化性顺序由强到弱依次是：______________
卤素离子的还原性顺序由强到弱依次是：______________
相似性
递变性
柔软、密度小、熔点低
良好的延展性、导热性和导电性
从上到下，密度总体增大
从上到下，熔点、沸点降低
物质
相似性
递变性
单质
(用R表示)
与非金属单质反应：Cl2＋2R＝2RCl
与O2的反应越来越剧烈，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。
与水反应：2R＋2H2O＝2ROH＋H2↑
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。
与酸反应：2R＋2H＋＝2R＋＋H2↑
从上到下，单质还原性逐渐增强
化合物
最高价氧化物水化物的化学式为ROH，且均呈碱性
最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。
即碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH
相似性
递变性
都有颜色，有毒，在水中溶解度不大
从上到下，颜色逐渐加深
从上到下，熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大
相似性
递变性
单质
(用X表示)
与金属单质反应：X2＋2Na＝2NaCl
与金属的反应越来越难
与水反应：X2＋H2O＝HX＋HXO
与H2O的反应越来越难
与H2反应：X2＋H2＝2HX
与H2反应越来越难
化合物
最高价氧化物水化物(除氟外)的化学式为HXO4，且均呈酸性
最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱。
即酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4
实验①
实验②
实验③
实验④
溶液变为浅黄绿色
溶液变为黄色
溶液变为棕黄色
溶液变为蓝色
序号
实验①
实验②
实验操作
现象
溶液变黄色
（ ）
选项
事实
结论
A
与冷水反应，Na 比Mg剧烈
金属性：Na＞Mg
B
Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2
金属性：Ca＞Mg
C
由水溶液的酸性：HCl＞H2S
非金属性：Cl＞S
D
t℃时，Br2＋H2＝2HBr，I2＋H22HI
非金属性：Br＞I