人教版 (新课标)必修2第一节 开发利用金属矿物和海水资源第2课时教学设计

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第2课时　元素的性质与原子结构


1．了解原子结构与元素性质的关系。
2．认识碱金属元素、卤族元素的性质递变规律，并能运用原子结构理论解释这些规律。

一、碱金属元素
1．碱金属元素原子结构示意图
锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)。
2．碱金属元素原子结构特点
(1)相同点：最外层电子数都是1。
(2)递变性：从Li～Cs，核电荷数依次增大，电子层数依次增多，原子半径依次增大。
3．物理性质
性质类别
性质特点
色、态
都是银白色固体(铯例外，略带金色光泽)
密度、硬度
密度都较小，质地较软
熔点
较低，从Li～Cs，熔点逐渐降低
延展性
良好
导电、导热性
良好
4.化学性质
(1)K、Na与O2的反应
①K与O2的反应现象：钾迅速燃烧且比钠的燃烧更剧烈。
②化学方程式：钠与氧气燃烧的化学方程式为2Na＋O2Na2O2。钾与氧气反应生成比过氧化钠更为复杂的氧化物。
③结论：与O2反应剧烈程度：K>Na；产物复杂程度：K>Na；金属活泼性：K>Na。
(2)钾、钠与水的反应
碱金属
钾
钠
实验操作


实验现象
共同点
a：金属浮水面上；b：金属熔化成闪亮的小球；c：小球四处游动；d：发出“嘶嘶”的响声；e：反应后的溶液呈红色
不同点
钾与水反应更剧烈
化学方程式
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
实验结论
与水反应的剧烈程度：K>Na
金属活泼性：K>Na
5.碱金属元素原子结构与性质的关系
(1)结构与性质的相似性：碱金属元素原子最外层都有1个电子，很容易失去，因此表现出强还原性。故Na、K与O2、H2O反应时都很剧烈，反应产物中，碱金属元素化合价都是＋1价。
(2)结构与性质的递变性：从Li～Cs，随核电荷数的增加，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吸引力逐渐减弱，则失去电子的能力逐渐增强，还原性逐渐增强。如钾与O2或H2O的反应比Na的剧烈。
二、卤族元素
1．卤族元素原子结构示意图
F、Cl、Br、I。
2．卤族元素原子结构特点
(1)相同点：最外层电子数都是7个。
(2)递变性：从F→I，核电荷数依次增多，电子层数依次增多，原子半径依次增大。
3．卤素单质的物理性质及其递变规律
单质
物理
性质
F2
Cl2
Br2
I2
颜色状态
淡黄绿色气体
黄绿色气体
深红棕色液体
紫黑色固体
状态：由气态→液态→固态，颜色逐渐加深
密度
逐渐增大
熔沸点
逐渐升高
4.卤素单质的化学性质及其递变规律
(1)卤素单质与H2的反应

反应条件
化学方程式
氢化物稳定性
F2
暗处
H2＋F2===2HF
很稳定
Cl2
光照或点燃
H2＋Cl22HCl
较稳定
Br2
加热至一定温度
H2＋Br22HBr
较不稳定
I2
不断加热
H2＋I22HI
不稳定
规律：F2→I2与H2反应剧烈程度：依次减弱，生成氢化物的稳定性：依次减弱
(2)卤素单质间的置换反应
实验操作
实验现象
化学方程式

静置后，液体分层，上层接近无色，下层橙红色
2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2

静置后，液体分层，上层接近无色，下层紫色
2KI＋Cl2===2KCl＋I2

静置后，液体分层，上层接近无色，下层紫色
2KI＋Br2===2KBr＋I2
结论：F2→I2氧化性：逐渐减弱
三、同主族元素的性质与原子结构的关系
从上到下，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．(2018·北京师大附中期中)下列有关碱金属的说法不正确的是(　　)
A．均为ⅠA族元素，原子最外层均有1个电子
B．单质的还原性：Li>Na>K>Rb>Cs
C．碱性：LiOH D．由Li到Cs，核电荷数依次增加，电子层数、原子半径依次增大
解析：均为ⅠA族元素，最外层均有1个电子，A正确；同主族自上而下金属性逐渐增强，单质的还原性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs，B错误；金属性越强，最高价氧化物的水化物碱性越强，则碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH，C正确；由Li到Cs，核电荷数依次增加，电子层数、原子半径依次增大，D正确。
答案：B
2．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：Cl2的氧化性强于I2，将少量氯水加入KI溶液中，发生反应Cl2＋2KI===2KCl＋I2，I2易溶于CCl4，而不易溶于水，CCl4与水不互溶，且CCl4密度大于水的密度，故溶液分层，碘的CCl4层在下层，呈现紫红色，D项正确。
答案：D
3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)碱金属单质都是银白色金属。(　　)
(2)Li在空气中加热，生成Li2O2。(　　)
(3)卤素单质从F2→I2，颜色逐渐加深。(　　)
(4)碱金属的熔沸点从Li→Cs逐渐升高。(　　)
(5)卤素单质在一定条件下均能与H2反应。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√

　碱金属单质的化学性质的相似性及递变性
1．相似性(用M表示碱金属元素)

2．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
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投入盐溶液中时，不是从盐溶液中置换出相对不活泼的金属，而是先与H2O反应生成相应的碱和H2，然后生成的碱再与盐发生复分解反应。
　下列关于碱金属一族说法正确的是(　　)
A．Li、Na、K与氧气反应的产物越来越复杂
B．还原性：Li C．熔沸点：Li D．Li、Na、K的原子半径和密度都随原子序数的增加而增大
【解析】　A项Li、Na、K的金属活泼性递增，与O2反应的产物包括氧化物、过氧化物及超氧化物且越活泼产物越复杂，正确；B项K先与溶液中H2O反应，产生KOH、H2，无法置换出金属Na，错误；C项熔沸点Li>Na>K，错误；D项原子半径Li 【答案】　A
　(2018·黑龙江实验中学期中)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，其中正确的是(　　)
A．因为K的活泼性强，所以少量钾不能保存在煤油中
B．K可以在空气中燃烧，火焰呈黄色，且产物是K2O
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
解析：钾的保存不仅仅由活泼性决定，还取决于密度大小，少量钾能保存在煤油中，A错误；钾在空气中燃烧火焰不为黄色且燃烧产物为K2O2或KO2，B错误；K的金属性比Na强，与水反应比钠剧烈，C错误；钾比钠活泼，与水反应比钠剧烈且生成氢氧化钾和氢气，D正确。
答案：D
　卤素单质的化学性质的相似性、递变性和特性
1．相似性
(1)与H2反应：H2＋X22HX
(2)与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X22NaX
(3)与水反应：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)与H2反应(由F2→I2)越来越难，对应生成的氢化物稳定性逐渐减弱。
(3)与变价金属(如Fe)反应
2Fe＋3X22FeX3(X＝F、Cl、Br)　Fe＋I2FeI2
3．卤素单质的特殊性质
(1)Br2在常温下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变蓝色。
　下列关于卤族元素的叙述，不正确的是(　　)
A．单质的颜色随核电荷数的增加逐渐加深
B．氢化物的稳定性随核电荷数的增加逐渐减弱
C．单质与水反应均可表示为X2＋H2OHX＋HXO
D．随核电荷数的增加卤素原子的半径递增，卤素离子的还原性增强
【解析】　本题考查卤素的相似性、递变性和特殊性。卤族元素由上到下，单质的颜色是逐渐加深的，依次是浅黄绿色—黄绿色—红棕色—紫黑色，A项正确；卤族元素由上到下，非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，B项正确；Cl、Br、I单质与水反应可表示为X2＋H2OHX＋HXO，而F2与水的反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2，C项错误；随核电荷数的增加，X－的电子层数逐渐增多，半径逐渐增大，失电子能力增强，离子的还原性增强，D项正确。
【答案】　C
　F、Cl和Br都是第ⅦA族元素，关于这三种元素原子的说法正确的是(　　)
A．原子半径：F>Cl>Br B．最外层电子数不相同
C．核外电子层数都相同 D．最外层电子数都相同
解析：F、Cl、Br都是ⅦA族元素，最外层电子数都是7，D项正确，B项错误；从F→Br，核外电子层数增多，原子半径增大，A、C项错误。
答案：D

1.某主族元素最外层只有1个电子，则该元素一定是(　　)
A．第ⅠA族元素　　 B．第ⅦA族元素
C．第三周期元素 D．金属元素
解析：根据元素周期表结构可知，主族元素的族序数等于元素原子的最外层电子数，则某主族元素最外层只有1个电子，则该元素一定属于第ⅠA族元素，A项正确。
答案：A
2．下列关于碱金属的叙述中，正确的是(　　)
A．碱金属中密度最小，熔、沸点最高的是铯
B．钠离子核外电子数比钠原子核外电子数少
C．碱金属单质都可保存在煤油中
D．金属钠着火时，可用水或泡沫灭火器灭火
解析：碱金属元素中，其单质的熔沸点随着原子序数增大而减小，其密度随原子序数增大而呈增大趋势，从Li到Cs，Cs密度最大，熔、沸点最低，A项错误；钠原子失去一个电子生成钠离子，钠离子核外电子数比钠原子核外电子数少1个，B项正确；Li密度小于煤油，不能保存在煤油中，C项错误；钠与水反应生成H2，钠燃烧生成的Na2O2与水和CO2反应，钠着火时，不能用水或泡沫灭火器灭火，D项错误。
答案：B
3．下列有关第ⅦA族元素说法中不正确的是(　　)
A．原子最外层电子数都是7
B．从F2到I2，氧化性逐渐增强
C．从F2到I2，颜色逐渐加深
D．熔、沸点：F2 解析：A、C、D三项正确；B项F2→I2氧化性逐渐减弱，错误。
答案：B
4．(2018·辽宁六校协作体期中)下列叙述正确的是(　　)
A．Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2
B．At位于第七周期第ⅦA族，其气态氢化物的稳定性比HCl的强
C．卤族元素单质的熔、沸点随原子序数的增大而升高
D．第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后所得水溶液均呈酸性
解析： Li在氧气中燃烧只能生成Li2O，A错误；At位于第七周期第ⅦA族，同主族自上而下非金属性逐渐减弱，其气态氢化物的稳定性比HCl的弱，B错误；卤族元素单质的熔、沸点随原子序数的增大而升高，C正确；NH3溶于水显弱碱性，D错误。
答案：C
5．某学生向一支试管里按一定次序分别加入下列几种物质：A.KI溶液；B.淀粉溶液；C.NaOH溶液；D.氯水。发现溶液颜色按下面次序变化：①无色→②棕黄色→③蓝色→④无色。依据溶液颜色的变化回答下列问题：
(1)加入以上药品的顺序是________。
(2)写出①→②的离子反应方程式，若为氧化还原反应，请标明电子转移的方向和数目_______________________________________。
(3)写出③→④的化学反应方程式__________________________。
解析：溶液显棕黄色，说明溶液中有I2生成，氯水和KI溶液反应生成I2，而氯水显浅黄绿色，故①为KI溶液，向其中加入的为氯水；溶液显蓝色是淀粉遇I2形成的，故随后加入的为淀粉溶液，又由于I2＋2NaOH===NaI＋NaIO＋H2O，加入NaOH溶液后I2反应完全，蓝色褪为无色，故最后加入的为NaOH溶液。
答案：(1)A、D、B、C　(2)2I－＋Cl2===I失2×e－2＋2Cl得2×e－－
(3)I2＋2NaOH===NaI＋NaIO＋H2O


1．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．锂是较轻的金属
B．LiOH的碱性比NaOH弱
C．锂的金属性比钠强
D．锂在空气中燃烧生成Li2O
解析：锂比钠的活泼性弱，在空气中燃烧只生成Li2O，LiOH的碱性比NaOH弱，锂的金属性比钠弱，C项错误。
答案：C
2．(2018·黑龙江实验中学期中)按氟、氯、溴、碘顺序，下列说法不正确的是(　　)
A．它们的单质的熔、沸点逐渐升高
B．原子半径逐渐增大，单质氧化性逐渐增强
C．单质的颜色逐渐加深
D．它们气态氢化物的稳定性逐渐减弱
解析：氟、氯、溴、碘的单质的熔、沸点逐渐升高，A正确；氟、氯、溴、碘同为第ⅦA族元素，同主族从上到下，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，因此单质氧化性逐渐减弱，B错误；氟、氯、溴、碘的单质的颜色逐渐加深，C正确；非金属性F＞Cl＞Br＞I，非金属性越强，氢化物越稳定，则它们气态氢化物的稳定性逐渐减弱，D正确。
答案：B
3．(2018·重庆市巴蜀中学期中)下列有关碱金属元素的叙述正确的是(　　)
A．碱金属单质均为银白色，密度均小于水
B．碱金属单质从Li到Cs，熔点依次升高
C．氢氧化铯碱性强于氢氧化钠
D．碱金属元素形成的阳离子，从Li＋到Cs＋氧化性依次增强
解析：碱金属单质中除了Rb、Cs，其他的密度均小于水，Cs略带金属光泽，其他的都是银白色的，A错误；碱金属单质从Li到Cs，熔点依次降低，还原性依次增强，形成的阳离子的氧化性依次降低，对应的氢氧化物碱性依次增强，C正确，B、D错误。
答案：C
4．下列叙述中正确的是(　　)
A．碱金属在加热时与氧气反应都生成过氧化物
B．碱金属都能与水反应，且都能浮在水面上
C．卤素单质都能与H2直接化合
D．卤素单质都能与水反应，且都不属于置换反应
解析：Li与O2反应只能生成Li2O，A项错误；碱金属都能与水反应，Rb和Cs密度比水大，与水反应时沉于水下，B项错误；卤素单质在一定条件下都能与H2直接化合，C项正确；F2与水发生置换反应，2F2＋2H2O===4HF＋O2，D项错误。
答案：C
5．向含有NaBr和KI的混合溶液中通入过量Cl2，充分反应后将溶液蒸干并灼烧所得物质，最后剩余的固体是(　　)
A．NaCl和KI　　 B．NaCl、KCl、I2
C．KCl和NaBr D．KCl和NaCl
解析：过量的Cl2将I－、Br－从溶液中完全置换出来，在蒸干、灼烧过程中溴挥发、碘升华，所得固体为NaCl和KCl。此题也可利用Cl2、Br2、I2活泼性强弱用排除法选出D项。
答案：D
6．①钾比水轻；②钾的熔点低；③钾与水反应时要放出热量；④钾与水反应后溶液呈碱性。某学生将一小块金属钾投入滴有酚酞试液的水中，实验能证明上述四点性质中的(　　)
A．①④ B．①③④
C．①②④ D．①②③④
解析：钾与水反应时浮在水面上说明钾比水轻，熔成小球说明该反应放热且钾的熔点低，滴有酚酞的溶液变红，说明反应后的溶液呈碱性，①②③④均能证明，D项正确。
答案：D
7．银白色固体A：①放在空气中可氧化成白色固体B；②将A点燃，火焰呈黄色，生成淡黄色固体C；③A、B、C均可跟无色液体D反应，生成碱性物质E，其中A跟D反应时还可以生成可燃性气体F，C跟D反应则生成另一种气体G；④F和G混合后遇火可剧烈反应而发生爆炸并生成D。据此判断：
(1)A________，B________，C________，D________，E________，F________，G________。
(2)写出有关反应的化学方程式：
①___________________________________________________；
②___________________________________________________；
③___________________________________________________；
④___________________________________________________。
解析：银白色固体A在②中的现象可知：A为Na，C为Na2O2，进而可知B为Na2O，Na、Na2O、Na2O2均可与无色液体H2O反应生成NaOH为E，F为H2，G为O2。
答案：(1)Na　Na2O　Na2O2　H2O　NaOH　H2　O2
(2)①4Na＋O2===2Na2O
②2Na＋O2Na2O2
③2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Na2O＋H2O===2NaOH,2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
④2H2＋O22H2O
8．已知下列转化关系：

请回答下列问题：
(1)写出M、N的化学式：________、________。
(2)写出下列反应的化学方程式：
①X＋Y：_____________________________________________；
②M＋Y：____________________________________________。
(3)X的一种含氧化合物常作潜水艇供氧剂，写出由X制取该含氧化合物的反应方程式并标出氧元素的化合价__________________。
解析：由图示中“X＋YNaCl”和“X＋H2O―→H2＋M”可确定：X为Na，Y为Cl2，M为NaOH，则N为NaClO。
答案：(1)NaOH　NaClO
(2)①2Na＋Cl22NaCl　②2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
(3)2Na＋2Na22

1．(2018·重庆市第一中学期中)对于可能存在的第119号元素， 有人称之为“类钫”。 根据周期表结构及元素性质变化趋势， 判断下列有关“类钫”的预测说法不正确的是(　　)
A．“类钫”元素位于元素周期表的第八周期， 在化合物中显＋1 价
B．“类钫”元素的非金属性极强， 其最高价氧化物对应的水化物为强酸
C．“类钫”单质遇水剧烈反应， 可能发生爆炸
D．“类钫”单质的密度大于钫单质，且大于 1 g/cm3
解析：由碱金属最外层电子数都为1可知，“类钫”在化合物中呈＋1价，A正确；碱金属从上到下元素的金属性逐渐增强，其最高价氧化物对应的水化物为强碱，B错误；碱金属从上到下元素的金属性逐渐增强，活泼性比钫还强，单质遇水剧烈反应，可能发生爆炸，C正确；碱金属从上到下，单质的密度逐渐增大，“类钫”的密度应是碱金属中最大，D正确。
答案：B
2．A、B、C、D四个集气瓶中分别装有Cl2、H2、HCl、HBr中的一种气体，若A、D两气体混合见光爆炸，A、B两瓶气体混合瓶壁出现暗红色小液滴，则C瓶装的气体是(　　)
A．HBr B．HCl　　
C．Cl2 D．H2
解析：A、D两气体混合见光爆炸可知两气体为Cl2和H2，又A、B两气体混合有暗红色小液滴可知A、B为Cl2和HBr。所以A为Cl2，B为HBr，D为H2，则C为HCl。
答案：B
3．下图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系，则下列各性质中不符合图示关系的是(　　)

A．还原性 B．与水反应的剧烈程度
C．熔点 D．原子半径
解析：由图可知，随碱金属的核电荷数的增大，碱金属的性质呈增大的趋势，碱金属的还原性增强，碱金属与水反应的剧烈程度增大，随核电荷数的增大，其原子半径增大，A、B、D项正确；随核电荷数的增大，碱金属单质的熔点逐渐减小，C项与图不符，故选C项。
答案：C
4．铷和另一碱金属的合金7.8 g跟水完全反应时，放出的氢气在标准状况下为0.2 g，则合金中另一碱金属可能是(提示：铷的相对原子质量为85.5)(　　)
A．钠　 B．钫　　
C．钾　 D．铯
解析：设碱金属为X，由2X＋2H2O===2XOH＋H2↑
知合金的平均摩尔质量为＝39 g/mol，由于铷的相对原子质量为85.5，另一种原子的相对原子质量小于39，故应为Na，选A项。
答案：A
5．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KI­淀粉溶液中。如下图所示仪器和药品，试完成下列问题：

(1)若所制取气体从左到右流向时，上述仪器接口的连接顺序为________接________，________接________，________接________，________接________。
(2)实验开始后装置5中反应的化学方程式为_______________。
(3)装置3的作用是_____________________________，反应的离子方程式为_____________________________。
(4)装置1中产生的现象是________________，反应的化学方程式为________________________________。
解析：首先弄清实验原理及目的：通过卤素单质之间的置换反应证明它们之间氧化性强弱。为此通过装置4和装置5来制取Cl2，再通过Cl2与NaBr和KI淀粉溶液反应，并通过现象来证明反应情况，实验过程中要注意尾气处理，以防止污染空气。
答案：(1)F　G　H　D　C　B　A　E
(2)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(3)吸收未反应完的Cl2，防止污染空气　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(4)溶液显蓝色　Cl2＋2KI===2KCl＋I2