还剩10页未读，
继续阅读
人教版 (2019)必修 第一册实验活动3 同周期、同主族元素性质的递变第3课时学案及答案
展开
这是一份人教版 (2019)必修 第一册实验活动3 同周期、同主族元素性质的递变第3课时学案及答案，共13页。学案主要包含了元素的性质，碱金属元素，卤族元素等内容，欢迎下载使用。
新课情境呈现
人体中的化学元素
我们人体是一个有机体，主要是由碳、氢、氧元素组成的，除此之外，在人体组织和体液中含有很多其他的元素，某些元素在人体中的含量虽然不高，但却都是人体中不能缺少的元素。
你知道人体中所含的各元素的原子结构吗？它们具有什么样的性质呢？
课前素能奠基
知识回顾
1．碱金属元素包括__Li、Na、K、Rb、Cs__(填写元素符号)等元素，它们都处于元素周期表中第__ⅠA__族；卤族元素包括__F、Cl、Br、I__(填写元素符号)等元素，它们都处于元素周期表中第__ⅦA__族。
2．钠与水反应的离子方程式为__2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑__。钠与氧气在常温和加热条件下反应得到的产物分别为__Na2O__、__Na2O2__。
3．氯气与氢气反应的条件是__点燃或光照__。
新知预习
一、元素的性质
1．金属性
金属元素的原子最外层电子一般少于__4__个，在化学反应中容易__失去电子__，具有__金属性__。即元素的金属性是指元素的原子所具有的__失去电子__的能力。
2．非金属性
非金属元素的原子最外层电子一般多于__4__个，在化学反应中容易__得到电子__，具有__非金属性__。即元素的非金属性是指元素的原子所具有的__得到电子__的能力。
二、碱金属元素
1．碱金属元素的原子结构
2．碱金属单质的化学性质
(1)钠、钾与氧气反应比较
①实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产生紫色火焰，钾燃烧更剧烈。
②反应方程式：2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2、K＋O2eq \(=====,\s\up7(△))KO2。
③实验结论：金属的活泼性：K__>__Na。
(2)钠、钾与水反应的比较
3．碱金属单质的物理性质
三、卤族元素
1．卤素单质的物理性质
2．卤素的原子结构特点
3.卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
(2)卤素单质之间的置换反应
四、同主族元素的性质与原子结构的关系
预习自测
1．下列有关碱金属的说法不正确的是( B )
A．均为ⅠA族元素，最外层均有1个电子
B．单质的还原性：Li>Na>K>Rb>Cs
C．单质的熔、沸点逐渐降低
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：主族元素族序数等于最外层电子数，A正确；Li→Na→K→Rb→Cs原子半径依次增大，失电子能力增强，还原性增强，B错；Li→Na→K→Rb→Cs原子半径依次增大，原子间作用力逐渐减小，熔沸点逐渐降低，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。
2．下列有关卤素单质的说法正确的是( C )
A．从F2到I2，单质密度逐渐减小
B．从F2到I2，单质氧化性增强
C．H2与F2不能共存
D．碘与铁反应时生成FeI3
解析：常温下，F2为气体，Cl2为气体，Br2为液体，I2为固体，单质密度逐渐增大，A错；从F到I原子半径增大，得电子能力减弱，单质的氧化性减弱，B错；H2与F2混合迅速爆炸，不共存，C正确；碘与铁生成FeI2，D错。
3．依据下列说法来判断相应元素的金属性、非金属性强弱，不合理的是( D )
A．卤素单质Cl2、Br2、I2的氧化性强弱
B．气态氢化物NH3、H2O、HF的稳定性
C．碱金属单质Li、Na、K与水反应的剧烈程度
D．1 ml Na、Mg、Al分别与足量盐酸反应时失去电子数的多少
解析：卤族元素中，单质的氧化性越弱，对应元素的非金属性越弱，A合理；气态氢化物稳定性越强，对应元素的非金属性越强，B合理；碱金属单质与H2O反应越剧烈，失电子能力越强，金属性越强，C合理；金属性强弱与得失电子多少没有必然关系，D不合理。
4．X、Y是元素周期表ⅦA族中的两种元素。下列叙述能说明X的非金属性比Y强的是( C )
A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
C．X的单质比Y的单质更容易与氢气反应
D．同浓度下X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性强
解析：同一主族中，原子序数越大，电子层数越多，非金属性越弱，A错；由于非金属性X>Y，则X的单质能将NaY转化成Y的单质，B错；非金属性越强，与氢气化合越容易，C正确；卤族元素中，原子序数越大，HX的水溶液酸性越强，则X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性弱，D错。
5．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：同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，金属族失电子能力增强，与水反应越来越强，非金属族得电子能力减弱，与H2O反应越来越难，D项错误，A、B、C正确。
6．碱金属是典型的活泼金属，其根本原因是( C )
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：结构决定性质，碱金属元素的原子最外层都只有一个电子，易失去，表现出较活泼的金属性，C项正确。
课堂素能探究
知识点
碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性
问题探究：
1．Li、Na、K在空气中燃烧分别生成Li2O、Na2O2、KO2(超氧化钾)说明什么问题？如何保存单质钾？
2．请结合碱金属元素的原子结构的递变性探究其单质化学性质的递变性。
探究提示：1.说明Li、Na、K活动性依次增强；保存钾时保存在煤油中，以避免与空气中的O2、H2O反应。
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。
知识归纳总结：
1．相似性
eq \x(\a\al(碱金,属单,质R))—eq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1(→与非金属单质反应：如Cl2＋2R===2RCl,→与水反应：如2R＋2H2O===2ROH＋H2↑,→与酸溶液反应：如2R＋2H＋===2R＋＋H2↑))
eq \x(化合物)——eq \a\vs4\al(最高价氧化物对应的水化物的化学式为ROH，,且均为碱性)
2．递变性
具体情况如下(按从Li→Cs的顺序)：
(1)与氧气、与水反应的剧烈程度逐渐增强。
①与O2反应越来越剧烈，产物也更加复杂，Li只生成Li2O，Na能生成Na2O和Na2O2，K则能生成K2O、K2O2、KO2等。
②与水反应越来越剧烈，K能发生轻微爆炸，Rb、Cs遇水则发生剧烈爆炸。
(2)最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，即碱性：LiOH点拨：Na、K与盐溶液的反应
Na、K投入盐溶液中时，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：2R＋2H2O===2ROH＋H2↑，然后生成的碱再与盐发生复分解反应(若不满足发生复分解反应的条件，只发生第一步反应)。
典例1 下列说法中正确的是( B )
A．碱性：LiOH>NaOH>KOH>RbOH
B．金属性：Rb>K>Na>Li
C．Fe、Na分别和稀盐酸反应时，每个铁原子失去2个电子，每个钠原子失去1个电子，所以Fe的金属活动性强于Na
D．Rb不易与水反应放出H2
解析：因为金属性Li〔变式训练1〕下列有关第ⅠA族元素性质的递变规律不正确的是( D )
A．Na、K、Rb、Cs单质的失电子能力依次增强
B．Na、K、Rb、Cs的原子半径依次增大
C．NaOH、KOH、RbOH、CsOH碱性依次增强
D．Na、K、Rb、Cs最外层电子数依次增多
解析：第ⅠA族元素由Na到Cs原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强，最外层电子数都是1，A、B、C正确，D不正确。
知识点二
卤族元素性质的相似性和递变性
问题探究：
1．由F、Cl、Br、I的原子结构推测它们得失电子能力大小。
2．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？
探究提示：1.它们最外层都有7个电子，都易得一个电子达到稳定结构，但它们的原子半径依次增大，得电子能力逐渐减弱。
2．F2的氧化性强于Cl2，但由于F2易与H2O反应：2F2＋2H2O===4HF＋O2，故F2通入NaCl溶液中得到O2而不是Cl2。
知识归纳总结：
1．相似性：
eq \x(化合物)→eq \a\vs4\al(最高价氧化物对应水化物除氟外都,为强酸)
2．递变性：
具体情况如下：
(1)与H2反应越来越难，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，氢化物还原性逐渐增强，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)最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，即HClO4＞HBrO4＞HIO4。
点拨：卤素单质性质中的特殊情况
(1)F2能与水反应，反应方程式为2F2＋2H2O===4HF＋O2。因此，F2不能从溶液中置换出其他卤素单质。
(2)通常情况下，氟没有正价，所以氟没有含氧酸。
(3)溶解性：通常情况下，除F2外，卤素单质在水中的溶解度都不大，但是均易溶于有机溶剂。
(4)卤素单质都有毒，液溴易挥发，保存时常用水密封。
(5)溴单质在常温下是唯一一种液态非金属单质。
(6)碘为紫色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。
(7)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。
典例2 1826年，法国的一位青年波拉德把海藻烧成灰，用热水浸取，再往里通氯气，这时，就得到紫黑色的固体——碘晶体。他发现在提取后的母液底部，总沉着一层深褐色的液体，这液体具有刺鼻的臭味。详细地进行研究后证明，这深褐色的液体，是一种人们还未发现的新元素。科学家把这种新元素称为“溴”。德国著名的化学家李比希也做过和波拉德相似的实验，看到过这一奇怪的现象，所不同的是，李比希没有深入地钻研下去，只凭空地断定这深褐色的液体只不过是氯化碘(ICl)——通氯气时，氯和碘形成的化合物。因此，他只是往瓶子上贴了一张“氯化碘”的标签就完了，从而与溴元素失之交臂，没有发现这一新的元素。
(1)写出波拉德获得溴、碘单质的离子方程式。
__Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，Cl2＋2I－===I2＋2Cl－__
(2)比较Cl－、Br－、I－的还原性强弱，并从原子结构角度解释原因。
__Cl－、Br－、I－的还原性：Cl－〔变式训练2〕下列说法正确的是( D )
A．氟、氯、溴原子的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8
B．从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律
C．酸性：HFO4>HClO4>HBrO4>HIO4
D．砹是原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的相似性，砹微溶于水，易溶于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；元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，不能根据氢化物的酸性强弱比较，B项错误；F无正化合价，不能形成HFO4，C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正确。
名师博客呈现
解答同主族元素原子结构和性质递变规律类题的常见思路
〔即时训练〕
可能存在的第119号未知元素，有人称为“类钫”。根据周期表结构及元素性质变化趋势，下列有关“类钫”的预测中错误的是( A )
A．单质有较高的熔点
B．“类钫”在化合物中呈＋1价
C．“类钫”具有放射性
D．“类钫”单质的密度大于1 g·cm－3
解析：“类钫”在周期表中处于碱金属元素的最下方，碱金属元素从上到下，原子半径逐渐增大，原子间作用力逐渐减小，单质的熔、沸点逐渐降低，A错误。
课堂达标验收
1．锂(Li)是一种银白色的金属元素，质软，是密度最小的金属。用于原子反应堆、制轻合金及电池等，锂电池或锂离子电池备受人们推崇。
锂(Li)不可能具有的性质是( D )
A．锂在空气中燃烧只会生成氧化锂
B．锂很软，用小刀可以切割
C．锂的熔点比金属铯高
D．金属锂可以保存在煤油或液体石蜡中
解析：锂较其他碱金属活泼性差，燃烧生成氧化锂，A正确；碱金属都很软，可用小刀切割，B正确；碱金属由Li到Cs熔点逐渐降低，C正确；金属锂的密度比煤油的小，所以不能保存在煤油中，D不正确。
2．下列关于卤素(从F→I)的说法正确的是( A )
A．单质的颜色逐渐加深
B．气态氢化物的稳定性逐渐增强
C．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子的得电子能力依次增强
D．卤素单质与水反应，均发生自身氧化还原反应
解析：单质颜色F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色)、Br2(橙红色)、I2(紫黑色)，A正确；稳定性：HF>HCl>HBr>HI，B错；得电子能力：F>Cl>Br>I，C错；2F2＋2H2O===4HF＋O2↑，D错误。
3．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( B )
A．原子半径：F>Cl>Br
B．最外层电子数都相同
C．核外电子层数都相同
D．最外层电子数都不相同
解析：F、Cl和Br都是第ⅦA族元素，最外层电子数都是7，原子核外电子层分别是2、3、4层，同主族元素从上至下原子半径逐渐增大，只有B正确。
4．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( D )
A．NaCl和KI B．NaCl、KCl、I2
C．KCl和NaBrD．KCl和NaCl
解析：向含有NaBr、KI的混合溶液中通入过量的Cl2充分反应，发生：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，加热时Br2易挥发，I2易升华，最后剩余固体为KCl和NaCl，故选D。
5．借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断，其中正确的是( D )
A．已知Ca是第四周期ⅡA族的元素，故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱
B．已知As是第四周期ⅤA族的元素，故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强
C．已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈
D．已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多，故Cl的原子半径比F的原子半径大
解析：由碱金属元素和卤族元素的递变性可知，同主族元素从上到下金属性递增，非金属性递减，最高价氧化物对
应的水化物碱性增强，金属活动性增强，非金属气态氢化物稳定性减弱，A、B、C错误；同主族元素随核电荷数增大，原子半径递增，D正确。
6．最新报道，我国科学家通过与多个国家进行科技合作，成功研制出铯(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，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__6__层电子，最外层电子数为__1__，铯的原子序数为__55__。
(2)铯单质与水剧烈反应，放出__无__色气体，同时使紫色石蕊试液显__蓝__色，因为__2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑__(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__强__(填“弱”或“强”)。
解析：根据原子核外电子排布规律，结合铯在元素周期表中的位置知：铯原子核外电子分六层排布，分别是2、8、18、18、8、1，原子序数是55，最外层只有1个电子。铯与钠同主族，具有极强的金属性。与水反应生成氢气和氢氧化铯：2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑，氢氧化铯是强碱，使紫色石蕊试液变蓝色。
学习目标
核心素养
1．通过教材表格中的原子结构信息，知道碱金属元素、卤族元素的原子结构及特点。
2．认识碱金属、卤族元素两典型金属与非金属元素族在化学性质的相似性及递变性。
3．学会根据原子结构的特点，推测元素的化学性质，掌握结构与性质的内在联系。
通过对“原子结构与元素性质”的学习，培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识等方面的能力。
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
结论
(1)碱金属元素的原子最外层电子数都是__1__。
(2)碱金属元素的原子随核电荷数逐渐增大，电子层数逐渐__增多__，原子半径逐渐__增大__。
碱金属
单质
钠
钾
实验操作
实验现象
相同点
__金属浮在水面上__；熔成闪亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶的响声；反应后的溶液呈红色
不同点
__钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧__
碱金属
单质
钠
钾
实验原理
__2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑__
__2K＋2H2O===2KOH＋H2↑__
实验结论
与水反应剧烈程度：K__>__Na；金属的活泼性：K__>__Na。
元素
Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大)
相同点
除铯外，其余都呈__银白__色，它们都比较软，有延展性，密度较__小__，熔点较__低__，导电、导热性强
递变
规律
密度
逐渐__增大__(钠、钾反常)
熔、
沸点
逐渐__降低__
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
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
密度
逐渐__增大__
熔、沸点
逐渐__升高__
相同点
①卤族元素位于周期表第__ⅦA__族；
②最外层上都有__7__个电子。
递变性
从F→I核电荷数依次__增大__，电子层数依次__增多__，原子半径依次__增大__。
卤素单质
反应条件
化学方程式
产物稳定性
F2
暗处
__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\up7(△))2HBr__
不如氯化
氢稳定
I2
不断
加热
__H2＋I2eq \(,\s\up7(△))2HI__
不稳定
结论
从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐__升高__，反应剧烈程度依次__减弱__，生成气态氢化物的稳定性依次__减弱__。
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，下层呈__橙红__色
__Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2__
静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈__紫红__色
__Cl2＋2KI===2KCl＋I2__
静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈__紫红__色
__Br2＋2KI===2KBr＋I2__
结论
Cl2→I2氧化性逐渐__减弱__，相应的卤素离子还原性逐渐__增强__
新课情境呈现
人体中的化学元素
我们人体是一个有机体，主要是由碳、氢、氧元素组成的，除此之外，在人体组织和体液中含有很多其他的元素，某些元素在人体中的含量虽然不高，但却都是人体中不能缺少的元素。
你知道人体中所含的各元素的原子结构吗？它们具有什么样的性质呢？
课前素能奠基
知识回顾
1．碱金属元素包括__Li、Na、K、Rb、Cs__(填写元素符号)等元素，它们都处于元素周期表中第__ⅠA__族；卤族元素包括__F、Cl、Br、I__(填写元素符号)等元素，它们都处于元素周期表中第__ⅦA__族。
2．钠与水反应的离子方程式为__2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑__。钠与氧气在常温和加热条件下反应得到的产物分别为__Na2O__、__Na2O2__。
3．氯气与氢气反应的条件是__点燃或光照__。
新知预习
一、元素的性质
1．金属性
金属元素的原子最外层电子一般少于__4__个，在化学反应中容易__失去电子__，具有__金属性__。即元素的金属性是指元素的原子所具有的__失去电子__的能力。
2．非金属性
非金属元素的原子最外层电子一般多于__4__个，在化学反应中容易__得到电子__，具有__非金属性__。即元素的非金属性是指元素的原子所具有的__得到电子__的能力。
二、碱金属元素
1．碱金属元素的原子结构
2．碱金属单质的化学性质
(1)钠、钾与氧气反应比较
①实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产生紫色火焰，钾燃烧更剧烈。
②反应方程式：2Na＋O2eq \(=====,\s\up7(△))Na2O2、K＋O2eq \(=====,\s\up7(△))KO2。
③实验结论：金属的活泼性：K__>__Na。
(2)钠、钾与水反应的比较
3．碱金属单质的物理性质
三、卤族元素
1．卤素单质的物理性质
2．卤素的原子结构特点
3.卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
(2)卤素单质之间的置换反应
四、同主族元素的性质与原子结构的关系
预习自测
1．下列有关碱金属的说法不正确的是( B )
A．均为ⅠA族元素，最外层均有1个电子
B．单质的还原性：Li>Na>K>Rb>Cs
C．单质的熔、沸点逐渐降低
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：主族元素族序数等于最外层电子数，A正确；Li→Na→K→Rb→Cs原子半径依次增大，失电子能力增强，还原性增强，B错；Li→Na→K→Rb→Cs原子半径依次增大，原子间作用力逐渐减小，熔沸点逐渐降低，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。
2．下列有关卤素单质的说法正确的是( C )
A．从F2到I2，单质密度逐渐减小
B．从F2到I2，单质氧化性增强
C．H2与F2不能共存
D．碘与铁反应时生成FeI3
解析：常温下，F2为气体，Cl2为气体，Br2为液体，I2为固体，单质密度逐渐增大，A错；从F到I原子半径增大，得电子能力减弱，单质的氧化性减弱，B错；H2与F2混合迅速爆炸，不共存，C正确；碘与铁生成FeI2，D错。
3．依据下列说法来判断相应元素的金属性、非金属性强弱，不合理的是( D )
A．卤素单质Cl2、Br2、I2的氧化性强弱
B．气态氢化物NH3、H2O、HF的稳定性
C．碱金属单质Li、Na、K与水反应的剧烈程度
D．1 ml Na、Mg、Al分别与足量盐酸反应时失去电子数的多少
解析：卤族元素中，单质的氧化性越弱，对应元素的非金属性越弱，A合理；气态氢化物稳定性越强，对应元素的非金属性越强，B合理；碱金属单质与H2O反应越剧烈，失电子能力越强，金属性越强，C合理；金属性强弱与得失电子多少没有必然关系，D不合理。
4．X、Y是元素周期表ⅦA族中的两种元素。下列叙述能说明X的非金属性比Y强的是( C )
A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
C．X的单质比Y的单质更容易与氢气反应
D．同浓度下X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性强
解析：同一主族中，原子序数越大，电子层数越多，非金属性越弱，A错；由于非金属性X>Y，则X的单质能将NaY转化成Y的单质，B错；非金属性越强，与氢气化合越容易，C正确；卤族元素中，原子序数越大，HX的水溶液酸性越强，则X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性弱，D错。
5．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：同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，金属族失电子能力增强，与水反应越来越强，非金属族得电子能力减弱，与H2O反应越来越难，D项错误，A、B、C正确。
6．碱金属是典型的活泼金属，其根本原因是( C )
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：结构决定性质，碱金属元素的原子最外层都只有一个电子，易失去，表现出较活泼的金属性，C项正确。
课堂素能探究
知识点
碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性
问题探究：
1．Li、Na、K在空气中燃烧分别生成Li2O、Na2O2、KO2(超氧化钾)说明什么问题？如何保存单质钾？
2．请结合碱金属元素的原子结构的递变性探究其单质化学性质的递变性。
探究提示：1.说明Li、Na、K活动性依次增强；保存钾时保存在煤油中，以避免与空气中的O2、H2O反应。
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。
知识归纳总结：
1．相似性
eq \x(\a\al(碱金,属单,质R))—eq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1(→与非金属单质反应：如Cl2＋2R===2RCl,→与水反应：如2R＋2H2O===2ROH＋H2↑,→与酸溶液反应：如2R＋2H＋===2R＋＋H2↑))
eq \x(化合物)——eq \a\vs4\al(最高价氧化物对应的水化物的化学式为ROH，,且均为碱性)
2．递变性
具体情况如下(按从Li→Cs的顺序)：
(1)与氧气、与水反应的剧烈程度逐渐增强。
①与O2反应越来越剧烈，产物也更加复杂，Li只生成Li2O，Na能生成Na2O和Na2O2，K则能生成K2O、K2O2、KO2等。
②与水反应越来越剧烈，K能发生轻微爆炸，Rb、Cs遇水则发生剧烈爆炸。
(2)最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，即碱性：LiOH
Na、K投入盐溶液中时，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：2R＋2H2O===2ROH＋H2↑，然后生成的碱再与盐发生复分解反应(若不满足发生复分解反应的条件，只发生第一步反应)。
典例1 下列说法中正确的是( B )
A．碱性：LiOH>NaOH>KOH>RbOH
B．金属性：Rb>K>Na>Li
C．Fe、Na分别和稀盐酸反应时，每个铁原子失去2个电子，每个钠原子失去1个电子，所以Fe的金属活动性强于Na
D．Rb不易与水反应放出H2
解析：因为金属性Li
A．Na、K、Rb、Cs单质的失电子能力依次增强
B．Na、K、Rb、Cs的原子半径依次增大
C．NaOH、KOH、RbOH、CsOH碱性依次增强
D．Na、K、Rb、Cs最外层电子数依次增多
解析：第ⅠA族元素由Na到Cs原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强，最外层电子数都是1，A、B、C正确，D不正确。
知识点二
卤族元素性质的相似性和递变性
问题探究：
1．由F、Cl、Br、I的原子结构推测它们得失电子能力大小。
2．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？
探究提示：1.它们最外层都有7个电子，都易得一个电子达到稳定结构，但它们的原子半径依次增大，得电子能力逐渐减弱。
2．F2的氧化性强于Cl2，但由于F2易与H2O反应：2F2＋2H2O===4HF＋O2，故F2通入NaCl溶液中得到O2而不是Cl2。
知识归纳总结：
1．相似性：
eq \x(化合物)→eq \a\vs4\al(最高价氧化物对应水化物除氟外都,为强酸)
2．递变性：
具体情况如下：
(1)与H2反应越来越难，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，氢化物还原性逐渐增强，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)最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，即HClO4＞HBrO4＞HIO4。
点拨：卤素单质性质中的特殊情况
(1)F2能与水反应，反应方程式为2F2＋2H2O===4HF＋O2。因此，F2不能从溶液中置换出其他卤素单质。
(2)通常情况下，氟没有正价，所以氟没有含氧酸。
(3)溶解性：通常情况下，除F2外，卤素单质在水中的溶解度都不大，但是均易溶于有机溶剂。
(4)卤素单质都有毒，液溴易挥发，保存时常用水密封。
(5)溴单质在常温下是唯一一种液态非金属单质。
(6)碘为紫色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。
(7)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。
典例2 1826年，法国的一位青年波拉德把海藻烧成灰，用热水浸取，再往里通氯气，这时，就得到紫黑色的固体——碘晶体。他发现在提取后的母液底部，总沉着一层深褐色的液体，这液体具有刺鼻的臭味。详细地进行研究后证明，这深褐色的液体，是一种人们还未发现的新元素。科学家把这种新元素称为“溴”。德国著名的化学家李比希也做过和波拉德相似的实验，看到过这一奇怪的现象，所不同的是，李比希没有深入地钻研下去，只凭空地断定这深褐色的液体只不过是氯化碘(ICl)——通氯气时，氯和碘形成的化合物。因此，他只是往瓶子上贴了一张“氯化碘”的标签就完了，从而与溴元素失之交臂，没有发现这一新的元素。
(1)写出波拉德获得溴、碘单质的离子方程式。
__Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，Cl2＋2I－===I2＋2Cl－__
(2)比较Cl－、Br－、I－的还原性强弱，并从原子结构角度解释原因。
__Cl－、Br－、I－的还原性：Cl－
A．氟、氯、溴原子的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8
B．从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律
C．酸性：HFO4>HClO4>HBrO4>HIO4
D．砹是原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的相似性，砹微溶于水，易溶于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；元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，不能根据氢化物的酸性强弱比较，B项错误；F无正化合价，不能形成HFO4，C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正确。
名师博客呈现
解答同主族元素原子结构和性质递变规律类题的常见思路
〔即时训练〕
可能存在的第119号未知元素，有人称为“类钫”。根据周期表结构及元素性质变化趋势，下列有关“类钫”的预测中错误的是( A )
A．单质有较高的熔点
B．“类钫”在化合物中呈＋1价
C．“类钫”具有放射性
D．“类钫”单质的密度大于1 g·cm－3
解析：“类钫”在周期表中处于碱金属元素的最下方，碱金属元素从上到下，原子半径逐渐增大，原子间作用力逐渐减小，单质的熔、沸点逐渐降低，A错误。
课堂达标验收
1．锂(Li)是一种银白色的金属元素，质软，是密度最小的金属。用于原子反应堆、制轻合金及电池等，锂电池或锂离子电池备受人们推崇。
锂(Li)不可能具有的性质是( D )
A．锂在空气中燃烧只会生成氧化锂
B．锂很软，用小刀可以切割
C．锂的熔点比金属铯高
D．金属锂可以保存在煤油或液体石蜡中
解析：锂较其他碱金属活泼性差，燃烧生成氧化锂，A正确；碱金属都很软，可用小刀切割，B正确；碱金属由Li到Cs熔点逐渐降低，C正确；金属锂的密度比煤油的小，所以不能保存在煤油中，D不正确。
2．下列关于卤素(从F→I)的说法正确的是( A )
A．单质的颜色逐渐加深
B．气态氢化物的稳定性逐渐增强
C．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子的得电子能力依次增强
D．卤素单质与水反应，均发生自身氧化还原反应
解析：单质颜色F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色)、Br2(橙红色)、I2(紫黑色)，A正确；稳定性：HF>HCl>HBr>HI，B错；得电子能力：F>Cl>Br>I，C错；2F2＋2H2O===4HF＋O2↑，D错误。
3．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( B )
A．原子半径：F>Cl>Br
B．最外层电子数都相同
C．核外电子层数都相同
D．最外层电子数都不相同
解析：F、Cl和Br都是第ⅦA族元素，最外层电子数都是7，原子核外电子层分别是2、3、4层，同主族元素从上至下原子半径逐渐增大，只有B正确。
4．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( D )
A．NaCl和KI B．NaCl、KCl、I2
C．KCl和NaBrD．KCl和NaCl
解析：向含有NaBr、KI的混合溶液中通入过量的Cl2充分反应，发生：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，加热时Br2易挥发，I2易升华，最后剩余固体为KCl和NaCl，故选D。
5．借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断，其中正确的是( D )
A．已知Ca是第四周期ⅡA族的元素，故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱
B．已知As是第四周期ⅤA族的元素，故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强
C．已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈
D．已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多，故Cl的原子半径比F的原子半径大
解析：由碱金属元素和卤族元素的递变性可知，同主族元素从上到下金属性递增，非金属性递减，最高价氧化物对
应的水化物碱性增强，金属活动性增强，非金属气态氢化物稳定性减弱，A、B、C错误；同主族元素随核电荷数增大，原子半径递增，D正确。
6．最新报道，我国科学家通过与多个国家进行科技合作，成功研制出铯(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，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__6__层电子，最外层电子数为__1__，铯的原子序数为__55__。
(2)铯单质与水剧烈反应，放出__无__色气体，同时使紫色石蕊试液显__蓝__色，因为__2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑__(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__强__(填“弱”或“强”)。
解析：根据原子核外电子排布规律，结合铯在元素周期表中的位置知：铯原子核外电子分六层排布，分别是2、8、18、18、8、1，原子序数是55，最外层只有1个电子。铯与钠同主族，具有极强的金属性。与水反应生成氢气和氢氧化铯：2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑，氢氧化铯是强碱，使紫色石蕊试液变蓝色。
学习目标
核心素养
1．通过教材表格中的原子结构信息，知道碱金属元素、卤族元素的原子结构及特点。
2．认识碱金属、卤族元素两典型金属与非金属元素族在化学性质的相似性及递变性。
3．学会根据原子结构的特点，推测元素的化学性质，掌握结构与性质的内在联系。
通过对“原子结构与元素性质”的学习，培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识等方面的能力。
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
结论
(1)碱金属元素的原子最外层电子数都是__1__。
(2)碱金属元素的原子随核电荷数逐渐增大，电子层数逐渐__增多__，原子半径逐渐__增大__。
碱金属
单质
钠
钾
实验操作
实验现象
相同点
__金属浮在水面上__；熔成闪亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶的响声；反应后的溶液呈红色
不同点
__钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧__
碱金属
单质
钠
钾
实验原理
__2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑__
__2K＋2H2O===2KOH＋H2↑__
实验结论
与水反应剧烈程度：K__>__Na；金属的活泼性：K__>__Na。
元素
Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大)
相同点
除铯外，其余都呈__银白__色，它们都比较软，有延展性，密度较__小__，熔点较__低__，导电、导热性强
递变
规律
密度
逐渐__增大__(钠、钾反常)
熔、
沸点
逐渐__降低__
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
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
密度
逐渐__增大__
熔、沸点
逐渐__升高__
相同点
①卤族元素位于周期表第__ⅦA__族；
②最外层上都有__7__个电子。
递变性
从F→I核电荷数依次__增大__，电子层数依次__增多__，原子半径依次__增大__。
卤素单质
反应条件
化学方程式
产物稳定性
F2
暗处
__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\up7(△))2HBr__
不如氯化
氢稳定
I2
不断
加热
__H2＋I2eq \(,\s\up7(△))2HI__
不稳定
结论
从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐__升高__，反应剧烈程度依次__减弱__，生成气态氢化物的稳定性依次__减弱__。
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，下层呈__橙红__色
__Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2__
静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈__紫红__色
__Cl2＋2KI===2KCl＋I2__
静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈__紫红__色
__Br2＋2KI===2KBr＋I2__
结论
Cl2→I2氧化性逐渐__减弱__，相应的卤素离子还原性逐渐__增强__
相关学案
化学必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表学案： 这是一份化学必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表学案，共12页。
高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表第3课时学案及答案： 这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表第3课时学案及答案，共11页。
高中化学第一节 原子结构与元素周期表第3课时学案及答案： 这是一份高中化学第一节 原子结构与元素周期表第3课时学案及答案，文件包含第4章第1节第3课时原子结构与元素的性质学案教师版2022-2023学年高一化学人教版2019必修第一册docx、第4章第1节第3课时原子结构与元素的性质学案学生版2022-2023学年高一化学人教版2019必修第一册docx等2份学案配套教学资源，其中学案共25页， 欢迎下载使用。
