高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第一单元 元素周期律和元素周期表第2课时导学案及答案

这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第一单元 元素周期律和元素周期表第2课时导学案及答案，共14页。学案主要包含了元素周期表，碱金属元素，卤族元素等内容，欢迎下载使用。

一、元素周期表
1．发展历程：
2．编排原则：
(1)横行：电子层数相同，每个横行称为一个周期。
(2)纵列：最外层电子数相同，每个纵列称为一个族(第Ⅷ族除外)。
3．周期表的结构：
(1)周期(即横行)：
7个横行，7个周期。
(2)族：18个纵列，16个族，分为主族、副族、VⅢ族和0族。
4．常见族的别称：
1．在元素周期表中的七主七副一八一零族的含义是什么？
提示：七个主族七个副族一个第八族一个零族。
2．周期的序数、主族序数分别等于什么？
提示：周期的序数等于元素原子的电子层数，主族序数等于元素原子的最外层电子数。
3．在元素周期表中的第1、3、5、7、9、11、13、17纵列分别表示哪些族？
提示：第1列是ⅠA，第3、5、7列分别是ⅢB、ⅤB、ⅦB，第9列是Ⅷ，第11列为ⅠB，第13、17列分别表示ⅢA、ⅦA。
二、碱金属元素
1．碱金属的物理性质：
2．原子结构：
(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。
3．与水反应：
碱金属元素随核电荷数的增加，金属性逐渐增强。
社会生产、科学研究和国防建设等部门，对时间的要求就高得多。它们要求时间要准到千分之一秒，甚至百万分之一秒。为了适应这些高精度的要求，人们制造出了一系列精密的计时器具，铯钟就是其中的一种。铯钟又叫“铯原子钟”。
铯属于第6周期的碱金属元素，推测金属铯与水反应的现象，写出反应的方程式并判断CsOH的碱性强弱。
提示：金属铯与水能剧烈反应，甚至发生剧烈的爆炸，反应的方程式为2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑，CsOH属于强碱。
三、卤族元素
1．卤族元素：氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)。
2．卤素的存在：在化学反应中都容易得到1个电子，自然界中不存在游离态的卤素单质。
3．卤素单质及其化合物在自然界的用途：
在牙膏中添加氟化钠可降低患蛀牙的概率，具有强氧化性的氯气可用于自来水和泳池杀菌消毒，碘酒在医疗中用于伤口的消毒等。
4．卤素单质间的置换反应：
(1)将氯水加入NaBr溶液中，反应方程式为Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2；
(2)将氯水加入KI溶液中，反应方程式为Cl2＋2KI===2KCl＋I2；
(3) 将溴水加入KI溶液中，反应方程式为Br2＋2KI===2KBr＋I2。
则Cl2、Br2、I2的氧化性强弱顺序为Cl2>Br2>I2。
砹，原子序数85，是一种人工放射性元素，化学符号源于希腊文“astatr”，原意是“改变”。1940年美国科学家科森得到了砹。砹是原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的递变规律，回答下列问题：
(1)推测砹在元素周期表中的位置____________。
(2)与H2化合能力：At2________I2
(3)预测砹单质的氧化性比碘单质的氧化性______(填“弱”或“强”)。
(4)砹原子的最外电子层上有________个电子。
提示：(1)第七周期ⅦA族 (2)< (3)弱 (4)7
元素周期表
1．周期表的结构：
(1)周期(7个横行，7个周期)
(2)族
2.等量关系式：
(1)周期序数＝原子的核外电子层数。
(2)主族序数＝原子的核外最外层电子数＝最高正价＝8－|最低负价|。
1．(思维升华)在元素周期表中，根据所学知识，以铝为例，你能从元素所在的单元格中获得该元素的哪些信息？并写出相应内容所代表的信息。(宏观辨识与微观探析)
提示：能获得该元素的原子序数、元素名称、元素符号和相对原子质量等信息。
2．(情境应用)在元素周期表中含元素种类最多的族是哪一族？形成化合物种类最多的族是哪一族？(证据推理与模型认知)
提示：ⅢB ⅣA
【典例】如图为元素周期表中前四周期的一部分，若B元素的核电荷数为x，则这五种元素的核电荷数之和为( )
A.5x＋10 B．5x
C．5x＋14 D．5x＋16
【解题指南】解答本题需要注意以下两点：
(1)熟记元素周期表的结构。
(2)同主族元素的原子序数的差值。
【解析】选A。分析如下：
【方法导引】
原子序数的奇偶关系
(1)原子序数是奇数的主族元素，其所在主族序数必为奇数。
(2)原子序数是偶数的主族元素，其所在主族序数必为偶数。
(3)同主族元素的原子序数差的关系
①位于过渡元素左侧的主族元素，即ⅠA族、ⅡA族元素，同主族、邻周期元素原子序数之差为上一周期元素的种数。
②位于过渡元素右侧的主族元素，即ⅢA族～ⅦA族元素，同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素的种数。例如，氯和溴的原子序数之差为35－17＝18(溴所在第4周期所含元素的种数)。
(4)离子电子层结构相同的“阴上阳下”：
具有相同电子层结构的离子，如aX(n＋1)＋、bYn＋、cZ(n＋1)－、
dMn－的电子层结构相同，在周期表中位置关系为：
则它们的原子序数关系为a＞b＞d＞c。

(1)若A、B、C、D、E五种元素的最外层电子数之和是30，则元素A是__________。
(2)若D元素的原子最外层电子数是周期序数的2倍，则元素A的最高价氧化物对应的水化物的化学式是____________________________________。
提示：(1)磷或P (2)Al(OH)3
1869年，俄国化学家门捷列夫给元素设计并建造了个新家——元素周期表，具有相同电子层数的元素被分在了同一个楼层上(同周期)，具有相似性质的一个家族(同族)的元素分在了同一个单元。你瞧，元素们正在忙忙碌碌、高高兴兴地搬进新家呢！
结合元素周期表回答下列问题：
(1)表中的实线是元素周期表的部分边界，请在图中用实线补全元素周期表的边界。
(2)表中所列元素，属于短周期元素的有________(填字母，下同)，属于主族元素的有______；g元素位于______周期______族；i元素位于第______周期______族。
【解析】(1)根据元素周期表的结构知：第一周期有2种元素，第二、三周期均有8种元素，分列于第1、2、13～18列，第四、五、六、七周期为长周期，包括1～18列。由此可画出周期表的边界。
(2)画出周期表的边界，对照周期表，很容易找出各元素在周期表中的位置。
答案：(1)
(2)a、b、c、d、e、f、g
a、b、c、d、e、f 三 0 四 ⅡB
碱金属元素
碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性：
(1)相似性(用R表示碱金属元素)
(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。
即碱性：LiOH1．(思维升华)碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中重要的元素。试推测Fr的原子半径比铯大还是小？FrOH是强碱还是弱碱？钫能否与水反应？
提示：Fr的原子半径比铯大；FrOH是强碱；钫能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸。
2．(情境应用)烟花的颜色是由于不同金属灼烧，发生焰色反应颜色不同造成的。 碱金属灼烧时火焰呈现特殊颜色。
(1)Li在空气中加热时的产物是什么？
提示：Li2O。
(2)碳酸铯受热能分解吗？
提示：碱金属的碳酸盐很稳定，受热难分解。
(3)根据钠、钾单质及其化合物的性质推测氯化铯和碳酸铯能溶于水吗？
提示：能。碱金属单质及其化合物的性质具有相似性，依据NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水推测CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。
【典例】下列各组比较不正确的是( )
A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈
B．还原性：K＞Na＞Li，故Na可以从LiCl溶液中置换出金属锂
C．熔、沸点：Li＞Na＞K
D．碱性：LiOH＜NaOH＜KOH
【解题指南】解答本题需注意以下两点：
(1)Na、K都是很活泼的金属，易与H2O反应。
(2)碱金属单质性质的相似性和递变性。
【解析】选B。锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，A正确；Na不能置换出LiCl溶液中的Li，而是先与H2O反应，B错误；碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，C正确；碱性：LiOH＜NaOH＜KOH，D正确。
【母题追问】
(1)锂、钠、钾、铷、铯各1 g分别与足量的水反应，其中反应最剧烈的金属是______。
提示：铯。碱金属元素从Li到Cs金属性依次增强，故反应最剧烈的金属是Cs。
(2)锂、钠、钾、铷、铯各1 g分别与足量的水反应，相同条件下，放出氢气的体积最大的是______。
提示：锂。等质量的碱金属与足量的水反应，摩尔质量越小与水反应放出H2越多，锂放出H2最多。
钾与水剧烈反应，甚至在冰上也能着火，生成氢氧化钾和氢气，反应时放出的热量能使金属钾熔化，并引起钾和氢气燃烧。
(1)钾失火，应采取什么方法灭火？
提示：用沙土、石棉等覆盖。
(2)钾燃烧时为什么看到的是黄色火焰而不是紫色火焰？
提示：生产生活中常见物质中大多数含有钠元素，其焰色反应为黄色，黄色能掩盖紫色。
卤族元素
卤素元素单质化学性质的相似性和递变性：
(1)相似性(用X代表卤族元素)：
单质X2 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(与氢气反应：X2＋H2===2HX,与水反应\b\lc\|(\a\vs4\al\c1(如X2＋H2O===HX＋HXO X为Cl、Br、I，,例外：2F2＋2H2O===4HF＋O2))))
化合物→最高价氧化物对应水化物(除氟外)都为强酸。
(2)递变性(X表示卤族元素)
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，卤素原子得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。
①
②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，即：稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI。
③卤素单质与变价金属(如Fe)反应时，F2、Cl2、Br2生成高价卤化物(如FeX3)，而I2只能生成低价卤化物(如FeI2)。
④最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，即酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4，HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸。
1．(思维升华)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？(证据推理与模型认知)
提示：能。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，即非金属性强弱顺序为F＞Cl＞Br＞I。
2．(教材开发)氯气能从NaBr溶液中置换出Br2，F2比Cl2活泼，F2能否从NaBr溶液中置换出Br2？(证据推理与模型认知)
提示：不能；F2能与NaBr溶液中的水反应生成HF和O2，不能从NaBr溶液中置换出Br2。
3．(情境应用)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。
(1)写出波拉德获得溴、碘单质的离子方程式。(宏观辨识与微观探析)
提示：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。(宏观辨识与微观探析)
提示：Cl－、Br－、I－的还原性：Cl－＜Br－＜I－。按Cl－、Br－、I－顺序，离子的电子层数逐渐增多，离子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，失去电子的能力逐渐增强，故Cl－、Br－、I－的还原性逐渐增强。
【典例】下列对卤素的说法不符合递变规律的是( )
A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱
C．F－、Cl－、Br－、I－的还原性逐渐增强
D．卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变浅，密度增大
【解题指南】解答本题需注意以下两点：
(1)卤族元素性质上的相似性和递变性。
(2)卤族元素在性质上的特殊性。
【解析】选D。从F→I，原子半径依次增大，单质氧化性逐渐减弱，阴离子的还原性逐渐增强，氢化物的稳定性逐渐减弱，卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变深，密度也增大。

(1)按HF、HCl、HBr、HI的酸性如何变化？
提示：按HF、HCl、HBr、HI的酸性逐渐增强。
(2)碘单质有什么特殊性质？
提示：淀粉遇碘变蓝。
氟是一种反应性能极高的元素，被称为“化学界顽童”。但氟一旦与其他元素结合，就会成为耐热、难以被药品和溶剂侵蚀的具有“高度安全性能”的化合物。
(1)卤素单质中氧化性最强的是哪种单质？
提示：F2。
(2)F在化合物中有无正价？
提示：F在化合物中只显示－1价，无正价。
三言两语话重点
(1)元素周期表结构：七个周期、18个纵列。
(2)必记的性质：
①随着原子序数的递增，碱金属元素的金属性逐渐增强。
②随着原子序数的递增，卤族元素的非金属性逐渐减弱。
③同主族的元素，随着原子序数的递增，金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱。
1．可能存在的第119号未知元素，属于第ⅠA族元素，有人称为“类钫”。根据周期表中同族元素的相似性，下列有关“类钫”的预测中错误的是( )
A．“类钫”原子半径大于铯
B．“类钫”与O2加热反应只能生成一种氧化物
C．“类钫”在化合物中显＋1价
D．“类钫”与水反应比Na与水反应剧烈
【解析】选B。碱金属元素从上到下原子半径逐渐增大，A正确；“类钫”与O2反应的产物比O2与钠反应的产物更加复杂，B错误；“类钫”位于第ⅠA 族，在化合物中的化合价为＋1价，C正确；同主族元素随着核电荷数的增加，金属性逐渐增强，和水反应的激烈程度增加，D正确。
2．下列原子序数所代表的元素中，全部属于主族元素的一组是( )
A．22、26、11 B．13、15、35
C．29、34、16 D．18、12、14
【解析】选B。A项中22、26号元素和C项中的29号元素均为过渡元素；D项中的18号元素为0族元素。
3．下列各图若为元素周期表的一部分(表中数字代表原子序数)，其中合理的是( )
【解析】选D。原子序数为2，元素属于0族，在最右纵列；A、B错误；原子序数为3，元素属于ⅠA族，在最左纵列，C错误。
4．下列有关卤族元素的说法中，正确的是( )
A．酸性：HFO4>HClO4
B．最外层电子数：Br>I
C．密度：Cl2>Br2
D．热稳定性：HBr>HI
【解析】选D。氟元素无正价，无最高价含氧酸，A错误；卤族元素的最外层电子数都是7，B错误；随着原子序数的增大，卤族元素单质的密度逐渐增大，氢化物的稳定性逐渐减弱，C错误，D正确。
【补偿训练】
(教材二次开发·教材习题改编)如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】选C。由图可知，随着核电荷数的增大，碱金属的性质呈增大趋势，而碱金属单质的熔、沸点随核电荷数的增大而降低。
5．元素周期表中有多个分区，下图是元素周期表中的五个分区示意图。
请根据此图示，完成下列几个思考问题：
(1)d区和ds区属于过渡元素区，全部属于副族元素，这种说法正确吗？为什么？
提示：不正确。d区和ds区属于过渡元素区的说法是正确的，但是并非均是副族元素，其中还含有Ⅷ族。
(2)s区和p区均属于主族元素区的说法正确吗？
提示：不正确。p区中最后一个纵列是0族元素，不是主族元素。
(3)“s区全部都是金属元素”对吗？为什么？
提示：不正确。s区中有H元素，属于非金属元素。
(4)同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素的原子序数一定相差1吗？
提示：不一定，第2、3周期相差1；第4、5周期相差11；第6，7周期相差25。
【补偿训练】
下表为元素周期表的一部分。
(1)表中元素________的非金属性最强；元素__________的金属性最强；元素__________的单质在室温下呈液态(填写元素符号)。
(2)表中元素③的原子结构示意图是__________。
(3)表中元素⑥、⑦氢化物的稳定性顺序为____________>____________(填写化学式，下同)。
(4)表中元素最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸的分子式是__________。
提示：(1)F K Br (2)
(3)HCl HBr (4)HClO4族
别名
第ⅠA族(除氢外)
碱金属元素
第ⅦA族
卤族元素
0族
稀有气体元素
短周期
长周期
序号
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
2
8
8
18
18
32
32
0族元素
原子序数
2
10
18
36
54
86
118
族
主族(A)
副族(B)
Ⅷ
0
族数
7
7
1
1
列序号
1
2
13
14
15
16
17
3
4
5
6
7
11
12
8、9、10
18
族序号
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
Ⅷ
0
……
cZ
dM
bY
aX
……
族
周期
Ⅰ
A
Ⅱ
A
Ⅲ
A
Ⅳ
A
Ⅴ
A
Ⅵ
A
Ⅶ
A
1
①
2
②
⑤
3
③
⑥
4
④
⑦