高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 元素周期表的应用第2课时学案

第2课时　研究同主族元素的性质

自主学习

一、ⅠA族(除H外)元素性质的递变规律探究

1．单质及化合物性质的递变性

2．碱金属元素的性质与原子结构之间的关系

从Li→Cs，最外层电子数均为1，但随核电荷数的增加，电子层数逐渐      →原子半径逐渐      →原子核对最外层电子(1个)的引力逐渐      →元素原子的失电子能力逐渐      →元素的金属性逐渐      。

二、卤族元素性质的递变规律探究

卤素单质的结构及化学性质递变性。

1．判断下列说法是否正确：

(1)元素周期表中ⅠA族元素全部是碱金属元素。(　 　)

(2)Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多。 (　 　)

2．Li、Na、K、Rb、 Cs性质存在哪些递变性？和它们的原子结构有怎么样的关系？

3．门捷列夫在编制元素周期表时，人类只发现了六十多种元素，因此他做过很多大胆的预测，如他就预测在硅和锡之间存在一种元素——“类硅”，多年后该元素被德国化学家文克勒发现并命名为“锗”。它的原子量、密度和有关性质都与门捷列夫的预言惊人的相似：

(1)锗的原子序数是32，请预测它在元素周期表中的位置。

(2)预测锗的常见化合价，写出锗的最高价氧化物。

(3)模拟硅的性质，写出锗的最高价氧化物与氢氧化钠溶液反应的化学方程式。

合作探究

同主族元素性质的相似性和递变性

　材料：门捷列夫在研究元素周期表时，科学地预言了11种尚未发现的元素，为它们在周期表中留下空位。例如，他发现在铝的下方有一个与铝类似的元素“类铝”，并预测了它的性质。1875年，法国化学家发现了这种元素，将它命名为镓。镓的性质与门捷列夫推测的一样。

同主族金属元素性质的对比

　(1)钾的金属性比钠强，请你列举两个例子证明这一事实。

(2)镓的失电子能力与铝相比，哪个强？

陌生元素性质的预测

　(1)镓是一种低熔点高沸点的稀有金属，有“电子工业脊梁”的美誉。镓与铜、镍、锡、金等可组成冷焊剂，适于金属间及其与陶瓷间的冷焊接与空洞堵塞。镓的性质与铝相似，请写出Ga2O3和NaOH、 Ga(OH)3与HCl反应的化学方程式。

(2)你知道门捷列夫是如何做出如此准确的预测的吗？

1．相似性(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)碱金属的化学性质及比较

　　　思考讨论:

(1)①K比Na活泼，K可以从钠盐溶液中置换出Na吗？为什么？

②碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性，这句话对吗？为什么？

(2)社会生产、科学研究和国防建设等部门，对时间的要求特别高。它们要求时间要精准到千分之一秒，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”。

铯是属于第6周期的碱金属元素，推测金属铯与水反应的现象，写反应的方程式并判断CsOH的碱性强弱。

【典例】(双选)某主族元素的原子最外层是第5层，其上有1个电子，下列描述中正确的是(　　)

A．常温下，其单质与水反应不如钠与水反应剧烈

B．其原子半径比钾原子半径小

C．其碳酸盐易溶于水

D．其氢氧化物能使氢氧化铝溶解

(1)现有某主族元素的原子最外层是第5层，其上有2个电子，预测其失电子能力与钙的关系。(关键能力——分析与推测)

(2)该元素的碳酸盐是否易溶于水呢？(关键能力——分析与预测)

1．(2021·滨州高一检测)下列说法中，不符合ⅦA族元素性质特征的是(　　)

A．从上到下元素的非金属性增强

B．易形成－1价离子

C．最高价氧化物对应的水化物显酸性

D．从上到下氢化物的稳定性依次减弱

2．镭是元素周期表中第7周期ⅡA族元素，下列关于镭的性质描述中不正确的是(　　)

A．在化合物中呈＋2价

B．单质能和水反应，放出氢气

C．镭比钙的金属性弱

D．碳酸镭难溶于水

　人体液的渗透压平衡主要通过钠离子和氯离子进行调节，钠离子的另一个重要作用是调节神经元轴突膜内外的电荷，钠离子与钾离子的浓度差变化是神经冲动传递的物质基础，世界卫生组织建议每人每日摄入1～2克钠盐，钾离子也参与调节渗透压与轴突膜内外的电荷，人体中心脏、肝脏、脾脏等器官中钾比较富集。

下列与碱金属元素有关的比较中不正确的是(　　)

A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈

B．还原性：K>Na，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠

C．熔、沸点：Li>Na>K

D．碱性：LiOH<NaOH<KOH

卤素单质的相似性和递变性

　材料：瑞典化学家贝采里乌斯在焙烧黄铜矿时得到了一种莫名其妙的物质，它的化学性质跟碲十分相似，经过多次实验之后，贝采里乌斯认为这是一种新元素，于是他仿照硫(拉丁文原意是地球)给它起名叫硒(拉丁文意思是月亮)。

同主族元素性质验证

　(1)硒是34号元素，推断其在元素周期表中的位置。

(2)根据硒在元素周期表中的位置，预测硒的常见化合价，写出硒的氢化物和最高价氧化物对应水化物的化学式。

卤素单质的性质比较

以下为卤素单质之间的置换反应实验

(1)将少量新制的氯水分别加入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置，可以看到哪些现象？写出反应的化学方程式。

(2)将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置，可以看到哪些现象？写出反应的化学方程式。

(3)通过上述实验你可以得出哪些结论？

卤素单质的相似性和递变性

1．相似性

2．递变性

具体情况如下：

3.特殊性

(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。

　　　　　　知识拓展:

1．卤素的特性

(1)氟元素无正价，无含氧酸。F－的还原性极弱。

(2)X2＋H2O===HX＋HXO而2F2＋2H2O===4HF＋O2

(3)在常温下，Br2是唯一一种液态非金属单质。

(4)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。

(5)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。

2．溴和碘在有机溶剂中的颜色

溴和碘在有机溶剂中浓度不同，颜色不同。碘在水中一般为黄色到褐色，在有机溶剂中一般为紫色到紫红色；溴在水中一般为黄色到棕色，在有机溶剂中一般为橙色到橙红色。在一定条件下，溶液颜色可以作为判断是否有相应物质生成的依据。

【典例】1940年，意大利化学家西格雷发现了第85号元素，它被命名为“砹(At)”。在希腊文里，砹的意思是“不稳定”。西格雷后来迁居到了美国，和美国科学家科里森、麦肯齐在加利福尼亚大学用“原子大炮”——回旋加速器加速氦原子核，轰击金属铋209，由此制得了第85号元素——“亚碘”，即是砹。砹(At)是卤族元素中位于碘后面的元素，推测砹和砹的化合物正确的是(　　)

A．与H2化合的能力：At2>I2

B．砹在常温下是白色固体

C．砹原子的最外层上有7个电子

D．砹易溶于水，难溶于四氯化碳

1．随着卤族元素原子半径的增大，下列递变规律正确的是(　　)

A．单质的熔点逐渐降低

B．卤素离子的还原性逐渐增强

C．气态氢化物的稳定性逐渐增强

D．单质的氧化性逐渐增强

2．下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是(　　)

A．卤素单质的最外层电子数都是7

B．从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次减小

C．其单质都有颜色，都有毒

D．其最高价含氧酸的通式都为HXO4

　　　【拔高题组】

1．X、Y是元素周期表第ⅦA族中的两种元素，X的非金属性比Y强。则下列叙述中正确的是(　　)

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．X的气态氢化物的酸性一定比Y的气态氢化物的酸性强

2．(2021·马鞍山高一检测)下列各组性质比较，完全正确的是(　　)

①酸性：HClO4>HBrO4>HIO4

②碱性：Ba(OH)2>Ca(OH)2>Mg(OH)2

③稳定性：HCl>H2S>PH3

④还原性：F－>Cl－>Br－

A．①②③　　　　　　 B．②③④

C．①②④         D．全部

　元素在元素周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，如氮族元素是位于元素周期表ⅤA 族的元素，在生活中有广泛应用，如用N2作防腐气体，液氮还可用作制冷剂，P可用于制造农药等。如图是元素周期表的一部分。

(1)阴影部分中的元素N在元素周期表中的位置是什么？根据元素周期律，预测H3AsO4与 H3PO4酸性强弱的关系是什么？

(2)元素硫的最高正价和最低负价的代数和是多少？在一定条件下，S与H2反应有一定难度，请判断：在相同条件下Se与H2反应的难度比S与H2反应的难度更大还是更小？

(3)Br2具有较强的氧化性，SO2具有较强的还原性，将SO2气体通入溴水后，溶液中存在的主要离子有哪些？

课堂测评

1．(水平1)下列碱金属元素的性质从上到下递变规律正确的是(　　)

A．金属性逐渐增强

B．化合价逐渐升高

C．失电子能力逐渐减弱

D．最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱

2．(水平2)下列递变情况中正确的是(　　)

A．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次降低

B．HF、HCl、HBr、HI的还原性依次减弱

C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强

D．HF、HCl、HBr、HI的酸性依次增强

3．(水平2)下列有关物质性质的比较正确的是(　　)

①同主族元素的单质从上到下，氧化性逐渐减弱，熔点逐渐升高

②元素的非金属性越强，气态氢化物的热稳定性越弱

③单质与水反应的剧烈程度：F2>Cl2>Br2>I2

④元素的非金属性越强，它的气态氢化物的酸性越强

⑤还原性：S2－>Se2－

⑥酸性：HNO3>H3PO4

A．①③　　　　　 B．②④

C．③⑥        D．⑤⑥

　　　补偿训练:

以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是(　　)

A．ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子

B．同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大

C．ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强

D．同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低

4. (水平1)有人称可能存在的第119号未知元素为“类钫”。根据元素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．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

5．(水平2)(1)根据同主族元素性质的相似性和递变性进行预测：酸性强弱：H3AsO4____________H3PO4(用“＞”或“＜”表示)。

(2)推测原子序数为34的元素硒(Se)处于元素周期表中____________族，关于Se的预测正确的是____________。

A．常温下Se单质是气体

B．Se最高价氧化物的水化物能和NaOH发生反应

C．氢化物的化学式为H2Se

D．常见的氧化物只有SeO3

(3)某同学为验证同主族元素的递变规律，准备了如下药品：①液溴；②碘；③硝酸；④水；⑤钠；⑥镁条；⑦铝条；⑧钾。

准备选用的药品是____________；所做的实验是_______________(用化学方程式表示)，

判断依据是______________________________。