高中化学必修2【课时作业与单元检测】第一章第一节第2课时11818.pdf
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1、第 2 课时 元素的性质与原子结构 目标导航 1.了解碱金属、卤素原子在周期表中的位置。2.了解碱金属、卤素原子的结构特点,了解原子结构与元素性质的关系。3.了解碱金属、卤素性质的相似性与递变性,并能初步运用原子结构理论解释。一、碱金属元素 1结构特点(1)完成表格 元素名称 元素符号 核电荷数 原子结构示意图 最外层电子数 电子层数 原子半径/nm 碱 金 属 元 素 锂 Li 3 1 2 0.152 钠 Na 11 1 3 0.186 钾 K 19 1 4 0.227 铷 Rb 37 1 5 0.248 铯 Cs 55 1 6 0.265(2)得出结论:碱金属元素原子结构的共同点是最外层电
2、子数均为 1,不同点是电子层数和原子半径不同,其变化规律是随着核电荷数的增加,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大。2碱金属的性质(1)物理性质 (2)化学性质 与 O2反应 碱金属 化学反应方程式 反应程度 产物复杂程度 活泼性 Li 4LiO2=点燃2Li2O Na 2NaO2=点燃Na2O2 K KO2=点燃KO2 Rb Cs 与水反应 碱金属 钾 钠 实验操作 实验现象 熔成小球,浮于水面,四处游动,有轻微爆炸声,反应后溶液加酚酞变红 熔成小球,浮于水面,四处游动,有“嘶嘶”的响声,反应后溶液加酚酞变红 实验原理 2K2H2O=2KOHH2 2Na2H2O=2NaOHH2 结论 钾比钠的
3、活动性强 警示(1)因 Na、K 都是很活泼的金属易与 H2O 反应,故不能从溶液中置换出相对不活泼的金属。(2)碱金属单质性质的相似性和递变性是其原子结构的相似性和递变性的必然结果。【议一议】1判断下列说法是否正确。(1)碱金属元素即 A 元素。()(2)从上到下,碱金属单质密度依次增大,熔沸点依次降低。()(3)K 比 Na 活泼,故 K 可以从钠盐溶液中置换出 Na。()答案(1)(2)(3)2金属钠、钾在实验室中如何保存?答案 少量的钠和钾可保存在煤油中,并密封存放。二、卤族元素 1原子结构(1)完成表格 元素名称 氟(F)氯(Cl)溴(Br)碘(I)原子序数 9 17 35 53 原
4、子结构示意图 最外层电子数 7 7 7 7 电子层数 2 3 4 5 原子半径 由小到大(2)得出结论:卤族元素原子结构的共同点是最外层电子数都是 7,不同点是电子层数和原子半径不同,其变化规律是随着原子序数增大,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大。2卤族元素单质的性质(1)物理性质:F2 Cl2 Br2 I2 颜色:浅黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色颜色加深 熔、沸点:气体 气体 液体 固体 逐渐升高 密度:逐渐增大 水溶性:反应 溶解 溶解 微溶 逐渐减小(2)化学性质 与 H2反应 a填写下表 反应条件 化学方程式 产物稳定性 F2 暗处 H2F2=2HF 很稳定 Cl2 光照或点燃 H
5、2Cl2=光照或点燃2HCl 较稳定 Br2 加热 H2Br2=2HBr 不稳定 I2 不断加热 H2I22HI 很不稳定 b.得出结论: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。卤素单质间的置换反应 a填写下表:实验操作 实验现象 化学方程式 静置后,液体分层,上层无色,下层橙红色 2NaBrCl2=2NaClBr2 静置后,液体分层,上层无色,下层紫红色 2KIBr2=2KBrI2 静置后,液体分层,上层无色,下层紫红色 2KICl2=2KClI2 b.得出结论:Cl2、Br2、I2三种卤素单质的氧化性由强到弱的顺序是 Cl2
6、Br2I2,相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是 IBrCl。警示 因为 F2能与 H2O 发生反应(2F22H2O=4HFO2),所以 F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。【议一议】1判断正误(X 代表卤素)(1)卤素单质与水反应均可用 X2H2O=HXOHX 表示()(2)HX 都极易溶于水,它们的热稳定性随核电荷数增加而增强()(3)卤素单质的颜色从 F2I2按相对分子质量增大而加深()(4)将 F2通入 NaCl 溶液中可置换出 Cl2()答案(1)(2)(3)(4)解析(1)F2与 H2O 反应为 2F22H2O=4HFO2,不可用 X2H2O=HXOHX表示;(2)HX
7、的热稳定性随核电荷数的增加而减弱;(4)F2性质极活泼,遇盐溶液先和水反应,故不能将卤素从它的盐溶液里置换出来。2已知还原性 IBrClF,试从原子结构的角度分析原因。答案 还原性即微粒失去电子的能力。按 IBrClF的顺序,离子的半径逐渐减小,原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大,失去电子的能力逐渐减弱,故还原性逐渐减弱。一、碱金属元素单质化学性质的 相似性和递变性【例 1】下列对碱金属性质的叙述中,正确的是()A碱金属元素的单质具有强还原性,可置换出硫酸铜溶液中的铜单质 B单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物 C碱金属单质与水反应生成碱和氢气 D单质熔、沸点随着原子序数递增而升高 答案 C 解
8、析 A 项中碱金属元素的单质具有强还原性,但活泼的金属易与 H2O 反应,故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属,A 项错;锂在空气中燃烧生成的是氧化锂,而不是过氧化锂,B 项错;碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低,D 项错;碱金属都能与水反应生成对应的碱和氢气,只是反应越来越剧烈,C 项正确。要点归纳 碱金属的原子结构与化学性质的关系 1相似性(R 表示碱金属元素)原子都容易失去最外层的一个电子,化学性质活泼,它们的单质都具有较强的还原性,它 们 都 能 与 氧 气 等 非金 属 单 质 及 水 反 应。碱 金 属 与 水 反 应 的 通式 为 2R2H2O=2ROHH2。2递变性 随
9、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,CsOH 的碱性最强。变式训练 1 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:KNaLi,故 K 可以从 NaCl 溶
10、液中置换出金属钠 C熔、沸点:LiNaK D碱性:LiOHNaOHKOH 答案 B 解析 A 中锂的活泼性比钠弱,与水反应不如钠剧烈;B 中还原性,KNaLi,但 K不能置换出 NaCl 溶液中的 Na,而是先与 H2O 反应;C 中碱金属元素从 Li 到 Cs,熔、沸点逐渐降低,即 LiNaKRbCs;D 中从 Li 到 Cs,碱金属元素的金属性逐渐增强,对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强,即碱性:LiOHNaOHKOHRbOHCsOH。二、卤素单质的相似性、递变性和特性【例 2】下列对卤素的说法不符合递变规律的是()AF2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱 BHF、HCl、HBr、
11、HI 的热稳定性逐渐减弱 CF、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 答案 D 解析 从 FI 原子半径依次增大,单质氧化性逐渐减弱,则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的顺序颜色逐渐变深,密度也逐渐增大。要点归纳 卤素的原子结构与化学性质的关系 1相似性(X 表示卤素元素)卤素原子都容易得到一个电子使其最外层达到 8 个电子的稳定结构,它们的单质都是活泼的非金属单质,都具有较强的氧化性。(1)与 H2反应:X2H2=一定条件2HX。(2)与活泼金属(如 Na)反应:2NaX2=点燃
12、2NaX。(3)与 H2O 反应 X2H2O=HXHXO(XCl、Br、I);2F22H2O=4HFO2。(4)与 NaOH 溶液反应 X22NaOH=NaXNaXOH2O(XCl、Br、I)。2递变性(X 表示卤素元素)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:HFHClHBrHI;还原性:HFHClHBrHI。(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
13、卤化物(如 FeI2)。(4)氢化物都易溶于水,其水溶液酸性依次增强,氢化物中 HCl、HBr、HI 的熔、沸点依次升高,HF 的熔、沸点最高。(5)最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱,即酸性:HClO4HBrO4HIO4,HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸。变式训练 2 砹是原子序数最大的卤族元素,根据卤素性质的递变规律,对砹及其化合物的叙述,正确的是()A与 H2化合能力:At2I2 B砹在常温下为白色固体 C砹原子的最外电子层上有 7 个电子 D砹能从 NaCl 溶液中置换出氯单质 答案 C 解析 从 F2到 At2,元素的非金属性逐渐减弱,与 H2化合能力逐渐减弱,A 项不正确;由
14、F2到 I2,单质的颜色依次加深,I2是紫黑色固体,则砹为黑色固体,B 项不正确;卤族元素的原子,最外层上都有 7 个电子,C 项正确;因氧化性 Cl2At2,所以 At2不能从 NaCl 溶液中置换出 Cl2,D 项不正确。解题方法归纳 卤素的特性(1)氟元素无正价,无含氧酸。F的还原性极弱。(2)X2H2O=HXHXO 而 2F22H2O=4HFO2(3)Br2在常温下是唯一的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。1关于碱金属元素的说法中正确的是 ()AA 族元素都是碱金属元素 B碱金属单质可将铜从其盐溶液中
15、置换出来 C金属钾具有强还原性,K具有强氧化性 DCs 常温下与水反应会发生爆炸 答案 D 解析 A 族元素还有氢元素,A 错;碱金属单质非常活泼,在水溶液中先与水反应生成强碱再与铜离子反应生成 Cu(OH)2沉淀,而不能将铜置换出来,B 错;由于钾原子的最外层只有 1 个电子,钾单质具有较强的还原性,但是其失去电子后形成的 K最外层已经达到 8 电子的稳定结构,其氧化性非常弱,C 错;Cs 是还原性比 Li、Na、K、Rb都强的金属单质,与水反应会发生爆炸,D 正确。2下列关于卤素的叙述正确的是 ()A卤素是典型的非金属元素,因此不能与其他非金属元素化合 B卤素单质越活泼,其熔、沸点就越高
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