新人教版高中化学必修2学案第1章物质结构元素周期律第一节第2课时元素的性质与原子结构学案.docx
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新人教版高中化学必修2学案第1章物质结构元素周期律第一节第2课时元素的性质与原子结构学案
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+O2
Na2O2。
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+Cl2
2HCl
较稳定
Br2
加热至一定温度
H2+Br2
2HBr
较不稳定
I2
不断加热
H2+I2
2HI
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+X2 2HX (2)与活泼金属(如Na)反应: 2Na+X2 2NaX (3)与水反应: X2+H2OHX+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+3X2 2FeX3(X=F、Cl、Br) Fe+I2 FeI2 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+H2OHX+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+H2OHX+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>BrB.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NaBrD.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.①④B.①③④ C.①②④D.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+O2 Na2O2 ③2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,Na2O+H2O===2NaOH,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ ④2H2+O2 2H2O 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+Y NaCl”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+Cl2 2NaCl ②2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O (3)2Na+ 2 Na2 2 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1g/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.HBrB.HCl C.Cl2D.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7.8g跟水完全反应时,放出的氢气在标准状况下为0.2g,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 =39g/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
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