21.碱金属元素与卤族元素 讲义-2023-2024学年高一化学上学期人教版2019必修第一册

沐澹化学 碱金属元素与卤族元素 一、碱金属元素 科学家发现第ⅠA族元素（除）中的锂、钠、钾、铷、铯、钫这些元素的性质有许多相似的地方，并且它们的氢氧化物都是易溶于水的强碱（的溶解度较小），所以将它们统称为碱金属。钫是放射性元素，在中学阶段不讨论其性质。 1.碱金属元素的原子结构和碱金属单质的物理性质 碱金属的化学性质非常活泼，在自然界中都是以化合态存在，它们的单质均是人工制得。 规律总结： ①原子结构的相似性：碱金属元素的原子最外层电子数相同均为1，因此很容易失去1个电子达到稳定结构，因此碱金属元素都容易形成价的化合物，没有其他正化合价。 ②粒子半径的递变性：碱金属元素原子核外的电子层不同，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。当碱金属原子（）变成离子（）时，半径锐减，但离子半径也是随着核电荷数的增加而增大。 ③碱金属单质的密度随核电荷数的变化规律：从大局看，随着核电荷数的增加密度逐渐增大；但是钾和钠的密度变化出现反常，这是因为和恰好处于第ⅠA族第三、四周期，其原子半径增大的程度超过了原子质量增大的程度。其中锂、钠、钾的密度比水还小，锂是最轻的金属，其密度比煤油还小约为水的一半，所以锂只能封在固体石蜡中保存，钠和钾即可以在煤油中保存又可以在石蜡油中保存。 ④碱金属单质的熔沸点的递变性：相比于其他大部分金属，碱金属的熔沸点较低，并且都随着核电荷数的增加而逐渐降低。 2.碱金属的化学性质 锂、钠、钾、铷、铯等原子与钠原子的结构相似，最外层都只有一个电子，容易失去，所以化学性质很活泼，都是非常活泼的金属元素，其单质具有较强的还原性。 ①碱金属与氧气反应 除了与氧气反应外，碱金属还能与氯气、硫等大多数的非金属发生反应。 ②碱金属与水反应 碱金属都能跟水反应，生成氢氧化物并放出氢气。 与水反应与与水反应相比温和很多；与水反应则比与水的反应剧烈，与水反应将会发生十分剧烈的爆炸。 碱金属与水反应生成的氢氧化物均为白的固体，它们的溶解度和碱性列于下表： 3.结论与规律 结论：碱金属元素的原子最外层只有一个电子，因此其化学性质相似，随着核电荷数的增加，电子层数的增多，原子半径逐渐增大，使原子核对最外层电子的引力逐渐减弱。因此，它们失去最外层电子的能力逐渐增强，金属性增强。 碱金属元素从锂到铯，金属性逐渐增强。具体表现为： ⅰ.与反应时，金属性强的碱金属反应现象更剧烈，氧化物的种类更复杂。 ⅱ.与或酸反应时，金属性强的碱金属反应现象更加剧烈、更容易置换出。 ⅲ.它们最高价氧化物对应的水化物——氢氧化物的碱性随着金属性的增强而增强。 二、卤族元素 “卤素”在希腊文中有“成盐元素”的意思。卤族元素包括氟、氯、溴、碘、砹、。其中砹和是放射性元素，我们高中阶段不做讨论。 1.卤族元素的原子结构和卤族单质的物理性质 卤族元素在自然界中都以化合态的形式存在，它们的单质也都是人工合成的。 规律总结： ①原子结构的相似性：卤素原子最外层电子数相同均为7，很容易得到1个电子形成稳定结构，因此卤素易形成价的化合物。卤素单质一般具有氧化性。 ②粒子半径的递变性：卤素原子核外的电子层不同，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。当卤素原子（）变成离子（）时，半径骤增，但离子半径也是随着核电荷数的增加而增大。 ③卤素单质的密度及熔沸点的递变性：由于卤素单质都是双原子分子构成的，其分子间的作用力主要取决于分子的相对分子质量，随着相对分子量的增大，分子间作用力变大，所以单质的状态由气态向固态转变。常温下，为气体，是液体（常温下唯一的液态非金属单质），是固体。其密度和熔沸点，均随着核电荷数的增加逐渐增大。 ④卤素单质的颜色及其溶液的颜色：到的颜色由淡黄绿色到紫黑色变化，颜色逐渐加深。卤素单质在水中的溶解度小（与水反应），但都易溶于有机溶剂，在不同的溶剂中其颜色有所不同。 在水和有机溶剂中主要是以自由分子状态存在，其颜色和单质的颜色相同，分别为黄绿色和红棕色。溴水和溴的有机溶剂的颜色会随着浓度的不同而发生变化，从黄色到红棕色（有时也说从橙黄到橙红色）。的在水中的溶解度很小[footnoteRef:2]，碘水的颜色与碘酒的颜色相同均为棕黄色，这是因为与溶剂形成了溶剂化分子导致的。在有机溶剂中的溶解度很大，在除酒精以外的有机溶剂中以自由分子的状态存在，其颜色与单质的颜色相同为紫色或紫红色。 [2: 由于碘单质在水中的溶解度很小，在实验室中配制浓度大的碘水时需要在水中加入少量，这是因为在水溶液中可以与反应，生成易溶于水的，进而增大了的溶解度。] ⑥溴单质，其在室温下为液体，液态的溴有剧毒且极易挥发，因此我们在保存液溴时需要在液溴表面加少量水进行液封，以防止液溴挥发。 ⑦碘单质，在常压下加热时，不经过熔化就直接变为紫色蒸气，蒸气遇冷会重新凝结