6.第1章 第3节 第2课时 研究同主族元素的性质-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019 双选）

第2课时　研究同主族元素的性质 课程标准解读 1．以ⅠA、ⅦA族为例，掌握同主族元素性质的递变规律。 2．能运用原子结构理论初步解释同主族元素性质的递变规律。 知识点一　碱金属元素的结构与性质 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．原子结构特点 (1)原子结构 元素符号 Li Na K Rb Cs 原子结构示意图 (2)对比归纳 ①相似性：最外层电子数都是1。 ②递变性：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．单质及化合物性质的递变性 结构及性质 规律 原子半径 单质的还原性 与水、氧气反应 的剧烈程度 最高价氧化物对应 水化物的碱性 3．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，电子层数逐渐增多→原子半径逐渐增大→原子核对最外层电子(1个)的引力逐渐减弱→元素原子的失电子能力逐渐增强→元素的金属性逐渐增强。 第ⅠA族元素除了氢之外，其余的金属元素称碱金属，由于最外层均为1个电子，通常呈现＋1价，化学性质相似，通常能与大多数非金属、水、酸等发生反应。　　 [判断正误](正确的打“√”，错误的打“×”) (1)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)从锂到铯，碱金属元素单质的密度依次增大。(×) (3)碱金属元素单质都应该保存在煤油中。(×) (4)金属性：Li>Na>K>Rb。(×) (5)碱金属元素的最外层电子数相同，由于电子层数逐渐增多，失电子能力逐渐增强，所以与水反应的剧烈程度增强。(√) (6)碱性：LiOH>NaOH>KOH>RbOH。(×) (7)从上往下，碱金属的熔点降低。(√) 学生用书第26页 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”。 问题1　铯的原子序数为55，它在周期表中第几周期？几主族？画出Cs元素的原子结构示意图。 提示：　Cs元素在元素周期表中第6周期ⅠA族，其原子结构示意图可表示为。 问题2　铯元素所在的族中的所有金属元素通常呈现的化合价是多少？铯与氧元素形成的氧化物，过氧化物和超氧化物的化学式是什么？ 提示：　＋1，它们分别是Cs2O、Cs2O2和CsO2。 问题3　根据同主族元素性质递变规律，推测金属铯与水反应的现象，写出反应方程式并判断CsOH的碱性强弱。 提示：　碱金属元素随电子层数的增加，金属性逐渐增强。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。 碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性 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 Li Na K Rb Cs 单质 与O2 反应越来越剧烈，产物分别是 Li2O Na2O、Na2O2 K2O、K2O2、KO2 更复杂氧化物 与水 反应越来越剧烈，现象分别是 缓慢反应 剧烈反应 轻微爆炸 剧烈爆炸 最高价氧化物对应的水化物 碱性强弱：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH 　　 1．下列金属与水反应最剧烈的是(　　) A．Li B．K C．Rb D．Cs D　[在碱金属中，随着元素原子电子层数的增多，碱金属的金属活动性增强，四个选项中与水反应最剧烈的应是Cs。] 2．下列说法中错误的是(　　) A．钾的金属性比钠强 B．镁的金属性比钙的强 C．NaOH的碱性比LiOH强 D．钾与水反应比钠与水反应剧烈 B　[由于金属性：K>Na>Li，故碱性：KOH>NaOH>LiOH，钾与水比钠与水反应剧烈；同主族元素从上到下原子半径增大，失电子能力增强，金属性增强，故B错误。] 3．下列有关碱金属的说法不正确的是(　　) A．均为ⅠA族元素，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<NaOH<KOH<RbOH<CsOH D．从Li到Cs，核电荷数依次增加，电子层数、原子半径依次增大 B　[碱金属元素位于周期表ⅠA族，主族序数等于元素原子核外最外层电子数，故碱金属元素原子的最外层电子数为1，A正确；同主族元素从上到下，原子的核外电子层数依次增加，失电子能力逐渐增强，单质的还原性逐渐增强，还原性：Li<Na<K<Rb<Cs，B错误；同主族元素原子的核外电子层数依次增加，失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，即碱性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH，C正确；同主族元素从上到下，原子的核电荷数依次增加，电子层数、原子半径依次增大，D正确。] 学生用书第27页 知识点二　卤族元素的结构与性质　　　　　　　　　　　　　　　　 1．卤族元素原子结构和性质的相似性 元素(名 称与符号) 氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I) 原子结构 示意图 最外层 电子数 都为7 最高正价 无 ＋7价 最低负价 都为－1价 自然界中 存在形态 全部以化合态形式存在 最高价 含氧酸 无 HClO4 HBrO4 HIO4 气态氢化物 HF HCl HBr HI 2．卤族元素性质的递变性 (1)卤族元素单质的物理性质及递变性 　　　单质 　　　 F2 Cl2 Br2 I2 颜色 浅黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色 状态 气体 气体 液体 固体 密度 逐渐增大 熔、沸点 逐渐升高 (2)卤素单质的结构及化学性质递变性 结构及化学性质 规律 原子半径 单质的氧化性 阴离子的 还原性 与H2化合的 难易程度 氢化物的 稳定性 最高价氧化物对 应水化物的酸性 3．卤族元素的性质与原子结构之间的关系 从F→I，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→原子核对最外层电子的引力逐渐减弱→元素原子的得电子能力逐渐减弱→元素的非金属性逐渐减弱。 [判断正误](正确的打“√”，错误的打“×”) (1)同主族元素自上至下，碱金属和卤族元素单质的熔、沸点都逐渐增大。(×) (2)同主族元素随核电荷数的增加，气态氢化物的稳定性逐渐增强。(×) (3)酸性：HNO3＜H3PO4＜H3AsO4。(×) (4)稳定性：NH3＞PH3，还原性：SiH4＞CH4。(√) (5)At可能为白色单质。(×) (6)卤素单质都有毒，溴有很强的腐蚀性，液溴易挥发，保存时要加一些水进行“水封”。(√) (7)卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)与活泼金属都能反应生成相应的金属卤化物。(√) (8)卤素单质只具有氧化性，不具有还原性。(×) 学生用书第28页 (一)卤素原子的原子结构 (二)卤素单质的化学性质 实验 操作 实验 现象 溶液分上、下两层，下层呈橙色 溶液分上、下两层，下层呈紫色 溶液分上、下两层，下层呈紫色 反应 原理 2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2 2KI＋Cl2===2KCl＋I2 2KI＋Br2===2KBr＋I2 实验 结论 Cl2、Br2、I2的氧化性依次减弱 问题1　随着核电荷数的增加，卤素单质的熔沸点有什么变化规律？颜色又有何变化？ 提示：　卤素单质的熔沸点按F2、Cl2、Br2、I2、At2从上到下逐渐升高，状态由气态→液态→固态；颜色逐渐加深。 问题2　卤族元素原子结构有什么相似性和递变性？ 提示：　 元素 相同点 最外电子层上都有7个电子 最高化合价是＋7(除F外)，最低化合价为－1价 递变性 核电荷数逐渐增大 电子层数逐渐增多 原子半径逐渐增大 问题3　请分析造成卤素性质的相似性和递变性的结构原因。你能从中体会出元素之间存在着什么样的内在联系和内部规律性吗？ 提示：　卤素性质相似的结构原因是各自的最外层电子数目相同，递变性是由于随着核电荷数的增大电子层数逐渐增多、原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的作用力逐渐减弱所致。 体会到：最外层电子数相同的元素的原子，性质具有一定的相似性，且随着电子层数的增多又具有一定的递变性。 问题4　氟单质能置换出氯化钠溶液中的氯吗？ 提示：　不能，氟首先与溶液中的水反应，2F2＋2H2O===4HF＋O2。 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： 物质 性质 单质 从F2→I2与H2反应越来越难 氢化物 稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI 还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI 酸性：HF＜HCl＜HBr＜H(HF为弱酸)I 最高价氧 化物对应 水化物 酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4(氟没有含氧酸) 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。　　 1．下列关于卤族元素在周期表中由上到下性质发生递变的叙述中，正确的是(　　) ①单质的氧化性增强　②单质的颜色加深　③气态氢化物的稳定性增强　④单质的沸点升高　⑤阴离子的还原性增强 A．①②③ B．②③④ C．②④⑤ D．①③⑤ C　[①卤族元素从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，对应单质的氧化性逐渐减弱，故①错误；②卤素单质从上到下，单质的颜色分别为浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色，颜色逐渐加深，故②正确；③卤族元素从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性减弱，故③错误；④从上到下单质的相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，单质的沸点逐渐升高，故④正确；⑤卤族元素从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱，对应阴离子的还原性逐渐增强，故⑤正确。] 学生用书第29页 2．卤素单质的性质与F2>Cl2>Br2>I2的变化规律不符合的是(　　) A．与H2反应的剧烈程度 B．非金属的活泼性 C．单质的氧化性 D．单质的熔、沸点 D　[常温下F2和Cl2是气态，Br2是液态，I2是固态，所以单质的熔、沸点逐渐升高。] 3．(双选)下列关于物质性质变化的比较，不正确的是(　　) A．稳定性强弱：HF>HCl>HBr>HI B．原子半径大小：Na>S>O C．碱性强弱：NaOH>KOH>LiOH D．还原性强弱：F－>Cl－>I－ CD　[F、Cl、Br、I位于同一主族，原子序数逐渐增大，所以根据同一主族元素性质的递变规律可知，氢化物稳定性的强弱顺序是HF>HCl>HBr>HI，A正确；Na与S位于同一周期，从左到右原子半径逐渐减小，所以Na>S，而S和O位于同一主族，从上到下原子半径逐渐增大，所以S>O，B正确；Li、Na、K位于同一主族，且均为金属，从上到下金属性逐渐增强，所以碱性：KOH>NaOH>LiOH，C错误；F2、Cl2、Br2的氧化性逐渐减弱，所以对应离子的还原性逐渐增强，D不正确。] 知识点三　同主族元素性质递变规律 　　　　　　　　　　　　　　　　 同一主族的元素最外层电子数相同，化学性质相似，但是最外层电子数相同的元素化学性质不一定相同。如Mg和He的最外层电子数均为2，化学性质却截然不同。　　 [判断正误](正确的打“√”，错误的打“×”) (1)元素周期表中得电子能力最强的元素是He。(×) (2)每一主族包含的元素要么全是金属，要么全是非金属元素。(×) (3)同一主族元素从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。(√) (4)同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大的主要原因是电子层数逐渐增多。(√) (5)同一周期或同一主族的元素性质的相似性和递变性均与原子结构有关。(√) (6)同一主族元素的化合价均相同，均等于族序数。(×) 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。 问题1　阴影部分中的元素As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？ 提示：　As元素处在周期表中第四周期ⅤA族；由于同一主族从上到下元素的非金属逐渐减弱，故酸性：H3AsO4＜H3PO4。 问题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？ 提示：　S元素的最高正价为＋6，最低负价为－2，二者代数和为4；由于Se与S同主族，且Se在S的下一周期，S的非金属性强于Se，故Se与H2反应的难度更大。 问题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？ 提示：　溶液中发生Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－反应，故溶液中存在主要离子有H＋、Br－、SO。 学生用书第30页 同主族元素原子结构与性质的递变规律 内容 同主族(自上而下) 原子结构 电子层数 增多 最外层电子数 相同 原子半径 逐渐增大 元素性质 原子得电子能力 减弱 原子失电子能力 增强 元素的金属性 增强 元素的非金属性 减弱 元素的主要化合价 最高正价数＝主族序数(F无正价，O无最高正价) 单质和化合物 单质还原性与氧化性 还原性增强，氧化性减弱 非金属元素气态氢化物的形成及稳定性 形成由易到难，稳定性由强到弱 最高价氧化物对应的水化物酸碱性 酸性 减弱 碱性 增强 非金属气态氢化物的还原性 增强 离子氧化还原能力 阳离子氧化性 减弱 阴离子还原性 增强 　　 1．下列说法正确的是(　　) A．碱金属元素单质的熔点随原子序数递增而降低 B．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数 C．族序数等于其周期序数的元素一定是金属元素 D．ⅦA族元素的阴离子还原性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强 A　[碱金属元素随着原子序数的递增原子半径逐渐增大，单质的熔点逐渐降低，A项正确；同种元素的不同核素质子数相同，中子数不同，B项错误；氢元素族序数等于其周期数，属于非金属元素，C项错误；ⅦA族阴离子还原性越强，元素的非金属性越弱，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越弱，D项错误。] 2．(2024·厦门市双十中学高一检测)根据元素周期律和元素周期表的知识分析下面的推断，其中错误的是(　　) A．铍(Be)的氧化物及氢氧化物可能具有两性 B．Sr(OH)2的碱性强于Ba(OH)2 C．砹(At)的单质是有色固体，HAt很不稳定 D．AsH3是无色、有毒的气体 B　[Be与Al在周期表中位于对角线位置，性质相似，氢氧化铝具有两性，则铍(Be)是一种金属，它的最高价氧化物对应的水化物可能具有两性，A正确；同主族元素从上到下金属性逐渐增强，金属性：Sr<Ba，最高价氧化物对应的水化物的碱性：Sr(OH)2<Ba(OH)2，B错误；由卤族元素单质及化合物的递变性可知，单质的颜色随原子序数增大而加深，气态氢化物稳定性随原子序数增大而减弱，则砹是一种有色固体，HAt不稳定，C正确；As与P位于同主族，AsH3是无色、有毒气体，D正确。] 3．(2024·牡丹江市高一月考)第119号未知元素，有人称为“类钫”。根据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 A　[119号元素在ⅠA族，根据锂、钠、钾、铷、铯、钫的顺序进行分析，同主族元素的单质熔点依次降低，故A项错误；该元素为ⅠA族元素，化合价为＋1价，故B项正确；因为钫有放射性，可以推知该元素也有放射性，故C项正确；根据同族元素规律推断，密度依次增大，所以该元素的单质密度大于1 g·cm－3，故D项正确。] 　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)ⅠA族元素不等同于碱金属元素，碱金属元素是指除氢元素之外的金属元素。 (2)同主族元素既有相似性又有递变性，绝不能用“相同”描述同主族不同周期元素的“相似性”。 (3)同一周期从左到右元素性质的递变性与同一主族从上到下元素性质的递变性不能混为一谈，元素的性质取决于元素原子结构。 学生用书第31页 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．锂(Li)是世界上最轻的金属，它属于碱金属的一种。下列说法正确的是(　　) A．碱金属单质在氧气中燃烧，都生成过氧化物 B．Li是碱金属原子中半径最小的原子 C．Li、Na、K、Rb＋的最外层都只有一个电子 D．Na＋比Li多一个电子层 B　[碱金属单质在氧气中燃烧，并非都能生成过氧化物，如锂在氧气中燃烧只生成氧化锂，A错误；Li是碱金属元素原子中半径最小的原子，B正确；Li、Na、K的最外层都只有一个电子，Rb＋的最外层有8个电子，C错误；Na＋和Li的电子层数相同，都有2个电子层，D错误。] 2．具有下列结构的原子一定属于碱金属元素的是(　　) A．最外层只有一个电子 B．最外层电子数为次外层电子数的一半 C．M层电子数为K层电子数的 D．最外层电子数是电子层数的3倍 C　[原子的最外层只有一个电子的元素，除碱金属元素以外，还可能是H元素，也可能是Cr、Cu等少数过渡元素，A错误；原子的最外层电子数为次外层电子数的一半，可以是Li、Si元素，B错误；原子的M层电子数为K层电子数的，只能是Na元素，C正确；原子的最外层电子数是电子层数的3倍，只能是O元素，D错误。] 3．下列关于卤素的叙述不正确的是(　　) A．随核电荷数递增，卤素单质的熔、沸点升高 B．随核电荷数递增，卤化氢的稳定性增强 C．随核电荷数递增，卤素离子的还原性增强 D．随核电荷数递增，卤素原子半径增大 B　[卤族元素从上到下，单质的熔、沸点逐渐升高，A正确；同主族元素从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，对应简单氢化物的稳定性逐渐减弱，B错误；卤族元素从上到下，单质的氧化性逐渐减弱，对应离子的还原性逐渐增强，C正确；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，D正确。] 4．卤族元素的单质能与H2反应，反应情况如下表所示： F2 在暗处能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定 Cl2 光照或点燃时发生反应，生成的氯化氢较稳定 Br2 加热至一定温度才能反应，生成的溴化氢不如氯化氢稳定 I2 不断加热才能缓慢反应，同一条件下，生成的HI会分解 (1)卤族元素位于周期表中的________族。 (2)依据上表，可以推测出：随着核电荷数的增加，________(填字母)。 a．单质的熔、沸点逐渐升高 b．元素的非金属性逐渐减弱 c．卤化氢的还原性依次减弱 d．卤化氢的稳定性依次减弱 (3)I2与H2反应的化学方程式是___________________________________________。 (4)不同卤素原子之间可形成卤素互化物，其性质与卤素单质相近。BrCl和FeCl2水溶液发生反应的化学方程式为________________________________________________。 解析：　(1)卤族元素的最外层电子数＝元素的族序数＝7，所以卤族元素位于周期表中的ⅦA族；(2)a．卤族元素，随着原子序数的递增，单质的熔、沸点逐渐升高，但是根据表中数据无法判断，故错误；b．根据表中的信息：单质和氢气化合越来越难，得到卤族元素随着原子序数的递增，元素的非金属性逐渐减弱，故正确；c．元素的非金属性逐渐减弱，卤化氢的还原性依次增强，故错误；d．元素的非金属性逐渐减弱，所以卤化氢的稳定性依次减弱，故正确；(3)I2与H2反应生成碘化氢是可逆反应，反应的化学方程式是H2＋I22HI；(4)不同卤素原子之间可形成卤素互化物，其性质与卤素单质相近，根据氯气和FeCl2之间反应生成FeCl3的原理，推断BrCl和FeCl2在水溶液中发生反应的化学方程式为3BrCl＋6FeCl2===5FeCl3＋FeBr3。 答案：　(1)ⅦA　(2)bd　(3)H2＋I22HI (4)3BrCl＋6FeCl2===5FeCl3＋FeBr3 学科网（北京）股份有限公司 $$