第1章 第3节 元素周期表的应用-第2课时 研究同主族元素的性质课件 2024-2025学年高中化学鲁科版（2019）必修第二册

第1章　原子结构　元素周期律 第3节　元素周期表的应用 第2课时　研究同主族元素的性质 素养目标 1.以ⅠA族和ⅦA族为例,掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系,学会运用证据推理与模型认知的化学学科核心素养解决实际问题。 2.从宏观辨识与微观探析的视角学习金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。 3.能设计实验探究同主族元素的非金属性、金属性强弱,培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。 学习要点 一个规律(同主族元素性质的递变规律):同主族元素自上而下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱;失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱。 知识点一碱金属(ⅠA族的金属) 元素性质的相似性和递变性 基础落实•必备知识全过关 一、碱金属元素的原子结构特点及单质的物理性质 1.碱金属元素的原子结构的相似性和递变性 元素名称 锂 钠 钾 铷 铯 元素符号  ______ ______ ______ ______ ______ 原子结构 示意图           相似性 最外层均有　　个电子  递变性 从Li到Cs随核电荷数的增加,电子层数逐渐　　　　,原子半径逐渐　　　　  Li　 Na K　 Rb　 Cs　 1 增多 增大 2.碱金属单质物理性质的相似性和递变性 碱金属单质 相似性 颜色 银白色(除Cs外) 硬度 比较软 导电性和导热性 较好 递变性 密度变化 逐渐增大(但ρK<ρNa) 熔点、沸点变化  _____________ 同一主族金属元素形成的单质,自上而下熔、沸点逐渐降低 逐渐降低 二、碱金属单质化学性质的相似性和递变性 单质 Li Na K Rb Cs 相似性 都是活泼金属,最高正价为　　价,单质都能与　　　　、　　等物质反应,最高价氧化物对应的水化物一般有很强的　　　　  +1 氧气 水 碱性 单质 Li Na K Rb Cs 递变性 与O2反应 反应越来越　　　　,产物越来越复杂,Li生成　　　, Na能生成　　　　和　　　　,Rb和Cs遇到空气会立即燃烧  与H2O反应 反应越来越　　　　,Na与水剧烈反应,K与水反应能发生轻微爆炸,Rb、Cs遇水则发生爆炸  最高价氧化物对应水化物的碱性 同主族元素从上到下,失电子能力逐渐增强,金属性逐渐增强 剧烈 Li2O Na2O Na2O2 剧烈 增强 特别提醒 (1)碱金属元素是ⅠA族中的金属元素,不包括氢。钫有放射性,中学阶段一般不涉及。 (2)Li、Na、K的密度比水的小,Rb、Cs的密度比水的大。 (3)Na、K的密度比水小,比煤油的大,常保存在煤油中。Li的密度比煤油小,常保存在石蜡中。 正误判断 (1)碱金属元素随核电荷数的增大,单质的熔点逐渐降低。(　　) (2)碱金属具有相似的化学性质,都是活泼金属。(　　) (3)碱金属元素原子的最外层电子数相同,随电子层数逐渐增多,失电子能力逐渐增强,所以与水反应的剧烈程度增强。(　　) (4)金属钾能从氯化钠溶液中置换出钠。(　　) (5)碱金属单质都可以保存在煤油中。(　　) (6)碱金属元素在自然界中能以游离态存在。(　　) √ √ √ × × × 名师点拨 同主族元素性质递变规律及原因 同主族元素的原子,自上而下,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱,从而导致原子得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。 重难突破•能力素养全提升 探究角度碱金属元素性质的相似性和递变性 例题 铯是第6周期ⅠA族元素,下列有关说法正确的是(　　) A.Cs+的氧化性大于Na+ B.加热碳酸铯可生成氧化铯和二氧化碳 C.铯可与水缓慢反应 D.氢氧化铯为强碱,比KOH的碱性强 D 解析 Cs的还原性强于Na,其对应离子的氧化性Cs+<Na+,A项错误;碳酸铯的性质类似于碳酸钠,碳酸钠在加热条件下不分解,所以碳酸铯在加热条件下也不分解,B项错误;Cs的金属性强于Na,金属性越强,与水反应越剧烈,故Cs与水反应剧烈,C项错误;金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,所以氢氧化铯的碱性比KOH强,氢氧化铯是强碱,D项正确。 归纳总结　碱金属元素性质的递变规律 [对点训练1] 下列有关碱金属元素的说法不正确的是(　　) 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.由Li到Cs,核电荷数依次增加,原子半径依次增大 B 解析 碱金属元素位于元素周期表ⅠA族,最外层电子数均为1,故A正确;同主族元素从上到下原子的电子层数依次增加,失电子能力越来越强,还原性逐渐增强,单质的还原性:Li<Na<K<Rb<Cs,故B错误;元素金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,碱性:LiOH<NaOH<KOH<RbOH <CsOH,故C正确;同主族元素从上到下,核电荷数依次增加,原子半径依次增大,故D正确。 [对点训练2] 下列关于碱金属的叙述中,正确的是(　　) A.碱金属单质的密度随原子序数的增大而增大 B.碱金属随着原子序数增大,与水反应越剧烈 C.碱金属的原子半径越大,越易失电子,其还原性越弱 D.碱金属单质的化学性质活泼,易从盐溶液中置换出其他金属 B 解析 钾的密度小于钠的密度,故A错误;碱金属随着原子序数增大,越易失电子,与水反应越剧烈,故B正确;碱金属的原子半径越大,越易失电子,其还原性越强,故C错误;碱金属单质的化学性质活泼,进入盐溶液先与水反应,而不是与盐发生置换反应,故D错误。 识点二 卤族(ⅦA族)元素 性质的相似性和递变性 基础落实•必备知识全过关 一、卤族元素的原子结构特点及单质的物理性质 1.卤族元素的原子结构的相似性和递变性 元素名称 氟 氯 溴 碘 元素符号  _____ _____ _____ _____ 原子结构 示意图         相似性 最外层均有　　个电子;最高化合价为　　价(除F外),最低化合价为　　价,易形成　　价离子  递变性 从F到I,随核电荷数的增加,原子的电子层数逐渐　　　　,原子半径逐渐　　　　  F　 Cl Br　 I 7 +7 -1 -1 增多 增大 2.卤族元素单质物理性质的相似性和递变性 卤族元素单质 相似性 颜色 都有颜色 溶解性 总体上不易溶于水,易溶于CCl4等有机溶剂 递变性 状态 　　体→　　体→　　体→　　体  颜色 　　　　　色→　　　　色→　　　　　色 →　　　　色(颜色逐渐加深)  密度变化规律 熔点、沸点变化规律 同一主族非金属元素形成的由分子构成的单质,自上而下熔、沸点逐渐升高 F2易和水发生反应 气 气 液 固 浅黄绿 黄绿 深红棕 紫黑 二、卤族元素单质的化学性质的相似性和递变性 1.相似性 卤族元素的原子最外层均有7个电子,得电子的能力较　　,其单质具有 　　　　性。  强 氧化 2NaOH+X2===NaX+NaXO+H2O 2.递变性 卤族元 素单质 F2 Cl2 Br2 I2 与H2的 反应条件 暗处 光照或点燃 加热至一定温度才能反应 不断加热才能缓慢反应 氢化物的 稳定性 很稳定 比较稳定 不如HCl稳定 不稳定,易分解 结论 从F2到I2,与H2的反应越来越难进行,反应剧烈程度依次　　　　,生成气态氢化物的稳定性依次　　　　,同主族元素从上到下非金属性逐渐　　　　,元素原子得电子能力逐渐　　　　  减弱 减弱 减弱 减弱 三、实验探究卤族元素单质性质的相似性和递变性 1.卤族元素单质的溶解性及溴、碘单质的检验 实验操作 实验现象 实验结论 液体分层,上层颜色变　　或 　　色,下层呈　　色  溴、碘单质在有机溶剂CCl4中的溶解度均　 　它们在水中的溶解度,CCl4能分别将它们从水溶液中提取出来  液体分层,上层颜色变　　或 　　色,下层呈　　色  应用:①用　　　　于水的有机溶剂提取溴、碘单质。  ②检验水溶液中的溴单质和碘单质。 浅 无 紫 浅 无 橙 大于 难溶 2.卤族元素单质(Cl2、Br2、I2)氧化性的强弱 实验操作 实验现象 离子方程式 静置后,液体分层,下层呈　　色  2Br-+Cl2===2Cl-+Br2 静置后,液体分层,下层呈　　色  2I-+Br2===2Br-+I2 橙 紫 实验操作 实验现象 离子方程式 静置后,液体分层,下层呈　　色  2I-+Cl2===2Cl-+I2 结论:Cl2、Br2、I2单质的氧化性由强到弱的顺序是　　　　　　　　,相应阴离子的还原性由强到弱的顺序是　　　　　　　　  紫 Cl2>Br2>I2 I->Br->Cl- 正误判断 (1)卤族元素从上到下单质的熔点逐渐降低。(　　) (2)Br2有较强的腐蚀性,液溴易挥发,保存时要加一些水进行“水封”。(　　) (3)卤族元素单质(F2、Cl2、Br2、I2)与活泼金属能反应生成相应的金属卤化物。(　　) (4)单质碘为紫黑色固体,易升华,淀粉溶液遇碘变蓝色。(　　) (5)HCl、HBr、HI的还原性依次减弱。(　　) × √ √ √ × 归纳总结 卤素单质的特殊性 (1)物理性质:Cl2易液化,Br2易挥发,I2易升华。 (2)F2能与水反应2F2+2H2O === 4HF+O2,因此F2不能从溶液中置换出其他卤素单质。 (3)Br2是常温常压下唯一呈液态的非金属单质,有较强的腐蚀性,保存液溴时要加一些水进行“水封”。 (4)碘遇淀粉溶液变蓝色,可用淀粉溶液检验I2。 (5)卤素单质都有毒,通常情况下卤素单质在水中的溶解度都不大,但是易溶于有机溶剂(如苯、CCl4、汽油等)。 知识拓展 卤素离子的检验方法 (1)AgNO3溶液——沉淀法 探究角度1卤族元素性质的相似性和递变性 例1 (2024山西大学附中高一模块诊断)如图是卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)的沸点与相对分子质量的关系图,下列说法不正确的是(　　) A.单质①是最活泼的卤素单质 B.单质④的氢化物在卤素氢化物中稳定性最强 C.保存单质③时加少量水进行水封 D.单质②能使石蕊溶液先变红后褪色 重难突破•能力素养全提升 B 解析 卤素单质的相对分子质量越大,沸点越高,根据题图可知,①为F2,②为Cl2,③为Br2,④为I2。同主族元素,元素的非金属性随着原子序数的增大而减弱,非金属性越强,其单质越活泼,所以最活泼的卤素单质是F2,A正确;元素非金属性越强,其氢化物的稳定性越强,非金属性:F>Cl>Br>I,则卤素氢化物中稳定性最强的是HF,B错误;溴易挥发,在水中的溶解度较小,且密度大于水,所以为防止溴挥发,可以用水液封,则单质③保存时加少量水进行水封,C正确;氯气和水反应生成HCl和HClO,使溶液显酸性,且HClO具有漂白性,所以单质②能使石蕊溶液先变红后褪色,D正确。 归纳总结　同主族元素从上到下性质的变化规律 比较内容 变化规律 原子 结构 电子层数 逐渐增多 最外层电子数 相同 原子半径 逐渐增大 元素 性质 原子得失电子能力 得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强 元素的金属性与非金属性 金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱 单质的还原性与氧化性 单质的还原性逐渐增强,氧化性逐渐减弱 元素的主要化合价 最高正价=主族序数(F无正价,O无最高正 价) 比较内容 变化规律 化合物 性质 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 最高价氧化物对应水化物的酸、碱性 酸性逐渐减弱,碱性逐渐增强 非金属元素气态氢化物的还原性 逐渐增强 [对点训练1] (2024湖南长郡中学高一选科适应性训练)下列关于F、Cl、Br、I的比较,不正确的是(　　) A.它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多 B.单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱 C.它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强 D.单质的颜色随核电荷数的增加而加深 C 解析 F、Cl、Br、I的原子核外电子层数分别为2、3、4、5,随核电荷数的增加而增多,故A正确;F、Cl、Br、I原子半径依次增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减小,单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱,故B正确;元素的非金属性越强,其氢化物的稳定性越强,非金属性F>Cl>Br>I,它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而减弱,故C错误;单质的颜色分别是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色和紫黑色,单质的颜色随核电荷数的增加而加深,故D正确。 探究角度2根据同主族、同周期元素性质的递变规律推断元素的性质 例2 (2024山东青岛五十八中高一阶段检测)应用元素周期律分析下列推断,其中正确的个数为(　　)　　　　 　　　　　 　　　　 ①Ra是第7周期ⅡA族的元素,推测Ra(OH)2的碱性比Ba(OH)2强 ②砹(At)是ⅦA族元素,其氢化物的稳定性强于HCl ③硒(Se)与氧同主族,它的最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱 ④第2周期非金属元素的气态氢化物溶于水后,水溶液均显酸性 ⑤Sb是第5周期ⅤA族的元素,推测NH3比SbH3稳定 ⑥第3周期非金属元素的氧化物对应水化物的酸性随原子序数的增大而增强 ⑦Cl的核电荷数比Al大,推测Cl的原子半径比Al大 ⑧Cs的原子半径大于Na,推测Cs与水反应比Na与水反应更剧烈 A.3 B.4 C.5 D.6 B 解析 Ra、Ba是ⅡA族的元素,同一主族元素,从上到下元素的金属性逐渐增强,形成的最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,故可推测Ra(OH)2的碱性比Ba(OH)2强,①正确;砹(At)与氯是同一主族元素,由于同一主族元素,从上到下元素的非金属性逐渐减弱,形成的简单氢化物的稳定性逐渐减弱,因此At的氢化物的稳定性比HCl弱,②错误;硒(Se)与氧同主族,Se的原子序数比S大,由于同一主族元素,从上到下元素的非金属性逐渐减弱,因此Se的最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱,③正确;第2周期非金属元素N的气态氢化物NH3溶于水后,所得溶液显碱性,④错误;Sb是第5周期ⅤA族的元素,其非金属性比N弱,可推测NH3比SbH3稳定,⑤正确;未指明是元素最高价氧化物对应的水化物,⑥错误;同一周期主族元素,原子序数越大,元素的原子半径就越小,可推测Cl的原子半径比Al小,⑦错误;Cs、Na是同一主族元素,同主族元素从上到下随原子序数的增大,原子半径逐渐增大,元素的金属性逐渐增强,其与水反应就越剧烈,⑧正确。 归纳总结　(1)同周期主族元素性质递变的主要原因:电子层数相同,随质子数增多→原子半径减小→原子核对核外电子的吸引力增强→失电子能力减弱,得电子能力增强→金属性减弱,非金属性增强。 (2)同主族元素性质递变的主要原因:最外层电子数相同,随电子层数增多→原子半径增大→原子核对外层电子的吸引力减弱→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。 [对点训练2] (2024湖南长郡中学高一选科适应性训练)下列关于物质性质的比较,不正确的是(　　) A.酸性强弱:HIO4>HBrO4>HClO4 B.原子半径大小:Na>S>O C.碱性强弱:KOH>NaOH>LiOH D.金属性强弱:Na>Mg>Al A 解析 同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,其最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,因此酸性强弱:HIO4<HBrO4<HClO4,故A错误。 随堂检测 全达标 1 2 3 4 5 题组1碱金属元素性质的相似性和递变性 1.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 A 1 2 3 4 5 解析 119号未知元素在ⅠA族,根据锂、钠、钾、铷、铯、钫的顺序进行分析,同主族金属元素的单质熔点依次降低,故A项错误;该元素为ⅠA族元素,在化合物中呈+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;根据碱金属单质密度的变化规律,该元素的单质密度应大于1 g·cm-3,故D项正确。 1 2 3 4 5 题组2卤族元素性质的相似性和递变性 2.下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是(　　) A.卤素单质与水反应均可用X2+H2O===HXO+HX表示 B.还原性:Cl->Br- C.卤素单质的密度从F2→I2随相对分子质量的增大而增大 D.F2可以从NaCl溶液中置换出Cl2 C 解析 2F2+2H2O===4HF+O2,F2遇NaCl溶液时先与水反应,不会置换出Cl2,故A、D错误;非金属性:Cl>Br,则还原性:Br->Cl-,B错误;卤素单质的密度从F2→I2随相对分子质量的增大而增大,C正确。 1 2 3 4 5 3.(2024河南郑州高一检测)下列说法正确的是(　　) A.F、Cl、Br原子的最外层电子数都是7,次外层电子数都是8 B.由HF、HCl、HBr、HI酸性依次增强的事实,可推出F、Cl、Br、I非金属性依次增强的规律 C.卤族元素按F、Cl、Br、I的顺序其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数增加,电子层数增多,原子半径增大,原子核对电子的吸引作用减弱 D.根据卤族元素性质的递变规律可知,单质砹难溶于CCl4 C 解析 F原子的次外层电子数为2,Br原子的次外层电子数为18,A项错误;元素的非金属性强弱可根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱判断,B项错误;由单质碘易溶于四氯化碳,可推知单质砹易溶于CCl4,D项错误。 1 2 3 4 5 题组3根据同主族、同周期元素性质的递变规律推断元素的性质 4.(2024安徽淮北一中高一开学考试)类比和推理是化学研究的重要方法,下列说法正确的是(　　) A.卤素单质的熔点从F2到I2逐渐升高,则碱金属单质的熔点从Li到Cs逐渐升高 B.铊(Tl)和铝位于同一主族,则铊的最高价氧化物对应的水化物Tl(OH)3为两性氢氧化物 C.氯元素的最低化合价为-1价,则117号Ts的最低化合价为-1价 D.碱性氧化物都是金属氧化物,则金属氧化物一定是碱性氧化物 C 1 2 3 4 5 解析 卤素单质的熔点从F2到I2逐渐升高,而碱金属单质的熔点从Li到Cs逐渐降低,故A错误;铊和铝位于同一主族,但铊的金属性比铝强得多,铊的最高价氧化物对应的水化物Tl(OH)3为碱性,故B错误;氯元素和Ts都位于ⅦA族,最低化合价都为-1价,故C正确;碱性氧化物都是金属氧化物,但金属氧化物不一定是碱性氧化物,比如Al2O3是两性氧化物,故D错误。 1 2 3 4 5 5.甲元素的原子序数是19,乙元素原子核外有2个电子层,最外层上有6个电子,丙是元素周期表ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素。由此推断: (1)甲元素在元素周期表中的位置是  　。  (2)甲的单质与水反应的离子方程式为  　。  (3)乙的单质与丙的单质反应的化学方程式为　　 　　　　。  (4)甲元素和丙元素的最高价氧化物对应水化物的碱性较强的是　　　(填化学式)。  第4周期ⅠA族 KOH 2K+2H2O===2K++2OH-+H2↑ 1 2 3 4 5 解析 甲元素的原子序数是19,则甲是K元素;乙元素原子核外有2个电子层,最外层上有6个电子,因此乙的原子序数是8,即乙是O元素;丙是元素周期表ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素,则丙是Li元素。(1)钾元素在元素周期表中的位置是第4周期ⅠA族。 (2)甲的单质与水反应的离子方程式为2K+2H2O===2K++2OH-+H2↑。 (3)乙的单质与丙的单质反应的化学方程式为4Li+O2 2Li2O。 (4)金属性:K>Li,元素的金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,则最高价氧化物对应水化物的碱性较强的是KOH。 H2+X22HX 2Na+X22NaX 未知液生成 (2)置换——萃取法 未知液 (3)氧化——淀粉法检验I- 蓝色溶液,表明有I- 4Li+O22Li2O　 $$