第1章 第3节 第2课时 研究同主族元素的性质（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（鲁科版2019）

第2课时　研究同主族元素的性质 课程标准要求 学业质量水平 1.以ⅠA族和ⅦA族为例，掌握同主族元素的相似性和递变性，并能运用原子结构理论初步解释。 2．能运用原子结构理论解释同主族元素性质的相似性和递变性。 3．体会元素周期表在科学研究中的重要作用。 1.能够根据相关事实辨识同主族元素性质的相似性和递变性。(水平1) 2．能从原子结构视角说明同主族元素性质相似性和递变性。(水平2) 3．能根据原子结构和同主族元素性质的相似性和递变性评估元素的性质。(水平3) [对应学生用书P26] 一、IA族(除H外)——碱金属元素 1．相似性 元素 锂 (Li) 钠 (Na) 钾 (K) 铷 (Rb) 铯(Cs) 原子 结构 最外层电子数 都为1 原子半径 同周期中原子半径最大 元素 性质 最高正价 为＋1价 原子失电子能力 较强 金属性 较强 单质物 理性质 银白色金属(Cs略带金色光泽)，质地较软，有延展性，密度较小，熔点较低，电和热的良导体 化学 性质 单质 都是活泼金属，能与氧气、水等物质发生反应 MOH碱性 较强 自然界中存在形态 化合态 2.递变性(Li→Cs) 元素 锂 (Li) 钠 (Na) 钾 (K) 铷 (Rb) 铯 (Cs) 原子 结构 电子层数 逐渐增多 原子半径 逐渐增大 元素 性质 原子失电 子能力 逐渐增强 金属性 逐渐增强 单质物理性质 密度逐渐增大(K反常)，熔沸点逐渐降低。 化学 性质 单质 活泼性逐渐增强，与O2和H2O反应剧烈程度越来越剧烈，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 阳离子 氧化性逐渐减弱 MOH 碱性逐渐增强 [点拨]　①碱金属的单质越活泼与氧气反应的产物越复杂，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。②LiOH是中强碱，NaOH、KOH、RbOH、CsOH都是强碱。 二、ⅦA族——卤族元素 1．相似性 元素 氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I) 原子 结构 最外层电子 都为7 原子半径 同周期中原子半径最小 元素 性质 最高正价 无 为＋7价 最低负价 都为－1价 原子得电子能力 较强 非金属性 较强 单质物理性质 单质都有颜色，密度较小，熔、沸点较低 化 学 性 质 单质 都是活泼非金属，在反应中常作氧化剂 ①与H2反应：X2＋H2===2HX ②与变价金属(如Fe)反应 ③与H2O反应 最高价含氧酸HXO4 无 强酸 自然界中存在形态 化合态 2.递变性(F→I) 元素 氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I) 原子 结构 电子层数 逐渐增多 原子半径 逐渐增大 元素 性质 原子得电 子能力 逐渐减弱 非金属性 逐渐减弱 单质物理性质 状态：气(F2、Cl2)→液(Br2)→固(I2)，颜色逐渐加深，熔、沸点逐渐升高，水溶性逐渐减小，密度逐渐增大 化 学 性 质 单质与H2 化合 暗处， 爆炸 点燃或 光照 加热 (200 ℃) 较高温度，反应缓慢，可逆 反应由易到难 氢化物的稳定性 逐渐减弱 最高价含 氧酸HXO4 无 逐渐增强 单质氧化性 逐渐减弱 阴离子还原性 逐渐增强 3.单质氧化性和阴离子还原性的探究 实验 操作 实验 现象 静置后，液体分层，上层无色，下层橙红色 静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色 静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色 化学 反应 2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2 2KI＋Br2===2KBr＋I2 2KI＋Cl2===2KCl＋I2 实验 结论 [点拨]　① Br2、I2在四氯化碳中的溶解度大于其在水中的溶解度。利用这一性质，可以向含有Br2、I2的水溶液中加入四氯化碳，将其从水溶液中提取出来，这种操作方法叫萃取。 ②由于四氯化碳难溶于水，且Br2和I2在四氯化碳中分别呈橙色和紫色，可以利用这一现象检验溶液中Br2和I2的存在。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)从Li→Cs，其离子的氧化性依次减弱(√) (2)HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱(√) (3)卤素单质与活泼金属都能反应生成相应的金属卤化物(√) (4)同主族元素原子最外层电子数相等，化合价相同(×) (5)碱金属单质的化学性质相似，在氧气中燃烧都生成氧化物(×) 2．砷(As)为第4周期ⅤA族元素，根据它在元素周期表中的位置推测下列性质。 (1)砷在通常情况下的状态是________。 (2) AsH3的形成比PH3_____(填“困难”或“容易”)。 (3)酸性强弱：H3AsO4_______H3PO4(填“＞”或“＜”)。 (4)单质还原性：As________P(填“＞”或“＜”)。 解析　(1)根据氮气为气体，磷为固体，可推断砷为固体；(2)非金属性P＞As，则AsH3的形成比PH3困难；(3)非金属性P＞As，则H3AsO4的酸性小于H3PO4；(4)同主族元素自上而下，原子半径增大，原子失电子能力增强，则单质As的还原性比P强。 答案　(1)固态　 (2)困难　(3)＜　(4)＞ [对应学生用书P28] 学习任务　同主族元素原子结构与元素性质的递变规律 氮、磷两种元素的单质和化合物在工农业生产上具有重要的应用，两种元素分别位于元素周期表ⅤA族的第2、3周期，其原子结构示意图分别为、，试根据原子结构分析、讨论回答下列问题： (1)氮、磷两元素的最高价氧化物对应水化物和氢化物的化学式是什么？两者的最高价氧化物对应水化物和氢化物中氮、磷元素的化合价是否相等？为什么？ 提示　氮、磷两元素的最高价氧化物对应水化物的化学式分别为HNO3和H3PO4，氮、磷元素的最高化合价相等，都为＋5价，氢化物的化学式分别为NH3和PH3，氮、磷元素的最低化合价相等，都为－3价。两元素的最高化合价和最低化合价都相等是由于两元素原子的最外层都有5电子。 (2) HNO3和H3PO4的酸性哪一种更强？NH3和PH3两种氢化物中哪一种更稳定？为什么？ 提示　由于氮原子核外有两层电子，磷原子核外有三层电子，磷的原子半径大于氮原子，氮原子核对电子的引力大于磷原子，则氮原子得电子的能力大于磷原子，即氮元素的非金属性大于磷元素，所以HNO3的酸性大于H3PO4，NH3的稳定性大于PH3。 同主族元素原子结构、元素性质、物质性质的相似性和递变规律 1．相似性：原子的最外层电子数相同→一般情况下主要化合价相同→单质和化合物的性质相似 2．递变规律 内容 递变规律(自上而下) 原子结构 最外层电子数相同，电子层数增多，原子半径逐渐增大 元素 性质 原子得失电子能力 得电子能力减弱，失电子能力增强 金属性和非金属性 金属性增强，非金属性减弱 物质 性质 单质性质 还原性增强，氧化性减弱 离子性质 阳离子氧化性减弱，阴离子还原性增强 非金属元素气态氢化物的形成及性质 形成由易到难，稳定性减弱，还原性增强 最高价氧化物对应的水化物酸碱性 酸性减弱，碱性增强 1．下列有关铯及其化合物的说法不正确的是(　　) A．CsOH的碱性比KOH的强 B．铯与水或酸溶液反应剧烈，都生成H2 C．Cs的还原性比Na的强，故Na＋的氧化性强于Cs＋的 D．Na和Cs都是银白色、质地较软的金属 D　[A项，K、Cs的最外层电子数都为1，Cs的电子层数比K的多，更容易失去最外层电子，故Cs的金属性比K的强，CsOH的碱性比KOH的强，正确；B项，Cs与Na同主族，性质相似，与水或酸反应都生成H2，但由于Cs的金属性大于Na，故铯与水或酸溶液反应更剧烈，正确；C项，Cs的还原性比Na的强，所以Na＋得到电子的能力比Cs＋的强，即氧化性：Na＋>Cs＋，正确；D项，Cs和Na的质地都很软，但Na是银白色金属，Cs是略带金色光泽，错误。] [归纳总结]　碱金属元素单质和化合物的特殊性 ①Na、K通常保存在煤油中，Li通常用石蜡密封。 ②碱金属元素的氢氧化物中只有LiOH微溶，其他均为易溶于水的强碱。 ③碱金属元素从Li到Cs，密度逐渐增大，但K的密度小于Na。 2.已知X代表卤素，下列说法正确的是(　　) A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示 B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强 C．卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深 D．将F2通入NaCl溶液中可置换出Cl2 C　[F2与H2O反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2，不可用X2＋H2O===HXO＋HX表示，A项错误；HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱，B项错误；卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深，C项正确；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，D项错误。] [归纳总结]　卤素单质及其化合物的特殊性 ①Br2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。 ③F2能从水中置换出氧气。 3．(2020·辽宁本溪高级中学期中)镭是元素周期表中第7周期ⅡA族元素，下列关于镭的性质的预测不正确的是(　　) A．在化合物中呈＋2价 B．单质与水剧烈反应放出氢气 C．氢氧化物是弱碱 D．镭的碳酸盐难溶于水 C　[主族元素的最高正化合价＝主族序数，镭是ⅡA族元素，化合价为＋2价，A项正确；同主族元素从上到下，元素失电子能力增强，即Ca<Ra，钙能与冷水剧烈反应，所以镭也能与水剧烈反应放出氢气，B项正确；同主族从上到下元素的最高价氧化物的水化物的碱性增强，碱性Ba(OH)2< Ra(OH)2，即Ra(OH)2为强碱，C项错误；同主族元素的单质及其化合物具有相似性，由CaCO3和BaCO3难溶于水推知RaCO3也难溶于水，D项正确。] Ts是第117号元素“tennessine”的缩写，它的原子序数是117，虽属于卤素之一，但已经具有类金属属性，与砹相似。该元素作为一种超重元素在自然界中并不存在，是2010年由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室、橡树岭国家实验室和俄罗斯布纳联合核研究所的科学家们利用钙­48原子轰击同位素锫­249通过核反应人工合成的，并由国际化学协会(IUPAC) 最终确定列入元素周期表。是根据同主族元素性质的相似性和递变性回答下列问题： 117号元素——Ts原子核示意图 (1)该元素单质的分子式为_______。 (2)该元素气态氢化物的化学式为_____，其稳定性_____(填“大于”或“小于”)砹化氢。 (3)写出KTs与I2发生反应的化学方程式_______________________________________。 (4)试预测与银形成化合物的性质_______________________________________________ (合理即可)。 提示　(1)Ts2　(2)HTs　小于　(3)2KTs＋I2===2KI＋Ts2　(4)是一种有色的、难溶于水的、不稳定易分解的化合物 学科网（北京）股份有限公司 $$