第一章 第3节 第2课时 研究同主族元素的性质-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第二册五维课堂教师用书word（鲁科版）

第2课时　研究同主族元素的性质 课程标准 核心素养 1.以ⅠA、ⅦA族元素为例，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 3．能根据同主族中熟悉元素的性质特点预测不熟悉元素的性质特点 ①宏观辨识与 微观探析 能根据钠、钾与水反应的实验现象归纳物质及其反应的类型，解释同主族的不同物质性质变化的规律 ②证据推理与 模型认知 能从宏观和微观结合上收集证据，依据证据从不同视角分析同主族元素性质的递变，推出合理的结论 [知识梳理] 一、ⅠA族(除H外)元素性质的递变规律探究 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　。 二、卤族元素性质的递变规律探究 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 物理　　 性质　　 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 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 反应 缓慢 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 [典例示范] [典例1] 下列对碱金属性质的叙述中，正确的是(　　) A．碱金属元素的单质具有强还原性，可置换出硫酸铜溶液中的铜单质 B．单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物 C．碱金属单质与水反应生成碱和氢气 D．单质熔、沸点随着原子序数递增而升高 解析：C　[A项中碱金属元素的单质具有强还原性，但活泼的金属易与H2O反应，故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属，A项错；锂在空气中燃烧生成的是氧化锂，而不是过氧化锂，B项错；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低，D项错；碱金属都能与水反应生成对应的碱和氢气，只是反应越来越剧烈，C项正确。] [学以致用] 1．下列关于碱金属元素的原子结构和性质的叙述不正确的是(　　) A．碱金属元素原子的最外层都只有1个电子，在化学反应中容易失去 B．碱金属单质都是强还原剂 C．碱金属单质都能在氧气中燃烧生成过氧化物 D．碱金属单质都能与水反应生成碱 解析：C　[碱金属元素原子的最外层都有1个电子，在反应中易失去这个电子，表现为强还原性，故A、B两项正确；金属Li在氧气中燃烧生成Li2O，金属Na在氧气中燃烧生成Na2O2，金属K、Rb、Cs燃烧生成更复杂的氧化物，故C项不正确；碱金属单质与H2O的反应都可表示为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑，故D项正确。] 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＜HI (HF为弱酸) 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，反应的化学方程式为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。 [典例示范] [典例2] 下列关于卤族元素由上到下性质递变的叙述，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．①④⑤ 解析：C　[卤族元素由上到下： [学以致用] 2．砹是原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的递变规律，对砹及其化合物的叙述，正确的是(　　) A．与H2化合能力：At2＞I2 B．砹在常温下为白色固体 C．砹原子的最外电子层上有7个电子 D．砹能从NaCl溶液中置换出氯单质 解析：C　[从F2到At2，元素的非金属性逐渐减弱，与H2化合能力逐渐减弱，A项不正确；由F2到I2，单质的颜色依次加深，I2是紫黑色固体，则砹为黑色固体，B项不正确；卤族元素的原子，最外层上都有7个电子，C项正确；因氧化性Cl2＞At2，所以At2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D项不正确。] 　　 　同主族元素性质的相似性和递变规律 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 [典例示范] [典例3] X、Y两元素是同周期的非金属主族元素，如果X原子半径比Y的大，下面说法正确的是(　　) A．最高价氧化物对应水化物的酸性，X的比Y的强 B．X的非金属性比Y的强 C．X的阴离子比Y的阴离子还原性强 D．X的气态氢化物比Y的稳定 解析：C　[X原子半径比Y的大，说明X在Y的左边，原子序数X比Y小，X的非金属性比Y的弱，因此最高价氧化物对应水化物的酸性X比Y的弱，X的阴离子比Y的阴离子还原性强，X的气态氢化物不如Y的稳定。] [规律总结]不同周期、不同主族元素金属性、非金属性强弱比较时，要借助“参照物”进行。如比较Si和N的非金属性强弱，可借助参照物碳元素进行，即非金属性：C>Si、N>C则N>Si。 [学以致用] 3．对于第3周期从左到右的主族元素，下列说法中不正确的是(　　) A．原子半径逐渐减小 B．电子层数逐渐增多 C．最高正化合价逐渐增大 D．元素的非金属性逐渐增强 解析：B　[同一周期元素原子电子层数相同，B项不正确。] 1．下列事实不能用元素周期律解释的只有(　　) A．碱性：KOH>NaOH B．相对分子质量：Ar>K C．酸性：HClO4>H2SO4 D．元素的金属性：Mg>Al 解析：B　[A.同主族自上而下金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强；C.同周期自左向右非金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强；D.同周期自左向右金属性逐渐减弱，A、C、D均能用元素周期律解释，不符合题意。B.相对分子质量与元素周期律没有关系，B符合题意。] 2．下列四种演示金属钾与水反应的实验装置，正确的是(　　) 解析：B　[钾与水反应剧烈，从安全角度来看，用B装置反应空间大且盖有玻璃片，能防止液体溅出来，C装置空间太小，可能会爆炸，D装置钾与水反应太剧烈不易操作。] 3．已知砹(At)元素位于元素周期表第6周期ⅦA族，请利用所学知识分析下列说法错误的是(　　) A．砹单质可能为黑色固体 B．气态氢化物稳定性：HAt>HI C．还原性：At－>I－ D．AgAt难溶于水 解析：B　[根据同主族元素性质的相似性和递变性分析。A项，由F2、Cl2、Br2、I2单质颜色逐渐加深可知A正确；B项，得电子能力I>At，故稳定性：HI>HAt；C项，由离子半径：r(At－)>r(I－)知还原性：At－>I－；D项，由AgX(F除外)均难溶于水知AgAt难溶于水。] 4．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：C　[图中表示碱金属的某项性质随核电荷数的增大而逐渐增大或升高。随核电荷数增大，碱金属元素原子半径逐渐增大，还原性增强，单质与水反应的剧烈程度增大，A、B、D符合图像关系；随核电荷数增大，碱金属的熔点逐渐降低，故选C。] 5．下表是元素周期表的一部分，根据A～I在元素周期表中的位置用元素符号或化学式回答下列问题： 　　族 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 1 A 2 D E G I 3 B C F H (1)表中元素，化学性质最不活泼的是　________　，氧化性最强的单质是　________　，还原性最强的单质是　________　。 (2)元素的最高价氧化物对应水化物中，碱性最强的是　________　，酸性最强的是　________　，呈两性的是　________　。 (3)A分别与D、E、F、G、H形成的化合物的化学式分别为　________　，最稳定的是　________　。 (4)在B、C、D、E、F、G、H中，原子半径最大的是　________　。 解析：根据元素在元素周期表中位置，可推出A～I元素分别为H、Na、Al、C、N、P、F、S、Ne。联系相应递变规律，这些元素中，Ne是稀有气体元素，性质最稳定；F元素原子得电子能力最强，其单质氧化性最强，气态氢化物最稳定；Na元素原子失电子能力最强，其单质还原性最强；最高价氧化物对应水化物中碱性最强的是NaOH，H2SO4酸性最强，Al(OH)3呈两性。最外层电子数相同的原子电子层数越多，半径越大；电子层数相同的原子，核电荷数越大，半径越小，故原子半径最大的是Na。 答案：(1)Ne　F2　Na　(2)NaOH　H2SO4 Al(OH)3　(3)CH4、NH3、PH3、HF、H2S　HF　(4)Na 1．碲(Te)是52号元素，位于元素周期表中ⅥA族，处于金属区与非金属区的交界线上。下列叙述中错误的是(　　) A．碲的单质具有半导体的性能 B．碲化氢(H2Te)比H2S更稳定 C．碲可在空气中燃烧生成二氧化碲(TeO2) D．H2TeO4的酸性比H2SO4弱 解析：B　[Te元素在元素周期表的第5周期ⅥA族，处于金属区与非金属区的交界线上，有半导体的性能，A正确；同主族元素自上而下原子得电子能力减弱，则氢化物稳定性H2Te<H2S，B错误；最高价氧化物对应水化物的酸性H2TeO4<H2SO4，D正确；ⅥA族元素(R)在空气中燃烧都能生成RO2，C正确。] 2．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 解析：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＋的最外层是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。] 3．下列比较中，正确的是(　　) A．原子半径：Na>Mg B．碱性：NaOH>KOH C．结合H＋的能力：CO<Cl－ D．还原性：I－<Br－ 解析：A　[同周期从左到右原子半径依次减小，则原子半径大小为Na>Mg，故A正确；金属元素的金属性越强，对应最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性：K>Na，则碱性：KOH>NaOH，故B错误；酸性越强，对应酸的酸根离子结合氢离子的能力越弱，酸性：H2CO3<HCl，则结合H＋的能力：CO>Cl－，故C错误；元素的非金属性越强，对应的阴离子的还原性越弱，非金属性：Br>I，则还原性：I－>Br－，故D错误。] 4．能说明SiO2为酸性氧化物的事实为(　　) A．SiO2与H2SO4、HNO3不反应 B．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O C．SiO2＋2KOH===K2SiO3＋H2O D．SiO2＋2C===Si＋2CO↑ 答案：C　[酸性氧化物与碱反应生成盐和水] 5．关于硅的化学性质的叙述中，不正确的是(　　) A．在常温下，不与任何酸反应 B．在常温下，可与强碱溶液反应 C．在加热条件下，能与氧气反应 D．单质硅的还原性比碳的还原性强 解析：A　[Si能与氢氟酸反应，A错误。] 6．已知16S和34Se位于同一主族，下列关系中正确的是(　　) A．热稳定性：HF>HCl>H2S B．原子半径：Br>Se>Cl C．还原性：S2－>Se2－>Cl－ D．酸性：HBrO4>HClO4>H2SO4 解析：A　[非金属性F>Cl>S，元素的非金属性越强，对应的简单氢化物越稳定，A正确；同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，则应有Se>Br>Cl，B错误；非金属性Cl>S>Se，元素的非金属性越强，对应的阴离子的还原性越弱，则还原性Se2－>S2－>Cl－，C错误；非金属性Cl>Br，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则酸性HClO4>HBrO4，D错误。] 7．(双选)钙元素位于第4周期ⅡA族，下列关于此元素的叙述正确的是(　　) A．原子半径比钾的原子半径大 B．氯化物易溶于水 C．原子半径比镁的原子半径小 D．碳酸盐难溶于水 解析：BD　[钙元素位于第4周期ⅡA族，结合元素性质的递变规律及元素化合物的性质可知，B、D项正确。] 8．有下列结论：①微粒半径：S2－>Cl>S>F；②氢化物的稳定性：HF>HCl>H2S>H2Se；③离子的还原性：S2－>Cl－>Br－>I－；④氧化性：Cl2>S>Se>Te；⑤酸性：H2SO4>HClO4>H2SeO4；⑥非金属性：F>Cl>S>Se。其中正确的是(　　) A．②④⑥　　　　　　　 B．①③④ C．只有① D．只有⑥ 解析：A　[①Cl、S同周期且原子序数S<Cl，则微粒半径S>Cl，错误；②依据同周期同主族元素的递变推测，正确；③同主族离子的还原性依次增强，错误；④、⑥依据元素周期律推断正确；⑤HClO4酸性强于H2SO4，错误。] 9．砷、溴都是元素周期表第4周期元素，它们的一些信息如下表。(　　) 元素 砷 溴 单质化学式 As Br2 氢化物化学式 AsH3 HBr 最高价氧化物对 应水化物化学式 H3AsO4 HBrO4 下列叙述不正确的是(　　) A．HBr比AsH3热稳定性强 B．Br2比As氧化性强 C．AsH3比HBr还原性强 D．H3AsO4比HBrO4酸性强 解析：D　[砷、溴属于同周期元素，原子序数越大元素非金属性越强，故非金属性：溴>砷，则酸性：HBrO4>H3AsO4。] 10．“世界硒都”——恩施，硒资源相对丰富和集中，属于高硒区，该地盛产富硒茶，含有人体所必需的硒元素，有一定的保健作用。已知硒元素与氧元素同族，与钙元素同周期。下列关于硒的描述不正确的是(　　) A．原子序数为24 B．最高价氧化物是SeO3，是酸性氧化物 C．原子半径比钙小 D．气态氢化物的化学式是H2Se，稳定性比HCl差 解析：A　[硒的原子序数为8＋8＋18＝34。] 11．A、B、C、D四种短周期元素，原子序数D>A>B>C，且A、B同周期，C、D同主族，A的原子结构如图，B、C可形成两种离子化合物B2C和B2C2。据此填空： (1)A的元素名称为　________　，位于第　________　周期　________　族。 (2)A、B、C、D 四种元素的原子半径由大到小的顺序为　________　(用元素符号表示)。 (3)A、C、D气态氢化物稳定性由强到弱顺序是(填化学式) ________________________________________________________________________。 (4)A、B形成的含氧酸盐与D的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式是 ________________________________________________________________________， 由此可知非金属性D　________　A。 解析：原子核外电子第1层最多容纳2个电子，即x＝2，y＝14，A为Si。短周期元素可形成两种离子化合物B2C和B2C2的分别是Na和O。则D为S，Na、Si、S为原子序数依次增大的同周期元素，原子半径大小Na>Si>S。O、S同主族上下相邻，则原子半径S>O。由此可知气态氢化物稳定性H2O>H2S>SiH4。由反应Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4可知酸性H2SO4>H2SiO3，非金属性S>Si。 答案：(1)硅　3　ⅣA　(2)Na>Si>S>O (3)H2O>H2S>SiH4 (4)Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4　> 12．为比较HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到实验目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答： (1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为　________　。 (2)装置B所盛的试剂是　____________　，其作用是 ________________________________________________________________________。 (3)装置C所盛的试剂是　________　，C中反应的离子方程式是______________。 (4)由此得到的结论是酸性：　________　>　________　>　________　。 解析：根据“强酸＋弱酸盐→弱酸＋强酸盐”分析可知，分液漏斗中应盛装盐酸，锥形瓶中盛放可溶性正盐溶液如Na2CO3溶液，根据Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可知，HCl酸性强于H2CO3；然后将生成的少量CO2通入Na2SiO3溶液中，发生反应的化学方程式为Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判断酸性H2CO3>H2SiO3；因为A中会有HCl气体逸出，故通入Na2SiO3溶液前需将混合气体中的HCl吸收，但不能吸收CO2，故可选用饱和NaHCO3溶液。 答案：(1)盐酸　(2)饱和NaHCO3溶液　吸收HCl气体 (3)Na2SiO3溶液(合理即可)　SiO＋CO2(少量)＋H2O===H2SiO3↓＋CO　(4)HCl　H2CO3　H2SiO3 13．现有A、B、X、Y、Z五种短周期元素，原子序数依次增大。它们的性质或原子结构如表所示： 元素 性质或原子结构 A 原子核内只有一个质子 B 单质是空气中含量最多的气体 X 原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍 Y 短周期元素中原子半径最大的元素 Z 最高正化合价与最低负化合价的代数和为6 请回答： (1)X元素在元素周期表中的位置是　________　，X、Y形成单核离子半径大小顺序 ________________________________________________________________________。 (2)Z单质通入Y的最高价氧化物对应水化物的溶液中，可以得到漂白液，该反应的离子方程式为____________________________________________________________。 (3)化合物甲由A和B两种元素组成且质量比为3∶14。甲与X单质在催化剂、加热条件下发生的反应是工业上制取硝酸的基础，写出该反应的化学方程式 _______________________________________________________________________。 解析：原子核内只有1个质子，A为H；空气中含量最多的气体是N2，B为N；X原子最外层电子是次外层的3倍，X是O；短周期元素原子半径最大的是Na，最高正化合价与最低负化合价代数和为6的是Cl(短周期)。X、Y形成单核离子是O2－和Na＋，它们的核外电子排布相同，核电荷数越大，则半径越小。化合物中N、H原子个数之比为：1∶3。即为NH3，其催化氧化反应的化学方程式是4NH3＋5O24NO＋6H2O。 答案：(1)第2周期ⅥA族　O2－>Na＋ (2)Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O (3)4NH3＋5O24NO＋6H2O 学科网（北京）股份有限公司 $