第1章 第3节 第2课时 研究同主族元素的性质(学用Word)-【优学精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（鲁科版）

本讲义聚焦同主族元素性质递变规律这一核心知识点，以碱金属（ⅠA族）和卤族（ⅦA族）为案例，系统梳理从原子结构（最外层电子数相同、电子层数递增）到物理性质（熔沸点、颜色等）、化学性质（金属性/非金属性、反应剧烈程度等）的递变关系，构建“结构决定性质”的学习支架。 该资料通过实验探究（如卤素单质氧化性比较）和问题解决（镓的性质预测）培养科学探究与实践能力，结合原子结构分析性质递变体现化学观念。课中实验助于直观理解，课后练习题和规律总结帮助巩固，提升科学思维，兼顾教学与学生自主查漏补缺需求。

第2课时　研究同主族元素的性质 1.通过分析ⅠA族、ⅦA族元素性质的变化规律，认识同主族元素性质的递变规律及其与原子结构的关系。 2.能通过卤素有关实验探究同主族元素性质的变化，培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。 知识点一　碱金属元素原子结构和性质的相似性和递变性 1.碱金属元素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 原子的最外层均有　　　　电子；元素的最高化合价为＋1价 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　　　　 2.碱金属单质物理性质的相似性和递变性 3.碱金属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 随着核电荷数的递增，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碱金属单质及其化合物的化学性质及比较 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 提醒：ⅠA族中除氢元素以外的元素属于碱金属元素。 4.碱金属元素性质与原子结构的关系 由于最外层电子数相同，化学性质相似，随着电子层数逐渐　　　　，原子半径逐渐　　　　，原子核对最外层电子的吸引力逐渐　　　　，元素原子的失电子能力逐渐　　　　，即元素的金属性逐渐增强。 1.（2025·上海期中）钠和钾的化学性质非常相似，下列解释最合理的是（　　） A.化合价相同 B.都是碱金属 C.都有强还原性 D.最外层电子数相同 2.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.由Li到Cs，核电荷数依次增加，电子层数、原子半径依次增大 3.如图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系，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 知识点二　卤族元素原子结构和性质的相似性与递变性 1.卤族元素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 原子的最外层均有　　个电子； 元素的最高化合价为　　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，电子层数逐渐　　　　　　，原子半径逐渐　　　　　　 2.卤族元素单质物理性质的相似性和递变性 颜色：逐渐　 熔、沸点：逐渐 　　 水溶性：逐渐　 3.实验探究卤族元素性质的相似性和递变性 （1）卤族元素单质的溶解性及溴单质、碘单质的检验 实验操作 实验现象 实验结论 溶液分层，上层颜色变　　或　　色，下层溶液呈　　色 溴单质、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　　　　　　 溶液分层，上层颜色变　　或　　色，下层溶液呈　　色 应用：①用　　　　于水的有机溶剂萃取溴单质、碘单质。 ②检验水溶液中的溴单质和碘单质。 （2）卤族元素单质（Cl2、Br2、I2）氧化性的强弱 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＋Cl22NaCl＋Br2 2KI＋Cl22KCl＋I2 2KI＋Br22KBr＋I2 实验结论 Cl2、Br2、I2的氧化性依次减弱 4.卤素单质及其化合物化学性质的相似性和递变性 元素 F Cl Br I 与H2的 反应 F2与H2在暗处能剧烈化合并发生爆炸 Cl2与H2在光照或点燃条件下能发生反应 Br2与H2加热至一定温度时才能反应 I2与H2很难化合，在不断加热的条件下才能缓慢反应 氢化物的 稳定性 很稳定 较稳定 不如氯化氢稳定 很不稳定，生成的同时发生分解 最高价氧化物对应水化物的酸性 无 HClO4 HBrO4 HIO4 最强含氧酸 强酸（比HClO4弱） 强酸（比HBrO4弱） 卤素单质 间的置换反应　　 ①氯置换溴：2Br－＋Cl2Br2＋2Cl―； ②氯置换碘：2I―＋Cl2I2＋2Cl―； ③溴置换碘：2I―＋Br2I2＋2Br― 结论 5.卤族元素性质与原子结构的关系 由于最外层电子数相同，化学性质相似，随着电子层数逐渐　　　，原子半径逐渐　　　，原子核对最外层电子的吸引力逐渐　　　，元素原子的得电子能力逐渐　　　，即元素的非金属性逐渐减弱。 6.卤素单质及其化合物的特殊性 （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＋2H2O4HF＋O2，因此F2不能从溶液中置换出其他卤素单质。 （3）溴是常温常压下唯一呈液态的非金属单质，有很强的腐蚀性，保存液溴的试剂瓶中加水水封，不能用橡胶塞。 （4）碘遇淀粉溶液变蓝色，可用淀粉溶液检验I2。I2与铁加热生成FeI2。 （5）卤素单质都有毒，除F2外，都不易溶于水，但是均易溶于有机溶剂（如苯、CCl4、汽油等）。 （6）在卤化银中，AgCl、AgBr、AgI均难溶于水，且见光易分解，但是AgF却易溶于水且见光不易分解。 （7）HX中只有HF是弱酸，HCl、HBr、HI均为强酸；但HF能腐蚀玻璃，故应保存在铅制器皿或塑料瓶中。 1.随着卤素原子半径的增大，下列递变规律正确的是（　　） A.单质的熔、沸点逐渐降低 B.卤素离子的还原性逐渐增强 C.气态氢化物的稳定性逐渐增强 D.单质与氢气化合的能力逐渐增强 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＋H2OHXO＋HX表示 B.还原性：Cl－＞Br－ C.卤素单质的密度从F2→I2随相对分子质量增大而增大 D.F2可以从NaCl溶液中置换出Cl2 能力培养　同主族元素性质的相似性和递变规律（归纳与论证） 　门捷列夫在研究元素周期表时，科学地预言了11种尚未发现的元素，为它们在周期表中留下空位。例如，他发现在铝的下方有一个与铝类似的元素“类铝”，并预测了它的性质。1875年，法国化学家发现了这种元素，将它命名为镓。镓的性质与门捷列夫推测的一样。 （1）镓的失电子能力与铝相比，哪个强？ （2）请写出Ga2O3和NaOH、Ga（OH）3与HCl反应的化学方程式。 （3）你知道门捷列夫是如何做出如此准确的预测的吗？ 【规律方法】 同主族元素性质的递变规律 内容 同主族元素从上到下 原子结构 电子层数 逐渐增多 最外层电子数 相同 元素性质 原子半径 逐渐增大 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） 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的酸碱性 酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强 简单离子氧化（还原）性 阳离子氧化性逐渐减弱，阴离子还原性逐渐增强 【迁移应用】 1.镭（Ra）位于元素周期表第7周期ⅡA族，下列关于镭的单质及其化合物的性质推测错误的是（　　） A.镭的原子半径比钙的大 B.氯化镭中镭的化合价为＋2价 C.镭单质不能与水反应 D.氢氧化镭的碱性强于氢氧化镁 2.原子序数为114的元素在元素周期表中位于第7周期ⅣA族，称为类铅。关于它的性质，预测错误的是（　　） A.它的最外层电子数为4 B.它的金属性比铅强 C.它具有＋2、＋4价 D.它的最高价氧化物的水化物是强酸 3.同主族元素的性质较为相似，下列关于同主族元素性质推测正确的是（　　） A.Li、Na同主族，因为Na在空气中加热生成Na2O2，推测Li在空气中加热生成Li2O2 B.Cl、I同主族，因为Cl2能与水反应：Cl2＋H2OHClO＋HCl，推测I2也能与水反应：I2＋H2OHIO＋HI C.Mg、Ba同主族，因为Mg（OH）2难溶于水，推测Ba（OH）2也难溶于水 D.F、Cl同主族，因为HClO4是强酸，推测HFO4也是强酸 　　 1.下列关于碱金属元素和卤族元素的说法错误的是（　　） A.钠和钾的原子结构极为相似，它们对应的碱都是强碱 B.通过钠与钾分别与水反应的剧烈程度可知，碱金属元素原子半径越大，失电子能力越强 C.通过卤素单质与氢气反应所需要的反应条件，可以判断氯元素的非金属性比溴元素强 D.卤族元素对应的氢化物的稳定性从强到弱的顺序：HF＜HCl＜HBr＜HI 2.运用元素周期律分析下面的推断，其中错误的是（　　） ①铍（Be）的氧化物的水化物可能具有两性 ②铊（Tl）与铝同族，其单质既能与盐酸反应产生氢气，又能与NaOH溶液反应产生氢气 ③砹（At）为有色固体，HAt不稳定，AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸 ④锂（Li）在氧气中剧烈燃烧，产物是Li2O2，锂溶于水生成一种强碱 ⑤硫酸锶（SrSO4）是难溶于水的白色固体 ⑥硒化氢（H2Se）是无色、有毒、比H2S稳定的气体 A.①②③④ B.②④⑥ C.①③⑤ D.②④⑤ 3.（2025·山西运城期末）下列各图表示物质的某种性质与核电荷数的关系（Z为核电荷数，从第2周期开始，Y为元素的有关性质），下列选项中的对应关系正确的是（　　） A.图1表示O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径大小关系 B.图2可表示ⅥA族元素的最高正化合价关系 C.图3可表示碱金属单质的密度大小关系 D.图4可表示ⅤA族含氧酸酸性大小关系 4.（2025·福建莆田期中）某研究小组对下列元素周期表（部分）进行研究，回答下列问题。 　族 周期　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 1 H 2 Li C N O F 3 Na Mg Al Si S Cl 4 K Ca （1）钙元素位于周期表第　　　　周期　　　　族。 （2）原子半径最小的元素是　　　　　。非金属性最强的元素是　　　　　。 （3）钠、镁、铝三种单质中，与冷水反应最剧烈的是　　　　　。 （4）KOH和Mg中，碱性较弱的是　　　　　。 （5）原子核外电子排布中，最外层电子数是内层电子数3倍的元素是　　　　　。 （6）能证明Cl元素比S元素非金属性更强的化学反应，其化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 提示：完成课后作业　第1章　第3节　第2课时 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2课时　研究同主族元素的性质 知识点一 1.Li　Na　K　Rb　Cs　1个　增多　增大　2.银白色　较小　降低　4.增多　增大　减弱　增强 对点训练 1.D　钠和钾是同主族元素，在原子结构上都具有相同的最外层电子数，结构的相似性导致了它们化学性质的相似性。 2.B　碱金属位于元素周期表ⅠA族，主族序数等于原子最外层电子数，最外层电子数为1，A正确；同主族元素原子核外电子层数依次增加，失电子能力越来越强，单质还原性越强，单质的还原性为Li＜Na＜K＜Rb＜Cs，B错误；同主族元素原子核外电子层数依次增加，失电子能力越来越强，金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH，C正确；同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增大，核电荷数依次增加，电子层数、原子半径依次增大，D正确。 3.C　碱金属元素从上到下金属性逐渐增强，故还原性逐渐增强，A不符合题意；碱金属元素从上到下金属性逐渐增强，单质与水的反应越来越剧烈，所以单质与水反应时，Rb、Cs的反应更剧烈，B不符合题意；碱金属元素的单质在常温下呈固态，从上到下相对原子质量逐渐增大，而单质的熔点逐渐减小，C符合题意；碱金属元素从上到下，原子核外电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，D不符合题意。 知识点二 1.F　Cl　Br　I　7　＋7　－1　－1　增多　增大　2.深红棕色　紫黑色　加深　升高　减小　3.（1）浅　无　紫　浅　无　橙　大于　提取出来　难溶　5.增多　增大　减弱　减弱 对点训练 1.B　A项，卤族元素从上到下，单质的状态：气→气→液→固，故卤素单质的熔、沸点逐渐升高，错误；B项，卤族元素从上到下，单质的氧化性逐渐减弱，卤素离子的还原性逐渐增强，正确；C项，卤族元素从上到下，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，错误；D项，卤族元素从上到下，单质与H2反应的难易程度越来越高，故与H2化合的能力逐渐减弱，错误。 2.C　F2与水反应置换出H2O中的O生成O2，F是最强的非金属元素，遇盐溶液先与水反应，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随相对分子质量增大而增大，C正确。 能力培养 （1）提示：镓的失电子能力比铝强，原因是镓的电子层数比铝多，而最外层电子数相同，故镓的原子半径大，更容易失去最外层电子。 （2）提示：Ga2O3＋2NaOH＋3H2O2Na[Ga（OH）4]，Ga（OH）3＋3HClGaCl3＋3H2O。 （3）提示：根据最外层电子数相同的元素即同主族元素性质的递变规律做出的预测。 迁移应用 1.C　依据同主族元素性质递变规律进行分析： 原子半径逐渐增大，A项正确；ⅡA族元素在化合物中的化合价均为＋2价，B项正确；失电子能力逐渐增强，Ra能与水反应，C项错误；最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，D项正确。 2.D　原子序数为114的元素位于第7周期ⅣA族。ⅣA族元素的最外层电子数为4，A项正确；同主族元素由上到下元素的金属性逐渐增强，故类铅的金属性比铅强，B项正确；类铅元素在第7周期ⅣA族，具有＋2、＋4价，C项正确；同主族元素由上到下元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的酸性减弱，碳酸为弱酸，故类铅的最高价氧化物对应水化物不可能是强酸，D项错误。 3.B　Li在空气中加热生成Li2O，A错误；Cl2能与水反应：Cl2＋H2OHClO＋HCl，同样I2也能与水反应：I2＋H2OHIO＋HI，B正确；Ba（OH）2易溶于水，C错误；F的非金属性最强，氟元素在化合物中无正价，故HFO4不存在，D错误。 【随堂演练】 1.D　钠和钾的原子结构极为相似， NaOH、KOH都是强碱，A正确；碱金属元素原子半径越大，越易失去最外层电子，和水反应越剧烈，B正确；元素非金属性越强，越易与氢气反应，通过卤素单质与氢气反应所需要的反应条件，可以判断氯元素的非金属性比溴元素强，C正确；元素非金属性越强，气态氢化物越稳定，卤族元素对应的氢化物的稳定性从强到弱的顺序：HF＞HCl＞HBr＞HI，D错误。 2.B　铊（Tl）与铝同主族，同主族元素从上到下，金属性增强，铊只能和盐酸反应放出氢气，不能与NaOH溶液反应放出H2，②错误；锂（Li）在氧气中剧烈燃烧，产物是Li2O，④错误；硒化氢（H2Se）是无色、有毒、不如H2S稳定的气体，⑥错误。 3.C　O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋电子层数相同，核电荷数依次增大，故离子半径依次减小，则图1随Z增大Y减小，A错误；ⅥA族的氧元素没有＋6价，其余元素最高正化合价为＋6价，B错误；随着核电荷数增大，碱金属单质的密度呈现增大的趋势，但是钾的密度比钠要小，C正确；ⅤA族元素的同一种元素有多种含氧酸，不同价态的酸的酸性大小不同，因此应比较最高价的含氧酸酸性大小，D错误。 4.（1）4　ⅡA　（2）H　F　（3）Na （4）Mg（OH（5）O　（6）Cl2＋Na2S2NaCl＋S 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $