【2026年新高一化学衔接课程讲义】第14讲 原子结构与元素的性质（讲义）

高一暑假衔接课程 第14讲 原子结构与元素的性质 【内容导航】 1．原子结构与元素性质的关系； 2．微粒半径的比较； 3．金属性和非金属性强弱的判断； 4．碱金属元素； 5．卤族元素。 一、原子结构与元素性质的关系 1．元素的金属性和非金属性 (1)元素的金属性和非金属性 金属性是指金属元素的原子在化学反应中失电子的能力，即还原性；非金属性是指非金属元素的原子在化学反应中得电子的能力，即氧化性。 (2)原子结构与元素性质的关系 原子结构决定元素的性质。 金属元素的原子最外层电子一般少于4个，非金属元素的原子最外层电子一般多于4个，稀有气体元素的原子最外层电子数一般为8个（氦为2个）。 2．元素的原子半径 (1)影响元素的原子半径的因素： 电子层数越多，原子半径越大；核电荷数越多，原子半径越小。 (2)元素周期表中原子半径的变化规律 同周期元素（稀有气体除外）从左到右，原子半径逐渐减小。如r(O)>r(F)。 同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。如：r(Li)＜r(Na)；r(F)＜r(Cl)。 3．主族元素的主要化合价 (1)主族元素的最高正价＝主族族序数＝最外层电子数(O、F除外)。 (2)最低负价＝最高正价－8(H、O、F除外)。 (3)H最高价为＋1，最低价为－1；O无最高正价；F无正化合价。 (4)元素的化合价、最高价氧化物及对应的水化物、气态氢化物 元素 Li Be B C N O F 最高正价 +1 +2 +3 +4 +5 最高价氧化物 Li2O BeO B2O3 CO2 N2O5 最高价氧化物对应水化物 LiOH Be(OH)2 H3BO3 H2CO3 HNO3 最低负价 -4 -3 -2 -1 气态氢化物 CH4 NH3 H2O HF 元素 Na Mg Al Si P S Cl 最高正价 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 最高价氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 最高价氧化物对应水化物 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4 最低负价 -4 -3 -2 -1 气态氢化物 SiH4 PH3 H2S HCl 【即学即练1】已知某元素的原子结构示意图如图所示： (1)该元素在周期表中的位置：______________。 (2)预测该元素的单质在化学反应中容易________电子，常表现为________价。 答案：(1)第五周期第ⅦA族　(2)得到1个　－1 【即学即练2】下列原子结构示意图中： A． B． C． D． (1)易形成阳离子的是__________(填字母，下同)。 (2)易形成阴离子的是__________。 (3)易与氯气化合组成XY2型化合物的是_____________。 答案：(1)CD　(2)A　(3)D 二、微粒半径的比较 1．电子层结构相同的离子 0 e-：H+ 2 e-(He型结构)：H-、Li+、Be2+ 10 e-(Ne型结构)：N3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+ 18 e-(Ar型结构)：P3-、S2-、Cl-、K+、Ca2+ 2．原子半径大小比较 (1)同一周期元素，电子层数相同，从左到右，核电荷数增大，原子半径减小。 如：r(N)＞r(O)＞r(F)。 (2)同一主族元素，最外层电子数相同，从上到下，电子层数增大，原子半径增大。 如：r(Li)＜r(Na)；r(F)＜r(Cl)。 3．离子半径大小比较 (1)离子的电子层数越多，离子半径越大。 如：r(Li＋)＜r(Na＋)；r(O2－)＜r(S2－)。 (2)电子层结构相同的微粒，核电荷数越多，离子半径越小。 如：r(O2－)＞r(Na＋)；r(S2－)＞r(K＋)。 (3)核电荷数相同，核外电子数越多，微粒半径越大。 如：r(Cl－)＞r(Cl)；r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。 【即学即练3】若aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，则下列关系不正确的是(　　) A．离子半径：Am＋＜Bn－ B．原子半径：A＜B C．A的原子序数比B大m＋n D．b＝a－n－m 答案：B 解析：A失去m个电子与B得到n个电子后核外电子排布相同，则A位于B的下一周期，故A的核电荷数比B的核电荷数大，所以离子半径：Am＋＜Bn－，原子半径：A＞B，由于a－m＝b＋n，则a－b＝m＋n，b＝a－m－n。 【即学即练4】试比较下列微粒的半径大小(填“＞”“＜”或“＝”)。 (1)Mg______Ca______K； (2)P______S______Cl； (3)P3－______S2－______Cl－______Na＋______Mg2＋______Al3＋。 答案：(1)＜　＜　(2)＞　＞　(3)＞　＞　＞　＞　＞ 三、金属性和非金属性强弱的判断 1．金属性强弱的判断方法 金属性是指金属元素原子在化学反应中失电子的能力，通常用如下两种方法判断其强弱： (1)根据金属单质与水或非氧化性酸反应置换出氢气的难易程度判断，置换出氢气越容易，则金属性越强。 (2)根据金属元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱判断，碱性越强，则金属元素的金属性越强。 2．非金属性强弱的判断方法 非金属性是指非金属元素的原子得电子的能力，通常用如下两种方法判断： (1)根据非金属单质与H2化合的难易程度、生成气态氢化物的稳定性判断，越易化合，生成的气态氢化物越稳定，则元素的非金属性越强。 (2)根据非金属元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱判断，酸性越强，则元素的非金属性越强。 3．其他判断方法 (1)根据金属或非金属单质之间的置换反应判断： 金属性较强的金属单质可以置换金属性较弱的金属单质；非金属性较强的非金属单质可以置换非金属性较弱的非金属单质。 (2)根据离子的氧化性或还原性强弱判断： 金属单质的还原性越强，则简单阳离子的氧化性越弱；非金属单质的氧化性越强，对应简单阴离子的还原性越弱。 【交流讨论】下列事实不能说明X元素比Y元素的非金属性强的是________ ①与H2化合时，X单质比Y单质容易 ②X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应水化物的酸性强 ③X原子的最外层电子数比Y原子的最外层电子数多 ④X单质可以把Y从其氢化物中置换出来 ⑤X元素的最高正价比Y的高 ⑥气态氢化物溶于水后的酸性：X强于Y 答案：③⑤⑥ 解析：①与H2越容易化合，则该元素的非金属性越强，正确；②最高价氧化物对应水化物的酸性越强，该元素的非金属性越强，正确；③两元素如果位于同一周期，X原子最外层电子数多，则X在Y右边，则X的非金属性更强，如果不在同一周期，则不一定能够判断，错误；④该置换反应说明X单质氧化性更强，因此X的非金属性强，正确；⑤最高正价的高低不能比较非金属性的强弱，如非金属性：F>Cl，但是F没有正价，错误；⑥气态氢化物的稳定性强弱可以比较元素的非金属性强弱，但是根据对应氢化物水溶液的酸性强弱不能比较非金属性的强弱，错误。 【即学即练5】下列比较金属性相对强弱的方法或依据正确的是(　　) A．根据金属失去电子的多少来判断，失去电子较多的金属性较强 B．用钠置换MgCl2溶液中的Mg2＋，来验证钠的金属性强于Mg C．Mg不与NaOH溶液反应而Al能与NaOH溶液反应，可说明金属性：Al>Mg D．碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，可说明钠、镁、铝金属性依次减弱 答案：D 解析：A选项，金属性是指金属原子失去电子的能力大小，不能根据金属失去电子的多少来判断金属性，错误；B选项，Na加入到MgCl2溶液中，Na先和水反应，不能置换出金属Mg，错误；C选项，金属与NaOH溶液不能证明金属性强弱，错误；D选项，金属的最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强，正确。 【即学即练6】下列比较元素的非金属性强弱的方法不正确的是( ) A．比较Cl、Br的非金属性：将Cl2和Br2分别在一定条件下与氢气反应 B．比较C和Si的非金属性：将CH4和SiH4加热分解 C．比较N和S的非金属性：测定HNO3和H2SO4溶液的酸性 D．比较S和Cl的非金属性：将氯气和H2S混合反应 答案：C 解析：HNO3和H2SO4都是强酸，在现有条件下无法比较它们的酸性。 四、碱金属元素 1．碱金属元素的原子结构 (1)碱金属元素位于元素周期表的ⅠA族。 元素名称 锂 钠 钾 铷 铯 元素符号 Li Na K Rb Cs 原子结构示意图 (2)碱金属元素的原子最外层均有1个电子，均易失去电子，它们的单质具有较强的还原性，能与氧气等非金属及水、酸反应。 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，核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，所以原子失电子的能力逐渐增强，金属性逐渐增强。 2．碱金属单质的物理性质 元素 Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大) 相同点 除铯外，其余都呈银白色，它们都比较软，有延展性，密度较小，熔点较低，导电、导热性强 递变 规律 密度 逐渐增大(钠、钾反常) 熔、沸点 逐渐降低 个性特点 ①铯略带金属光泽；②锂的密度比煤油的小；③钠的密度比钾大 3．碱金属元素的化学性质 (1)碱金属元素性质的相似性(用R表示碱金属元素)： (2)碱金属元素性质的递变性： 具体表现为 Li Na K Rb Cs 与氧气反应 反应越来越剧烈，产物越来越复杂 Li2O Na2O、Na2O2 K2O、K2O2、KO2 更复杂氧化物 与水反应 反应越来越剧烈 反应缓慢 剧烈反应 轻微爆炸 剧烈爆炸 氢氧化物 碱性强弱：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH (3)碱金属性质的特殊性 ①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。 ②碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。 ③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。 【交流讨论】已知铷(Rb)是37号元素，其相对原子质量是85.5，与钠同主族，回答下列问题： (1)铷位于第________周期，其原子半径比钠元素的原子半径__________(填“大”或“小”)。 (2)铷单质性质活泼，写出它与氯气反应的化学方程式：______________________。铷单质易与水反应，反应的离子方程式为____________________________，铷与水反应比钠与水反应__________(填“剧烈”或“缓慢”)。遇水后在水______(填“底”或“上”)，铷的密度比水的密度______(填“大”或“小”)。 (3)同主族元素的同类化合物的化学性质相似，写出过氧化铷与CO2反应的化学方程式： _________________________________________。 答案：(1)五　大 (2)2Rb＋Cl22RbCl　2Rb＋2H2O===2Rb＋＋2OH－＋H2↑　剧烈　底　大 (3)2Rb2O2＋2CO2===2Rb2CO3＋O2 解析：(2)Rb的密度比水的密度大，遇水后沉在水底与水反应，铷的还原性比钠强，与水反应比钠剧烈。(3)可根据钠的相应化合物与CO2发生的反应进行类推。 【即学即练7】下列叙述中错误的是(　　) A．碱金属具有强还原性，它们的离子具有强氧化性 B．随着电子层数的增多，碱金属的原子半径逐渐增大 C．碱金属单质的熔、沸点随着核电荷数的增大而降低 D．碱金属元素在自然界中都是以化合态的形式存在 答案：A 解析：碱金属元素随着核电荷数的增大，电子层数增多，原子半径逐渐增大，单质的熔、沸点逐渐降低。金属单质还原性越强，失电子能力越强，变为阳离子后的氧化性越弱，故碱金属的阳离子的氧化性都很弱。 【即学即练8】单片铯钾防火玻璃，是通过特殊化学处理在高温状态下进行二十多小时离子交换，替换了玻璃表面的金属钠，形成的低膨胀硅酸盐玻璃，具备高效的抗热性能，同时通过物理处理后，玻璃表面形成高强的压力，大大提高了抗冲击强度，当玻璃破碎时呈现微小颗粒状态，减少对人体的伤害。关于这种防火玻璃中铯的叙述，正确的是(　　) A．CsOH是一种可溶于水的强碱 B．Cs在空气中燃烧，生成一种氧化物Cs2O C．Cs与水反应，能发生爆炸，并放出O2 D．加热Cs2CO3，可生成氧化铯和二氧化碳 答案：A 解析：同主族元素性质相似，NaOH、KOH、CsOH均易溶于水，A对；碱金属由Li到Cs活泼性增强，Na与O2加热生成Na2O2，钾在O2中燃烧生成超氧化钾，Cs在空气中燃烧一定不生成Cs2O，B错；Cs与H2O反应生成H2，C错；Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3性质稳定，受热不分解，D错。 五、卤族元素 1．卤族元素的原子结构 (1)卤族元素位于元素周期表的ⅦA族。 元素名称 氟 氯 溴 碘 元素符号 F Cl Br I 原子结构示意图 (2)卤族元素的原子最外层均有7个电子，均易得到电子，它们的单质具有较强的氧化性。 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，核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，所以原子得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。 2．卤素单质性质的相似性 (1)都能与大多数金属反应，如Fe与溴反应：2Fe＋3Br2===2FeBr3，I2与Fe反应生成FeI2。 (2)都能与H2反应生成HX：X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I，下同)。 (3)都能与水反应：X2＋H2OHX＋HXO(F2例外)。 (4)都能与碱溶液反应：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2例外)。 3．卤素单质性质的递变性 F2 Cl2 Br2 I2 变化规律 颜色 淡黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色 逐渐加深 熔沸点 气态 气态 液态 固态 逐渐升高 密度 逐渐增大 与H2化合的难易 由易到难 X-的还原性 逐渐增强 4．卤素单质的特殊性 (1)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水液封保存。 (2)I2易升华，淀粉遇I2变蓝。 (3)Br2和I2易溶于某些有机溶剂(如四氯化碳、苯)。 (4)F无正价，F2与水剧烈反应：2F2＋2H2O===4HF＋O2。 5．卤素离子的检验方法 (1)AgNO3溶液——沉淀法 未知液生成 (2)置换——萃取法 未知液有机层呈 (3)氧化——淀粉法检验I－ 未知液溶液变蓝色，表明有I－ 【交流讨论】(1)F2通入水中会剧烈反应，且有另一种单质气体生成，请根据氧化还原反应理论书写化学方程式：__________________________。 (2)氧化性F2>Cl2，那么能否用F2与NaCl溶液反应置换Cl2？ 答案：(1)2F2＋2H2O===4HF＋O2 (2)否，F2与H2O先反应，无法置换出Cl2。 【即学即练9】下列关于卤素性质的叙述中不正确的是(　　) A．卤素单质的颜色按Cl2、Br2、I2的顺序逐渐变深 B．氯气易液化，溴单质易挥发，碘单质易升华 C．氯、溴、碘的原子半径或离子半径随电子层数的增多而增大 D．Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐增强 答案：D 解析：卤素单质Cl2、Br2、I2的颜色分别为黄绿色、红棕色、紫黑色，逐渐加深，A正确；氯气常温下为气体，易液化，溴单质常温下为液体，易挥发，碘单质为固体，熔点与沸点相接近，易升华，B正确；同主族元素从上到下原子、离子半径逐渐增大，则氯、溴、碘的原子半径或离子半径随电子层数的增多而增大，C正确；同主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，D错误。 【即学即练10】下列关于卤素的叙述正确的是(　　) ①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾 ②溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯 ③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性 ④某溶液与淀粉-KI溶液反应出现蓝色，则证明该溶液是氯水或溴水 ⑤氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成 ⑥氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂 A．①③⑤ B．②③⑥ C．②⑤⑥ D．①③④ 答案：C 解析：易被氧化的物质应具有较强的还原性，各卤素离子中，I－的还原性最强，故卤素的钾盐中，最易被氧化的是KI，①错误；卤化银中除AgF外均有感光性，③错误；能与淀粉-KI溶液反应出现蓝色现象的，除氯水或溴水外，还可以是碘水等，④错误。 第14讲 原子结构与元素的性质 课堂检测 姓名：____________ 1．下列元素的原子半径依次增大的是(　　) A．Na、Mg、Al B．Na、O、F C．P、Si、Al D．C、Si、P 答案：C 2．下列各组元素中，按从左到右的顺序，原子序数递增、元素的最高正化合价也递增的是(　　) A．C、N、O、F B．Na、Be、B、C C．P、S、Cl、Ar D．Na、Mg、Al、Si 答案：D 3．A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素的原子M层电子数是(a-b)，L层电子数是(a+b)，则A、B两元素形成的化学式可表示为(　　) A．BA B．BA2 C．B3A2 D．A2B 答案：B 解析：由“M层电子数是(a-b)”得a>b，则b=2，则A是第二周期元素。由“L层电子数是(a+b)”得a=6，推知A是氧元素，B是硅元素，其氧化物的化学式为BA2(SiO2)，B正确。 4．不能说明氧的非金属性比硫强的事实是(　　) A．H2O的热稳定性强于H2S B．H2S水溶液暴露于空气中变浑浊 C．常温下H2O是液体，H2S是气体 D．O2和H2化合比S和H2化合容易 答案：C 解析：H2O的热稳定性强于H2S，能说明氧的非金属性比硫强，故A不符合题意；H2S水溶液暴露于空气中因和氧气反应生成硫单质而变浑浊，根据单质之间的置换反应，可以说明氧的非金属性比硫强，故B不符合题意；常温下H2O是液体，H2S是气体，属于物质的物理性质，和元素的非金属性没有关系，故C符合题意；O2和H2化合比S和H2化合容易，可以说明氧的非金属性比硫强，故D不符合题意。 5．下列有关碱金属元素和卤素的说法错误的是(　　) A．溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈 B．碱金属元素中，锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中，氟原子得电子的能力最强 C．钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈 D．随核电荷数的增加，碱金属元素单质和卤素单质的熔、沸点都逐渐降低 答案：D 解析：溴的非金属性强于碘，故溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈，A项正确；碱金属元素中，锂的金属性最弱，故锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中，氟的非金属性最强，故氟原子得电子的能力最强，B项正确；钾的金属性比钠强，故钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，C项正确；随核电荷数的增加，碱金属元素单质的熔、沸点逐渐降低，卤素单质的熔、沸点逐渐升高，D项不正确。 6．下列事实不能说明非金属性Cl>I的是(　　) A．Cl2＋2I－===2Cl－＋I2 B．稳定性：HCl>HI C．酸性：HClO4>HIO4 D．酸性：HClO3>HIO3 答案：D 7．卤素都是典型的非金属元素，其单质(X2)都具有氧化性。 (1)卤素易形成X－的原因是___________________________________________________。 (2)X2与H2化合反应条件难易规律是________________________。 (3)将氯气通入碘化钾溶液中反应的离子方程式是________________________________。 (4)举例说明氯气的氧化性比单质溴的氧化性强：_______________________________。 答案：本题4分，每空1分 (1)卤素原子的最外层都是7个电子，易得到1个电子形成稳定结构 (2)随原子序数的增大，与H2化合越来越难 (3)Cl2＋2I－===2Cl－＋I2 (4)氯气能从溴化钾溶液中置换出溴：Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2(答案合理均可) 第14讲 原子结构与元素的性质 同步练习 1．下列4种微粒中，半径按由大到小的顺序排列的是(　　) A．①＞②＞③＞④ B．③＞④＞①＞② C．③＞①＞②＞④ D．①＞②＞④＞③ 答案：C 解析：①～④依次为S、Cl、S2－、F。①②相比半径：①＞②；①③相比半径：①＜③；②④相比半径：②＞④；故半径：③＞①＞②＞④。 2．已知铍(Be)的原子序数为4，下列关于铍及其化合物的叙述正确的是(　　) A．铍的金属性比镁强 B．氯化镁的氧化性比氯化铍强 C．氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱 D．单质铍易和冷水反应产生氢气 答案：C 解析：Be位于第 Ⅱ A族，金属性：Ca>Mg>Be，A、B错误，C正确；镁与冷水很难反应，Be与冷水更难反应，D错误。 3．下列叙述中，能肯定A金属比B金属活动性强的是(　　) A．A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少 B．A原子的电子层数比B原子的电子层数多 C．1 mol A从酸中置换出的氢气比1 mol B从酸中置换出的氢气多 D．常温时，A能从水中置换出氢气而B不能 答案：D 解析：选项A中只指出A、B两种元素原子的最外层电子数的多少，而没有指明它们的电子层数的多少，因而不能确定A、B金属的活动性强弱，如Li的最外层电子数比Ca的少，但不如Ca活泼，A项错误；比较金属的活动性强弱不能只根据电子层数的多少，如Na的电子层数比Cu的少，但Na比Cu活泼，B项错误；1 mol A从酸中置换出的H2比1 mol B从酸中置换出的H2多，只能说明1 mol A失去电子数比1 mol B多，而金属的活动性强弱与原子失电子数目的多少无关，C项错误；常温时，A能从水中置换出氢气而B不能，说明A易失去电子，则A金属的活动性肯定比B金属的活动性强，D项正确。 4．下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　) A．Li与H2O反应最剧烈 B．碱金属元素的阳离子没有还原性，所以有强氧化性 C．Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出Na D．从Li到Cs都易失去最外层1个电子，且失电子能力逐渐增强 答案：D 解析： A项，在碱金属元素中，Li是最不活泼的元素，错误；B项，碱金属阳离子很稳定，不具有强氧化性，错误；C项，Rb先与水反应，不会置换出Na，错误；D项，同主族元素从上到下金属性逐渐增强，正确。 5．如图表示第ⅠA族金属(又称为碱金属)的某些性质与核电荷数的变化关系，则下列各性质中不符合图示关系的是(　　) A．金属性 B．与水反应的剧烈程度 C．阳离子的氧化性 D．原子半径 答案：C 解析：由图可知随着核电荷数的增大，碱金属的性质呈增大趋势，其金属性逐渐增强，其单质与水反应剧烈程度增大，随核电荷数增大，其原子半径逐渐增大，A、B、D三项正确；随碱金属的核电荷数递增，其阳离子氧化性逐渐减弱，C项与图不符。 6．下列关于卤族元素的叙述正确的是(用X表示卤素原子)(　　) A．随核电荷数的增加，X－的半径逐渐增大，还原性逐渐减弱 B．随核电荷数的增加，氢化物的稳定性逐渐增强 C．单质与水反应均可表示为X2＋H2O===HX＋HXO D．随核电荷数的增加，单质的颜色逐渐加深 答案：D 解析：随核电荷数的增加，X－的电子层数逐渐增多，离子半径逐渐增大，离子的还原性逐渐增强，故A项错误；卤族元素由上到下，非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，故B项错误；氯、溴、碘单质与水反应可表示为X2＋H2O===HX＋HXO，氟单质和水反应生成的是HF和O2，故C项错误；卤族元素由上到下，单质的颜色逐渐加深，故D项正确。 7．卤族元素是最活泼的一族非金属元素，下列关于卤族元素的说法正确的是(　　) A．卤素单质的最外层电子数都是7 B．从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次减小 C．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱 D．卤素单质与H2化合的难易程度由难到易的顺序为F2、Cl2、Br2、I2 答案：C 解析：卤素原子的最外层电子数都是7，故A错误；从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次增大，故B错误；从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱，故C正确；卤素单质与H2化合的难易程度由易到难的顺序为F2、Cl2、Br2、I2，故D错误。 8．类推的思维方式在化学学习与研究中经常采用，但类推出的结论是否正确最终要经过实验的验证。以下类推的结论正确的是(　　) A．由“Cl2＋H2O===HCl＋HClO”反应可推出“F2＋H2O===HF＋HFO”反应也能发生 B．HCl的水溶液酸性很强，推出HF的水溶液酸性也很强 C．由“2Fe＋3Cl2===2FeCl3”反应可推出“2Fe＋3I2===2FeI3”反应也能发生 D．Na、K在周期表中属于同一主族，化学性质相似，Na常温下与水剧烈反应，故K常温下也能与水剧烈反应 答案：D 解析：A项，F2与水反应生成HF和O2；B项，氢氟酸为弱酸；C项，I2的氧化性比Cl2弱，不能将铁单质氧化到＋3价；D项，K比Na金属性强，故正确。 9．下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数，Y为元素的有关性质)。 把与下面的元素有关性质相符的曲线图的标号填在相应横线上。 (1)第ⅡA族元素的最外层电子数：________。 (2)第三周期离子Na＋、Mg2＋、Al3＋、P3－、S2－、Cl－的离子半径：________。 (3)第二、三周期主族元素随原子序数的递增，原子半径的变化：________。 答案：(1)B　(2)C　(3)D 解析：(1)第ⅡA族元素的最外层电子数均为2，随着核电荷数的增大，最外层电子数不变，故图B符合。(2)电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径：Na＋＞Mg2＋＞Al3＋、P3－＞S2－＞Cl－，最外层电子数相同，电子层越多，离子半径越大，所以离子半径：Cl－＞Na＋，所以离子半径：P3－＞S2－＞Cl－＞Na＋＞Mg2＋＞Al3＋，故图C符合。(3)同周期主族元素，随原子序数的递增原子半径逐渐减小，故图D符合。 10．为了比较卤素单质的氧化性强弱，可在实验室先制取Cl2，并将Cl2依次通入NaBr溶液和KI­淀粉溶液中。如图所示仪器和药品，试完成下列问题： (1)若所制取气体从左到右流向时，上述仪器接口的连接顺序为____接____，____接____，____接____，____接____。 (2)实验开始后装置5中反应的化学方程式为________________________________。 (3)装置3的作用是__________________，反应的离子方程式为______________________________。 (4)装置1中产生的现象是___________________，反应的化学方程式为_________________________。 答案：(1)F　G　H　D　C　B　A　E (2)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (3)吸收未反应完的Cl2，防止污染空气　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O (4)溶液显蓝色　Cl2＋2KI===2KCl＋I2 解析：首先弄清实验原理及目的：通过卤素单质之间的置换反应证明它们之间氧化性强弱。为此通过装置4和装置5来制取Cl2，再通过Cl2与NaBr和KI淀粉溶液反应，并通过现象来证明反应情况，实验过程中要注意尾气处理，以防止污染空气。 第1页 学科网（北京）股份有限公司 $高一暑假衔接课程 第14讲 原子结构与元素的性质 【内容导航】 1．原子结构与元素性质的关系； 2．微粒半径的比较； 3．金属性和非金属性强弱的判断； 4．碱金属元素； 5．卤族元素。 一、原子结构与元素性质的关系 1．元素的金属性和非金属性 (1)元素的金属性和非金属性 金属性是指金属元素的______在化学反应中______的能力，即______性；非金属性是指非金属元素的______在化学反应中______的能力，即______性。 (2)原子结构与元素性质的关系 原子结构决定元素的______。 金属元素的原子最外层电子一般______4个，非金属元素的原子最外层电子一般______4个，稀有气体元素的原子最外层电子数一般为______个（氦为______个）。 2．元素的原子半径 (1)影响元素的原子半径的因素： 电子层数越多，原子半径______；核电荷数越多，原子半径______。 (2)元素周期表中原子半径的变化规律 同周期元素（稀有气体除外）从左到右，原子半径逐渐______。如r(O) _____r(F)。 同主族元素从上到下，原子半径逐渐______。如：r(Li) _____r(Na)；r(F) _____r(Cl)。 3．主族元素的主要化合价 (1)主族元素的最高正价＝____________＝____________(O、F除外)。 (2)最低负价＝____________(H、O、F除外)。 (3)H最高价为______，最低价为______；O无最高正价；F无正化合价。 (4)元素的化合价、最高价氧化物及对应的水化物、气态氢化物 元素 Li Be B C N O F 最高正价 最高价氧化物 最高价氧化物对应水化物 最低负价 气态氢化物 元素 Na Mg Al Si P S Cl 最高正价 最高价氧化物 最高价氧化物对应水化物 最低负价 气态氢化物 【即学即练1】已知某元素的原子结构示意图如图所示： (1)该元素在周期表中的位置：______________。 (2)预测该元素的单质在化学反应中容易________电子，常表现为________价。 【即学即练2】下列原子结构示意图中： A． B． C． D． (1)易形成阳离子的是__________(填字母，下同)。 (2)易形成阴离子的是__________。 (3)易与氯气化合组成XY2型化合物的是_____________。 二、微粒半径的比较 1．电子层结构相同的离子 0 e-：______ 2 e-(He型结构)：________________________ 10 e-(Ne型结构)：_____________________________ 18 e-(Ar型结构)：______________________________ 2．原子半径大小比较 (1)同一周期元素，电子层数相同，从左到右，核电荷数增大，原子半径______。 如：r(N) _____r(O) _____r(F)。 (2)同一主族元素，最外层电子数相同，从上到下，电子层数增大，原子半径______。 如：r(Li) ____r(Na)；r(F) _____r(Cl)。 3．离子半径大小比较 (1)离子的电子层数越多，离子半径______。 如：r(Li＋) _____r(Na＋)；r(O2－) _____r(S2－)。 (2)电子层结构相同的微粒，核电荷数越多，离子半径______。 如：r(O2－) ____r(Na＋)；r(S2－) _____r(K＋)。 (3)核电荷数相同，核外电子数越多，微粒半径______。 如：r(Cl－) _____r(Cl)；r(Fe2＋) _____r(Fe3＋)。 【即学即练3】若aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，则下列关系不正确的是(　　) A．离子半径：Am＋＜Bn－ B．原子半径：A＜B C．A的原子序数比B大m＋n D．b＝a－n－m 【即学即练4】试比较下列微粒的半径大小(填“＞”“＜”或“＝”)。 (1)Mg______Ca______K； (2)P______S______Cl； (3)P3－______S2－______Cl－______Na＋______Mg2＋______Al3＋。 三、金属性和非金属性强弱的判断 1．金属性强弱的判断方法 金属性是指金属元素原子在化学反应中______的能力，通常用如下两种方法判断其强弱： (1)根据金属单质与水或非氧化性酸反应置换出氢气的难易程度判断，置换出氢气越容易，则金属性______。 (2)根据金属元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱判断，碱性越强，则金属元素的金属性______。 2．非金属性强弱的判断方法 非金属性是指非金属元素的原子______的能力，通常用如下两种方法判断： (1)根据非金属单质与H2化合的难易程度、生成气态氢化物的稳定性判断，越易化合，生成的气态氢化物越______，则元素的非金属性______。 (2)根据非金属元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱判断，酸性越强，则元素的非金属性______。 3．其他判断方法 (1)根据金属或非金属单质之间的置换反应判断： 金属性较强的金属单质可以置换金属性______的金属单质；非金属性较强的非金属单质可以置换非金属性______的非金属单质。 (2)根据离子的氧化性或还原性强弱判断： 金属单质的还原性越强，则简单阳离子的氧化性______；非金属单质的氧化性越强，对应简单阴离子的还原性______。 【交流讨论】下列事实不能说明X元素比Y元素的非金属性强的是________ ①与H2化合时，X单质比Y单质容易 ②X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应水化物的酸性强 ③X原子的最外层电子数比Y原子的最外层电子数多 ④X单质可以把Y从其氢化物中置换出来 ⑤X元素的最高正价比Y的高 ⑥气态氢化物溶于水后的酸性：X强于Y 【即学即练5】下列比较金属性相对强弱的方法或依据正确的是(　　) A．根据金属失去电子的多少来判断，失去电子较多的金属性较强 B．用钠置换MgCl2溶液中的Mg2＋，来验证钠的金属性强于Mg C．Mg不与NaOH溶液反应而Al能与NaOH溶液反应，可说明金属性：Al>Mg D．碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，可说明钠、镁、铝金属性依次减弱 【即学即练6】下列比较元素的非金属性强弱的方法不正确的是( ) A．比较Cl、Br的非金属性：将Cl2和Br2分别在一定条件下与氢气反应 B．比较C和Si的非金属性：将CH4和SiH4加热分解 C．比较N和S的非金属性：测定HNO3和H2SO4溶液的酸性 D．比较S和Cl的非金属性：将氯气和H2S混合反应 四、碱金属元素 1．碱金属元素的原子结构 (1)碱金属元素位于元素周期表的______族。 元素名称 锂 钠 钾 铷 铯 元素符号 原子结构示意图 (2)碱金属元素的原子最外层均有______个电子，均易______电子，它们的单质具有较强的______性，能与氧气等非金属及水、酸反应。 随着核电荷数的增加，电子层数逐渐______，原子半径逐渐______，核对最外层电子的吸引力逐渐______，所以原子失电子的能力逐渐______，金属性逐渐______。 2．碱金属单质的物理性质 元素 Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大) 相同点 除铯外，其余都呈________，它们都比较软，有延展性，密度较_____，熔点较_____，导电、导热性_____ 递变 规律 密度 逐渐______ (钠、钾反常) 熔、沸点 逐渐______ 个性特点 ①铯略带金属光泽；②锂的密度比煤油的小；③钠的密度比钾大 3．碱金属元素的化学性质 (1)碱金属元素性质的相似性(用R表示碱金属元素)： (2)碱金属元素性质的递变性： 具体表现为 Li Na K Rb Cs 与氧气反应 反应越来越剧烈，产物越来越复杂 Li2O K2O、K2O2、KO2 更复杂氧化物 与水反应 反应越来越______ 反应缓慢 剧烈反应 轻微爆炸 剧烈爆炸 氢氧化物 碱性强弱：______________________________ (3)碱金属性质的特殊性 ①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而______，但钾的密度比钠的______。 ②碱金属一般都保存在______中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在______中。 ③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是____________，其中氢以H－形式存在，显______价，碱金属氢化物是______剂。 【交流讨论】已知铷(Rb)是37号元素，其相对原子质量是85.5，与钠同主族，回答下列问题： (1)铷位于第________周期，其原子半径比钠元素的原子半径__________(填“大”或“小”)。 (2)铷单质性质活泼，写出它与氯气反应的化学方程式：______________________。铷单质易与水反应，反应的离子方程式为____________________________，铷与水反应比钠与水反应__________(填“剧烈”或“缓慢”)。遇水后在水______(填“底”或“上”)，铷的密度比水的密度______(填“大”或“小”)。 (3)同主族元素的同类化合物的化学性质相似，写出过氧化铷与CO2反应的化学方程式： _________________________________________。 【即学即练7】下列叙述中错误的是(　　) A．碱金属具有强还原性，它们的离子具有强氧化性 B．随着电子层数的增多，碱金属的原子半径逐渐增大 C．碱金属单质的熔、沸点随着核电荷数的增大而降低 D．碱金属元素在自然界中都是以化合态的形式存在 【即学即练8】单片铯钾防火玻璃，是通过特殊化学处理在高温状态下进行二十多小时离子交换，替换了玻璃表面的金属钠，形成的低膨胀硅酸盐玻璃，具备高效的抗热性能，同时通过物理处理后，玻璃表面形成高强的压力，大大提高了抗冲击强度，当玻璃破碎时呈现微小颗粒状态，减少对人体的伤害。关于这种防火玻璃中铯的叙述，正确的是(　　) A．CsOH是一种可溶于水的强碱 B．Cs在空气中燃烧，生成一种氧化物Cs2O C．Cs与水反应，能发生爆炸，并放出O2 D．加热Cs2CO3，可生成氧化铯和二氧化碳 五、卤族元素 1．卤族元素的原子结构 (1)卤族元素位于元素周期表的______族。 元素名称 氟 氯 溴 碘 元素符号 原子结构示意图 (2)卤族元素的原子最外层均有______个电子，均易______电子，它们的单质具有较强的______性。 随着核电荷数的增加，电子层数逐渐______，原子半径逐渐______，核对最外层电子的吸引力逐渐______，所以原子得电子的能力逐渐______，非金属性逐渐______。 2．卤素单质性质的相似性 (1)都能与大多数金属反应，如Fe与溴反应：________________________，I2与Fe反应生成______。 (2)都能与H2反应生成HX：________________________ (X代表Cl、Br、I，下同)。 (3)都能与水反应：______________________________ (F2例外)。 (4)都能与碱溶液反应：______________________________(F2例外)。 3．卤素单质性质的递变性 F2 Cl2 Br2 I2 变化规律 颜色 淡黄绿色 ______色 ______色 ______色 逐渐______ 熔沸点 ______态 ______态 ______态 ______态 逐渐______ 密度 逐渐______ 与H2化合的难易 由______到______ X-的还原性 逐渐______ 4．卤素单质的特殊性 (1)Br2是常温下唯一呈______的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常____________保存。 (2)I2易______，淀粉遇I2______。 (3)Br2和I2______于某些有机溶剂(如四氯化碳、苯)。 (4)F无正价，F2与水剧烈反应：______________________________。 5．卤素离子的检验方法 (1)AgNO3溶液——沉淀法 未知液生成 (2)置换——萃取法 未知液有机层呈 (3)氧化——淀粉法检验I－ 未知液溶液变______色，表明有I－ 【交流讨论】(1)F2通入水中会剧烈反应，且有另一种单质气体生成，请根据氧化还原反应理论书写化学方程式：__________________________。 (2)氧化性F2>Cl2，那么能否用F2与NaCl溶液反应置换Cl2？ 【即学即练9】下列关于卤素性质的叙述中不正确的是(　　) A．卤素单质的颜色按Cl2、Br2、I2的顺序逐渐变深 B．氯气易液化，溴单质易挥发，碘单质易升华 C．氯、溴、碘的原子半径或离子半径随电子层数的增多而增大 D．Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐增强 【即学即练10】下列关于卤素的叙述正确的是(　　) ①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾 ②溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯 ③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性 ④某溶液与淀粉-KI溶液反应出现蓝色，则证明该溶液是氯水或溴水 ⑤氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成 ⑥氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂 A．①③⑤ B．②③⑥ C．②⑤⑥ D．①③④ 第14讲 原子结构与元素的性质 课堂检测 姓名：____________ 1．下列元素的原子半径依次增大的是(　　) A．Na、Mg、Al B．Na、O、F C．P、Si、Al D．C、Si、P 2．下列各组元素中，按从左到右的顺序，原子序数递增、元素的最高正化合价也递增的是(　　) A．C、N、O、F B．Na、Be、B、C C．P、S、Cl、Ar D．Na、Mg、Al、Si 3．A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素的原子M层电子数是(a-b)，L层电子数是(a+b)，则A、B两元素形成的化学式可表示为(　　) A．BA B．BA2 C．B3A2 D．A2B 4．不能说明氧的非金属性比硫强的事实是(　　) A．H2O的热稳定性强于H2S B．H2S水溶液暴露于空气中变浑浊 C．常温下H2O是液体，H2S是气体 D．O2和H2化合比S和H2化合容易 5．下列有关碱金属元素和卤素的说法错误的是(　　) A．溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈 B．碱金属元素中，锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中，氟原子得电子的能力最强 C．钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈 D．随核电荷数的增加，碱金属元素单质和卤素单质的熔、沸点都逐渐降低 6．下列事实不能说明非金属性Cl>I的是(　　) A．Cl2＋2I－===2Cl－＋I2 B．稳定性：HCl>HI C．酸性：HClO4>HIO4 D．酸性：HClO3>HIO3 7．卤素都是典型的非金属元素，其单质(X2)都具有氧化性。 (1)卤素易形成X－的原因是___________________________________________________。 (2)X2与H2化合反应条件难易规律是________________________。 (3)将氯气通入碘化钾溶液中反应的离子方程式是________________________________。 (4)举例说明氯气的氧化性比单质溴的氧化性强：_______________________________。 第14讲 原子结构与元素的性质 同步练习 1．下列4种微粒中，半径按由大到小的顺序排列的是(　　) A．①＞②＞③＞④ B．③＞④＞①＞② C．③＞①＞②＞④ D．①＞②＞④＞③ 2．已知铍(Be)的原子序数为4，下列关于铍及其化合物的叙述正确的是(　　) A．铍的金属性比镁强 B．氯化镁的氧化性比氯化铍强 C．氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱 D．单质铍易和冷水反应产生氢气 3．下列叙述中，能肯定A金属比B金属活动性强的是(　　) A．A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少 B．A原子的电子层数比B原子的电子层数多 C．1 mol A从酸中置换出的氢气比1 mol B从酸中置换出的氢气多 D．常温时，A能从水中置换出氢气而B不能 4．下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　) A．Li与H2O反应最剧烈 B．碱金属元素的阳离子没有还原性，所以有强氧化性 C．Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出Na D．从Li到Cs都易失去最外层1个电子，且失电子能力逐渐增强 5．如图表示第ⅠA族金属(又称为碱金属)的某些性质与核电荷数的变化关系，则下列各性质中不符合图示关系的是(　　) A．金属性 B．与水反应的剧烈程度 C．阳离子的氧化性 D．原子半径 6．下列关于卤族元素的叙述正确的是(用X表示卤素原子)(　　) A．随核电荷数的增加，X－的半径逐渐增大，还原性逐渐减弱 B．随核电荷数的增加，氢化物的稳定性逐渐增强 C．单质与水反应均可表示为X2＋H2O===HX＋HXO D．随核电荷数的增加，单质的颜色逐渐加深 7．卤族元素是最活泼的一族非金属元素，下列关于卤族元素的说法正确的是(　　) A．卤素单质的最外层电子数都是7 B．从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次减小 C．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱 D．卤素单质与H2化合的难易程度由难到易的顺序为F2、Cl2、Br2、I2 8．类推的思维方式在化学学习与研究中经常采用，但类推出的结论是否正确最终要经过实验的验证。以下类推的结论正确的是(　　) A．由“Cl2＋H2O===HCl＋HClO”反应可推出“F2＋H2O===HF＋HFO”反应也能发生 B．HCl的水溶液酸性很强，推出HF的水溶液酸性也很强 C．由“2Fe＋3Cl2===2FeCl3”反应可推出“2Fe＋3I2===2FeI3”反应也能发生 D．Na、K在周期表中属于同一主族，化学性质相似，Na常温下与水剧烈反应，故K常温下也能与水剧烈反应 9．下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数，Y为元素的有关性质)。 把与下面的元素有关性质相符的曲线图的标号填在相应横线上。 (1)第ⅡA族元素的最外层电子数：________。 (2)第三周期离子Na＋、Mg2＋、Al3＋、P3－、S2－、Cl－的离子半径：________。 (3)第二、三周期主族元素随原子序数的递增，原子半径的变化：________。 10．为了比较卤素单质的氧化性强弱，可在实验室先制取Cl2，并将Cl2依次通入NaBr溶液和KI­淀粉溶液中。如图所示仪器和药品，试完成下列问题： (1)若所制取气体从左到右流向时，上述仪器接口的连接顺序为____接____，____接____，____接____，____接____。 (2)实验开始后装置5中反应的化学方程式为________________________________。 (3)装置3的作用是__________________，反应的离子方程式为______________________________。 (4)装置1中产生的现象是___________________，反应的化学方程式为_________________________。 第1页 学科网（北京）股份有限公司 $