第4章 第1节 第3课时 原子结构与元素的性质-(配套教参Word版)【创新教程·五维课堂】2026-2027学年高中化学必修第一册同步讲义(人教版)
2026-09-21
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教辅
摘要:
本高中化学讲义聚焦原子结构与元素性质的核心知识点,以碱金属、卤族元素为典型案例,先从原子结构(最外层电子数、电子层数、原子半径)入手,通过对比分析其物理性质(密度、熔沸点)和化学性质(与氧气、水、氢气反应及单质间置换反应)的相似性与递变性,构建“结构决定性质”的认知支架,形成从微观结构到宏观性质的完整知识脉络。
该资料特色鲜明,以化学观念为统领,通过表格对比原子结构数据与性质变化、设计钠钾与水反应等实验方案,强化“宏观辨识与微观探析”。结合典例示范与学以致用环节,运用比较、归纳等科学思维方法解析性质递变规律,提升学生证据推理能力。课中辅助教师引导实验探究与理论讲解,课后通过预习质检、练习题帮助学生查漏补缺,巩固知识体系。
内容正文:
第3课时 原子结构与元素的性质
学业水平目标
学科核心素养
1.能利用碱金属元素、卤族元素在周期表中的位置和原子结构,分析、预测、比较元素及其化合物的性质
2.能结合实验及事实说明碱金属元素、卤族元素性质的递变规律
3.了解碱金属,卤素性质的相似性与递变性,并能初步运用原子结构理论解释
1.知道碱金属元素、卤族元素的结构和性质,能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变规律,形成“结构决定性质”的观念,强化“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养
2.能设计实验方案,探究同主族元素性质的递变性,提升“科学探究与创新意识”的学科核心素养
[基础梳理]
元素的性质
1.金属性
金属元素的原子最外层电子一般少于 4 个,在化学反应中容易 失去电子 ,具有 金属性 。即金属元素的金属性是指金属元素的原子所具有的 失去电子 的能力。
2.非金属性
非金属元素的原子最外层电子一般多于 4 个,在化学反应中容易 得到电子 ,具有 非金属性 。即非金属元素的非金属性是指非金属元素的原子所具有 得到电子 的能力。
碱金属元素
1.碱金属元素的原子结构
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
原子半径/nm
0.152
0.186
0.227
0.248
0.265
结论
(1)碱金属元素的原子最外层电子数都是 1 。
(2)碱金属元素的原子随核电荷数逐渐增大,电子层数逐渐 增多 ,原子半径逐渐 增大 。
2.碱金属单质的化学性质
(1)钠、钾与氧气反应比较
①实验现象:都能在空气中燃烧,钠产生黄色火焰,钾产生紫色火焰,钾燃烧更剧烈。
②反应的化学方程式:2Na+O2Na2O2、K+O2KO2。
③实验结论:金属的活泼性:K > Na。
(2)钠、钾与水反应的比较
碱金属单质
钠
钾
实验操作
实验现象
相同点
金属浮在水面上;熔成闪亮的小球;小球四处游动;发出嘶嘶的响声;反应后的溶液呈红色
不同点
钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧
实验原理
2Na+2H2O===2NaOH+H2 ↑
2K+2H2O===2KOH+H2↑
实验结论
与水反应剧烈程度:K > Na;金属的活泼性:K > Na。
3.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
密度
逐渐 增大 (钠、钾反常)
规律
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
卤族元素
1.卤素单质的物理性质
F2
Cl2
Br2
I2
颜色、状态
淡黄绿 色气体
黄绿 色气体
深红棕 色液体
紫黑 色固体
密度
逐渐 增大
熔、沸点
逐渐 升高
2.卤素的原子结构特点
相同点
①卤族元素位于周期表第 ⅦA 族;
②最外层上都有 7 个电子。
递变性
从F→I核电荷数依次 增大 ,电子层数依次 增多 ,原子半径依次 增大 。
3.卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
卤素单质
反应条件
化学方程式
产物稳定性
F2
暗处
H2+F2===2HF
很稳定
Cl2
光照或点燃
H2+Cl22HCl
较稳定
Br2
加热
H2+Br22HBr
不如氯化氢稳定
I2
不断加热
不稳定
结论
从F2到I2,与H2反应所需要的条件逐渐 升高 ,反应剧烈程度依次 减弱 ,生成气态氢化物的稳定性依次 减弱 。
(2)卤素单质之间的置换反应
Cl2→I2氧化性逐渐 减弱 ,相应卤素离子还原性逐渐 增强 。
同主族元素的性质与原子结构的关系
[预习质检]
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)碱金属元素即第ⅠA族元素。( × )
(2)卤素单质与水反应均可用X2+H2OHXO+HX表示。( × )
(3)从上到下,碱金属单质密度依次增大,熔、沸点依次降低。( × )
(4)HX都极易溶于水,它们的热稳定性随核电荷数增加而增强。( × )
(5)卤素单质的颜色从F2―→I2按相对分子质量增大而加深。( √ )
(6)K比Na活泼,故K可以从钠盐溶液中置换出Na。( × )
(7)将F2通入NaCl溶液中可置换出Cl2。( × )
碱金属单质化学性质的相似性和递变性
1.相似性
2.递变性
(1)单质的还原性与离子的氧化性递变规律
(2)具体表现
Li
Na
K
Rb
Cs
单质
与氧气
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
反应越来越剧烈
反应缓慢
剧烈反应
轻微爆炸
剧烈爆炸
化合物
碱性强弱:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH
◆[典例示范]
[例1] 下列关于铯及其化合物的说法中不正确的是( )
A.氢氧化铯是一种强碱,比KOH的碱性强
B.铯与水或酸溶液反应剧烈,都生成氢气
C.Cs的还原性比Na强,故Na+的氧化性大于Cs+
D.Cs2CO3不易溶于水
[解题指南] 解答本题要注意以下三点:
(1)碱金属随着原子序数递增,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。
(2)金属性越强,原子的失电子能力越强。
(3)碱金属的碳酸盐(正盐)物理性质相似。
[解析] Cs的最外层电子数是1,电子层数比K的多,故Cs的金属性比K强,CsOH的碱性比KOH强,A项正确;铯与Na性质相似,与水或酸反应更剧烈。都生成H2,B项正确;Cs的还原性比Na强,所以Na+的得电子能力比Cs+强,C项正确;因为Na2CO3、K2CO3均易溶于水,所以Cs2CO3也易溶于水,D项错误。
[答案] D
◆[学以致用]
1.第ⅠA族金属元素习惯上又称为碱金属元素,下列关于碱金属元素某些性质的排列中,正确的是( )
A.原子半径:Li<Na<K<Rb<Cs
B.单质的密度:Li<Na<K<Rb<Cs
C.单质的熔、沸点:Li<Na<K<Rb<Cs
D.单质的还原性:Li>Na>K>Rb>Cs
解析:A [A.Li、Na、K、Rb、Cs是同主族元素,且原子序数依次增大,原子半径:Li<Na<K<Rb<Cs,A正确;
B.碱金属元素单质的密度从上到下呈递增趋势,但Na的密度大于K,B错误;
C.碱金属元素单质的熔、沸点从上到下逐渐降低,即熔、沸点:Li>Na>K>Rb>Cs,C错误;
D.同主族元素从上到下,单质的还原性依次增强,即还原性:Li<Na<K<Rb<Cs,D错误;故答案为A。]
卤素单质化学性质的相似性和递变性
1.相似性
2.递变性
(1)卤素单质的氧化性及卤素离子的还原性递变规律
(2)具体表示现
物质
性质
单质
与H2反应越来越难(从F→I)
与变价金属反应:F2、Cl2、Br2生成高价金属卤化物,I2生成低价金属碘化物
氢化物
稳定性:HF>HCl>HBr>HI
还原性:HF<HCl<HBr<HI
酸性:HF<HCl<HBr<HI
最高价氧化物的水化物
酸性:HClO4>HBrO4>HIO4(F没有最高价含氧酸)
3.特殊性
(1)氟元素无正价,无含氧酸,而氯、溴、碘元素有最高正价和含氧酸。
(2)X2+H2O===HX+HXO(X=Cl、Br、I)而2F2+2H2O===4HF+O2。
(3)溴单质在常温下是唯一的一种液态非金属单质。
(4)碘为紫黑色固体,易升华,淀粉遇I2变蓝色。
(5)氢氟酸为弱酸,而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。
◆[典例示范]
[例2] 下列关于卤素(F、Cl、Br、I)叙述正确的是( )
A.其单质在常压下的沸点,随着卤素核电荷数的增多逐渐降低
B.单质和水反应通式:X2+H2O===HX+HXO(用X表示卤素),剧烈程度随着核电荷数的增多而减弱
C.单质和氢气反应的通式:X2+H2===2HX(条件不同),剧烈程度随着卤素核电荷数的增多而减弱
D.随着卤素核电荷数的增多,单质的氧化性逐渐增强
[解题指南] 解答本题应注意以下两点:
(1)明确卤族元素的相似性和递变性,注意氟的特殊性。
(2)明确卤族元素单质的物理性质。
[解析] 卤素单质在常压下的沸点,随着卤素核电荷数的增多逐渐升高,A项不正确。单质氟和水反应生成HF和氧气,B项不正确。同主族自上而下非金属性逐渐减弱,所以与H2反应的剧烈程度逐渐减弱,C项正确。随着卤素核电荷数的增多,单质的氧化性逐渐减弱,D项不正确。
[答案] C
◆[学以致用]
2.下列说法正确的是( )
A.氟、氯、溴原子的最外层电子数都是7,次外层电子数都是8
B.从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实,推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律
C.酸性:HFO4>HClO4>HBrO4>HIO4
D.砹属于卤族元素,位于第六周期,根据卤素性质的相似性,砹微溶于水,易溶于CCl4
解析:D [F的次外层电子数为2,Br的次外层电子数为18,A项错误;元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较,不能根据氢化物的酸性强弱比较,B项错误;F无正化合价,不能形成HFO4,C错误;由碘微溶于水、易溶于四氯化碳可推知,砹微溶于水,易溶于CCl4,D正确。]
铷元素广泛用于特种玻璃、医学、能源等领域。其中在高科技领域显示了广阔的应用前景。锂云母是提取铷的重要原料。我国的锂云母主要分布于江西宜春、湖南正冲、广西栗木等地。
已知铷是37号元素。根据相关知识回答下列问题:
(1)铷(Rb)位于元素周期表的第 ________ 周期 ________ 族。
(2)关于铷的结构和性质判断正确的是 ________ (填序号)。
①与水反应比钠剧烈
②原子半径比钠小
③氧化物暴露在空气中易吸收CO2
④阳离子最外层电子数和镁原子相同
⑤是还原剂
(3)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g,当它与足量水反应时,放出标准状况下的氢气22.4 L,这种碱金属可能是 ________ (填字母)。
a.Li B.Na
c.K D.Cs
解析:(1)由Rb的原子序数是37可推知Rb位于第五周期ⅠA族。(2)由Rb的原子结构示意图可知②④不正确;又因Na和Rb同主族,根据同主族元素性质的递变规律知,Rb的金属性比Na强,故①③⑤正确。(3)设该合金的平均相对原子质量为M,则根据得失电子守恒得×1=×2,M=25,因Mr(Rb)>25,则另一种碱金属的相对原子质量应小于25,可能为Li或Na。
答案:(1)五 ⅠA (2)①③⑤ (3)ab
1.目前“北京时间”授时以55号Cs原子钟为基准,已知Cs的最外层电子数是1,下列说法不正确的是( )
A.Cs是第六周期ⅠA族元素
B.Cs单质还原性强于K
C.CsOH为弱碱
D.Cs可以和水反应
解析:C [A.Cs是第六周期ⅠA族元素,碱金属元素周期位置正确,A正确;B.Cs单质还原性强于K,元素周期表中同主族自上而下金属性增强,还原性Cs>K,B正确;C.金属性越强,最高价氧化物对应水化物碱性越强,Cs金属性强于K,CsOH碱性强于KOH,KOH为强碱,CsOH应为强碱,C错误;D.Cs可以和水反应,碱金属均能与水反应生成氢氧化物和氢气,D正确。]
2.下列说法正确的是( )
A.氟、氯、溴原子的最外层电子数都是7,次外层电子数都是8
B.从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实,推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律
C.酸性:HFO4>HClO4>HBrO4>HIO4
D.砹是原子序数最大的卤族元素,根据卤素性质的相似性,砹微溶于水,易溶于CCl4
解析:D [F的次外层电子数为2,Br的次外层电子数为18,A项错误;元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较,不能根据氢化物的酸性强弱比较,B项错误;F无正化合价,不能形成HFO4,C错误;由碘微溶于水,易溶于四氯化碳可推知,砹微溶于水,易溶于CCl4,D正确。]
3.下列关于卤素(从F→I)的说法正确的是( )
A.单质的颜色逐渐加深
B.气态氢化物的稳定性逐渐增强
C.从F到I,原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱,原子的得电子能力依次增强
D.卤素单质与水反应,均发生自身氧化还原反应
答案:A
4.下列关于碱金属元素和卤素的说法中错误的是( )
A.随核电荷数的增加,碱金属元素和卤素的原子半径都逐渐增大
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,氟原子得电子能力最强
C.钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
D.溴单质与水的反应比氯单质与水的反应更剧烈
答案:D
5.最新报道,我国科学家通过与多个国家进行科技合作,成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟,使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒,标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。
已知铯位于元素周期表中第六周期第ⅠA族,根据铯在元素周期表中的位置,推断下列内容:
(1)铯的原子核外共有______层电子,最外层电子数为______,铯的原子序数为______。
(2)铯单质与水剧烈反应,放出______色气体,同时使紫色石蕊试液显______色,因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(写出化学方程式)。
(3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性 __________ (填“弱”或“强”)。
解析:根据原子核外电子排布规律,结合铯在元素周期表中的位置知:铯原子核外电子分六层排布,分别是2、8、18、18、8、1,原子序数是55,最外层只有1个电子。铯与钠同主族,具有极强的金属性。与水反应生成氢气和氢氧化铯:2Cs+2H2O===2CsOH+H2↑,氢氧化铯是强碱,使紫色石蕊试液变蓝色。
答案:(1)6 1 55 (2)无 蓝
2Cs+2H2O===2CsOH+H2↑ (3)强
[课堂小结]
对应学生课时P147
一、选择题
1.F、Cl和Br都是第ⅦA族元素,关于这三种元素原子的说法正确的是( )
A.原子半径:F>Cl>Br
B.最外层电子数都相同
C.核外电子层数都相同
D.最外层电子数都不相同
答案:B
2.可能存在的第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
答案:A
3.下列事实中,不能说明Rb的金属性比K强的是( )
A.在空气中燃烧,Rb的反应比K剧烈
B.Rb的熔、沸点低于K
C.RbOH的碱性强于KOH
D.二者位于同主族且Rb的原子半径大于K
解析:B [A.在空气中燃烧Rb的反应比K剧烈,表明Rb更易失去电子,金属性更强,A不符合题意;B.熔沸点是物理性质,与金属键强度有关,不能直接反映金属性(失去电子能力),B符合题意;C.RbOH的碱性强于KOH,表明Rb的金属性更强,C不符合题意;D.二者同主族且Rb原子半径更大,符合同主族金属性从上到下增强的规律,D不符合题意。]
4.锂(Li)是一种银白色的金属元素,质软,是密度最小的金属。用于原子反应堆、制氢合金及电池等,锂电池或锂离子电池备受人们推崇。
锂(Li)不可能具有的性质是( )
A.锂在空气中燃烧只会生成氧化锂
B.锂很软,用小刀可以切割
C.锂的熔点比金属铯高
D.金属锂可以保存在煤油或液体石蜡中
答案:D
5.类比迁移的思维方法可以预测许多物质的性质。但类比是相对的,不能违背客观事实。下列类比迁移结果正确的是( )
A.沸点:Cl2<Br2<I2,则沸点:Li<Na<K
B.氢化物稳定性:HF>HCl,则氢化物稳定性:H2O>H2S
C.Na在空气中加热生成Na2O2,则Li在空气中加热生成Li2O2
D.Na和水反应生成NaOH和H2,则Fe和水蒸气反应也生成Fe(OH)3和H2
解析:B [A.卤素单质(Cl2、Br2、I2)沸点随相对分子质量增大而升高;碱金属单质(Li、Na、K)沸点随原子序数增大而降低,类比错误,A不符合题意;B.根据同主族元素非金属性从上到下减弱规律,F的非金属性大于Cl,H—F的键能更大,故稳定性HF>HCl;O的非金属性大于S,H—O的键能更大,故稳定性H2O>H2S,类比正确,B符合题意;C.Na加热生成Na2O2;Li加热生成Li2O而非Li2O2,类比错误,C不符合题意;D.Na与水反应生成NaOH和H2,但Fe与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和H2,而非Fe(OH)3,类比错误,D不符合题意。]
6.X、Y是元素周期表ⅦA族中的两种元素。下列叙述能说明X的非金属性比Y强的是( )
A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
C.X的单质比Y的单质更容易与氢气反应
D.同浓度下X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性强
答案:C
7.已知钡的金属活动性处于钾和钠之间。则下列变化中可能实现的是( )
A.钡可从氯化钠溶液中置换出金属钠
B.钡可从冷水中置换出氢气
C.钡可从硫酸铜溶液中置换出铜
D.在溶液中Ba2+可氧化金属锌,生成Zn2+
解析:B [由于钡可以与水反应,所以钡和钠一样并不能置换出水溶液中的金属离子。]
8.下列说法中正确的是( )
A.碱性:LiOH>NaOH>KOH>RbOH
B.金属性:Rb>K>Na>Li
C.Fe、Na分别和稀盐酸反应时,每个铁原子失去2个电子,每个钠原子失去1个电子,所以Fe的金属活动性强于Na
D.Rb不易与水反应放出H2
解析:B [因为金属性Li<Na<K<Rb,所以碱性LiOH<NaOH<KOH<RbOH,Rb比K更易与水反应,B项正确;A、D两项错误;每个原子失去电子的数目不能作为判断金属活动性强弱的依据,根据常见金属活动性顺序来看,Fe比Na的金属活动性弱,C项错误。]
9.(双选)借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断,其中正确的是( )
A.已知Ca是第四周期ⅡA族的元素,故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强
B.已知As是第四周期ⅤA族的元素,故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强
C.已知Cs的原子半径比Na的原子半径大,故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈
D.已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多,故Cl的原子半径比F的原子半径大
解析:AD [由碱金属元素和卤族元素的递变性可知,同主族元素从上到下金属性递增,非金属性递减,最高价氧化物对应的水化物碱性增强,金属活动性增强,非金属气态氢化物稳定性减弱,A项正确;B、C错误;同主族元素随核电荷数增大,原子半径递增,D正确。]
10.下列关于主族元素的说法错误的是( )
A.同主族元素随着原子序数的递增,元素的金属性增强
B.同主族元素随着原子序数的递增,元素单质的熔、沸点逐渐升高
C.同主族元素原子最外层电子数都相同
D.同主族元素最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,碱性逐渐增强
解析:B [同主族元素随着原子序数的递增,电子层数逐渐增多,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱,即元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,酸性逐渐减弱,A、D项都正确;对于同主族的金属元素,单质的熔、沸点从上到下逐渐降低,对于同主族的非金属元素,单质的熔、沸点从上到下逐渐升高,B项错误;同主族元素原子最外层电子数都相同,C项正确。]
二、非选择题
11.现有下列基本粒子:1H、2H、3H、1H+、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C,请回答下列问题:
(1)其中,它们分属 ________ 种元素,属于氢元素的核素有 ________ 种,属于铀元素的核素有 ______ 种。互为同位素的原子分别为 ______ , ________ 。
(2)质量数相等的粒子为 ________ , ________ 。(可不填满,也可补充)。
解析:本题考查元素、核素、同位素的相互关系,解决本题的关键在于理解并能灵活运用所学知识。
(1)本题列出的12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C共七种元素,1H和1H+是同一种核素的不同粒子,1H、2H、3H属于氢元素的3种不同核素,且互为同位素;234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素,也互为同位素。(2)是问“质量数相等的粒子”,而非“质量数相等的原子”,否则:1H和1H+不为答案。
答案:(1)7 3 3 1H、2H、3H 234U、235U、238U (2)40K、40Ca 14N、14C 1H、1H+
12.已知元素aA、bB、cC、dD、eE的原子的结构示意图分别为
请回答下列问题:
(1)属于同周期的元素是______(填元素符号,下同)。
(2)金属性最强的元素是______,非金属性最强的元素是______。
(3)上述元素中单质氧化性最强的是______(填化学式)。
解析:(1)弄清原子结构示意图与元素在周期表中的位置关系,即电子层数与周期数相等,所以B、C同周期。(2)Rb的金属性最强,F的非金属性最强。(3)非金属性越强,单质的氧化性越强。
答案:(1)Na、Cl (2)Rb F (3)F2
13.1869 年俄国化学家门捷列夫制出第一张元素周期表,到现在形成的周期表经过了众多化学家的艰辛努力,历经 142 年。元素周期表体现了元素“位、构、性”的关系,揭示了元素间的内在联系。如图是元素周期表的回答下列问题。
(1)元素 Ga 在元素周期表中的位置为 ________ (写明周期和族)。
(2) Sn 的最高正价为 ________ ,As的气态氢化物为 _________ 。
(3)根据元素周期律推断:
①阴影部分元素氢化物热稳定性最高的是 ____________ (填化学式)。
②H3AsO4、H2SeO4的酸性强弱:H3AsO4 _____________ H2SeO4(填“>”、“<”或“=”)。
③简单氢化物的熔沸点:H2O ____________ H2S(填“>”、“<”或“=”)。
(4)①Se2Cl2常用作分析试剂,其电子式为 ____________ 。
②硒(Se)化铟(In)是一种可应用于未来超算设备的新型半导体材料。下列说法正确的是 ________ (填字母)。
A.原子半径:In>Se
B.In的金属性比Se强
C.In的金属性比Al弱
D.硒化铟的化学式为InSe2
(5)请设计实验比较 C、Si 的非金属性强弱顺序(可供选择的药品有:CaCO3固体、稀硫酸、盐酸、饱和NaHCO3溶液、饱和 Na2CO3溶液、硅酸钠溶液,化学仪器根据需要选择)。
实验步骤
实验现象与结论
在试管中加入 ________ ,再加入 ________ ,将生成气体通过 ________ 洗气后,通入 ________ 。
现象: ______ 结论:非金属性C>Si
解析:(1)Ga和Al同主族,在Al的下一个周期,即位于元素周期表的第四周期第ⅢA族;
(2)Sn和碳同主族,位于元素周期表的第ⅣA族,最外层有4个电子,最高正价是+4价;As和N元素同主族,位于元素周期表的第ⅤA族,最外层有5个电子,所以最低负价是-3价,As的气态氢化物为AsH3;
(3)①同主族从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,非金属性越强,简单氢化物稳定性越强,阴影部分元素非金属性最强的是F,所以氢化物热稳定性最高的是HF;
②As和Se位于元素周期表的同一周期,同周期从左到右,元素的非金属性逐渐增强,非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,非金属性Se>As,所以H3AsO4、H2SeO4的酸性强弱:H3AsO4<H2SeO4;
③因H2O分子间含有氢键,氢键比普通分子间作用力强,则简单氢化物的熔沸点:H2O>H2S;
(4)①Se的原子序数为34,是硫的同主族元素,位于S的下方,即位于周期表第四周期ⅥA族,最外层有6个电子,与Cl元素形成Se2Cl2时有类似H2O2的结构,其电子式为 ;
②铟(In)与铝同主族且比铝多两个电子层,位于第五周期第ⅢA族,
A.电子层数越多,原子半径越大,则原子半径:In>Se,故A正确;
B.根据元素周期律可知,元素周期表中左下方元素的金属性强,则In的金属性比Se强,故B正确;
C.同主族从上到下,元素的金属性逐渐增强,则In的金属性比Al强,故C错误;
D.Se位于第ⅥA族,最外层有6个电子,最低负价为-2价,In位于第ⅢA族,最高正价为+3价,则硒化铟的化学式为In2Se3,故D错误;
故答案为:AB;
(5)C、Si的非金属性强弱顺序为C>Si,可以根据碳酸酸性强于硅酸来证明,化学反应中,强酸可以制得弱酸,即在试管中加入CaCO3固体,再加入盐酸,将生成的气体通过饱和NaHCO3溶液洗气除去挥发出的HCl气体后,通入Na2SiO3溶液;现象是:生成白色胶状沉淀,则碳酸酸性强于硅酸,结论:非金属性C>Si。
答案:(1)第四周期第ⅢA族 (2)+4 AsH3 (3)①HF ②< ③>
(4)① ②AB (5)CaClO3 盐酸 饱和NaHCO3溶液 NaSiO3溶液 白色胶状沉淀
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