高中化学人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律第一节 原子结构与元素周期表第四课时导学案

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第四课时 原子结构与元素的性质


1．下列不属于碱金属单质通性的是( )


A．硬度小、密度小、熔点低 B．导热、导电性能强


C．焰色反应的颜色相近 D．强还原性


答案 C


解析 碱金属单质的硬度小、密度小、熔点低，是热和电的良导体，A、B不符合题意；碱金属元素焰色反应的颜色各不相同，如钠为黄色、钾为紫色(透过蓝色钴玻璃观察)等，C符合题意；碱金属元素原子都易失去1个电子，故单质具有强还原性，D不符合题意。


2．下列关于碱金属元素的说法正确的是( )


①原子结构的相同点是最外层电子数相同，都为1 ②原子结构的不同点是随核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大 ③具有相似的化学性质，都是活泼金属 ④都具有强还原性，在化合物中显＋1价 ⑤化学性质有差别，从Li到Cs，失电子能力逐渐增强


A．①③④ B．①③⑤


C．②④⑤ D．全部


答案 D


解析 碱金属元素原子的最外层都有一个电子，都易失去一个电子，具有强还原性，在化合物中显＋1价，①③④正确；碱金属元素从Li到Cs，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的束缚力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，②⑤正确。





碱金属的相似性(用R表示碱金属元素)





3．下列关于碱金属元素的叙述中，错误的是( )


A．碱金属元素原子最外层都只有1个电子


B．按Li、Na、K、Rb、Cs顺序，单质的熔、沸点升高，密度增大


C．随核电荷数增加，对应氢氧化物的碱性增强


D．随电子层数增加，原子半径增大，金属性增强


答案 B


解析 碱金属元素原子最外层都只有1个电子，A正确；按Li、Na、K、Rb、Cs顺序，单质的熔、沸点逐渐降低，密度呈逐渐增大的趋势，但钾的密度比钠小，B错误；随核电荷数增加，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应氢氧化物的碱性逐渐增强，C、D正确。





碱金属的递变性


(1)与O2反应


从Li→Cs，与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂，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。


(2)与H2O(或酸)的反应


从Li→Cs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb和Cs遇水发生剧烈爆炸。


(3)最高价氧化物对应水化物的碱性


碱性：LiOH

4．下列关于Li、Na、K、Rb、Cs的叙述均正确的一组是( )


①金属性最强的是锂 ②氧化性最强的是锂离子 ③在自然界中均以化合态形式存在 ④Li的密度最大 ⑤铯与水反应十分剧烈，甚至会发生爆炸 ⑥粒子半径：Rb＋>K＋>Na＋，Cs>Cs＋


A．①②③ B．④⑤⑥


C．②④⑥ D．②③⑤⑥


答案 D


解析 同主族从上到下，元素的金属性逐渐增强，即Cs的金属性最强，故①错误；单质的还原性越强，则其离子的氧化性越弱，同主族从上到下，元素的金属性增强，则Li＋的氧化性最强，故②正确；碱金属都是活泼的金属，自然界中均以化合态形式存在，故③正确；从上到下碱金属元素单质的密度呈增大的趋势，Cs的密度最大，故④错误；Cs的金属性非常强，与水反应十分剧烈，故⑤正确；电子层数越多，半径越大，则粒子半径：Rb＋>K＋>Na＋，Cs>Cs＋，故⑥正确，故叙述正确的是②③⑤⑥。


5．下列关于卤族元素的说法正确的是( )


A．F、Cl、Br、I的最高化合价都为＋7价


B．卤族元素的单质只有氧化性


C．从F到I，原子的得电子能力依次减弱


D．卤素单质与H2化合的难易程度按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由难变易


答案 C


解析 F元素没有正价，A错误；氯气、溴和碘等均既有氧化性又有还原性，B错误；从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱，原子得电子能力逐渐减弱，C正确；元素的非金属性越强，对应的单质越容易与氢气化合，卤素单质与H2化合由易到难的顺序为F2、Cl2、Br2、I2，D错误。





卤族元素的相似性和递变性(X表示卤族元素)


(1)相似性


①与H2反应：X2＋H2eq \(――→,\s\up15(一定条件))2HX


②与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X2eq \(=====,\s\up15(点燃))2NaX


③与H2O反应


X2＋H2O===HX＋HXO(X===Cl、Br、I)


2F2＋2H2O===4HF＋O2


(2)递变性


①与H2反应越来越难，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强。


②氢化物中HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高。


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，A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，B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，C错误；卤族元素由上到下，单质的颜色逐渐加深，由F2→I2，单质的颜色依次是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色，D正确。





卤素单质的特殊性


(1)溴是常温常压下唯一的液态的非金属单质。


(2)卤素单质都有毒，溴有很强的腐蚀性，液溴易挥发，保存时要加一些水进行“水封”，碘可升华，遇淀粉溶液变蓝(检验I2)。


(3)Cl2、Br2、I2易溶于有机溶剂苯、CCl4、汽油等。


(4)F2是唯一从水中置换出O2的非金属单质。


(5)卤素单质与变价金属(如Fe)反应


2Fe＋3X2===2FeX3(X===F、Cl、Br)


Fe＋I2===FeI2


7．2016年6月8日，总部位于瑞士苏黎世的国际纯粹与应用化学联合会宣布，将合成化学元素第113号(Nh)、115号(Mc)、117号(Ts)和118号(Og)提名为化学新元素。其中117号元素的原子结构与卤族元素相似，原子核外有7个电子层，且最外层有7个电子。下列叙述中正确的是( )


A．Ts元素的气态氢化物的化学式为HTs，在常温下很稳定


B．其单质带有金属光泽，具有强氧化性，可与KI发生置换反应生成I2


C．其单质的分子式为Ts2，易溶于有机溶剂


D．AgTs是一种有色的易溶于水的化合物


答案 C


解析 117号元素的原子结构与卤族元素相似，原子核外电子排布有7个电子层，且最外层有7个电子，该元素处于第ⅦA族。同主族自上而下元素的非金属性逐渐减弱，117号元素的非金属性比At的弱，元素的非金属性越强，对应氢化物越稳定，该元素氢化物稳定性比HAt差，该氢化物在常温下不稳定，A错误；同主族自上而下元素的非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，其单质带有金属光泽，该元素单质的氧化性比碘单质的弱，不能与KI发生置换反应生成I2，B错误；与氯气、溴单质、碘单质的结构、性质相似，其单质的分子式为Ts2，易溶于有机溶剂，C正确；AgCl、AgBr、AgI在水中的溶解度依次减小，颜色逐渐加深，故AgTs是一种有色、难溶于水的化合物，故D错误。


8．含KBr和KI的混合溶液中通入过量的Cl2，然后把溶液蒸干并灼烧，最后留下的固体是( )


A．KCl B．KCl和KBr的混合物


C．Br2 D．I2和KCl


答案 A


解析 KBr和KI的混合溶液中通入过量的Cl2，生成KCl、Br2和I2，将溶液蒸干、灼烧后，其中的碘升华、溴挥发，留下的固体是氯化钾。


9．下列有关卤素单质的说法正确的是( )


A．从F2到I2，单质颜色变浅


B．从F2到I2，单质氧化性增强


C．H2与F2不能共存


D．碘与铁反应时生成FeI3


答案 C


解析 从F2到I2，单质颜色加深，氧化性减弱，A、B错误；H2与F2混合后就可以反应，故二者不能共存，C正确；碘与铁反应生成FeI2，D错误。





10．已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现进行氯气的性质实验(如图)。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是( )


答案 C


解析 常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出Cl2，Cl2的颜色是黄绿色，①处充满黄绿色的Cl2；Cl2进入玻璃管后与②处NaBr溶液发生置换反应生成Br2，溴的水溶液颜色为橙色，所以②处的白色棉球变为橙色；Cl2和③处KI溶液反应置换出I2，淀粉溶液遇I2变蓝，③处棉球变为蓝色；④处Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO的水溶液，用来进行Cl2的尾气吸收，尽管反应生成的物质均为无色，但棉球本身是白色的，所以④处的颜色为白色。


11．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：__________________________________，实验表明，铷与水反应比钠与水反应________(填“剧烈”或“缓慢”)；反应过程中铷在水________(填“面”或“底”)与水反应，原因是________________。


(3)同主族元素的同类化合物的化学性质相似，分别写出①过氧化铷与CO2反应的化学方程式：____________________________；②过量的RbOH与AlCl3反应的离子方程式：____________________________。


(4)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当该合金与足量水反应时，可得到22.4 L(标准状况下)氢气，则另一种碱金属可能是________(填序号)。


a．Li b．Na


c．K d．Cs


答案 (1)五 大


(2)2Rb＋Cl2eq \(=====,\s\up15(点燃))2RbCl 2Rb＋2H2O===2Rb＋＋2OH－＋H2↑ 剧烈 底 铷的密度比水的密度大


(3)2Rb2O2＋2CO2===2Rb2CO3＋O2


4OH－＋Al3＋===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O


(4)ab


解析 (2)Rb的密度比水大，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发生的反应进行类推。


(4)由生成氢气的量可知，50 g合金共失去2 ml电子，50 g纯铷失去的电子少于2 ml，故50 g的另一种碱金属与水反应失去的电子应多于2 ml，结合各碱金属元素的相对原子质量可知Li、Na符合要求。


12．某学生在做元素性质与原子结构关系的实验时，设计了一套实验方案，并记录了有关的实验现象。请帮助该学生整理并完成实验报告。


(1)实验目的


探究同一主族元素性质的递变规律。


(2)实验用品


仪器：试管、胶头滴管


药品：新制氯水、新制溴水、溴化钠溶液、碘化钠溶液、四氯化碳


(3)实验内容(在下表横线中填写相关内容)





(4)实验结论：____________________________。


(5)问题和讨论


①上述两个实验中发生反应的离子方程式分别为____________________、____________________。


②由于氟单质过于活泼，所以很难设计出一个简单的实验来验证其氧化性的强弱。试列举两项事实说明氟的非金属性比氯的强：________________________、____________________________。


答案 (3)①橙红 ②紫红


(4)同主族元素从上到下，元素的非金属性逐渐减弱


(5)①Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－ 2I－＋Br2===2Br－＋I2


②HF的稳定性比HCl的强 F2能置换出水中的氧，而Cl2不能置换出水中的氧(其他合理答案也可)


解析 向溴化钠溶液中加入新制氯水，发生反应：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，证明氧化性：Cl2>Br2；再加入四氯化碳后，振荡静置，溶液分层，上层近无色，下层呈橙红色。向碘化钠溶液中加入新制溴水，发生反应：Br2＋2I－===I2＋2Br－，证明氧化性：Br2>I2；再加入四氯化碳后，振荡静置，溶液分层，上层近无色，下层呈紫红色。两个实验说明：同主族元素从上到下，元素的非金属性逐渐减弱。


选项
①
②
③
④
A
黄绿色
橙色
蓝色
无色
B
无色
橙色
紫色
白色
C
黄绿色
橙色
蓝色
白色
D
黄绿色
无色
紫色
白色
序号
实验方案
实验现象
①
向盛有少量溴化钠溶液的试管中滴加少量新制氯水，振荡，再加入少量四氯化碳，振荡后静置
液体分为两层，


下层呈________色
②
向盛有少量碘化钠溶液的试管中滴加少量新制溴水，振荡，再加入少量四氯化碳，振荡后静置
液体分为两层，


下层呈________色