鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 元素周期表的应用第2课时导学案

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第2课时 研究同主族元素的性质








碱金属元素的原子结构与性质





eq \a\vs4\al(1.)碱金属元素原子结构和性质的相似性与递变性


(1)


(2)递变性


eq \a\vs4\al(2.)同主族(从上到下)元素性质的递变规律





3．碱金属元素单质的物理性质


(1)除铯(略带金色光泽固体)外，其余碱金属单质都是银白色固体；都比较软、有延展性、密度较小、导热性和导电性较好。


(2)从锂到铯单质的熔、沸点逐渐降低。





元素周期表中元素性质的变化规律


铯(钫是放射性元素，不予考虑)是最活泼的金属元素；ⅠA族中碱金属元素不包括氢。





1．判断正误


(1)金属性：Li＞Na＞K＞Rb。( )


(2)碱性：LiOH＞NaOH＞KOH＞RbOH。( )


(3)稳定性：NH3＞PH3，还原性：SiH4＞CH4。( )


(4)酸性：HNO3

(5)离子半径：O2－>F－>Cl－>S2－。( )


答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×


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．①②③④⑤


解析：选D。碱金属元素原子的最外层都有1个电子，都易失去1个电子，具有强还原性，显＋1价，①③④正确；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。


3．第4周期某主族元素的原子，它的最外电子层上有两个电子，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．氯化物难溶于水


C．原子半径比镁的原子半径小


D．碳酸盐难溶于水


解析：选D。由最外电子层上有2个电子可知该元素为第4周期ⅡA族元素，即钙元素。结合元素周期律、元素性质的递变规律和元素化合物的性质，即可得到答案。


卤族元素的原子结构与性质





1．结构和性质的相似性





2．结构和性质的递变性





eq \a\vs4\al(1.)卤素单质的物理性质





eq \a\vs4\al(2.)卤素单质的化学性质


(1)都能与H2反应。


(2)都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2===2FeBr3；Fe＋I2eq \(=====,\s\up7(△))FeI2。


(3)eq \a\vs4\al( 能与,H2O反应)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2F2＋2H2O===4HF＋O2,X2＋H2O===HX＋HXO（X代表Cl、Br）。))


(4)能与冷的稀碱溶液反应：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2、I2除外)。


(5)卤素单质间的置换反应


将氯水滴入溴化钠溶液：2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2。


将溴水滴入碘化钾溶液：2KI＋Br2===2KBr＋I2。


eq \a\vs4\al(3.)卤族元素的特殊性





eq \a\vs4\al(1.)随着卤族元素原子半径的增大，下列递变规律正确的是( )


A．单质的熔点逐渐降低


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．单质的氧化性逐渐增强


解析：选B。随着卤族元素原子半径的增大，卤素单质的熔、沸点逐渐升高，故A错误；卤素离子的还原性逐渐增强，故B正确；气态氢化物的稳定性逐渐减弱，故C错误；单质的氧化性逐渐减弱，故D错误。


eq \a\vs4\al(2.)下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是( )


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．其单质都有颜色，都有毒


D．其最高价含氧酸的通式都为HXO4


解析：选C。卤素原子的最外层电子数都是7，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，B错误；其单质都有颜色，都有毒，C正确；F元素无正价，不存在含氧酸，D错误。


3．X、Y是元素周期表第ⅦA族中的两种元素，X的非金属性比Y强。则下列叙述中正确的是( )


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．X的气态氢化物的酸性一定比Y的气态氢化物的酸性强


解析：选C。同一主族，自上而下，元素非金属性逐渐减弱。不要混淆最高价含氧酸的酸性与气态氢化物的酸性，如酸性：HClHBrO4。


合格考训练


1．下列碱金属元素的性质从上到下递变规律正确的是( )


A．金属性逐渐增强


B．化合价逐渐升高


C．失电子能力逐渐减弱


D．最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱


解析：选A。元素周期表中，从上到下碱金属元素的金属性逐渐增强，A正确；化合价均是＋1价，B错误；从上到下碱金属元素的失电子能力逐渐增强，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、D错误。


2．下列递变情况中正确的是( )


A．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次降低


B．HF、HCl、HBr、HI的还原性依次减弱


C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强


D．HF、HCl、HBr、HI的酸性依次增强


解析：选D。F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高，A错误；同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，对应氢化物的还原性逐渐增强，则HF、HCl、HBr、HI的还原性依次增强，B错误；同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，则HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，C错误；HF、HCl、HBr、HI的酸性依次增强，D正确。


3．第5周期某主族元素的原子，它的最外电子层只有1个电子，下列描述正确的是( )


A．其单质在常温下跟水反应不如钠剧烈


B．其原子半径比钾原子半径小


C．其碳酸盐易溶于水


D．其氢氧化物不能使氢氧化铝溶解


解析：选C。由题意可知该元素在元素周期表的第5周期ⅠA族，是Rb。据同主族元素性质的递变性，Rb比Na活泼，与水反应更剧烈，A错误；同主族自上而下原子半径逐渐增大，Rb的半径比K大，B错误；因Na2CO3、K2CO3易溶于水，推断出Rb2CO3易溶于水，C正确；RbOH碱性比NaOH强，RbOH能使Al(OH)3溶解，D错误。


4．下列关于ⅤA族元素(用R代表)的叙述正确的是( )


A．最高化合价是＋5


B．气态氢化物的通式为RH5


C．非金属性由上到下逐渐增强


D．其含氧酸均为一元强酸


解析：选A。氮族元素即第ⅤA族元素，最高化合价为＋5 价，气态氢化物的通式为RH3，故A对、B错；同主族元素非金属性由上到下逐渐减弱，故C错；HNO2等为弱酸，故D错。


5．(2019·巴中中学高一期中)下列说法中正确的是( )


A．第ⅦA族元素的最高化合价都是＋7价


B．第ⅤA族元素的最高化合价一定是＋6价


C．第ⅣA族元素的最高化合价都是＋4价


D．第ⅠA族元素都是活泼的金属元素


解析：选C。第ⅦA族元素的最高化合价不一定都是＋7 价，如F没有正价，A错误；第ⅤA族元素的最高化合价一定是＋5价，B错误；第ⅣA族元素的最高化合价都是＋4价，C正确；第ⅠA族元素并非都是活泼的金属元素，H是非金属元素，D错误。


6．(2019·北京高一期末)有四种短周期元素，相关信息如下表。


请根据表中信息回答：


(1)A在周期表中位于第________周期________族。


(2)在元素C与D的最高价氧化物对应的水化物中，酸性较强的是________(填化学式)。


(3)已知硒(Se)与D同主族，且位于D的下一个周期，根据硒元素在元素周期表中的位置推测，硒可能具有的性质是________。


a．其单质在常温下呈固态


b．SeO2既有氧化性又有还原性


c．最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SeO3


d．非金属性比元素C的强


解析：A的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂，则该气体为NH3，A为N元素；B单质的焰色反应为黄色，说明B是Na元素；C元素的单质是黄绿色气体，可用于自来水消毒，则C是Cl元素；元素的原子获得2个电子形成－2价阴离子，元素D的－2价阴离子的电子层结构与Ar原子相同，则D是S元素。


(1)A是N元素，位于第2周期ⅤA族。


(2)元素的非金属性Cl>S，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强，所以在元素C与D的最高价氧化物对应的水化物中，酸性较强的是HClO4。


(3)a.氧族元素从上到下单质的熔、沸点逐渐升高，S在常温下为固体，则Se在常温下呈固态，a正确；b.由于Se原子最外层有6个电子，最高化合价为＋6价，最低化合价为－2价，而在SeO2中Se元素的化合价为＋4价，处于中间价态，因此既有氧化性又有还原性，b正确；c.Se原子最外层有6个电子，最高化合价为＋6价，所以最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SeO4，c错误；d.同主族元素，随原子序数的增大，元素的非金属性逐渐减弱，所以元素的非金属性S>Se，由于非金属性Cl>S，所以元素的非金属性Se比Cl元素的弱，d错误。


答案：(1)2 ⅤA (2)HClO4 (3)ab课程标准
核心素养
1.以ⅠA、ⅦA族为例，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。
1.宏观辨识与微观探析


建立原子结构、元素性质与物质性质之间的认识模型。


2.证据推理与模型认知


构建“位”“构”“性”关系认识模型，发展对元素及其化合物化学性质的认识模型。


3.科学探究与创新意识


形成实验探究元素性质递变规律、比较物质性质的思路方法，提高基于理论进行预测、提出假设的能力和基于实验事实概括、推理得出结论的能力。
结构和性质
递变规律
原子半径
eq \(――→,\s\up7(Li Na K Rb Cs),\s\d5(原子半径逐渐增大))
单质的还原性
eq \(――→,\s\up7(Li Na K Rb Cs),\s\d5(还原性逐渐增强))
与H2O或O2反


应的剧烈程度
eq \(――→,\s\up7(Li Na K Rb Cs),\s\d5(与H2O或O2反应越来越剧烈))
最高价氧化物对


应水化物的碱性
eq \(――→,\s\up7(LiOH NaOH KOH RbOH CsOH),\s\d5(碱性逐渐增强))
结构与性质
同周期


(左→右，


主族元素)
同主族


(上→下)
结


构



电子层数
相同
递增
最外层电子数
递增
相同
核内质子数
递增
递增
性质及应用
原子半径
递减
递增
失电子能力(金属性)
减弱
增强
得电子能力(非金属性)
增强
减弱
最高价氧化物对应


水化物的酸性
增强
减弱
最高价氧化物对应


水化物的碱性
减弱
增强
气态氢化物的热稳定性
增强
减弱
气态氢化物的还原性
减弱
增强
结构和性质
递变规律
原子半径
eq \(――→,\s\up7(F Cl Br I),\s\d5(原子半径逐渐增大))
单质的氧化性
eq \(――→,\s\up7(F2 Cl2 Br2 I2),\s\d5(氧化性逐渐减弱))
阴离子的


还原性
eq \(――→,\s\up7(F－ Cl－ Br－ I－),\s\d5(还原性逐渐增强))
与H2化合的


难易程度
eq \(――→,\s\up7(F2 Cl2 Br2 I2),\s\d5(与H2化合越来越难))
氢化物的


稳定性
eq \(――→,\s\up7(HF HCl HBr HI),\s\d5(稳定性逐渐减弱))
最高价氧化物对


应水化物的酸性


(F除外)
eq \(――→,\s\up7(HClO4 HBrO4 HIO4),\s\d5(酸性逐渐减弱))
单质
颜色
状态
水溶液


颜色
有机溶剂中的颜色
熔、沸点
F2
淡黄绿色
气体
—
—
从氟到碘，熔、沸点逐渐升高
Cl2
黄绿色
气体
浅黄绿色
黄绿色
Br2
深红棕色
液体
橙黄色
橙色→橙红色
I2
紫黑色
固体
深黄色→褐色
深紫色→紫红色
氟
(1)氟元素无正价，非金属性最强，F－的还原性最弱；


(2)2F2＋2H2O===4HF＋O2，暗处即爆炸；


(3)HF是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在铅制器皿或塑料瓶中；


(4)HF有毒；


(5)在HX中HF沸点最高(HF分子间存在氢键，将在今后学到)
溴
(1)Br2是深红棕色液体，易挥发；


(2)Br2易溶于有机溶剂；


(3)保存液溴的试剂瓶中加水，进行水封，不能用橡胶塞
碘
(1)淀粉遇I2变蓝色；


(2)I2加热时易升华；


(3)I2易溶于有机溶剂；


(4)食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大
课堂小结
元素代号
相关信息
A
气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂
B
单质的焰色反应为黄色
C
单质是黄绿色气体，可用于自来水消毒
D
－2价阴离子的电子层结构与Ar原子相同