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第四章 物質結構 元素周期律
第一節 原子結構與元素周期表
第四課時 鹵族元素
元素名稱 元素符號 質子數 原子結構示意圖 最外層電子數 電子層數 原子半徑/nm
氟 F 9 7 2 0.152
氯 Cl 17 7 3 0.186
溴 Br 35 7 4 0.227
碘 I 53 7 5 0.248
【學習任務一】鹵素的結構特點
結構特點：
①相似性：最外層電子數都為7。
②遞變性：從上到下核電荷數、電子層數、原子半徑遞增。
鹵素單質 顏色（常態） 密度 熔點/℃ 沸點/℃
F2 （易液化） 淡黃綠色氣體 1.69g·L-1（15℃） －219.6 －188.1
Cl2 黃綠色氣體 3.214g·L-1（0℃） －101 －34.6
Br2 深紅棕色液體 3.119g·cm-3（20℃） －7.2 58.78
I2 （易升化） 紫黑色固體 4.93g·cm-3 113.5 184.4
【學習任務二】鹵素的物理性質
F2
Cl2
Br2
I2
鹵素單質 水溶性 其他
F2 （易液化） \ 有刺激性氣味，有毒
Cl2 1:2溶于水 易液化，有刺激性氣味，有毒
Br2 較小 易揮發，有刺激性氣味，有毒
I2（易升化） 較小 有光澤，易升華
相似性：鹵素單質都是雙原子分子，在水中溶解度較小，易溶于有機溶劑。
遞變性：從上到下，單質顏色變深。熔點、沸點、密度依次遞增。
2.液溴易揮發，儲存時要加水，水封，以防止揮發。為什么溴能與水反應保存時卻可以水封？
溴在水中溶解度小，且密度比水大。
氟與水會劇烈反應生成氫氟酸和氧氣：2F2+2H2O==4HF+O2↑
【思考】
1. 為什么氟不討論水溶性？
【例1】關于元素周期表下列說法不正確的是（ ）
A．元素周期表有七個橫行即七個周期，十八個縱行，十八個族
B．第IA族又名堿金屬，隨著核電荷數的増大，金屬性越來越強
C．第VIIA族又稱鹵素，隨著核電荷數的增大，單質的顏色越來越深
D．第三周期主族元素中，簡單離子半徑最小的是
【解析】A．元素周期表有七個橫行即七個周期，十八個縱行，其中第8、9、10列為第Ⅷ族，共包括7個主族、7個副族、1個第Ⅷ族和1個0族共16個族，A錯誤；B．第IA族金屬元素又名堿金屬，隨著核電荷數的增大，原子半徑逐漸增大，失電子能力增強，金屬性越來越強，B正確；C．第VIIA族又稱鹵族元素，隨著核電荷數的增大，單質的顏色從淡黃綠色到紫黑色，越來越深，C正確；D．電子層數越大，簡單離子半徑越大，第三周期主族元素中，硅一般不形成簡單陽離子，則簡單離子半徑最小的是Al3+，D正確；故選A。
A
【例2】如圖是鹵素單質(F2、Cl2、Br2、I2)的沸點與相對分子質量的關系圖，下列說法錯誤的是 (　　)
A．單質①是最活潑的非金屬單質
B．單質②能使品紅溶液褪色
C．保存少量的單質③時加少量水進行水封
D．單質④的氫化物在鹵素氫化物中沸點最高
【解析】鹵素單質的沸點與其相對分子質量成正比，根據題圖知，單質①、②、③、④分別是F2、Cl2、Br2、I2。鹵族元素中，元素的非金屬性隨著原子序數增大而減弱，非金屬性越強，其單質越活潑，所以單質活潑性最強的是F2，A項正確；氯氣和水反應生成次氯酸，次氯酸具有漂白性，所以單質②(Cl2)能使品紅溶液褪色，B項正確；溴易揮發，在水中的溶解度較小，且密度大于水，所以為防止溴揮發，可以用水液封，C項正確；一般情況下，結構相似的物質，相對分子質量越大，物質的熔、沸點就越高，但是由于HF分子之間存在氫鍵，故鹵素氫化物中HF的熔、沸點最高，D項錯誤。
D
【學習任務三】鹵素的化學性質
【回顧舊知】第二章Cl有哪些化學性質？
①與H2等非金屬單質反應
②與Na等金屬單質反應
2Na＋Cl2 2NaCl
③與H2O反應
H2O +Cl2 HCl +HClO
④與堿反應
Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O
【思考與討論】P103
（1）根據鹵素的原子結構，請你推測F2、Cl2、Br2、I2在化學性質上表現的相似性和遞變性。
相似性：最外層電子數都為7，都易得到1個電子形成8電子穩定結構，因此單質都具有較強的氧化性。
遞變性：從上到下，電子層數增加，原子半徑增大，原子核對電子的吸引力逐漸減弱，單質的氧化性逐漸減弱，元素的非金屬性逐漸增強。
【例3】氯、溴、碘單質的化學性質相似，主要原因是 （ ）
A．單質均有顏色 B．均為雙原子分子
C．原子最外層電子數均為7 D．均為非金屬元素
【解析】 化學性質由最外層電子(或價電子)決定的。 A． 單質均有顏色，屬于物質的性質，故A不符； B． 均為雙原子分子，屬于物質的組成，故B不符； C． 原子最外層電子數均為7，屬于物質結構，結構上有相似，決定了氯、溴、碘單質的化學性質相似，故C符合； D． 均為非金屬元素，屬于物質的組成，故D不符； 故選C。
C
【探究活動1】 鹵素單質與氫氣的反應
請根據X2與H2反應的事實，討論隨著核電荷數的增多，X2與H2反應的規律性變化。
隨著核電荷數的增多，與氫氣反應越來越困難
氫化物的穩定性越來越弱
非金屬性越來越弱
相似性：鹵素單質都能與氫氣反應，X2 + H2 = 2HX
①與H2反應的難易程度：
②生成的HX的穩定性：
③鹵素的非金屬性強弱：
【思考】
什么是非金屬性？
非金屬性與氧化性的區別是？
元素的原子的電子的能力
描述對象不同
元素非金屬性比較
①單質與氫氣反應越容易，元素的非金屬性越強
②氣態氫化物越穩定對應元素的非金屬性越強
③最高價氧化物對應的水化物的酸性越強，對應元素的非金屬性越強
一般情況下，元素的非金屬性強弱可以從其最高價氧化物的水化物的酸性強弱，或與氫氣生成氣態氫化物的難易程度及氫化物的穩定性來判斷
【總結】
非金屬性強弱的判據是？
【例4】下列對鹵素的說法不符合遞變規律的是(　　)
A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐漸減弱
B．HF、HCl、HBr、HI的熱穩定性逐漸減弱
C．F－、Cl－、Br－、I－的還原性逐漸增強
D．鹵素單質按F2、Cl2、Br2、I2的順序，顏色逐漸變淺，密度逐漸增大
【解析】從F→I，原子半徑依次增大，單質氧化性逐漸減弱，則陰離子的還原性逐漸增強，氫化物的穩定性逐漸減弱，鹵素單質按F2、Cl2、Br2、I2的順序，顏色逐漸變深，密度逐漸增大。
D
【例5】甲、乙兩種非金屬元素：①甲比乙容易與氫氣化合；②甲原子能與乙的陰離子發生置換反應；③甲的最高價氧化物對應的水化物酸性比乙的最高價氧化物對應的水化物酸性強；④與某金屬反應時，甲原子得電子數目比乙的多；⑤甲單質的熔、沸點比乙單質的低。能說明甲比乙的非金屬性強的是(　　)
A.只有④ B.只有⑤ C.①②③ D.①②③④⑤
【解析】 元素非金屬性強弱與原子得電子數多少無關,得電子數目多并不一定非金屬性強,如非金屬性:Cl>S,④錯;熔、沸點是物理性質,不能作為判斷元素非金屬性強弱的依據,⑤錯。
C
【探究活動2】鹵素單質間的置換反應
Cl2與KBr的反應
Br2與KI的反應
Cl2與KI的反應
2KI + Br2 = 2KBr + I2
2KI + Cl2 = 2KCl + I2
Cl2 > Br2 > I2
試劑①/4mL 試劑①顏色 試劑②/1mL 試劑②顏色 混合后現象 P104 圖4-11、4-12 結論：氧化性
KBr 氯水
KI 氯水
KI 溴水
無色
無色
無色
淺黃綠色
淺黃綠色
橙黃色
顏色加深
顏色加深
顏色加深
2KBr +Cl2 = 2KCl + Br2
Cl2 > Br2
Cl2 > I2
Br2 > I2
Cl2、Br2、I2的氧化性由強到弱的順序為 。
①鹵族元素性質的相似性
元素 F Cl Br I
最外層電子數 最高正價 最低負價 最高價氧化物對應水化物
氣態氫化物
自然界中狀態 均以化合態形式存在
均為7
均為7（F除外）
均為-1
無
HF
HClO4
HBrO4
HIO4
HCl
HBr
HI
【總結】
②鹵素單質化學性質的遞變性
化學性質 規律（按F、Cl、Br、I順序）
原子得電子能力
非金屬性
單質的氧化性
最高價氧化物對應水化物的酸性
單質與氫氣化合的難易程度
氫化物的穩定性
逐漸減弱
逐漸減弱
逐漸減弱
逐漸減弱
越來越難
逐漸減弱
③鹵素的特殊性
a.在常溫下Br2是唯一的液態非金屬單質，易揮發，在保存液溴時要加一些水進行“水封”。
b.碘為紫黑色固體，易升華，淀粉遇I2變藍。
c.氟是最活潑的非金屬，沒有正化合價，氟單質與鹽溶液反應時，先與水反應產生HF和O2：2F2＋2H2O＝4HF＋O2。
d.氫化物性質：氫化物的穩定性逐漸減弱，還原性逐漸增強，其水溶液的酸性逐漸增強，即：穩定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；還原性：HF＜HCl＜HBr＜HI；酸性：HF＜HCl＜HBr＜HI。
鹵族元素
物理性質
化學性質
相似性
從氟到碘，隨著核電荷數的增大，鹵族元素單質的顏色加深，密度增大，熔點和沸點都降低
遞變性
最高正價（+7—F外）、最低負價（-1)、最高價含氧酸（HXO4—F、O除外）、氫化物（HX）等。
從F→I，單質氧化性漸弱、離子還原性漸強、氫化物穩定性漸弱、氫化物水容易酸性漸強等。
堿金屬元素
元素的性質主要與原子核外電子排布，特別是最外層電子數有關。原子結構相似的一族元素，他們在化學性質上表現出相似性和遞變性。
【結論】同主族元素由上到下原子核外電子層數依次增加，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強，得電子能力逐漸減弱，所以金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。
半徑增大，金屬性增強
半徑增大，非金屬性減弱
【練習與應用】
【解析】氟氣是淡黃綠色、氯氣是黃綠色、溴是紅棕色、碘是紫黑色，故從F2→I2，鹵素單質的顏色隨相對分子質量增大而逐漸加深，A項正確；HX都極易溶于水，HX的熱穩定性隨X的核電荷數增加而減弱，B項錯誤；鹵素單質與水反應不能都用X2＋H2O??HXO＋HX表示，如2F2＋2H2O===4HF＋O2，C項錯誤；鹵族元素從上到下，單質的氧化性逐漸減弱，對應陰離子的還原性逐漸增強，除氟氣外，相對分子質量小的鹵素單質均可將相對分子質量大的鹵素從其鹽溶液中置換出來，D項錯誤。
下列關于鹵素(元素符號用X表示)的敘述中正確的是(　　)
A．從F2→I2，鹵素單質的顏色隨相對分子質量增大而逐漸加深
B．HX都極易溶于水，HX的熱穩定性隨X的核電荷數增加而增強
C．鹵素單質與水反應均可用X2＋H2O HXO＋HX表示
D．X－的還原性依次為F－A

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