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基礎(chǔ)課時24　原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
學習目標　1.以第ⅠA族的堿金屬元素、第ⅦA族的鹵族元素為例，通過探究認識同主族元素性質(zhì)(金屬性與非金屬性)的遞變規(guī)律，并能用原子結(jié)構(gòu)理論加以解釋。2.通過比較、歸納、實驗等方法預測同主族元素的相似性與遞變性，能根據(jù)元素的“位置”“結(jié)構(gòu)”的特點預測和解釋元素的性質(zhì)。
一、堿金屬元素
(一)知識梳理
1.堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)及特點
(1)元素符號與原子結(jié)構(gòu)示意圖
(2)原子結(jié)構(gòu)特點
①相似性：最外層電子數(shù)都是1。
②遞變性：從Li→Cs，核電荷數(shù)逐漸增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大。
2.堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)
(1)鈉、鉀與氧氣反應的比較
實驗裝置
實驗現(xiàn)象 鈉(或鉀)受熱后先熔化，然后與氧氣劇烈反應，鈉產(chǎn)生黃色火焰[鉀產(chǎn)生紫色火焰(透過藍色鈷玻璃觀察)，鉀反應更劇烈]
化學方程式 2Na＋O2Na2O2(鉀與氧氣反應生成多種氧化物，在中學階段不作介紹)
實驗結(jié)論 金屬的活潑性：K>Na
(2)鈉、鉀與水反應的比較
反應 鈉與水的反應 鉀與水的反應
操作 在燒杯中加入一些水，滴入幾滴酚酞溶液。切取一塊綠豆大的鈉或鉀，用鑷子夾取并投入水中
現(xiàn)象 相同點：金屬浮在水面上；熔成閃亮的小球；小球四處游動；發(fā)出“嘶嘶”的響聲；反應后的溶液呈紅色 不同點：鉀與水的反應有輕微爆炸聲或著火燃燒
化學方程式 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
結(jié)論 與水反應劇烈程度：K>Na；金屬的活潑性：K>Na
(3)堿金屬元素的化學性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系從Li→Cs，隨著核電荷數(shù)增加，電子層數(shù)逐漸增多→原子半徑逐漸增大→原子核對最外層電子的引力逐漸減弱→元素的原子失電子能力逐漸增強→元素的金屬性逐漸增強。
3.堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)
(二)互動探究
銣元素是一種堿金屬元素，金屬性強，是地球上發(fā)現(xiàn)的所有元素中具有較高正電性和最大光電效應的元素。
【問題討論】
問題1　推測銣在元素周期表中的位置，與銣處于同一主族的金屬元素有哪些？
提示　銣位于元素周期表中第五周期第ⅠA族；與銣處于同一主族的金屬元素有鋰、鈉、鉀、銫、鈁。
問題2　依據(jù)鈉、鉀的化學性質(zhì)推測銣在空氣中燃燒的產(chǎn)物只有Rb2O2嗎？Rb能否與水劇烈反應？若反應，寫出反應的化學方程式。
提示　銣在空氣中燃燒生成多種氧化物。銣與水劇烈反應，化學方程式為2Rb＋2H2O===2RbOH＋H2↑。
問題3　依據(jù)鈉與水、銣與水反應的劇烈程度，你能發(fā)現(xiàn)與它們的原子結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系嗎？
提示　銣與水反應比鈉與水反應劇烈得多，說明銣比鈉活潑，更易與水反應；在元素周期表中Na位于第三周期第ⅠA族，Rb位于第五周期第ⅠA族，它們的電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強。
【探究歸納】
1.堿金屬元素化學性質(zhì)的相似性和遞變性
(1)相似性
(2)遞變性
具體表現(xiàn)如下(按從Li→Cs的順序)：
物質(zhì)的性質(zhì) 遞變規(guī)律(Li→Cs)
單質(zhì) 與氧氣反應 反應越來越劇烈，產(chǎn)物越來越復雜，Li只能生成Li2O；Na能生成Na2O和Na2O2；K能生成K2O、K2O2和KO2等
與水反應 反應越來越劇烈，Na與水劇烈反應，K與水反應比Na與水反應更劇烈，Rb、Cs遇水發(fā)生劇烈爆炸
最高價氧化物對應水化物的堿性 堿性：LiOH2.從原子結(jié)構(gòu)角度認識堿金屬元素性質(zhì)的相似性和遞變性
1.下列有關(guān)堿金屬元素的性質(zhì)判斷正確的是(　　)
A.Li與H2O反應最劇烈
B.從Li到Cs，其單質(zhì)熔沸點逐漸升高
C.鉀與氧氣反應可生成多種氧化物
D.從Li到Cs最高價氧化物對應的水化物的堿性逐漸減弱
答案　C
解析　A項，同一主族元素從上向下金屬性逐漸增強，鋰與水反應最不劇烈；B項，堿金屬元素從上向下其單質(zhì)熔沸點逐漸降低；C項，鉀與氧氣反應可生成多種氧化物；D項，同一主族元素從上向下金屬性逐漸增強，其最高價氧化物對應的水化物的堿性逐漸增強。
2.鉀(K)與Na在性質(zhì)上具有很大的相似性，但K比Na的活潑性強，下面是根據(jù)Na的性質(zhì)對K的性質(zhì)的預測，其中正確的是(　　)
A.K可以保存在水中
B.K可以與水劇烈反應，生成氧氣
C.K在空氣中可以被空氣中的氧氣所氧化
D.K與水能夠反應，但不如Na與水的反應劇烈，但產(chǎn)物都有氫氣
答案　C
解析　A.鉀單質(zhì)為活潑金屬單質(zhì)，能與水反應，鉀單質(zhì)不能保存在水中，應保存在煤油或石蠟油中，故A錯誤；B.鉀單質(zhì)是活潑金屬單質(zhì)，能與水劇烈反應，發(fā)生2K＋2H2O===2KOH＋H2↑，故B錯誤；C.鉀單質(zhì)是活潑金屬單質(zhì)，能被空氣中氧氣所氧化，故C正確；D.K和Na屬于堿金屬，同主族從上到下金屬性增強，K的金屬性強于Na，鉀與水的反應劇烈程度強于鈉，故D錯誤。
3.堿金屬元素鈁(Fr)具有放射性。下列對其性質(zhì)的預言中，不正確的是(　　)
A.它的金屬性比Na強，跟水反應更劇烈
B.它的原子半徑比Na大，離子半徑也比Na＋大
C.它與硫酸銅溶液發(fā)生置換反應得到金屬銅
D.它的氫氧化物(FrOH)是一種強堿，使酚酞溶液變紅
答案　C
解析　A項，同一主族，從上到下金屬性增強，鈁(Fr)失電子能力比鈉的強，則它跟水反應會更劇烈；B項，同一主族，從上到下原子半徑依次增大，電子層數(shù)依次增多，則Fr的原子半徑比Na大，F(xiàn)r＋半徑也比Na＋大；C項，同一主族，從上到下金屬性增強，鈁(Fr)失電子能力比鈉的強，則它跟水反應會更劇烈，所以與硫酸銅溶液反應時，先與水反應，不會得到金屬銅；D項，F(xiàn)r處于第ⅠA族，最外層電子數(shù)為1，最高正化合價為＋1，它的氫氧化物化學式為FrOH，同一主族，從上到下金屬性增強，則FrOH的堿性比KOH的強，遇酚酞溶液變紅。
二、鹵族元素
(一)知識梳理
1.鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)及特點
(1)元素符號與原子結(jié)構(gòu)示意圖
(2)原子結(jié)構(gòu)特點相似性：最外層電子數(shù)都是7；遞變性：F→I，核電荷數(shù)逐漸增大，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大。
2.鹵素單質(zhì)的顏色、狀態(tài)
單質(zhì) F2 Cl2 Br2 I2
顏色、狀態(tài) 淡黃綠色氣體 黃綠色氣體 深紅棕色液體 紫黑色固體
3.鹵素單質(zhì)的化學性質(zhì)
(1)與氫氣的反應(H2＋X2===2HX)
鹵素單質(zhì) F2 Cl2 Br2 I2
反應條件 暗處 光照 或點燃 加熱至 一定溫度 不斷加熱
氫化物 的穩(wěn)定性 很穩(wěn)定 較穩(wěn)定 不如HCl 穩(wěn)定 不穩(wěn)定、 易分解
結(jié)論 F2→I2：鹵素單質(zhì)與H2的反應越來越難，反應劇烈程度逐漸減弱，生成的氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱
(2)鹵素單質(zhì)間的置換反應
①Cl2與KBr溶液的反應：Cl2＋2KBr===Br2＋2KCl。
②Cl2與KI溶液的反應：Cl2＋2KI===I2＋2KCl。
③Br2與KI溶液的反應：Br2＋2KI===I2＋2KBr。由以上三個反應可知，Cl2、Br2、I2的氧化性：Cl2>Br2>I2。
(二)互動探究
鹵素單質(zhì)間的置換反應的實驗探究
實驗操作 實驗現(xiàn)象 離子方程式 結(jié)論
振蕩靜置后，溶液由無色變?yōu)槌赛S色 2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 氧化性： Cl2>Br2 >I2
振蕩靜置后，溶液由無色變?yōu)樽睾稚?2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
振蕩靜置后，溶液由無色變?yōu)楹稚?2I－＋Br2===I2＋2Br－
【問題討論】
問題1　通過實驗可知，從F→I，元素的非金屬性(得電子能力)依次減弱，試從原子結(jié)構(gòu)角度分析其性質(zhì)遞變的原因。
提示　從F→I，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減弱，原子得電子能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱。
問題2　F2通入水中會劇烈反應，且有另一種單質(zhì)氣體生成，請根據(jù)氧化還原反應理論書寫化學方程式？
提示　2F2＋2H2O===4HF＋O2
【探究歸納】
1.鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)與化學性質(zhì)的關(guān)系
2.鹵素單質(zhì)的相似性和遞變性
(1)相似性(X＝Cl、Br、I)
①與H2反應：X2＋H22HX(H2＋I22HI)。
②與活潑金屬(如Na)反應：2Na＋X22NaX。
③與H2O反應：X2＋H2O??HX＋HXO。
(2)遞變性
具體情況如下：
物質(zhì)的性質(zhì) 遞變規(guī)律(F2→I2)
單質(zhì)與氫氣反應 越來越難
氫化物穩(wěn)定性 逐漸減弱
離子還原性 逐漸增強
最高價氧化物對應水化物的酸性 逐漸減弱(氟除外)
3.鹵素單質(zhì)的特殊性
(1)Cl2易液化，Br2易揮發(fā)，I2易升華。
(2)常溫下呈液態(tài)的非金屬單質(zhì)是Br2，淀粉溶液遇I2變藍。
(3)活潑的鹵素單質(zhì)能置換出較不活潑的鹵素單質(zhì)，但F2不能從NaCl溶液中置換出Cl2，原因是2F2＋2H2O===4HF＋O2。
1.下列關(guān)于F、Cl、Br、I的比較，不正確的是(　　)
A.它們的原子核外電子層數(shù)隨核電荷數(shù)的增加而增多
B.單質(zhì)的氧化性隨核電荷數(shù)的增加而減弱
C.它們的氫化物的穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)的增加而增強
D.單質(zhì)的顏色隨核電荷數(shù)的增加而加深
答案　C
解析　A項，F(xiàn)、Cl、Br、I的原子核外電子層數(shù)分別為2、3、4、5，隨核電荷數(shù)的增加而增多，正確；B項，F(xiàn)、Cl、Br、I原子半徑增大，原子核對電子的吸引力逐漸減小，單質(zhì)的氧化性隨核電荷數(shù)的增加而減弱，正確；C項，非金屬性F＞Cl＞Br＞I，它們的氫化物的穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)的增加而減弱，錯誤； D項，單質(zhì)的顏色分別是淺黃綠色、黃綠色、深紅棕色和紫黑色，單質(zhì)的顏色隨核電荷數(shù)的增加而加深，正確。
2.下列關(guān)于鹵素(用X表示)的敘述正確的是(　　)
A.鹵素單質(zhì)與水反應均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示
B.HX的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而增強
C.鹵素的原子核外電子層數(shù)隨核電荷數(shù)的增加而增多
D.X－的還原性依次為F－＜Cl－＜Br－＜I－，因此相對分子質(zhì)量小的鹵素單質(zhì)可將相對分子質(zhì)量大的鹵素從其鹽溶液中置換出來
答案　C
解析　2F2＋2H2O===O2＋4HF，A錯誤；HX的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而減弱，B錯誤；F2優(yōu)先與水反應，故不能用F2從其他鹽溶液中置換出鹵素單質(zhì)，D錯誤。
3.同學們用下列實驗探究Cl2、Br2、I2性質(zhì)的遞變規(guī)律，以下說法正確的是(　　)
A.試管①中溶液變?yōu)樽厣?br/>B.只用試管①②即可完成探究
C.試管③中的X是KCl
D.氧化性：Cl2>Br2>I2
答案　D
解析　試管①中KBr被Cl2氧化產(chǎn)生溴單質(zhì)，溶液變?yōu)槌燃t色，A錯誤；試管①中Cl2氧化KBr產(chǎn)生溴單質(zhì)，試管②中Cl2氧化KI產(chǎn)生碘單質(zhì)，但不能證明Br2的氧化性強于I2，B錯誤；試管③中利用實驗證明溴單質(zhì)的氧化性強于碘單質(zhì)，故X是KI，C錯誤；氧化性：Cl2>Br2>I2，D正確。
A級　合格過關(guān)練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)堿金屬元素
1.下列關(guān)于堿金屬元素的說法中，不正確的是(　　)
A.原子核外最外層電子數(shù)都是1
B.單質(zhì)與水反應的劇烈程度：K＞Na
C.最高價氧化物對應水化物的堿性：LiOH＜KOH
D.堿金屬元素的單質(zhì)在氧氣中燃燒均生成過氧化物
答案　D
解析　A項，堿金屬元素位于第ⅠA族，原子核外最外層電子數(shù)都是1，正確；B項，同主族元素從上到下，金屬性增強，單質(zhì)與水反應的劇烈程度：K＞Na，正確；C項，同主族元素從上到下，金屬性增強，最高價氧化物對應水化物的堿性：LiOH＜KOH，正確；D項，金屬Li在氧氣中燃燒生成Li2O，錯誤。
2.下列有關(guān)堿金屬元素的說法正確的是(　　)
A.堿金屬單質(zhì)與水反應都能生成堿和氫氣
B.堿金屬單質(zhì)具有強還原性，可置換出硫酸銅溶液中的銅單質(zhì)
C.在自然界中能以游離態(tài)存在
D.隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬元素單質(zhì)的熔、沸點都逐漸增大
答案　A
解析　堿金屬單質(zhì)性質(zhì)活潑，與水劇烈反應都能生成堿和氫氣，故A正確；堿金屬單質(zhì)具有強還原性，鈉與鹽溶液反應的實質(zhì)是先與水反應生成氫氧化鈉，氫氧化鈉再與鹽發(fā)生復分解反應，所以不能置換出硫酸銅溶液中的銅單質(zhì)，而是生成氫氧化銅沉淀，故B錯誤；堿金屬元素在自然界中都以化合態(tài)存在，故C錯誤；隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬元素原子半徑依次增大，單質(zhì)的熔、沸點依次降低，故D錯誤。
3.某主族元素的原子最外層是第5層，其上有1個電子，下列描述中正確的是(　　)
A.常溫下，其單質(zhì)與水反應不如鈉與水反應劇烈
B.其原子半徑比鉀原子半徑小
C.其碳酸鹽易溶于水
D.其最高價氧化物對應水化物的堿性弱于氫氧化鉀
答案　C
解析　由主族元素原子的最外層為第5層，其上有1個電子可知，該元素位于元素周期表第五周期第ⅠA族，為Rb(銣)。由堿金屬元素性質(zhì)遞變規(guī)律可知，Rb的金屬性強于Na，故其與水反應比鈉與水反應更劇烈，A項錯誤；Rb、K同主族，且Rb比K多一個電子層，則Rb的原子半徑比K的原子半徑大，B項錯誤；Na2CO3、K2CO3均易溶于水，可類推出Rb2CO3也易溶于水，C項正確；該元素原子有5個電子層，而K只有4個電子層，故該元素原子失電子能力比鉀原子強，其最高價氧化物對應水化物的堿性強于氫氧化鉀，D項錯誤。
4.下列有關(guān)堿金屬元素的性質(zhì)判斷正確的是(　　)
A.Rb與H2O反應最劇烈
B.鋰單質(zhì)與氧氣生成的氧化物有Li2O和Li2O2
C.堿金屬的陽離子沒有還原性，所以有強氧化性
D.從Li到Cs都易失去最外層1個電子，且失電子能力逐漸增強
答案　D
解析　Fr的金屬性最強，與H2O反應最劇烈，A錯誤；堿金屬的陽離子具有一定的氧化性，但不強，C錯誤；從Li到Cs，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減小，失電子能力逐漸增強，D正確。
5.如圖表示堿金屬的某些性質(zhì)與核電荷數(shù)的變化關(guān)系，則下列各性質(zhì)不符合圖示關(guān)系的是(　　)
A.還原性
B.與水反應的劇烈程度
C.熔點
D.原子半徑
答案　C
解析　由圖可知，隨堿金屬元素的核電荷數(shù)的增大，堿金屬的性質(zhì)呈增大的趨勢，堿金屬的還原性增強，堿金屬與水反應的劇烈程度增大，其原子半徑增大，A、B、D項正確；隨核電荷數(shù)的增大，堿金屬單質(zhì)的熔點逐漸減小，C項錯誤。
(二)鹵族元素
6.按鹵素原子核電荷數(shù)遞增的順序，下列各項變小或減弱的是(　　)
A.原子半徑
B.簡單離子的還原性
C.單質(zhì)的熔、沸點
D.氫化物的穩(wěn)定性
答案　D
解析　A項，隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，原子半徑逐漸增大，不符合題意；B項，隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增大，非金屬性逐漸減弱，單質(zhì)的氧化性逐漸減弱，形成陰離子的還原性逐漸增強，不符合題意；C項，隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，單質(zhì)的熔、沸點逐漸升高，不符合題意；D項，隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增大，非金屬性逐漸減弱，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，符合題意。
7.碘是鹵族元素，下列對碘及其化合物的敘述正確的是(　　)
A.與H2化合的能力：I2＞Br2
B.碘在常溫下為白色固體
C.向KBr溶液中加I2可以置換出Br2
D.碘原子的最外層有7個電子
答案　D
解析　A項，鹵族元素從上到下，單質(zhì)和氫氣化合越來越難，所以與H2化合的能力：I2＜Br2，錯誤；B項，碘在常溫下為紫黑色固體，錯誤；C項，鹵族元素單質(zhì)的非金屬性從上到下逐漸減弱，I2不能置換出Br2，錯誤。
8.1940年，意大利化學家西格雷發(fā)現(xiàn)了第85號元素，它被命名為“砹(At)”。砹(At)是鹵族元素中位于碘后面的元素，推測砹的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不正確的是(　　)
A.與H2化合的能力：At2B.砹在常溫下為白色固體
C.砹難溶于水，易溶于四氯化碳
D.砹原子的最外層有7個電子
答案　B
解析　砹與氟、氯、溴、碘屬于第ⅦA族的元素，原子的最外層上都有7個電子，D正確；根據(jù)同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律分析可知：從F到At元素的非金屬性逐漸減弱，單質(zhì)與H2化合的能力逐漸減弱，A正確；從F到At單質(zhì)的顏色逐漸加深，故砹在常溫下不可能是白色固體，B錯誤；溴、碘在水與四氯化碳中的溶解度變化，可推知砹難溶于水，易溶于四氯化碳，C正確。
9.如圖是鹵素單質(zhì)F2、Cl2、Br2、I2的沸點與相對分子質(zhì)量的關(guān)系圖，已知Br2在水中的溶解度小，且密度大于水，下列說法錯誤的是(　　)
A.單質(zhì)①是最活潑的非金屬單質(zhì)
B.通入單質(zhì)②能使品紅溶液褪色
C.保存少量的單質(zhì)③時加少量水進行水封
D.單質(zhì)④的氫化物在鹵素氫化物中最穩(wěn)定
答案　D
解析　鹵素單質(zhì)的沸點與其相對分子質(zhì)量成正比，根據(jù)題圖知，單質(zhì)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(shù)增大而減弱，非金屬性越強，其單質(zhì)越活潑，所以單質(zhì)中活潑性最強的是F2，A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(zhì)②(Cl2)能使品紅溶液褪色，B正確；溴易揮發(fā)，在水中的溶解度較小，且密度大于水，所以為防止溴揮發(fā)，可以用水液封，C正確；元素的非金屬性越強，則其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強，鹵素的非金屬性：F>Cl>Br>I，則I的氫化物的穩(wěn)定性在這4種鹵素氫化物中最差，D錯誤。
B級　素養(yǎng)培優(yōu)練
10.下列關(guān)于堿金屬元素和鹵素的說法中，錯誤的是(　　)
A.鉀與水的反應比鈉與水的反應更劇烈
B.隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬元素和鹵素的原子半徑都逐漸增大
C.溴單質(zhì)與水的反應比氯單質(zhì)與水的反應更劇烈
D.鹵族元素中，氟原子得電子的能力最強
答案　C
解析　A.鉀比鈉更容易失去最外層電子，則鉀的金屬性比鈉的金屬性強，所以鉀與水的反應比鈉與水的反應更劇烈，A正確；B.堿金屬元素和鹵素都屬于同主族元素，同主族元素，從上到下，電子層數(shù)增多，所以隨核電荷數(shù)的增加，原子半徑都逐漸增大，B正確；C.從上到下，鹵素單質(zhì)的氧化性逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱，所以溴單質(zhì)與水反應不如氯單質(zhì)與水反應劇烈，C錯誤；D.氟的非金屬性最強，故其得電子的能力最強，D正確。
11.下列有關(guān)堿金屬元素和鹵素的說法錯誤的是(　　)
A.溴單質(zhì)與H2的反應比碘單質(zhì)與H2的反應更劇烈
B.堿金屬元素中，鋰原子失去最外層電子的能力最弱；鹵素中，氟原子得電子的能力最強
C.鉀與水的反應比鈉與水的反應更劇烈
D.隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬元素單質(zhì)和鹵素單質(zhì)的熔、沸點都逐漸降低
答案　D
解析　溴的非金屬性強于碘，故溴單質(zhì)與H2的反應比碘單質(zhì)與H2的反應更劇烈，A項正確；堿金屬元素中，鋰的金屬性最弱，故鋰原子失去最外層電子的能力最弱；鹵素中，氟的非金屬性最強，故氟原子得電子的能力最強，B項正確；鉀的金屬性比鈉強，故鉀與水的反應比鈉與水的反應更劇烈，C項正確；隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬元素單質(zhì)的熔、沸點逐漸降低，鹵素單質(zhì)的熔、沸點逐漸升高，D項不正確。
12.借助堿金屬和鹵族元素的遞變性分析下面的推斷，其中不正確的是(　　)
A.已知Ca是第四周期第ⅡA族元素，故Ca(OH)2的堿性比Mg(OH)2的堿性強
B.已知As是第四周期第ⅤA族元素，故NH3的穩(wěn)定性比AsH3的穩(wěn)定性強
C.已知Cs的原子半徑比Na的原子半徑大，故Cs與水反應比Na與水反應劇烈
D.已知Cl的核電荷數(shù)比F的核電荷數(shù)多，故Cl的原子半徑比F的原子半徑小
答案　D
解析　由堿金屬元素和鹵族元素的遞變性可知，同主族元素從上到下金屬性遞增，非金屬性遞減，最高價氧化物的水化物的堿性逐漸增強，金屬活動性逐漸增強，非金屬氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，A、B、C正確；同主族元素隨核電荷數(shù)增大，原子半徑遞增，D錯誤。
13.根據(jù)下表回答問題：
　　　族 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
1 ①
2 ② ⑤
3 ③ ⑥
4 ④ ⑦
(1)表中________(填元素符號)的非金屬性最強；________(填元素符號)的金屬性最強，寫出該元素的單質(zhì)與水反應的離子方程式__________________________
__________________________________________________________________。
(2)表中元素③的原子結(jié)構(gòu)示意圖是________。
(3)表中元素⑤、⑦的氫化物的穩(wěn)定性順序為________>________(填化學式)。
答案　(1)F　K　2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑
(2)　(3)HF　HBr
解析　(1)根據(jù)元素在周期表中的位置可知①～⑦分別是H、Li、Na、K、F、Cl、Br。氟元素的非金屬性最強；鉀元素的金屬性最強，單質(zhì)鉀與水反應的離子方程式為2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑。(2)表中元素③是Na，原子結(jié)構(gòu)示意圖是。(3)同主族元素從上到下，非金屬性逐漸減弱，則簡單氫化物的穩(wěn)定性依次減弱，所以氟化氫的穩(wěn)定性大于溴化氫。
14.已知銣(Rb)是37號元素，其相對原子質(zhì)量是85，與鈉同主族，回答下列問題：
(1)銣位于第________周期，其原子半徑比鈉元素的原子半徑________(填“大”或“小”)。
(2)銣單質(zhì)性質(zhì)活潑，寫出它與氯氣反應的化學方程式：__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
銣單質(zhì)易與水反應，反應的離子方程式為______________________________
_________________________________________________________________，
實驗證明，銣與水反應比鈉與水反應________(填“劇烈”或“緩慢”)；反應過程中銣在水________(填“面”或“底”)與水反應，原因是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)同主族元素的同類化合物的化學性質(zhì)相似，寫出過氧化銣與CO2反應的化學方程式：____________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)現(xiàn)有銣和另一種堿金屬形成的合金50 g，當它與足量水反應時，可得到22.4 L(標準狀況下)氫氣，則這種堿金屬可能是________(填字母)。
A.Li B.Na
C.K D.Cs
答案　(1)五　大　(2)2Rb＋Cl22RbCl　2Rb＋2H2O===2Rb＋＋2OH－＋H2↑　劇烈　底　銣的密度比水的密度大
(3)2Rb2O2＋2CO2===2Rb2CO3＋O2
(4)AB
解析　(2)Rb的密度比水大，遇水后沉在水底與水反應，銣的還原性或金屬性比鈉強，與水反應比鈉劇烈。(3)可根據(jù)鈉的相應化合物發(fā)生的反應進行類推。(4)由生成氫氣的量可知，50 g合金共失去2 mol電子，50 g純銣失去的電子少于2 mol，故50 g的另一種堿金屬與水反應失去的電子應多于2 mol，結(jié)合各堿金屬元素的相對原子質(zhì)量可知Li、Na符合要求。
15.為證明鹵族元素的非金屬性強弱，某小組用如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去，裝置氣密性已檢查)。
提示：2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
實驗過程：Ⅰ.打開彈簧夾，打開活塞a，滴加濃鹽酸。
Ⅱ.當B和C中的溶液都變?yōu)辄S色時，夾緊彈簧夾。
Ⅲ.當B中溶液由黃色變?yōu)槌燃t色時，關(guān)閉活塞a。
Ⅳ.……
(1)驗證氯氣的氧化性強于碘的實驗現(xiàn)象是___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)B中溶液發(fā)生反應的離子方程式是_________________________________
________________________________________________________________。
(3)為驗證溴的氧化性強于碘，過程Ⅳ的操作和現(xiàn)象是__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)過程Ⅲ實驗的目的是____________________________________________
________________________________________________________________。
(5)氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性逐漸減弱的原因：同主族元素從上到下，原子半徑逐漸________，得電子能力逐漸________。
答案　(1)濕潤的淀粉 KI試紙變藍
(2)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
(3)打開活塞b，將少量C中溶液滴入D中，關(guān)閉活塞b，取下D振蕩，靜置后四氯化碳層變?yōu)樽霞t色
(4)確認C中黃色溶液中無氯氣，排除氯氣對Br2置換I2的實驗的干擾
(5)增大　減弱
解析　(1)裝置A中KMnO4固體與濃鹽酸反應生成Cl2，Cl2與KI發(fā)生反應：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，則濕潤的淀粉 KI試紙變藍。(2)裝置B盛有NaBr溶液，Cl2將Br－氧化生成Br2，離子方程式為Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。(3)由于Cl2的氧化性強于I2，驗證Br2的氧化性強于I2，要除去Cl2，防止產(chǎn)生干擾，具體操作：打開活塞b，將少量C中溶液滴入D中，關(guān)閉活塞b，取下D振蕩，靜置后四氯化碳層變?yōu)樽霞t色。(4)過程Ⅲ“當B中溶液由黃色變?yōu)槌燃t色時，關(guān)閉活塞a”，其目的是確認C中黃色溶液中無氯氣，同時排除氯氣對Br2置換I2的實驗的干擾。(5)由題述實驗得出鹵素單質(zhì)的氧化性：Cl2>Br2>I2，從原子結(jié)構(gòu)角度分析，同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的吸引能力逐漸減弱，得電子能力逐漸減弱，故對應單質(zhì)的氧化性逐漸減弱。基礎(chǔ)課時24　原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
學習目標　1.以第ⅠA族的堿金屬元素、第ⅦA族的鹵族元素為例,通過探究認識同主族元素性質(zhì)(金屬性與非金屬性)的遞變規(guī)律,并能用原子結(jié)構(gòu)理論加以解釋。2.通過比較、歸納、實驗等方法預測同主族元素的相似性與遞變性,能根據(jù)元素的“位置”“結(jié)構(gòu)”的特點預測和解釋元素的性質(zhì)。
一、堿金屬元素
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)及特點
(1)元素符號與原子結(jié)構(gòu)示意圖
(2)原子結(jié)構(gòu)特點
①相似性:最外層電子數(shù)都是　　　　　　。
②遞變性:從Li→Cs,　　　　　　逐漸增加,電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大。
2.堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)
(1)鈉、鉀與氧氣反應的比較
實驗 裝置
實驗 現(xiàn)象 鈉(或鉀)受熱后先熔化,然后與氧氣劇烈反應,鈉產(chǎn)生黃色火焰[鉀產(chǎn)生紫色火焰(透過藍色鈷玻璃觀察),鉀反應更劇烈]
化學 方程式 　　　　　　　　　　(鉀與氧氣反應生成多種氧化物,在中學階段不作介紹)
實驗 結(jié)論 金屬的活潑性:　　　　　
(2)鈉、鉀與水反應的比較
反應 鈉與水的反應 鉀與水的反應
操作 在燒杯中加入一些水,滴入幾滴酚酞溶液。切取一塊綠豆大的鈉或鉀,用鑷子夾取并投入水中
現(xiàn)象 相同點:金屬浮在水面上;熔成閃亮的小球;小球四處游動;發(fā)出“嘶嘶”的響聲;反應后的溶液呈紅色 不同點:鉀與水的反應有輕微爆炸聲或著火燃燒
化學 方程式 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
結(jié)論 與水反應劇烈程度:　　　　　　;金屬的活潑性:　　　　　　
(3)堿金屬元素的化學性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系從Li→Cs,隨著核電荷數(shù)增加,電子層數(shù)逐漸增多→原子半徑逐漸增大→原子核對最外層電子的引力逐漸減弱→元素的原子失電子能力逐漸　　　　　　→元素的金屬性逐漸　　　　。
3.堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)
(二)互動探究
銣元素是一種堿金屬元素,金屬性強,是地球上發(fā)現(xiàn)的所有元素中具有較高正電性和最大光電效應的元素。
【問題討論】
問題1　推測銣在元素周期表中的位置,與銣處于同一主族的金屬元素有哪些
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
問題2　依據(jù)鈉、鉀的化學性質(zhì)推測銣在空氣中燃燒的產(chǎn)物只有Rb2O2嗎 Rb能否與水劇烈反應 若反應,寫出反應的化學方程式。
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
問題3　依據(jù)鈉與水、銣與水反應的劇烈程度,你能發(fā)現(xiàn)與它們的原子結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系嗎
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.堿金屬元素化學性質(zhì)的相似性和遞變性
(1)相似性
(2)遞變性
具體表現(xiàn)如下(按從Li→Cs的順序):
物質(zhì)的性質(zhì) 遞變規(guī)律(Li→Cs)
單 質(zhì) 與氧氣反應 反應越來越劇烈,產(chǎn)物越來越復雜,Li只能生成Li2O;Na能生成Na2O和Na2O2;K能生成K2O、K2O2和KO2等
與水反應 反應越來越劇烈,Na與水劇烈反應,K與水反應比Na與水反應更劇烈,Rb、Cs遇水發(fā)生劇烈爆炸
最高價氧化物對應水化物的堿性 堿性:LiOH2.從原子結(jié)構(gòu)角度認識堿金屬元素性質(zhì)的相似性和遞變性
1.下列有關(guān)堿金屬元素的性質(zhì)判斷正確的是 (　　)
A.Li與H2O反應最劇烈
B.從Li到Cs,其單質(zhì)熔沸點逐漸升高
C.鉀與氧氣反應可生成多種氧化物
D.從Li到Cs最高價氧化物對應的水化物的堿性逐漸減弱
2.鉀(K)與Na在性質(zhì)上具有很大的相似性,但K比Na的活潑性強,下面是根據(jù)Na的性質(zhì)對K的性質(zhì)的預測,其中正確的是 (　　)
A.K可以保存在水中
B.K可以與水劇烈反應,生成氧氣
C.K在空氣中可以被空氣中的氧氣所氧化
D.K與水能夠反應,但不如Na與水的反應劇烈,但產(chǎn)物都有氫氣
3.堿金屬元素鈁(Fr)具有放射性。下列對其性質(zhì)的預言中,不正確的是 (　　)
A.它的金屬性比Na強,跟水反應更劇烈
B.它的原子半徑比Na大,離子半徑也比Na+大
C.它與硫酸銅溶液發(fā)生置換反應得到金屬銅
D.它的氫氧化物(FrOH)是一種強堿,使酚酞溶液變紅
二、鹵族元素
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)及特點
(1)元素符號與原子結(jié)構(gòu)示意圖
(2)原子結(jié)構(gòu)特點相似性:最外層電子數(shù)都是　　　　　　;遞變性:F→I,核電荷數(shù)逐漸增大,電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸　　　　。
2.鹵素單質(zhì)的顏色、狀態(tài)
單質(zhì) F2 Cl2 Br2 I2
顏色、 狀態(tài) 淡黃綠 色氣體 　　　 色氣體 深紅棕 色液體 紫黑色固體
3.鹵素單質(zhì)的化學性質(zhì)
(1)與氫氣的反應(H2+X2===2HX)
鹵素單質(zhì) F2 Cl2 Br2 I2
反應條件 　　 或點燃 加熱至 一定溫度 不斷加熱
氫化物 的穩(wěn)定性 很穩(wěn)定 較穩(wěn)定 不如HCl 穩(wěn)定 不穩(wěn)定、 易分解
結(jié)論 F2→I2:鹵素單質(zhì)與H2的反應越來　　　　　　,反應劇烈程度逐漸減弱,生成的氫化物的穩(wěn)定性逐漸　　　　　　
(2)鹵素單質(zhì)間的置換反應
①Cl2與KBr溶液的反應:　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
②Cl2與KI溶液的反應:　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
③Br2與KI溶液的反應:Br2+2KI===I2+2KBr。由以上三個反應可知,Cl2、Br2、I2的氧化性:　　　　　　　　　　　　　　。
(二)互動探究
鹵素單質(zhì)間的置換反應的實驗探究
實驗操作 實驗現(xiàn)象 離子方程式 結(jié)論
振蕩靜置后,溶液由無色變?yōu)槌赛S色 2Br-+Cl2===Br2+2Cl- 氧化性: Cl2>Br2 >I2
振蕩靜置后,溶液由無色變?yōu)樽睾稚?2I-+Cl2===I2+2Cl-
振蕩靜置后,溶液由無色變?yōu)楹稚?2I-+Br2===I2+2Br-
【問題討論】
問題1　通過實驗可知,從F→I,元素的非金屬性(得電子能力)依次減弱,試從原子結(jié)構(gòu)角度分析其性質(zhì)遞變的原因。
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
問題2　F2通入水中會劇烈反應,且有另一種單質(zhì)氣體生成,請根據(jù)氧化還原反應理論書寫化學方程式
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)與化學性質(zhì)的關(guān)系
2.鹵素單質(zhì)的相似性和遞變性
(1)相似性(X=Cl、Br、I)
①與H2反應:X2+H22HX(H2+I22HI)。
②與活潑金屬(如Na)反應:2Na+X22NaX。
③與H2O反應:X2+H2OHX+HXO。
(2)遞變性
具體情況如下:
物質(zhì)的性質(zhì) 遞變規(guī)律(F2→I2)
單質(zhì)與氫氣反應 越來越難
氫化物穩(wěn)定性 逐漸減弱
離子還原性 逐漸增強
最高價氧化物對應水化物的酸性 逐漸減弱(氟除外)
3.鹵素單質(zhì)的特殊性
(1)Cl2易液化,Br2易揮發(fā),I2易升華。
(2)常溫下呈液態(tài)的非金屬單質(zhì)是Br2,淀粉溶液遇I2變藍。
(3)活潑的鹵素單質(zhì)能置換出較不活潑的鹵素單質(zhì),但F2不能從NaCl溶液中置換出Cl2,原因是2F2+2H2O===4HF+O2。
1.下列關(guān)于F、Cl、Br、I的比較,不正確的是 (　　)
A.它們的原子核外電子層數(shù)隨核電荷數(shù)的增加而增多
B.單質(zhì)的氧化性隨核電荷數(shù)的增加而減弱
C.它們的氫化物的穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)的增加而增強
D.單質(zhì)的顏色隨核電荷數(shù)的增加而加深
2.下列關(guān)于鹵素(用X表示)的敘述正確的是 (　　)
A.鹵素單質(zhì)與水反應均可用X2+H2O===HXO+HX表示
B.HX的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而增強
C.鹵素的原子核外電子層數(shù)隨核電荷數(shù)的增加而增多
D.X-的還原性依次為F-3.同學們用下列實驗探究Cl2、Br2、I2性質(zhì)的遞變規(guī)律,以下說法正確的是 (　　)
A.試管①中溶液變?yōu)樽厣?br/>B.只用試管①②即可完成探究
C.試管③中的X是KCl
D.氧化性:Cl2>Br2>I2
:課后完成　第四章　基礎(chǔ)課時24(共60張PPT)
第一節(jié)　原子結(jié)構(gòu)與元素周期表
第四章　物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律
基礎(chǔ)課時 　原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
24
1.以第ⅠA族的堿金屬元素、第ⅦA族的鹵族元素為例，通過探究認識同主族元素性質(zhì)(金屬性與非金屬性)的遞變規(guī)律，并能用原子結(jié)構(gòu)理論加以解釋。2.通過比較、歸納、實驗等方法預測同主族元素的相似性與遞變性，能根據(jù)元素的“位置”“結(jié)構(gòu)”的特點預測和解釋元素的性質(zhì)。
學習目標
一、堿金屬元素
二、鹵族元素
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、堿金屬元素
對點訓練
(一)知識梳理
1.堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)及特點
(1)元素符號與原子結(jié)構(gòu)示意圖
(2)原子結(jié)構(gòu)特點
①相似性：最外層電子數(shù)都是____。
②遞變性：從Li→Cs，__________逐漸增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大。
1
核電荷數(shù)
2.堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)
(1)鈉、鉀與氧氣反應的比較
實驗裝置
實驗現(xiàn)象 鈉(或鉀)受熱后先熔化，然后與氧氣劇烈反應，鈉產(chǎn)生黃色火焰[鉀產(chǎn)生紫色火焰(透過藍色鈷玻璃觀察)，鉀反應更劇烈]
化學方程式 ________________________(鉀與氧氣反應生成多種氧化物，在中學階段不作介紹)
實驗結(jié)論 金屬的活潑性：______________
K>Na
(2)鈉、鉀與水反應的比較
反應 鈉與水的反應 鉀與水的反應
操作 在燒杯中加入一些水，滴入幾滴酚酞溶液。切取一塊綠豆大的鈉或鉀，用鑷子夾取并投入水中
現(xiàn)象 相同點：金屬浮在水面上；熔成閃亮的小球；小球四處游動；發(fā)出“嘶嘶”的響聲；反應后的溶液呈紅色 不同點：鉀與水的反應有輕微爆炸聲或著火燃燒
化學方程式 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
結(jié)論 與水反應劇烈程度：__________；金屬的活潑性：__________
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
K>Na
K>Na
(3)堿金屬元素的化學性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系從Li→Cs，隨著核電荷數(shù)增加，電子層數(shù)逐漸增多→原子半徑逐漸增大→原子核對最外層電子的引力逐漸減弱→元素的原子失電子能力逐漸______→元素的金屬性逐漸______。
增強
增強
3.堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)
(二)互動探究
銣元素是一種堿金屬元素，金屬性強，是地球上發(fā)現(xiàn)的所有元素中具有較高正電性和最大光電效應的元素。
【問題討論】
問題1　推測銣在元素周期表中的位置，與銣處于同一主族的金屬元素有哪些？
提示　銣位于元素周期表中第五周期第ⅠA族；與銣處于同一主族的金屬元素有鋰、鈉、鉀、銫、鈁。
問題2　依據(jù)鈉、鉀的化學性質(zhì)推測銣在空氣中燃燒的產(chǎn)物只有Rb2O2嗎？Rb能否與水劇烈反應？若反應，寫出反應的化學方程式。
提示　銣在空氣中燃燒生成多種氧化物。銣與水劇烈反應，化學方程式為2Rb＋2H2O===2RbOH＋H2↑。
問題3　依據(jù)鈉與水、銣與水反應的劇烈程度，你能發(fā)現(xiàn)與它們的原子結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系嗎？
提示　銣與水反應比鈉與水反應劇烈得多，說明銣比鈉活潑，更易與水反應；在元素周期表中Na位于第三周期第ⅠA族，Rb位于第五周期第ⅠA族，它們的電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強。
【探究歸納】
1.堿金屬元素化學性質(zhì)的相似性和遞變性
(1)相似性
(2)遞變性
具體表現(xiàn)如下(按從Li→Cs的順序)：
物質(zhì)的性質(zhì) 遞變規(guī)律(Li→Cs)
單質(zhì) 與氧氣反應 反應越來越劇烈，產(chǎn)物越來越復雜，Li只能生成Li2O；Na能生成Na2O和Na2O2；K能生成K2O、K2O2和KO2等
與水反應 反應越來越劇烈，Na與水劇烈反應，K與水反應比Na與水反應更劇烈，Rb、Cs遇水發(fā)生劇烈爆炸
最高價氧化物對應水化物的堿性 堿性：LiOH2.從原子結(jié)構(gòu)角度認識堿金屬元素性質(zhì)的相似性和遞變性
1.下列有關(guān)堿金屬元素的性質(zhì)判斷正確的是(　　)
A.Li與H2O反應最劇烈
B.從Li到Cs，其單質(zhì)熔沸點逐漸升高
C.鉀與氧氣反應可生成多種氧化物
D.從Li到Cs最高價氧化物對應的水化物的堿性逐漸減弱
解析　A項，同一主族元素從上向下金屬性逐漸增強，鋰與水反應最不劇烈；B項，堿金屬元素從上向下其單質(zhì)熔沸點逐漸降低；C項，鉀與氧氣反應可生成多種氧化物；D項，同一主族元素從上向下金屬性逐漸增強，其最高價氧化物對應的水化物的堿性逐漸增強。
C
2.鉀(K)與Na在性質(zhì)上具有很大的相似性，但K比Na的活潑性強，下面是根據(jù)Na的性質(zhì)對K的性質(zhì)的預測，其中正確的是(　　)
A.K可以保存在水中
B.K可以與水劇烈反應，生成氧氣
C.K在空氣中可以被空氣中的氧氣所氧化
D.K與水能夠反應，但不如Na與水的反應劇烈，但產(chǎn)物都有氫氣
解析　A.鉀單質(zhì)為活潑金屬單質(zhì)，能與水反應，鉀單質(zhì)不能保存在水中，應保存在煤油或石蠟油中，故A錯誤；B.鉀單質(zhì)是活潑金屬單質(zhì)，能與水劇烈反應，發(fā)生2K＋2H2O===2KOH＋H2↑，故B錯誤；C.鉀單質(zhì)是活潑金屬單質(zhì)，能被空氣中氧氣所氧化，故C正確；D.K和Na屬于堿金屬，同主族從上到下金屬性增強，K的金屬性強于Na，鉀與水的反應劇烈程度強于鈉，故D錯誤。
C
3.堿金屬元素鈁(Fr)具有放射性。下列對其性質(zhì)的預言中，不正確的是(　　)
A.它的金屬性比Na強，跟水反應更劇烈
B.它的原子半徑比Na大，離子半徑也比Na＋大
C.它與硫酸銅溶液發(fā)生置換反應得到金屬銅
D.它的氫氧化物(FrOH)是一種強堿，使酚酞溶液變紅
C
解析　A項，同一主族，從上到下金屬性增強，鈁(Fr)失電子能力比鈉的強，則它跟水反應會更劇烈；B項，同一主族，從上到下原子半徑依次增大，電子層數(shù)依次增多，則Fr的原子半徑比Na大，F(xiàn)r＋半徑也比Na＋大；C項，同一主族，從上到下金屬性增強，鈁(Fr)失電子能力比鈉的強，則它跟水反應會更劇烈，所以與硫酸銅溶液反應時，先與水反應，不會得到金屬銅；D項，F(xiàn)r處于第ⅠA族，最外層電子數(shù)為1，最高正化合價為＋1，它的氫氧化物化學式為FrOH，同一主族，從上到下金屬性增強，則FrOH的堿性比KOH的強，遇酚酞溶液變紅。
知識點二　鹵族元素
對點訓練
(一)知識梳理
1.鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)及特點
(1)元素符號與原子結(jié)構(gòu)示意圖
(2)原子結(jié)構(gòu)特點相似性：最外層電子數(shù)都是____；遞變性：F→I，核電荷數(shù)逐漸增大，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸______。
7
增大
2.鹵素單質(zhì)的顏色、狀態(tài)
單質(zhì) F2 Cl2 Br2 I2
顏色、狀態(tài) 淡黃綠色氣體 ______色氣體 深紅棕色液體 紫黑色固體
黃綠
3.鹵素單質(zhì)的化學性質(zhì)
(1)與氫氣的反應(H2＋X2===2HX)
鹵素單質(zhì) F2 Cl2 Br2 I2
反應條件 ______ ______或點燃 加熱至一定溫度 不斷加熱
氫化物 的穩(wěn)定性 很穩(wěn)定 較穩(wěn)定 不如HCl穩(wěn)定 不穩(wěn)定、易分解
結(jié)論 F2→I2：鹵素單質(zhì)與H2的反應越來______，反應劇烈程度逐漸減弱，生成的氫化物的穩(wěn)定性逐漸______
暗處
光照
越難
減弱
(2)鹵素單質(zhì)間的置換反應
①Cl2與KBr溶液的反應：________________________________________。
②Cl2與KI溶液的反應：____________________________________。
③Br2與KI溶液的反應：Br2＋2KI===I2＋2KBr。由以上三個反應可知，Cl2、Br2、I2的氧化性：______________________。
Cl2＋2KBr===Br2＋2KCl
Cl2＋2KI===I2＋2KCl
Cl2>Br2>I2
(二)互動探究
鹵素單質(zhì)間的置換反應的實驗探究
實驗操作 實驗現(xiàn)象 離子方程式 結(jié)論
振蕩靜置后，溶液由無色變?yōu)槌赛S色 2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 氧化性：
Cl2>Br2>I2
振蕩靜置后，溶液由無色變?yōu)樽睾稚?2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
振蕩靜置后，溶液由無色變?yōu)楹稚?2I－＋Br2===I2＋2Br－
【問題討論】
問題1　通過實驗可知，從F→I，元素的非金屬性(得電子能力)依次減弱，試從原子結(jié)構(gòu)角度分析其性質(zhì)遞變的原因。
提示　從F→I，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減弱，原子得電子能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱。
問題2　F2通入水中會劇烈反應，且有另一種單質(zhì)氣體生成，請根據(jù)氧化還原反應理論書寫化學方程式？
提示　2F2＋2H2O===4HF＋O2
【探究歸納】
1.鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)與化學性質(zhì)的關(guān)系
2.鹵素單質(zhì)的相似性和遞變性
(2)遞變性
具體情況如下：
物質(zhì)的性質(zhì) 遞變規(guī)律(F2→I2)
單質(zhì)與氫氣反應 越來越難
氫化物穩(wěn)定性 逐漸減弱
離子還原性 逐漸增強
最高價氧化物對應水化物的酸性 逐漸減弱(氟除外)
3.鹵素單質(zhì)的特殊性
(1)Cl2易液化，Br2易揮發(fā)，I2易升華。
(2)常溫下呈液態(tài)的非金屬單質(zhì)是Br2，淀粉溶液遇I2變藍。
(3)活潑的鹵素單質(zhì)能置換出較不活潑的鹵素單質(zhì)，但F2不能從NaCl溶液中置換出Cl2，原因是2F2＋2H2O===4HF＋O2。
1.下列關(guān)于F、Cl、Br、I的比較，不正確的是(　　)
A.它們的原子核外電子層數(shù)隨核電荷數(shù)的增加而增多
B.單質(zhì)的氧化性隨核電荷數(shù)的增加而減弱
C.它們的氫化物的穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)的增加而增強
D.單質(zhì)的顏色隨核電荷數(shù)的增加而加深
C
解析　A項，F(xiàn)、Cl、Br、I的原子核外電子層數(shù)分別為2、3、4、5，隨核電荷數(shù)的增加而增多，正確；B項，F(xiàn)、Cl、Br、I原子半徑增大，原子核對電子的吸引力逐漸減小，單質(zhì)的氧化性隨核電荷數(shù)的增加而減弱，正確；C項，非金屬性F＞Cl＞Br＞I，它們的氫化物的穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)的增加而減弱，錯誤； D項，單質(zhì)的顏色分別是淺黃綠色、黃綠色、深紅棕色和紫黑色，單質(zhì)的顏色隨核電荷數(shù)的增加而加深，正確。
2.下列關(guān)于鹵素(用X表示)的敘述正確的是(　　)
A.鹵素單質(zhì)與水反應均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示
B.HX的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而增強
C.鹵素的原子核外電子層數(shù)隨核電荷數(shù)的增加而增多
D.X－的還原性依次為F－＜Cl－＜Br－＜I－，因此相對分子質(zhì)量小的鹵素單質(zhì)可將相對分子質(zhì)量大的鹵素從其鹽溶液中置換出來
解析　2F2＋2H2O===O2＋4HF，A錯誤；HX的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而減弱，B錯誤；F2優(yōu)先與水反應，故不能用F2從其他鹽溶液中置換出鹵素單質(zhì)，D錯誤。
C
3.同學們用下列實驗探究Cl2、Br2、I2性質(zhì)的遞變規(guī)律，以下說法正確的是(　　)
A.試管①中溶液變?yōu)樽厣?br/>B.只用試管①②即可完成探究
C.試管③中的X是KCl
D.氧化性：Cl2>Br2>I2
D
解析　試管①中KBr被Cl2氧化產(chǎn)生溴單質(zhì)，溶液變?yōu)槌燃t色，A錯誤；試管①中Cl2氧化KBr產(chǎn)生溴單質(zhì)，試管②中Cl2氧化KI產(chǎn)生碘單質(zhì)，但不能證明Br2的氧化性強于I2，B錯誤；試管③中利用實驗證明溴單質(zhì)的氧化性強于碘單質(zhì)，故X是KI，C錯誤；氧化性：Cl2>Br2>I2，D正確。
課后鞏固訓練
A級　合格過關(guān)練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)堿金屬元素
1.下列關(guān)于堿金屬元素的說法中，不正確的是(　　)
A.原子核外最外層電子數(shù)都是1
B.單質(zhì)與水反應的劇烈程度：K＞Na
C.最高價氧化物對應水化物的堿性：LiOH＜KOH
D.堿金屬元素的單質(zhì)在氧氣中燃燒均生成過氧化物
D
解析　A項，堿金屬元素位于第ⅠA族，原子核外最外層電子數(shù)都是1，正確；B項，同主族元素從上到下，金屬性增強，單質(zhì)與水反應的劇烈程度：K＞Na，正確；C項，同主族元素從上到下，金屬性增強，最高價氧化物對應水化物的堿性：LiOH＜KOH，正確；D項，金屬Li在氧氣中燃燒生成Li2O，錯誤。
2.下列有關(guān)堿金屬元素的說法正確的是(　　)
A.堿金屬單質(zhì)與水反應都能生成堿和氫氣
B.堿金屬單質(zhì)具有強還原性，可置換出硫酸銅溶液中的銅單質(zhì)
C.在自然界中能以游離態(tài)存在
D.隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬元素單質(zhì)的熔、沸點都逐漸增大
解析　堿金屬單質(zhì)性質(zhì)活潑，與水劇烈反應都能生成堿和氫氣，故A正確；堿金屬單質(zhì)具有強還原性，鈉與鹽溶液反應的實質(zhì)是先與水反應生成氫氧化鈉，氫氧化鈉再與鹽發(fā)生復分解反應，所以不能置換出硫酸銅溶液中的銅單質(zhì)，而是生成氫氧化銅沉淀，故B錯誤；堿金屬元素在自然界中都以化合態(tài)存在，故C錯誤；隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬元素原子半徑依次增大，單質(zhì)的熔、沸點依次降低，故D錯誤。
A
3.某主族元素的原子最外層是第5層，其上有1個電子，下列描述中正確的是(　　)
A.常溫下，其單質(zhì)與水反應不如鈉與水反應劇烈
B.其原子半徑比鉀原子半徑小
C.其碳酸鹽易溶于水
D.其最高價氧化物對應水化物的堿性弱于氫氧化鉀
C
解析　由主族元素原子的最外層為第5層，其上有1個電子可知，該元素位于元素周期表第五周期第ⅠA族，為Rb(銣)。由堿金屬元素性質(zhì)遞變規(guī)律可知，Rb的金屬性強于Na，故其與水反應比鈉與水反應更劇烈，A項錯誤；Rb、K同主族，且Rb比K多一個電子層，則Rb的原子半徑比K的原子半徑大，B項錯誤；Na2CO3、K2CO3均易溶于水，可類推出Rb2CO3也易溶于水，C項正確；該元素原子有5個電子層，而K只有4個電子層，故該元素原子失電子能力比鉀原子強，其最高價氧化物對應水化物的堿性強于氫氧化鉀，D項錯誤。
4.下列有關(guān)堿金屬元素的性質(zhì)判斷正確的是(　　)
A.Rb與H2O反應最劇烈
B.鋰單質(zhì)與氧氣生成的氧化物有Li2O和Li2O2
C.堿金屬的陽離子沒有還原性，所以有強氧化性
D.從Li到Cs都易失去最外層1個電子，且失電子能力逐漸增強
解析　Fr的金屬性最強，與H2O反應最劇烈，A錯誤；堿金屬的陽離子具有一定的氧化性，但不強，C錯誤；從Li到Cs，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減小，失電子能力逐漸增強，D正確。
D
5.如圖表示堿金屬的某些性質(zhì)與核電荷數(shù)的變化關(guān)系，則下列各性質(zhì)不符合圖示關(guān)系的是(　　)
A.還原性 B.與水反應的劇烈程度
C.熔點 D.原子半徑
解析　由圖可知，隨堿金屬元素的核電荷數(shù)的增大，堿金屬的性質(zhì)呈增大的趨勢，堿金屬的還原性增強，堿金屬與水反應的劇烈程度增大，其原子半徑增大，A、B、D項正確；隨核電荷數(shù)的增大，堿金屬單質(zhì)的熔點逐漸減小，C項錯誤。
C
(二)鹵族元素
6.按鹵素原子核電荷數(shù)遞增的順序，下列各項變小或減弱的是(　　)
A.原子半徑 B.簡單離子的還原性 C.單質(zhì)的熔、沸點 D.氫化物的穩(wěn)定性
解析　A項，隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，原子半徑逐漸增大，不符合題意；B項，隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增大，非金屬性逐漸減弱，單質(zhì)的氧化性逐漸減弱，形成陰離子的還原性逐漸增強，不符合題意；C項，隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，單質(zhì)的熔、沸點逐漸升高，不符合題意；D項，隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增大，非金屬性逐漸減弱，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，符合題意。
D
7.碘是鹵族元素，下列對碘及其化合物的敘述正確的是(　　)
A.與H2化合的能力：I2＞Br2
B.碘在常溫下為白色固體
C.向KBr溶液中加I2可以置換出Br2
D.碘原子的最外層有7個電子
解析　A項，鹵族元素從上到下，單質(zhì)和氫氣化合越來越難，所以與H2化合的能力：I2＜Br2，錯誤；B項，碘在常溫下為紫黑色固體，錯誤；C項，鹵族元素單質(zhì)的非金屬性從上到下逐漸減弱，I2不能置換出Br2，錯誤。
D
8.1940年，意大利化學家西格雷發(fā)現(xiàn)了第85號元素，它被命名為“砹(At)”。砹(At)是鹵族元素中位于碘后面的元素，推測砹的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不正確的是(　　)
A.與H2化合的能力：At2C.砹難溶于水，易溶于四氯化碳 D.砹原子的最外層有7個電子
解析　砹與氟、氯、溴、碘屬于第ⅦA族的元素，原子的最外層上都有7個電子，D正確；根據(jù)同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律分析可知：從F到At元素的非金屬性逐漸減弱，單質(zhì)與H2化合的能力逐漸減弱，A正確；從F到At單質(zhì)的顏色逐漸加深，故砹在常溫下不可能是白色固體，B錯誤；溴、碘在水與四氯化碳中的溶解度變化，可推知砹難溶于水，易溶于四氯化碳，C正確。
B
9.如圖是鹵素單質(zhì)F2、Cl2、Br2、I2的沸點與相對分子質(zhì)量的關(guān)系圖，已知Br2在水中的溶解度小，且密度大于水，下列說法錯誤的是(　　)
A.單質(zhì)①是最活潑的非金屬單質(zhì)
B.通入單質(zhì)②能使品紅溶液褪色
C.保存少量的單質(zhì)③時加少量水進行水封
D.單質(zhì)④的氫化物在鹵素氫化物中最穩(wěn)定
D
解析　鹵素單質(zhì)的沸點與其相對分子質(zhì)量成正比，根據(jù)題圖知，單質(zhì)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(shù)增大而減弱，非金屬性越強，其單質(zhì)越活潑，所以單質(zhì)中活潑性最強的是F2，A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(zhì)②(Cl2)能使品紅溶液褪色，B正確；溴易揮發(fā)，在水中的溶解度較小，且密度大于水，所以為防止溴揮發(fā)，可以用水液封，C正確；元素的非金屬性越強，則其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強，鹵素的非金屬性：F>Cl>Br>I，則I的氫化物的穩(wěn)定性在這4種鹵素氫化物中最差，D錯誤。
B級　素養(yǎng)培優(yōu)練
10.下列關(guān)于堿金屬元素和鹵素的說法中，錯誤的是(　　)
A.鉀與水的反應比鈉與水的反應更劇烈
B.隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬元素和鹵素的原子半徑都逐漸增大
C.溴單質(zhì)與水的反應比氯單質(zhì)與水的反應更劇烈
D.鹵族元素中，氟原子得電子的能力最強
C
解析　A.鉀比鈉更容易失去最外層電子，則鉀的金屬性比鈉的金屬性強，所以鉀與水的反應比鈉與水的反應更劇烈，A正確；B.堿金屬元素和鹵素都屬于同主族元素，同主族元素，從上到下，電子層數(shù)增多，所以隨核電荷數(shù)的增加，原子半徑都逐漸增大，B正確；C.從上到下，鹵素單質(zhì)的氧化性逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱，所以溴單質(zhì)與水反應不如氯單質(zhì)與水反應劇烈，C錯誤；D.氟的非金屬性最強，故其得電子的能力最強，D正確。
11.下列有關(guān)堿金屬元素和鹵素的說法錯誤的是(　　)
A.溴單質(zhì)與H2的反應比碘單質(zhì)與H2的反應更劇烈
B.堿金屬元素中，鋰原子失去最外層電子的能力最弱；鹵素中，氟原子得電子的能力最強
C.鉀與水的反應比鈉與水的反應更劇烈
D.隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬元素單質(zhì)和鹵素單質(zhì)的熔、沸點都逐漸降低
D
解析　溴的非金屬性強于碘，故溴單質(zhì)與H2的反應比碘單質(zhì)與H2的反應更劇烈，A項正確；堿金屬元素中，鋰的金屬性最弱，故鋰原子失去最外層電子的能力最弱；鹵素中，氟的非金屬性最強，故氟原子得電子的能力最強，B項正確；鉀的金屬性比鈉強，故鉀與水的反應比鈉與水的反應更劇烈，C項正確；隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬元素單質(zhì)的熔、沸點逐漸降低，鹵素單質(zhì)的熔、沸點逐漸升高，D項不正確。
12.借助堿金屬和鹵族元素的遞變性分析下面的推斷，其中不正確的是(　　)
A.已知Ca是第四周期第ⅡA族元素，故Ca(OH)2的堿性比Mg(OH)2的堿性強
B.已知As是第四周期第ⅤA族元素，故NH3的穩(wěn)定性比AsH3的穩(wěn)定性強
C.已知Cs的原子半徑比Na的原子半徑大，故Cs與水反應比Na與水反應劇烈
D.已知Cl的核電荷數(shù)比F的核電荷數(shù)多，故Cl的原子半徑比F的原子半徑小
解析　由堿金屬元素和鹵族元素的遞變性可知，同主族元素從上到下金屬性遞增，非金屬性遞減，最高價氧化物的水化物的堿性逐漸增強，金屬活動性逐漸增強，非金屬氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，A、B、C正確；同主族元素隨核電荷數(shù)增大，原子半徑遞增，D錯誤。
D
13.根據(jù)下表回答問題：
　　　族 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
1 ①
2 ② ⑤
3 ③ ⑥
4 ④ ⑦
(1)表中________(填元素符號)的非金屬性最強；________(填元素符號)的金屬性最強，寫出該元素的單質(zhì)與水反應的離子方程式
__________________________________________________________________。
(2)表中元素③的原子結(jié)構(gòu)示意圖是________。
(3)表中元素⑤、⑦的氫化物的穩(wěn)定性順序為________>________(填化學式)。
F
K
2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑
HF
HBr
14.已知銣(Rb)是37號元素，其相對原子質(zhì)量是85，與鈉同主族，回答下列問題：
(1)銣位于第___周期，其原子半徑比鈉元素的原子半徑___ (填“大”或“小”)。
(2)銣單質(zhì)性質(zhì)活潑，寫出它與氯氣反應的化學方程式：___________________。銣單質(zhì)易與水反應，反應的離子方程式為_______________________________，實驗證明，銣與水反應比鈉與水反應________(填“劇烈”或“緩慢”)；反應過程中銣在水____(填“面”或“底”)與水反應，原因是_____________________。
五
大
2Rb＋2H2O===2Rb＋＋2OH－＋H2↑
劇烈
底
銣的密度比水的密度大
解析　(2)Rb的密度比水大，遇水后沉在水底與水反應，銣的還原性或金屬性比鈉強，與水反應比鈉劇烈。
(3)同主族元素的同類化合物的化學性質(zhì)相似，寫出過氧化銣與CO2反應的化學方程式：________________________________。
(4)現(xiàn)有銣和另一種堿金屬形成的合金50 g，當它與足量水反應時，可得到22.4 L(標準狀況下)氫氣，則這種堿金屬可能是________(填字母)。
A.Li B.Na C.K D.Cs
2Rb2O2＋2CO2===2Rb2CO3＋O2
AB
解析　(3)可根據(jù)鈉的相應化合物發(fā)生的反應進行類推。(4)由生成氫氣的量可知，50 g合金共失去2 mol電子，50 g純銣失去的電子少于2 mol，故50 g的另一種堿金屬與水反應失去的電子應多于2 mol，結(jié)合各堿金屬元素的相對原子質(zhì)量可知Li、Na符合要求。
15.為證明鹵族元素的非金屬性強弱，某小組用如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去，裝置氣密性已檢查)。
提示：2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
實驗過程：Ⅰ.打開彈簧夾，打開活塞a，滴加濃
鹽酸。
Ⅱ.當B和C中的溶液都變?yōu)辄S色時，夾緊彈簧夾。
Ⅲ.當B中溶液由黃色變?yōu)槌燃t色時，關(guān)閉活塞a。
Ⅳ.……
(1)驗證氯氣的氧化性強于碘的實驗現(xiàn)象是______________________________。
(2)B中溶液發(fā)生反應的離子方程式是_____________________________________。
(3)為驗證溴的氧化性強于碘，過程Ⅳ的操作和現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)過程Ⅲ實驗的目的是________________________________________________
__________________________。
(5)氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性逐漸減弱的原因：同主族元素從上到下，原子半徑逐漸________，得電子能力逐漸________。
濕潤的淀粉 KI試紙變藍
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
打開活塞b，將少量C中溶液滴入D中，關(guān)閉活塞b，取下D振蕩，
靜置后四氯化碳層變?yōu)樽霞t色
確認C中黃色溶液中無氯氣，排除氯氣對Br2置換I2的
實驗的干擾
增大
減弱
解析　(1)裝置A中KMnO4固體與濃鹽酸反應生成Cl2，Cl2與KI發(fā)生反應：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，則濕潤的淀粉 KI試紙變藍。(2)裝置B盛有NaBr溶液，Cl2將Br－氧化生成Br2，離子方程式為Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。(3)由于Cl2的氧化性強于I2，驗證Br2的氧化性強于I2，要除去Cl2，防止產(chǎn)生干擾，具體操作：打開活塞b，將少量C中溶液滴入D中，關(guān)閉活塞b，取下D振蕩，靜置后四氯化碳層變?yōu)樽霞t色。(4)過程Ⅲ“當B中溶液由黃色變?yōu)槌燃t色時，關(guān)閉活塞a”，其目的是確認C中黃色溶液中無氯氣，同時排除氯氣對Br2置換I2的實驗的干擾。(5)由題述實驗得出鹵素單質(zhì)的氧化性：Cl2>Br2>I2，從原子結(jié)構(gòu)角度分析，同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的吸引能力逐漸減弱，得電子能力逐漸減弱，故對應單質(zhì)的氧化性逐漸減弱。

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