2022版新教材高中化学 第四章 物质结构元素周期律 第一节 课时3 原子结构与元素的性质训练(含解析)新人教版必修第一册.docx
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1、课时3原子结构与元素的性质课标解读课标要求素养要求1.通过碱金属和卤族元素原子的原子结构特点,认识原子结构与元素性质的关系。2.以碱金属和卤族元素原子为例,了解主族元素性质的相似性和递变规律。1.科学探究与创新意识:能结合实验及事实说明碱金属和卤族元素性质的递变规律。2.宏观辨识与微观探析:能用原子结构解释碱金属和卤族元素性质及其递变规律,并能结合实验及事实进行说明。3.证据推理与模型认知:能利用碱金属、卤族元素在元素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。知识点一碱金属元素1.碱金属元素的原子结构及特点(1)元素符号与原子结构示意图元素符号LiNaKRbCs原子结构示
2、意图(2)原子结构特点结构特点相似性:最外层电子数相同,都是1个电子递变性:从LiCs,核电荷数增加,电子层数增多,原子半径增大2.碱金属化学性质的比较钠在空气中燃烧钾在空气中燃烧钠与水反应钾与水反应钠先受热熔化为小球,然后剧烈燃烧,产生黄色火焰,生成淡黄色固体钾迅速燃烧,比钠的燃烧更剧烈,火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃)钠与水反应时钠浮在水面上(浮),熔化成小球(熔),在水面上四处游动(动),发出“嘶嘶”的响声(响),溶液变为红色钾与水反应时钾浮在水面上(浮),熔化成小球(熔),在水面上四处游动(动),有轻微爆炸声,溶液变为红色2Na+O2Na2O2K+O2KO2(超氧化钾)2Na+2H2O2N
3、aOH+H22K+2H2O2KOH+H2钠、钾的最外层都只有一个电子,钾的电子层数比钠多,随着电子层数的增多,核电荷数的增加,原子半径增大,失电子能力增强,故钾的金属性比钠强,钾的失电子能力比钠强3.碱金属单质的物理性质4.碱金属单质及化合物性质的递变性结构及性质规律原子半径单质的还原性与水、氧气反应的剧烈程度最高价氧化物对应水化物的碱性5.碱金属的原子结构与化学性质的递变规律从Li到Cs,随着核电荷数的增加,碱金属元素原子的电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,原子失去最外层电子的能力逐渐增强,即元素的金属性逐渐增强。判一判1.碱金属元素即第A族元素()2.碱
4、金属元素原子的次外层电子数都是8()3.碱金属元素的原子半径随核电荷数的增大而增大()4.从上到下,碱金属单质密度依次增大,熔、沸点依次降低()5.K比Na活泼,故K可以从钠盐溶液中置换出Na()知识点二卤族元素1.卤族元素的原子结构及特点(1)原子结构示意图FClBrI(2)原子结构特点相似性:最外层电子数都是7;递变性:FI,核电荷数增大,电子层数增多,原子半径增大。2.卤素单质的颜色、状态单质F2Cl2Br2I2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3.卤素单质的化学性质(1)与氢气的反应卤素单质F2Cl2Br2I2反应条件暗处光照或点燃加热至一定温度不断加热氢化物的稳定
5、性很稳定较稳定不如HCl稳定不稳定、易分解结论F2I2:卤素单质与H2的反应越来越难,氢化物的稳定性逐渐减弱(2)卤素单质间的置换反应实验操作实验现象化学方程式静置后,溶液呈橙色Cl2+2KBrBr2+2KCl静置后,溶液呈黄色Cl2+2KII2+2KCl续表实验操作实验现象化学方程式静置后,溶液呈黄褐色Br2+2KII2+2KBr结论Cl2I2:氧化性逐渐减弱判一判1.随核电荷数增加,卤素单质的熔、沸点逐渐降低()2.随核电荷数增加,卤素单质的氧化性逐渐增强()3.随核电荷数增加,卤族元素对应气态氢化物的稳定性逐渐增强()4.卤化氢都极易溶于水,它们的热稳定性随核电荷数增加而增强()5.卤素
6、单质从F2I2的颜色随相对分子质量的增大而加深()探究点一钾与碱金属材料一:“望梅止渴”是大家耳熟能详的成语故事。那么望梅为什么能够止渴呢?原来,梅子中含有钾元素。人们觉得口渴,是由于体内的盐分特别多,造成钠离子过剩,而钾离子能使人体内多余的钠排出体外,因此当人们感到口渴时,吃一些梅子、苹果就可以止渴。只要有人说到梅子,在条件反射的作用下,虽然没有吃到梅子,但嘴里也分泌出一些唾液。唾液可以湿润咽喉,使人不觉得口渴。材料二:钾跟钠一样,也是银白色的金属,非常柔软。钾的熔点很低,为63,只要温度升高到63,金属钾就变成水银般的液体了。钾的密度很小,它比水还轻。钾也是一个非常“活泼好动”的金属元素,
7、刚刚切开的金属钾穿着一件银白色的“外衣”,非常漂亮,可你一转身,它就变得“灰头土脸”的,就像换了一个“人”。因此,人们把钾用固体石蜡封存,免得它到处“惹是生非”。问题1:材料二中提到“可你一转身,它就变得灰头土脸的”的过程发生了什么反应?提示钾与氧气发生化学反应,变成了氧化钾,颜色变暗。问题2:钾与水反应剧烈,甚至钾在冰上也能着火,生成氢氧化钾和氢气,反应时放出的热量能使金属钾熔化,并引起钾和氢气燃烧。钾失火,应采取什么方法灭火?钾燃烧时为什么看到的是黄色火焰而不是紫色火焰?提示用沙土、石棉等覆盖灭火;所用钾不纯,其中可能含有钠元素,钠元素的焰色为黄色,黄色会掩盖紫色。问题3:钾是活泼的碱金属
8、,钾和氧有氧化钾(K2O)、过氧化钾(K2O2)和超氧化钾(KO2)等多种化合物。超氧化钾和过氧化钾与二氧化碳反应均能生成氧气和K2CO3,在医院、矿井、潜水、高空飞行中用作供氧剂。请尝试写出超氧化钾、过氧化钾与二氧化碳反应的化学方程式。提示4KO2+2CO22K2CO3+3O2、2K2O2+2CO22K2CO3+O2。1.碱金属单质性质的相似性(用R表示碱金属单质)2.碱金属单质性质的递变性具体情况如下:物质的性质递变规律(LiCs)单质与氧气反应反应越来越剧烈,产物越来越复杂,Li只能生成Li2O;Na能生成Na2O和Na2O2;K能生成KO2等与水反应反应越来越剧烈,Na与水剧烈反应,K
9、与水反应比Na与水反应剧烈,Rb、Cs遇水发生剧烈爆炸最高价氧化物对应的水化物的碱性碱性:LiOHNaOHKOHRbOHCu。例(2021江苏徐州高一期末)某主族元素的原子最外层是第5层,其上有1个电子,下列描述中正确的是()A.常温下,其单质与水反应不如钠与水反应剧烈B.其原子半径比钾原子半径小C.其碳酸盐易溶于水D.其最高价氧化物对应的水化物的碱性弱于氢氧化钾答案C由主族元素原子的最外层为第5层且只有1个电子可知,该元素位于元素周期表第五周期第A族,为Rb(铷)。由碱金属元素性质递变规律可知,Rb的金属性强于Na,故其与水反应比钠与水反应更剧烈,A项错误;Rb、K同主族,且Rb比K多一个电
10、子层,则Rb的原子半径比K的原子半径大,B项错误;Na2CO3、K2CO3均易溶于水,可类推出Rb2CO3也易溶于水,C项正确;该元素原子有5个电子层,而K有4个电子层,故该元素原子失电子能力比钾强,其最高价氧化物对应的水化物碱性强于氢氧化钾,D项错误。解题感悟掌握同主族元素性质的相似性和递变性时,一定要运用类比思维,同时注意挖掘隐含的性质递变规律,如碱金属的氯化物、碳酸盐和硫酸盐的可溶解性也存在递变规律。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答案A2.有人称可能存在的第119号未知
11、元素为“类钫”。根据元素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.“类钫”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1gcm-3答案A119号元素在元素周期表中位于第八周期第A族,所以性质与钫相似,具有“软、低(熔、沸点)”的特点,A项错误。探究点二溴与卤族元素材料一:1826年,法国青年波拉德用热水浸取海藻灰,再向其中通入氯气,得到紫黑色的固体碘晶体。他发现在提取后的母液底部,总沉着一层深褐色的液体,这液体具有刺鼻的气味。详细地进行研究后证明,深褐色的液体是一种当时人们还未发现的新元素。后来科学家把这种新元素称为
12、“溴”。材料二:溴是常温下唯一的非金属液体,它呈深红棕色,密度是水的两倍,在-7时就会凝结成固体,在59时又会变成气态。溴有一种强烈的窒息性的恶臭,它还很容易挥发,形成红棕色的蒸气,有很大的毒性,它能刺激人的眼黏膜,使人不住地流泪,利用这一性质溴被制成了催泪弹。问题1:你能写出波拉德获得溴、碘单质的离子方程式吗?提示Cl2+2Br-Br2+2Cl-,Cl2+2I-I2+2Cl-。问题2:你能从原子结构角度解释Cl-、Br-、I-的还原性逐渐增强的原因吗?提示Cl-、Br-、I-的电子层数逐渐增多,离子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,失去电子的能力逐渐增强,故Cl-、Br-、I-
13、的还原性逐渐增强。问题3:为什么从F到I对应卤化氢的稳定性越来越弱?提示从F到I,随着核电荷数的增加,元素原子的电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,得电子能力逐渐减弱,元素非金属性逐渐减弱,故其对应的氢化物越来越不稳定。1.卤族元素的原子结构与化学性质的关系2.卤素单质的相似性和递变性(1)相似性与H2反应:X2+H22HX(H2+I22HI)与活泼金属(如Na)反应:2Na+X22NaX与H2O反应:X2+H2OHX+HXO(X=Cl、Br、I,必修一中Cl2和H2O反应用“”)(2)递变性具体情况如下:物质的性质递变规律(F2I2)单质与氢气反应越来越难氢
14、化物稳定性逐渐减弱离子还原性逐渐增强最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱(氟除外)3.卤素单质的特殊性(1)氟无正价,无含氧酸,而Cl、Br、I都有正价和含氧酸。(2)Cl2易液化,Br2易挥发,I2易升华。(3)常温下呈液态的非金属单质是Br2,I2遇淀粉变蓝。(4)活泼的卤素单质能置换较不活泼的卤素单质,但F2不能从NaCl溶液中置换出Cl2,原因是2F2+2H2O4HF+O2。4.元素非金属性强弱的判断依据(1)根据元素周期表判断同一主族,从上到下,元素的非金属性逐渐减弱。(2)根据单质及其化合物的性质判断单质与氢气化合越容易(或氢化物越稳定),元素的非金属性越强。最高价氧化物对应的水化
15、物的酸性越强,元素的非金属性越强。(3)根据非金属单质间的置换反应判断活泼的非金属将较不活泼的非金属从其盐溶液中置换出来。如Cl2+2Br-2Cl-+Br2,则非金属性:ClBr。(4)根据离子的还原性强弱判断非金属阴离子的还原性越强,元素的非金属性越弱。如还原性:Cl-I。例砹(At)原子序数为85,与F、Cl、Br、I同族,推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是()A.砹是有色固体B.非金属性:At25,则另一种碱金属的相对原子质量应小于25,可能为Li或Na。据报道,我国研制的铯原子喷泉钟,测量精度已经可以达到3000万年不差一秒。已知铯位于元素周期表中第六周期第A族,根据铯元素在元素周期
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