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第课时原子结构与元素周期表
(二)14学习目标:掌握原子结构与元素性质的关系i.碱金属的性质
2.卤族元素的性质
3..
4.A重点原子结构及元素性质的关系碱
1.金属、卤族元素的性质
2.◎难点掌握推测物质性质的一般方法
1.通过碱金属和卤族元素,掌握推测物质性质■开启新世界我们知道,金属元素的原子最外层电子一般少于4个,在化学变化中容易失去电子,具有金属性;非金属元素最外层电子一般多于4个,在化学变化中容易得到电子,具有非金属性所以人们常说原子结构决定元素的性质经常把元素周期表中同族元素放在一起研究,是因为他们之间存在着某种内在的联系,那么这种内在的联系是什么呢?我们将从他们的结构性质的关系进行讨进行探讨碱金属元素碱金属是一类化学性质非常活泼的金属,在自然界中都以化合态存在碱金属是指元素周表中族元素(H除外),包括o填写下表中的信息,并思考下列问题元素名元素核电荷原子结构示意图最外层电电子层原子半径族称符号数子数数(nm)锂
0.152顿》钠
0.186碱金⑼阴钾
0.227属兀素锄
0.248钻+
55281818810.265
(1)在元素周期表中,从上到下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径的变化有什么特点?
(2)观察碱金属元素的原子结构示意图,它们的原子核外电子排布有什么特点?从哪一点能够推测出贱金属元素的化学性质具有相似性?根据上表可以看出,碱金属元素原子核电荷数从上到下依次,原子半径从上到下依次,最外层电子数均为,在化学变化中易电子,推测化学性质【答案】IA,锂、钠、钾、锄、艳,递增,递增,1,失去,相似【回顾实验】回顾钠在空气中加热、和水反应的实验现象,推测钾在空气中加热、和水反应的实验现象【实验1】(可在网络上查找相关视频)将干燥的用烟加热,同时切一块绿豆大的钾,用镶子夹取并迅速投到热堪期中继续加热片刻,待钾熔化后立即撤掉酒精灯,观察现象【实验2】(可在网络上查找相关视频)在烧杯中加入一些水,滴几滴酚献溶液切取一块绿豆大的钾,用镜子夹取并投到水中,观察现象通过实验、观察,讨论并总结钠、钾有哪些相似的化学性质,与你最初根据原子结构特点进行的预测是否一致?从实验现象比较钾、钠与水反应的难易程度由此,你能推断出锂和水反应的难易程度吗?通过比较碱金属与水反应的难易程度,你能发现它们的原子结构有什么关系吗?由此,你能推断出碱金属元素化学性质的相似性和递变性规律吗?【结论】
(1)由于碱金属元素最外层电子数为,化学性质O钠、钾和水反应的难易程度,钾比钠更和水反应锂和水反应,和氧气反应;钠和水反应,和氧气反应钾和水反应,钾和氧气反应会生成多种复杂氧化物,中学阶段不作介绍上述反应中,碱金属元素化合价均为O
(2)碱金属元素的化学性质具有递变性随着核电荷数的增加,碱金属元素原子的电子层数逐渐,原子半径逐渐,原子核对最外层电子的引力逐渐,原子失去最外层电子的能力逐渐碱金属单质在物理性质上也表现出一些相似性和规律性例如它们都比较,有延展性;密度都比较,熔点也比较,导热性和导电性都很好,如钾钠合金(室温下呈液态)可作核反应堆的传热介质【答案】1,相似,钾,2Li+2H O=2LiOH+H t,4Li+O===2Li O,2Na+2H O=2NaOH+H t,2Na+0==Na O2,222222222K+2H O=2KOH+H t,+1,递增,增大,减弱,增强,柔软,小,低22金属性比较方法金属单质与水(酸)反应的置换出氢的难易程度比较;最高价氧化物的水化物(即氢氧化物)碱性比较表1碱金属单质的主要物理性质密度熔点(℃)碱金属单质颜色沸点(℃)g•cm3Li银白色
0.
534185.51347Na银白色
0.
9797.
81882.9K银白色
0.
8663.65774Rb银白色
1.
53238.89688Cs略带金色光泽
1.
87928.
40678.4【练习1]下列关于金属的叙述正确的是A.所有的金属都呈固态B.金属具有导电性、导热性和延展性C.所有金属都能与酸发生置换反应D.金属元素在自然界中都以化合物形式【答案】B【解析】金属单质中,Hg在常温下呈液态,A错误;金属单质的物理共性是有全属光泽、具有良好的导电性、导热性及延展性,B正确;金属活动性顺序中,排在H后面的金属不能与酸发生置换反应,故C错误;不活泼金属元素在自然界中存在单质形式,如金等,D错误;答案选B【练习2]可能存在的第119号元素被称为“类鲂”,据元素周期表结构及元素性质变化趋势,有关“类伤”的预测说法正确的是A.“类窃”在化合物中呈+1价B.“类钻”属过渡元素,具有放射性C.“类窃”单质的密度小于1g-cm-3D.“类钻”单质有较高的熔点【答案】A【解析】119号元素应位于第八周期第IA族,属于碱金属元素,故“类筋”在化合物中呈+1价,A正确过渡元素均为副族和第VIII元素,结合A项分析可知,“类钻”不属过渡元素,具有放射性,B错误;根据碱金属元素密度的递变规律可知,随着原子序数递增,密度呈增大趋势,故“类钱T单质的密度大于1g-cm-3,C错误;根据碱金属元素熔沸点的递变规律可知,随着原子序数递增,熔沸点依次降低,故“类锌”单质的熔点比Cs的低,故熔点较低,D错误;故答案为Ao卤族元素卤族元素是典型的非金属元素,在自然界中都以化合态存在卤族元素是指元素周表中族元素H除外,包括【答案】VIIA,氟、氯、漠、碘观察下表中卤族元素的主要物理性质和原子结构示意图表2卤素原子结构示意图卤素颜色密度熔点沸点原子结构示意图单质F2淡黄绿色g
1.69g/L—
219.6—
188.1磅》C12黄绿色g
3.214g/L—101—
34.6c.63528187Br2深红棕色
13.119g/cm3—
7.
258.78紫黑色I
24.93g/cm
3113.
5184.4S
(一)卤素单质与氢气的反应在一定条件下,卤素单质能与氢气反应生成卤化氢表2卤素单质与氢气的反应在暗处能剧烈化合并发生爆炸,生成的氟化氢很稳定H2+F2=2HF光照或点燃发生反应,生成的氯化氢较稳定光照或点燃H2+CI2====2HC1加热至一定温度才能反应,生成的溟化氢不如氯化氢温度H+Br-^—2HBr22△不断加热才能缓慢反应;碘化氢不稳定,在统一条件时分解为H2和L(g),时可逆反应H+I g=2HI22
(1)根据卤素原子的结构,请你试着推测氟、氯、漠、碘在化学性质上表现出的相似性和递变性
(2)根据卤素单质与氢气的反应事实,讨论随着原子核电荷数的增多,卤素单质与氢气反应的规律变化非金属性强弱比较最高价氧化物的水化物的酸性强弱;与氢气生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性来判断F2CI2Be I2
(1)与氢气反应的难易程度;
(2)生成的氢化物的稳定性;
(3)卤素的非金属性强弱o【答案】依次变难,稳定性依次减弱,依次递减
(二)卤素单质间的置换反应类似于金属于盐溶液的置换反应,卤素单质间也能发生置换反应例如2NaBr+Cl=2NaCl+Br22推测用淀粉一KI试纸检验氯气的原理【练习3】下列关于F、Ck Br、I的比较,不正确的是♦••A.它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多B.单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱C.它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强D.单质的颜色随核电荷数的增加而加深【答案】C【解析】F、Cl、Br、I的原子核外电子层数分别为
2、
3、
4、5,随核电荷数的增加而增多,A正确;F、Cl、Br、I原子半径增大,原子核对电子的引力逐渐减小,单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱,B正确;元素的非金属性越强,其氢化物的稳定性越强,非金属性FClBrL F、、Br、I原子半径增大,与氢原子的作用力逐渐减小,它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而减弱,故C错误;单质的颜色分别是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色和紫黑色,单质的颜色随核电荷数的增加而加深,故D正确;故选Co【练习4】能使湿润的KI—淀粉试纸变蓝的是
①溟水,
②氯水,
③碘酒,
④氯化钾,
⑤高锌酸钾溶液A.
①②③B.
①⑤C.
①②③⑤D.
③④⑤【答案】C【解析】
①溟水与KI反应生成碘,能使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝,正确;
②氯水与KI反应生成碘,能使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝,正确;
③碘酒含有碘,可使淀粉变蓝色,正确;
④氯化钾与KI不反应,无碘单质生成,所以不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,错误;
⑤高镒酸钾能氧化碘离子生成碘单质,所以能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,正确;答案选C【总结】通过比较和分析碱金属单质与氧气、水的反应,以及卤素单质与氢气的反应,卤素单质间的置换反应,我们可以看出,元素的性质与原子结构有密切的关系,主要与原子核外电子的排布,特别是最外层电子数有关原子结构相似一组元素,他们在化学性质上,化学性质上表现出相似性和递变性在元素周期表中,同主族所有元素从上至下外核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,失电子能力逐渐增强,得到电子能力逐渐减弱所以金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱•二课堂练习
1.碑As的原子结构示意图如图所示,下列关于As的描述不正确的是A.位于第四周期第VA族B.属于非金属元素C.酸性H3AsO4H3PoiD.稳定性ASH NH33【答案】c【解析】周期数等于电子层数,As的原子序数比同周期的稀有气体Kr36小3,所以As位于第四周期第VA族,A正确;碑是非金属元素,B正确;元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性PAs,酸性H2As04cH3Po4,C不正确;元素的非金属性越强,对应的简单氢化物越稳定,非金属性PAs,稳定性ASH PH,33故D正确;故选C
2.北京冬奥会开幕式上的字母焰火、“天下一家”、“五环”让奥运更加辉煌、浪漫,这与高中化学中“焰色反应”知识相关下列说法中正确的是A.非金属单质燃烧时火焰均为无色B.NaCl与Na2c灼烧时火焰颜色相同C.焰色反应均应透过蓝色钻玻璃观察D.所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色【答案】B【解析】非金属单质燃烧时火焰有的有颜色,如氢气在氯气中燃烧,发出苍白色火焰,A错误;NaCl和Na2c03都含有钠元素,灼烧时,发出黄色火焰,B正确;观察灼烧含钾元素的物质时,需要通过蓝色钻玻璃观察,C错误;部分金属及其化合物灼烧时,火焰有颜色,D错误;答案选B
3.下列各组原子结构示意图所表示的元素有相似的化学性质的一对是【答案】A【解析】质子数为2的原子为氢原子,质子数为18的原子为瀛原子,二者都是稀有气体元素,化学性质稳定,具有相似的化学性质,A正确;质子数为2的原子为氢原子,化学性质稳定,质子数为12的原子是镁原子,其最外层有2个电子,易失去最外层的2个电子形成稳定结构,二者化学性质不相似,B错误;质子数为9的原子是氟原子,其最外层有7个电子,极易得到1个电子形成稳定结构,质子数为7的原子是氮原子,最外层有5个电子,易得到3个电子形成稳定结构,二者化学性质不相似,C错误;质子数为10的原子是就原子,最外层有8个电子,化学性质稳定,质子数为8的原子是氧原子,最外层有6个电子,易得到2个电子形成稳定结构,二者化学性质不相似,D错误;故选A
4.含KBr和KI的混合溶液中通入过量的CL然后把溶液蒸干并灼烧,最后留下的固体是A.KC1B.KC1和KBr的混合物C.Br D.L和KC12【答案】A【解析】KBr和KI的混合溶液中通入过量的Cb,生成KC
1、B「2和b,将溶液蒸干、灼烧后,其中的碘升华、澳挥发,留下的固体是氯化钾,故A正确;故选A
5.钻Fr是一种具有放射性的元素,原子序数为87,其原子最外层电子数是1下列有关Fr元素的说法不正确的是A.Fr是第六周期第I A族元素B.Fr的原子核外有87个电子C.Fr在化合物中一般显+1价D.其阳离子半径小于原子半径【答案】A【解析】Fr的原子序数为8786,为第七周期第IA族元素,其原子最外层电子数是1,A错误;原子中,质子数二核外电子数二原子序数,则Fr的原子核外有87个电子,B正确;Fr原子的最外层电子数为1,在化学反应中易失去最外层的1个电子,故形成化合物时一般显+1价,C正确;同一种元素的阳离子由于失去最外层电子,故其半径小于其原子半径,D正确;故答案为Ao
6.a、b、c、d、e、f、g为七种由1〜18号元素构成的微粒,它们都有10个电子,其结构特点如表微粒代码a bC de fg原子核数单核单核多核单核双核多核多核所带电荷数1+2-01-1-01+其中b的离子半径大于d的离子半径;c是四原子分子;e与g加热可形成c和f两种分子试回答下歹U问题1C分子的化学式为;a和e两种粒子组成化合物的化学式为o2e与g加热形成c和f的离子方程式o3a的单质与f反应的化学方程式o【答案】NH3NaOH NH十b+0泠==NH t+H02Na+2H O=2NaOH+H t3222能力提升
1.随着原子序数的增加,碱金属元素有关性质的递变规律错误的是A.最高正化合价增大B.原子半径增大C.熔沸点降低D.氢氧化物碱性增强【答案】A【解析】碱金属是同一主族I A的元素,最外层电子数均为1个,故最高正化合价均为+1价,A错误;同一主族从上往下,原子序数的增加,原子半径增大,B正确;碱金属元素从Li到Cs的熔沸点依次降低,C正确;碱金属从上往下,金属性增强,氢氧化物碱性增强,D正确;故答案为Ao
2.根据元素性质的递变规律,下列四个演示金属钾与水反应的实验装置中最好的是【答案】B【解析】根据元素性质的递变规律,钾比钠要活泼,钾与水反应比钠与水反应更剧烈,能使产生的氢气燃烧并发生轻微爆炸,为防止液体溅出,应在容器较大的烧杯中进行,并盖上玻璃片,故B正确故选B
3.下列说法错误的是A.锂在空气中燃烧只会生成氧化锂B.锂很软,用小刀可以切割C.锂的熔点比钠的高D.锂可以保存在煤油或液体石蜡中【答案】D【解析】锂较其他碱金属活泼性差,在氧气中燃烧只生成氧化锂,故A正确;碱金属都很软,均可用小刀切割,故B正确;碱金属从Li-Cs熔点逐渐降低,故C正确;金属锂的密度比煤油的小,所以不能保存在煤油中,故D错误综上所述,答案为D
4.易形成简单阴离子的元素是A.O B.Mg C.Na D.He【答案】A【解析】Mg、Na为金属,最外层电子数较少,容易形成阳离子,不能形成简单阴离子;原子最外层电子数较多,易得到电子形成阴离子;He为惰性气体,性质稳定,不容易形成阳离子,也不容易形成阴离子,故选Ao
5.有关卤素的说法正确的是A.卤素单质的颜色随相对分子质量的增大逐渐变淡B.卤素单质的熔点随相对分子质量的增大而升高C.卤素是典型的非金属元素,其单质只具有氧化性D.卤素阴离子的半径比其相应的原子半径小【答案】B【解析】F2是浅黄绿色气体,2是黄绿色气体,B「2是深红棕色液体,12是紫黑色固体,可见卤素单质的颜色随相对分子质量的增大逐渐变深,A错误;卤素单质都是由分子构成的物质,分子间以分子间作用力结合分子间作用力越大,克服分子间作用力使物质熔化、气化消耗的能量就越多,物质的熔沸点就越高分子间作用力随物质的相对分子质量的增大而增大,故卤素单质的熔点随相对分子质量的增大而升高,B正确;卤素是典型的非金属元素,其单质中只有F没有正化合价,F2只有氧化性;其余卤素单质中元素化合价价介于最低-1价和最高+7价之间,因此既具有氧化性,也具有还原剂,C错误;卤素阴离子是原子获得1个电子后形成的,由于核电荷数不变,核外电子数增多,电子受到的吸引力减弱,因此卤素离子的半径比其相应的原子半径大,D错误;故合理选项是B
6.关于卤素化学性质的实验中,叙述正确的是A.碘化钾溶液遇淀粉变蓝色B.在盛有液溟的瓶内通常加一些水,以防止澳的挥发C.氯气通入紫色石蕊试液中,溶液先变红后褪色是由于氯气的漂白作用D.卤化氢气体通入水中,都能形成强酸溶液【答案】B【解析】12遇淀粉溶液变为蓝色,而碘化钾溶液中含有匕无12,因此其遇淀粉溶液不会变蓝色,A错误;由于浸单质易挥发,结合其密度比水大,在水中不易溶解的性质,通常在盛有液漠的瓶内通常加一些水,以防止溟的挥发,B正确;CL与水反应产生HC
1、HC10,酸电离产生H+,能够使紫色石蕊试液变为红色,而HC10同时具有强氧化性,又将红色物质氧化变为无色,因此氯气通入紫色石蕊试液中,溶液先变红后褪色是由于HC10的漂白作用,C错误;卤化氢气体通入水中,产生的氢氟酸是弱酸,而HQ、HBr、HI都能形成强酸溶液,D错误;故合理选项是B
7.几种短周期元素的主要化合价及原子的原子半径数据见下表元素代号L MQ RT+
6、-主要化合价+2+3+
7、-1-22原子半径
0.
1600.
1430.
1020.
0990.074/nm据表中信息判断,下列有关叙述中,正确的是A.L、M的单质分别与同浓度的稀盐酸反应时,M的单质反应更剧烈B.M与T形成的化合物能和强酸、强碱反应且产物不同C.Q、T两元素的氢化物热稳定性比较Q的氢化物大于T的氢化物D.L与R两元素形成的化合物中,含有非极性共价键【答案】B【解析】由表中化合价,可确定L、M、Q、R、T原子的最外层电子数依次为
2、
3、
6、
7、2,由原子半径,可确定L、M、Q、R为同周期元素,且都为第三周期元素,T为第二周期元素,从而确定L、M、Q、R、T分别为Mg、Al、S、Cl、O元素Mg、Al的单质分别与同浓度的稀盐酸反应时,Mg的单质反应更剧烈,A错误;A1与O形成的化合物AI2O3为两性氧化物,能和强酸、强碱反应,前者生成AP+等,后者生成AlCh-等,B正确;S、两元素的氢化物热稳定性比较,S的氢化物小于的氢化物,C错误;D.Mg与C1两元素形成的化合物MgCb中,只含有离子键,D错误;故选B
8.某化学兴趣小组为探究CM Bn、Fe+的氧化性强弱,设计了如下实验D
(1)
①装置A中发生反应的离子方程式是o
②整套实验装置存在一处明显的不足,请指出
(2)用改正后的装置进行实验,实验过程如下实验操作实验现象结论打开活塞a,向圆底烧D装置中溶液变红瓶中滴入适量浓盐E装置中水层溶液Cb、Be、Fe+的氧化性由强到酸;然后关闭活塞a,变黄,振荡后,下层弱.的顺序为点燃酒精灯CCLi层无明显变化[答案]MnO+4H++2CF====Mn2++Ch+2H O缺少尾气处理装置ChBrFe3+222。
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