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第2课时元素的性质与原子结构1.了解碱金属元素的原子结构及特点，碱金属元素化学性质的相似性及递变性。2．了解卤族原子的结构特点，卤素单质的物理性质和化学性质。3．认识结构决定物质性质的因果关系。学习目标一、碱金属元素1.碱金属元素原子的最外层都有________个电子，都是活泼的金属；且随核电荷数增加，电子层数逐渐________，原子半径逐渐________，金属性逐渐________。2.碱金属单质的物理性质：都有________的金属光泽(铯略带金色光泽)，质________，密度________，熔点________，导电性和导热性都________；随着核电荷数增加，碱金属单质的熔、沸点逐渐________，密度逐渐________[特殊的ρ(K)ρ(Na)]。1增多增大增强银白色软小低很强降低增大3．化学性质都能与氧气、水反应：4Li＋O2=====△2Li2O、2Na＋O2=====△________；2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，_________________________________。递变性：钾迅速燃烧，且比钠的燃烧更________。钾与水剧烈反应，并有轻微的爆鸣声，滴加酚酞试液后，溶液变为________色。比钠与水的反应更________。Na2O2K＋2H2O===2KOH＋H2↑剧烈红剧烈二、卤族元素1.卤素原子的最外层都有________个电子，易________1个电子形成8个电子的稳定结构，因此卤素具有较强的________性。①卤素按F2、Cl2、Br2、I2的顺序，与氢气反应的剧烈程度________，生成的氢化物的稳定性________，最高价氧化物对应的水化物的酸性________(F没有氧化物)。②卤素间的置换反应：Cl2、Br2、I2氧化性由强到弱的顺序为__________，并由此预测F2的氧化性比Cl2________。7获得氧化逐渐减弱逐渐减弱逐渐减弱Cl2Br2I2强2．物理性质单质物理性质F2Cl2Br2I2颜色、状态密度逐渐______________熔沸点逐渐______________淡黄绿色气体黄绿色气体深红棕色液体紫黑色固体增大升高三、同主族元素的性质与原子结构的关系1.元素性质的影响因素元素的性质主要与原子核外电子的排布，特别是与________有关。2.同主族元素性质的递变规律同主族元素从上到下原子核外电子层数依次________，原子半径逐渐________，失电子能力逐渐________，得电子能力逐渐________，金属性逐渐________，非金属性逐渐________。最外层电子数增多增大增强减弱增强减弱碱金属化学性质的相似性和递变性1．相似性(R表示碱金属元素)(1)都能与O2反应。(2)与Cl2反应生成RCl，如LiCl、NaCl等。(3)与H2O发生置换反应，反应通式为：2R＋2H2O===2ROH＋H2↑。(4)与非氧化性酸发生置换反应，反应通式为：2R＋2H＋===2R＋＋H2↑。2．递变性从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，原子核对最外层上电子的吸引力逐渐减弱；失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。表现为：(1)与O2的反应越来越剧烈，产物更加复杂如Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应生成Na2O及Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2等。(2)与H2O的反应越来越剧烈如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。(3)对应离子的氧化性依次减弱，即得电子能力Li＋Na＋K＋Rb＋Cs＋。(4)最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。注意：因Na、K等活泼的金属易与H2O反应，不能从水溶液中置换出不活泼的金属，只有在熔融状态下才可置换不活泼的金属。例1下列关于碱金属的原子结构和性质的叙述不正确的是()A．碱金属原子最外层都只有一个电子，在化学反应中容易失去B．都是强还原剂C．都能在O2里燃烧生成过氧化物D．都能与水反应生成碱[解析]碱金属单质与O2的反应产物差别较大，Li在O2中燃烧生成Li2O，钾、铷、铯燃烧的产物更复杂，故C选项不正确。[答案]C卤素单质的相似性、递变性和特殊性1．相似性(1)与H2反应：X2＋H2========一定条件2HX(2)与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X2=====点燃2NaX(3)与H2O反应X2＋H2OHX＋HXOX＝Cl、Br、I2F2＋2H2O===4HF＋O22．递变性(1)氧化性与还原性随原子序数的增大：①单质的氧化性逐渐减弱，即氧化性：F2Cl2Br2I2②阴离子的还原性逐渐增强，即还原性：F－Cl－Br－I－(2)与H2反应的难易及氢化物稳定性随原子序数的增大：①与H2反应越来越难，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱。②氢化物都易溶于水，其水溶液酸性依次增强，氢化物中HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高。(3)卤素单质与变价金属(如Fe)反应时，F2、Cl2、Br2生成高价卤化物(如FeX3)，而I2只能生成低价卤化物(如FeI2)。3．卤素单质的特殊性质(1)氟元素无正价，无含氧酸。(2)Cl2易液化。(3)Br2是常温下唯一的一种液态非金属单质，易挥发。(4)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。注意：F与Cl、Br、I的性质在某些方面差别较大：①卤素单质与水的反应。②F－的还原性极弱。③HF为弱酸，而HCl、HBr、HI为强酸。例2下列有关卤族元素说法错误的是()A.氯气与水反应可以表示为Cl2＋H2OHClO＋HCl，所以Br2与水反应也可以表示为Br2＋H2OHBrO＋HBrB．Cl2与H2反应可以表示为Cl2＋H2=========光照或点燃2HCl，但I2与H2反应却表示为I2＋H2△2HIC．卤素单质与金属单质反应均得电子，表现为氧化性D．第六周期的碱金属Cs的沸点比Na的沸点低，所以第六周期的卤素单质I2的沸点也比Cl2的沸点低[解析]同一主族的元素具有相似性和递变性，A正确；从F到I原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，得电子能力逐渐减弱，与氢气反应越来越难，HX越来越不稳定，所以I2与H2反应是可逆反应，B正确；卤族元素最外层电子数均为7，所以卤素单质与金属单质反应均得到一个电子，表现为氧化性，C正确；第IA族从上到下单质熔沸点逐渐降低，而卤族元素从上到下单质熔沸点逐渐升高，D错误。[答案]D元素金属性强弱的判断1．从原子结构判断(1)当最外层电子数相同时，电子层数越多，原子半径越大，原子核对最外层电子的引力越弱，越易失去电子，金属性越强。(2)当电子层数相同时，核电荷数越多越难失去电子，金属性越弱。2．从单质及其化合物的相关性质判断(1)金属单质与水或酸反应越剧烈，元素金属性越强。(2)最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素金属性越强。注意：金属性的强弱是指原子失去电子的难易，而不是失去电子的多少。如Na失去一个电子，而Mg失去两个电子，但Na的金属性比Mg强。例3已知钡的活动性介于钠和钾之间，下列叙述正确的是()A.钡与水反应不如钠与水反应剧烈B.钡可以从KCl溶液中置换出钾C.氧化性：K＋Ba2＋Na＋D．碱性：KOHBa(OH)2NaOH[解析]由于钡的活动性比钠强，所以钡与水反应比钠与水反应更剧烈，故A错；钡的活动性不如钾且先与水发生反应，不能置换出钾，故B错；由于金属性：KBaNa，故氧化性Na＋Ba2＋K＋，故C错；元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物的碱性越强，故KOHBa(OH)2NaOH，D正确。答案为D。[答案]D元素非金属性强弱的判断1．同主族元素，从上到下非金属性逐渐减弱。如：ClBr。2．根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，酸性越强，非金属性越强。如酸性：HClO4(高氯酸)H2SO4，则非金属性：ClS。3．根据与氢气反应生成气态氢化物的难易程度，越易化合其非金属性越强。如：H2＋F2=====冷暗处2HF，H2＋Cl2=====光照2HCl，则非金属性：FCl。4.根据氢化物的稳定性，氢化物越稳定其非金属性越强。如氢化物的稳定性：HFHClHBrHI，则非金属性：FClBrI。5.根据置换反应，活泼性强的非金属单质可置换出活泼性相对较弱的非金属单质。如：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，则非金属性：ClBr。注意：(1)金属性和非金属性讨论的对象是元素，具体表现为该元素的单质或特定化合物的性质。(2)氧化性和还原性讨论的对象是具体物质或某物质中的特定粒子，具体表现为该物质中某元素得失电子的性质。例4(2010·西城高一检测)甲、乙两种非金属：①甲比乙容易与H2化合；②甲单质能与乙阴离子发生置换反应；③甲的最高价氧化物对应的水化物酸性比乙的最高价氧化物对应的水化物酸性强；④与某金属反应时，甲原子得电子数目比乙的多；⑤甲的单质熔、沸点比乙的低，能说明甲比乙的非金属性强的是()A.只有④B．只有⑤C.①②③D．①②③④[解析]④得电子多少与氧化性无必然的关系，只与得电子的难易有关。⑤物理性质与其非金属性的强弱无关。[答案]C例5(2011·天津卷)以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是()A．第ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子B．同周期元素(除0族元素外)从左到右，原子半径逐渐减小C．第Ⅶ族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强D．同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低[解析]本题主要考查原子结构和元素周期律的知识，意在考查考生的分析判断能力。A项二者质子数相同，但中子数相差4；C项第ⅦA族元素自上而下，其氢化物的稳定性逐渐减弱；D项同主族金属元素形成的单质自上而下熔点降低，同主族非金属元素形成的单质自上而下熔点升高。[答案]B例6(2009·山东高考)元素在周期表中的位置，反映元素的原子结构和性质，下列说法正确的是()A.同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性B.第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数C.短周期元素形成离子后，最外层电子都达到8电子稳定结构D.同一主族元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同[解析]周期表中位于金属和非金属分界线的元素既有金属性又有非金属性，碳元素在与不同的物质反应时，既可表现为得到电子，也可能表现为失去电子；第三周期的元素从Na到Cl从正一价到正七价符合这一说法；H元素、Li元素形成离子后不能达到8电子稳定结构；同一主族元素的原子，最外层电子数是相同的，但化学性质只能是相似，如第ⅦA族的所有元素最外层都为7个电子，在化学反应中常表现为得电子，但得电子能力也是不一样的。再比如第IA族的所有元素最外层都为1个电子，但是H元素与Na元素性质差异很大。[答案]B1.①钾的密度比水小；②钾的熔点低；③钾与水反应时放出热量；④钾与水反应后溶液呈碱性。某学生将一小块金属钾投入滴有酚酞溶液的水中，以上实验能证明的上述四点性质有()A.①④B.①②④C.①③④D.①②③④答案：D解析：钾、钠与水反应的现象相似，但钾比钠活泼，与水反应更为剧烈。2．按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序，下列性质逐渐减弱(或降低)的是()A．单质的还原性B．元素的金属性C．单质的密度D．单质的熔点答案：D解析：一般情况下，同一主族金属元素随核电荷数的增加，单质的密度也随之增大，但K却是众多同主族元素中唯一反常者，其密度既小于Rb，又小于Na。3．(2010·灌南高一检测)下列事实不能用于判断金属性强弱的是()A.金属间发生的置换反应B.1mol金属单质在反应中失去电子的多少C.金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱D.金属元素的单质与水或酸置换出氢气的难易程度答案：B解析：金属单质在反应中失去电子的多少，不能作为判断金属性强弱的依据。如1molAl失电子比1molMg多，但Al的金属性比Mg弱，1molZn失电子比1molAl少，而Al的金属性比Zn强