2024-2025學年新教材高中化學第一章原子結構元素周期律第三節(jié)元素周期表的應用第2課時研究同主族元素的性質學案魯科版必修第二冊

PAGE1-第2課時探討同主族元素的性質課程標準核心素養(yǎng)1.以ⅠA、ⅦA族為例，駕馭同主族元素性質的遞變規(guī)律。2.能運用原子結構理論初步說明同主族元素性質的遞變規(guī)律。1.宏觀辨識與微觀探析建立原子結構、元素性質與物質性質之間的相識模型。2.證據推理與模型認知構建“位”“構”“性”關系相識模型，發(fā)展對元素及其化合物化學性質的相識模型。3.科學探究與創(chuàng)新意識形成試驗探究元素性質遞變規(guī)律、比較物質性質的思路方法，提高基于理論進行預料、提出假設的實力和基于試驗事實概括、推理得出結論的實力。堿金屬元素的原子結構與性質eq\a\vs4\al(1.)堿金屬元素原子結構和性質的相像性與遞變性(1)(2)遞變性結構和性質遞變規(guī)律原子半徑eq\o(→,\s\up7(LiNaKRbCs),\s\do5(原子半徑漸漸增大))單質的還原性eq\o(→,\s\up7(LiNaKRbCs),\s\do5(還原性漸漸增加))與H2O或O2反應的猛烈程度eq\o(→,\s\up7(LiNaKRbCs),\s\do5(與H2O或O2反應越來越猛烈))最高價氧化物對應水化物的堿性eq\o(→,\s\up7(LiOHNaOHKOHRbOHCsOH),\s\do5(堿性漸漸增加))eq\a\vs4\al(2.)同主族(從上到下)元素性質的遞變規(guī)律3．堿金屬元素單質的物理性質(1)除銫(略帶金色光澤固體)外，其余堿金屬單質都是銀白色固體；都比較軟、有延展性、密度較小、導熱性和導電性較好。(2)從鋰到銫單質的熔、沸點漸漸降低。元素周期表中元素性質的改變規(guī)律結構與性質同周期(左→右，主族元素)同主族(上→下)結構電子層數(shù)相同遞增最外層電子數(shù)遞增相同核內質子數(shù)遞增遞增性質及應用原子半徑遞減遞增失電子實力(金屬性)減弱增加得電子實力(非金屬性)增加減弱最高價氧化物對應水化物的酸性增加減弱最高價氧化物對應水化物的堿性減弱增加氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性增加減弱氣態(tài)氫化物的還原性減弱增加銫(鈁是放射性元素，不予考慮)是最活潑的金屬元素；ⅠA族中堿金屬元素不包括氫。1．推斷正誤(1)金屬性：Li＞Na＞K＞Rb。()(2)堿性：LiOH＞NaOH＞KOH＞RbOH。()(3)穩(wěn)定性：NH3＞PH3，還原性：SiH4＞CH4。()(4)酸性：HNO3<H3PO4<H3AsO4。()(5)離子半徑：O2－>F－>Cl－>S2－。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×2．下列關于堿金屬元素的說法正確的是()①原子結構的相同點是最外層電子數(shù)相同，都為1②原子結構的不同點是隨核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)增多，原子半徑增大③具有相像的化學性質，都是活潑金屬④都具有強還原性，在化合物中顯＋1價⑤化學性質有差別，從Li到Cs，失電子實力漸漸增加A．①③④ B．①③⑤C．②④⑤ D．①②③④⑤解析：選D。堿金屬元素原子的最外層都有1個電子，都易失去1個電子，具有強還原性，顯＋1價，①③④正確；從Li到Cs，原子半徑漸漸增大，原子核對核外電子的束縛力漸漸減弱，失電子實力漸漸增加，②⑤正確。3．第4周期某主族元素的原子，它的最外電子層上有兩個電子，下列關于此元素的敘述正確的是()A．原子半徑比鉀的原子半徑大B．氯化物難溶于水C．原子半徑比鎂的原子半徑小D．碳酸鹽難溶于水解析：選D。由最外電子層上有2個電子可知該元素為第4周期ⅡA族元素，即鈣元素。結合元素周期律、元素性質的遞變規(guī)律和元素化合物的性質，即可得到答案。鹵族元素的原子結構與性質1．結構和性質的相像性2．結構和性質的遞變性結構和性質遞變規(guī)律原子半徑eq\o(→,\s\up7(FClBrI),\s\do5(原子半徑漸漸增大))單質的氧化性eq\o(→,\s\up7(F2Cl2Br2I2),\s\do5(氧化性漸漸減弱))陰離子的還原性eq\o(→,\s\up7(F－Cl－Br－I－),\s\do5(還原性漸漸增加))與H2化合的難易程度eq\o(→,\s\up7(F2Cl2Br2I2),\s\do5(與H2化合越來越難))氫化物的穩(wěn)定性eq\o(→,\s\up7(HFHClHBrHI),\s\do5(穩(wěn)定性漸漸減弱))最高價氧化物對應水化物的酸性(F除外)eq\o(→,\s\up7(HClO4HBrO4HIO4),\s\do5(酸性漸漸減弱))eq\a\vs4\al(1.)鹵素單質的物理性質單質顏色狀態(tài)水溶液顏色有機溶劑中的顏色熔、沸點F2淡黃綠色氣體——從氟到碘，熔、沸點漸漸上升Cl2黃綠色氣體淺黃綠色黃綠色Br2深紅棕色液體橙黃色橙色→橙紅色I2紫黑色固體深黃色→褐色深紫色→紫紅色eq\a\vs4\al(2.)鹵素單質的化學性質(1)都能與H2反應。(2)都能與大多數(shù)金屬反應，如2Fe＋3Br2=2FeBr3；Fe＋I2eq\o(=,\s\up7(△))FeI2。(3)eq\a\vs4\al(能與,H2O反應)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2F2＋2H2O=4HF＋O2,X2＋H2O=HX＋HXO（X代表Cl、Br）。))(4)能與冷的稀堿溶液反應：X2＋2NaOH=NaX＋NaXO＋H2O(F2、I2除外)。(5)鹵素單質間的置換反應將氯水滴入溴化鈉溶液：2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2。將溴水滴入碘化鉀溶液：2KI＋Br2=2KBr＋I2。eq\a\vs4\al(3.)鹵族元素的特別性氟(1)氟元素無正價，非金屬性最強，F(xiàn)－的還原性最弱；(2)2F2＋2H2O=4HF＋O2，暗處即爆炸；(3)HF是弱酸，能腐蝕玻璃，故應保存在鉛制器皿或塑料瓶中；(4)HF有毒；(5)在HX中HF沸點最高(HF分子間存在氫鍵，將在今后學到)溴(1)Br2是深紅棕色液體，易揮發(fā)；(2)Br2易溶于有機溶劑；(3)保存液溴的試劑瓶中加水，進行水封，不能用橡膠塞碘(1)淀粉遇I2變藍色；(2)I2加熱時易升華；(3)I2易溶于有機溶劑；(4)食用鹽中加入KIO3可防治甲狀腺腫大eq\a\vs4\al(1.)隨著鹵族元素原子半徑的增大，下列遞變規(guī)律正確的是()A．單質的熔點漸漸降低B．鹵素離子的還原性漸漸增加C．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性漸漸增加D．單質的氧化性漸漸增加解析：選B。隨著鹵族元素原子半徑的增大，鹵素單質的熔、沸點漸漸上升，故A錯誤；鹵素離子的還原性漸漸增加，故B正確；氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性漸漸減弱，故C錯誤；單質的氧化性漸漸減弱，故D錯誤。eq\a\vs4\al(2.)下列關于鹵素(用X表示)的敘述正確的是()A．鹵素單質的最外層電子數(shù)都是7B．從上到下，鹵素原子的電子層數(shù)依次增多，原子半徑依次減小C．其單質都有顏色，都有毒D．其最高價含氧酸的通式都為HXO4解析：選C。鹵素原子的最外層電子數(shù)都是7，A錯誤；從上到下，鹵素原子的電子層數(shù)依次增多，原子半徑依次增大，B錯誤；其單質都有顏色，都有毒，C正確；F元素無正價，不存在含氧酸，D錯誤。3．X、Y是元素周期表第ⅦA族中的兩種元素，X的非金屬性比Y強。則下列敘述中正確的是()A．X原子的電子層數(shù)比Y原子的電子層數(shù)多B．Y的單質能將X從NaX的溶液中置換出來C．X的單質比Y的單質更簡潔與氫氣反應D．X的氣態(tài)氫化物的酸性肯定比Y的氣態(tài)氫化物的酸性強解析：選C。同一主族，自上而下，元素非金屬性漸漸減弱。不要混淆最高價含氧酸的酸性與氣態(tài)氫化物的酸性，如酸性：HCl<HBr，HClO4>HBrO4。課堂小結合格考訓練1．下列堿金屬元素的性質從上到下遞變規(guī)律正確的是()A．金屬性漸漸增加B．化合價漸漸上升C．失電子實力漸漸減弱D．最高價氧化物對應水化物的堿性漸漸減弱解析：選A。元素周期表中，從上到下堿金屬元素的金屬性漸漸增加，A正確；化合價均是＋1價，B錯誤；從上到下堿金屬元素的失電子實力漸漸增加，金屬性漸漸增加，最高價氧化物對應水化物的堿性漸漸增加，C、D錯誤。2．下列遞變狀況中正確的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸點依次降低B．HF、HCl、HBr、HI的還原性依次減弱C．HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次增加D．HF、HCl、HBr、HI的酸性依次增加解析：選D。F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸點依次上升，A錯誤；同主族元素自上而下非金屬性漸漸減弱，對應氫化物的還原性漸漸增加，則HF、HCl、HBr、HI的還原性依次增加，B錯誤；同主族元素自上而下非金屬性漸漸減弱，對應氫化物的穩(wěn)定性漸漸減弱，則HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次減弱，C錯誤；HF、HCl、HBr、HI的酸性依次增加，D正確。3．第5周期某主族元素的原子，它的最外電子層只有1個電子，下列描述正確的是()A．其單質在常溫下跟水反應不如鈉猛烈B．其原子半徑比鉀原子半徑小C．其碳酸鹽易溶于水D．其氫氧化物不能使氫氧化鋁溶解解析：選C。由題意可知該元素在元素周期表的第5周期ⅠA族，是Rb。據同主族元素性質的遞變性，Rb比Na活潑，與水反應更猛烈，A錯誤；同主族自上而下原子半徑漸漸增大，Rb的半徑比K大，B錯誤；因Na2CO3、K2CO3易溶于水，推斷出Rb2CO3易溶于水，C正確；RbOH堿性比NaOH強，RbOH能使Al(OH)3溶解，D錯誤。4．下列關于ⅤA族元素(用R代表)的敘述正確的是()A．最高化合價是＋5B．氣態(tài)氫化物的通式為RH5C．非金屬性由上到下漸漸增加D．其含氧酸均為一元強酸解析：選A。氮族元素即第ⅤA族元素，最高化合價為＋5價，氣態(tài)氫化物的通式為RH3，故A對、B錯；同主族元素非金屬性由上到下漸漸減弱，故C錯；HNO2等為弱酸，故D錯。5．(2024·巴中中學高一期中)下列說法中正確的是()A．第ⅦA族元素的最高化合價都是＋7價B．第ⅤA族元素的最高化合價肯定是＋6價C．第ⅣA族元素的最高化合價都是＋4價D．第ⅠA族元素都是活潑的金屬元素解析：選C。第ⅦA族元素的最高化合價不肯定都是＋7價，如F沒有正價，A錯誤；第ⅤA族元素的最高化合價肯定是＋5價，B錯誤；第ⅣA族元素的最高化合價都是＋4價，C正確；第ⅠA族元素并非都是活潑的金屬元素，H是非金屬元素，D錯誤。6．(2024·北京高一期末)有四種短周期元素，相關信息如下表。元素代號相關信息A氣態(tài)氫化物極易溶于水，可用作制冷劑B單質的焰色反應為黃色C單質是黃綠色氣體，可用于自來水消毒D－2價陰離子的電子層結構與Ar原子相同請依據表中信息回答：(1)A在周期表中位于第________周期________族。(2)在元素C與D的最高價氧化物對應的水化物中，酸性較強的是________(填化學式)。(3)已知硒(Se)與D同主族，且位于D的下一個周期，依據硒元素在元素周期表中的位置推想，硒可能具有的性質是________。a．其單質在常溫下呈固態(tài)b．SeO2既有氧化性又有還原性c．最高價氧化物對應水化物的化學式為H2SeO3d．非金屬性比元素C的強解析：A的氣態(tài)氫化物極易溶于水，可用作制冷劑，則該氣體為NH3，A為N元素；B單質的焰色反應為黃色，說明B是Na元素；C元素的單質是黃綠色氣體，可用于自來水消毒，則C是Cl元素；元素的原子獲得2個電子形成－2價陰離子，元素D的－2價陰離子的電子層結構與Ar原子相同，則D是S元素。(1)A是N元素，位于第2周期ⅤA族。(2)元素的非金屬性Cl>S，元素的非金屬性越強，其最高價氧化物對應的水化物的酸性就越強，所以在元素C與D的最高價氧化物對應的水化物中，酸性較強的是HClO4。(3)a.氧族元素從上到下單質的熔、沸點漸漸上升，S在常溫下為固體，則Se在常溫下呈固態(tài)，a正確；b.由于Se原子最外層有6個電子，最高化合價為＋6價，最低化合價為－2價，而在SeO2中Se元素的化合價為＋4價，處于中間價態(tài)，因此既有氧化性又有還原性，b正確；c.Se原子最外層有6個電子，最高化合價為＋6價，所以最高價氧化物對應水化物的化學式為H2SeO4，c錯誤；d.同主族元素，隨原子序數(shù)的增大，元素的非金屬性漸漸減弱，所以元素的非金屬性S>Se，由于非金屬性Cl>S，所以元素的非金屬性Se比Cl元素的弱，d錯誤。答案：(1)2ⅤA(2)HClO4(3)ab等級性測試1．下列關于同主族元素的說法中錯誤的是()A．同主族元素原子序數(shù)遞增，元素原子失電子實力漸漸增加B．同主族元素原子序數(shù)遞增，單質氧化性漸漸增加C．同主族元素原子的最外層電子數(shù)都相同D．同主族元素的原子半徑，隨原子序數(shù)增大而漸漸增大解析：選B。同主族元素原子序數(shù)遞增，單質氧化性漸漸減弱。2．砹(At)原子序數(shù)為85，與F、Cl、Br、I同族，推想砹或砹的化合物不行能具有的性質是()A．砹是有色固體B．非金屬性：At＜IC．HAt特別穩(wěn)定D．I2能從砹的可溶性鹽溶液中置換出At2解析：選C。同主族從上到下，元素的單質狀態(tài)改變?yōu)闅鈶B(tài)→液態(tài)→固態(tài)，且顏色加深，則砹是有色固體，故A正確；同一主族元素，其非金屬性隨著原子序數(shù)增大而減小，所以非金屬性At＜I，故B正確；同一主族元素，其非金屬性隨著原子序數(shù)增大而減小，則其相應氫化物的穩(wěn)定性漸漸減弱，所以HAt很不穩(wěn)定，故C錯誤；同一主族元素，其單質的氧化性隨著原子序數(shù)增大而減弱，所以I2可以把砹從砹的可溶性鹽溶液中置換出來，故D正確。3．以下有關原子結構及元素周期律的敘述正確的是()A．ⅠA族元素銫的兩種同位素137Cs比133Cs多4個質子B．同主族元素從上到下，原子半徑漸漸增大C．ⅦA族元素從上到下，其氫化物的穩(wěn)定性漸漸增加D．同主族元素從上到下，單質的熔點漸漸降低解析：選B。同位素原子的質子數(shù)相同；同主族元素從上到下，原子半徑漸漸增大，非金屬性漸漸減弱，氫化物的穩(wěn)定性漸漸減弱，金屬單質的熔點漸漸降低而非金屬單質的熔點一般漸漸上升。4．如圖是元素周期表的一部分，關于圖中陰影部分元素的說法中，正確的是()A．N元素為第1周期元素B．PH3的穩(wěn)定性比H2S強C．該縱列元素的最高價氧化物對應的水化物化學式均為H3RO4D．H3AsO4的酸性比H3PO4弱解析：選D。N元素位于第2周期，A錯；非金屬性S>P，則PH3的穩(wěn)定性弱于H2S，B錯；N元素最高價氧化物對應水化物的化學式為HNO3，C錯；非金屬性P>As，故H3AsO4的酸性比H3PO4弱，D對。5．砷為第4周期ⅤA族元素，依據它在周期表中的位置推想，砷不行能具有的性質是()A．AsH3比NH3穩(wěn)定性強B．可以存在－3、＋3、＋5等多種化合價C．H3AsO4的酸性比HNO3弱D．砷的非金屬性比磷弱解析：選A。N、P、As均為ⅤA族元素，分別位于第2、3、4周期，依據元素周期律推斷，As比N、P的非金屬性弱，NH3比AsH3穩(wěn)定性強，H3AsO4(As2O5對應的水化物)的酸性比HNO3弱。As與N、P同在ⅤA族，N和P都有－3、＋3、＋5等多種化合價，則As也有－3、＋3、＋5等多種化合價。6．元素R的原子序數(shù)是15，下列關于元素R的說法中，錯誤的是()A．R的最高正化合價是＋5B．R是第2周期第ⅤA族的元素C．R的氫化物分子式是RH3D．R的最高價氧化物對應的水化物的水溶液呈酸性解析：選B。元素R的原子序數(shù)為15，則為磷元素，原子結構示意圖為，故為第3周期第ⅤA族元素。7．下列有關物質性質的比較正確的是()①同主族元素的單質從上到下，氧化性漸漸減弱，熔點漸漸上升②元素的非金屬性越強，氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越弱③單質與水反應的猛烈程度：F2>Cl2>Br2>I2④元素的非金屬性越強，它的氣態(tài)氫化物的酸性越強⑤還原性：S2－>Se2－⑥酸性：HNO3>H3PO4A．①③ B．②④C．③⑥ D．⑤⑥解析：選C。堿金屬元素的單質從上到下熔點漸漸降低，而鹵族元素的單質從上到下熔點漸漸上升，①錯誤；元素的非金屬性越強，氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越強，②錯誤；元素的非金屬性越強，對應單質與水反應越猛烈，則單質與水反應的猛烈程度：F2>Cl2>Br2>I2，③正確；元素的非金屬性越強，最高價氧化物對應水化物的酸性越強，但不能比較氣態(tài)氫化物的酸性，④錯誤；非金屬性：S>Se，對應離子的還原性：S2－<Se2－，⑤錯誤；非金屬性：N>P，最高價氧化物對應水化物的酸性：HNO3>H3PO4，⑥正確。8．已知鉀在空氣中燃燒生成KO2。自然界中僅存在極少的金屬鈁(Fr)，它的已知同位素都有放射性，它是堿金屬元素中密度最大的元素。依據它在周期表中的位置預料其性質，其中不正確的是()A．在已知元素中(稀有氣體元素除外)，它具有最大的原子半徑B．在空氣中燃燒時，生成氧化鈁Fr2OC．最高價氧化物對應的水化物是極強的堿D．單質的失電子實力比鈉強解析：選B。依據同主族和同周期元素性質遞變規(guī)律可知，原子半徑最大的元素位于周期表的左下角，即為鈁，A正確；由于Na在氧氣中燃燒生成Na2O2，K在氧氣中燃燒生成KO2，據此可知，F(xiàn)r在空氣中燃燒應生成比Fr2O更困難的氧化物，B錯誤；依據同主族元素性質遞變規(guī)律可知，堿金屬元素最高價氧化物對應水化物的堿性從上到下漸漸增加，C正確；堿金屬元素從上到下，失電子實力漸漸增加，D正確。9．已知常溫下氯酸鉀與濃鹽酸反應放出氯氣，現(xiàn)進行如圖氯氣的性質試驗。玻璃管內裝有分別滴有不同溶液的白色棉球，反應一段時間后，對圖中指定部位顏色描述正確的是()選項①②③④A黃綠色橙色藍色無色B無色橙色紫色白色C黃綠色橙色藍色白色D黃綠色無色紫色白色解析：選C。常溫下氯酸鉀與濃鹽酸反應放出Cl2，Cl2的顏色是黃綠色，①處充溢黃綠色的Cl2；Cl2進入玻璃管后與②處NaBr溶液發(fā)生置換反應生成Br2，溴的水溶液顏色為橙色，所以②處的白色棉球變?yōu)槌壬?；Cl2和③處KI溶液反應置換出I2，淀粉遇I2變藍，所以③處的棉球變?yōu)樗{色；④處Cl2與NaOH溶液反應生成NaCl、NaClO，用來進行Cl2的尾氣汲取，盡管反應生成的物質均為無色，但棉球本身是白色的，所以④處的顏色為白色。10．(2024·天津高一月考)用化學用語填空。(1)短周期元素中，金屬性最強的是________，非金屬性最強的是________；最高價氧化物對應的水化物中酸性最強的是__________，堿性最強的是__________。(2)第3周期主族元素中，原子半徑最小的是________，離子半徑最小的是________。(3)堿金屬元素中(除Fr外)，單質密度最小的是______，熔點最低的是__________。(4)鹵素中得電子實力最強的元素在周期表中的位置為________________。解析：(1)同周期元素自左而右金屬性漸漸減弱、非金屬性漸漸增加，同主族元素自上而下金屬性漸漸增加、非金屬性漸漸減弱，所以短周期元素中，金屬性最強的元素是Na，非金屬性最強的元素是F；元素的非金屬性越強，則最高價氧化物對應的水化物的酸性越強，又F無正價，所以最高價氧化物對應的水化物中酸性最強的是HClO4；元素的金屬性越強，則最高價氧化物對應的水化物的堿性越強，所以最高價氧化物對應的水化物中堿性最強的是NaOH。(2)同周期自左而右主族元素的原子半徑漸漸減小，所以第3周期主族元素中，原子半徑最小的元素是Cl；電子層數(shù)越少，核電荷數(shù)越大，則簡潔離子的半徑越小，所以離子半徑最小的是Al3＋。(3)堿金屬元素中(除Fr外)，隨核外電子層數(shù)遞增，單質的密度呈增大的趨勢，但K的密度比Na小，單質的熔點漸漸降低，所以堿金屬中密度最小的是Li，熔點最低的是Cs。(4)鹵素中得電子實力最強的元素是F，在周期表中的位置為第2周期ⅦA族。答案：(1)NaFHClO4NaOH(2)ClAl3＋(3)LiCs(4)第2周期ⅦA族11．下表是元素周期表中的一部分。族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA01A2EFHJ3BCDGI依據A～J在周期表中的位置，用元素符號或化學式回答下列問題：(1)化學性質最不活潑的元素是________，氧化性最強的單質是________，還原性最強的單質是________。(2)最高價氧化物對應的水化物中，堿性最強的是______，酸性最強的是________，呈兩性的是________。(3)A分別與E、F、G、H、I形成的簡潔氣態(tài)化合物中，最穩(wěn)定的是________。(4)在B、C、D、G、I中，原子半徑最大的是________。解析：由元素在周期表中的位置可知，A為H，B為Na，C為Mg，D為Al，E為C，F(xiàn)為N，G為S，H為F，I為Cl，J為Ne。(1)題給元素中稀有氣體元素Ne最外層電子數(shù)為8，化學性質最穩(wěn)定；同周期元素自左而右金屬性漸漸減弱、非金屬性漸漸增加，而同主族元素自上而下金屬性漸漸增加、非金屬性漸漸減弱，題給元素中F的非金屬性最強，故F2的氧化性最強，Na的金屬性最強，其單質還原性最強。(2)題給元素中，Na的金屬性最強，則其最高價氧化物對應的水化物NaOH的