新蘇教版高中化學必修1PAGEPAGE1第3課時同主族元素的性質【學習目標】1．了解堿金屬元素、鹵素的結構和性質，能從原子結構角度解釋同主族元素性質的遞變規律，形成“結構決定性質”的觀念，強化宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養。2．能設計實驗方案，探究同主族元素性質的遞變性，提升科學探究與創新意識的化學學科核心素養。【自主學習】一、堿金屬元素1．堿金屬的物理性質：2．原子結構：(1)堿金屬元素的原子最外層電子數都是。(2)堿金屬元素的原子隨核電荷數逐漸增大，電子層數逐漸，原子半徑逐漸3．與水反應：堿金屬元素隨核電荷數的增加，逐漸增強。自主探究：社會生產、科學研究和國防建設等部門，對時間的要求就高得多。它們要求時間要準到千分之一秒，甚至百萬分之一秒。為了適應這些高精度的要求，人們制造出了一系列精密的計時器具，銫鐘就是其中的一種。銫鐘又叫“銫原子鐘”。銫屬于第6周期的堿金屬元素，推測金屬銫與水反應的現象，寫出反應的方程式并判斷CsOH的堿性強弱。二、鹵族元素1．鹵族元素：。2．鹵素的存在：在化學反應中都容易得到個電子，自然界中不存在態的鹵素單質。3．鹵素單質及其化合物在自然界的用途：在牙膏中添加可降低患蛀牙的概率，具有強氧化性的氯氣可用于自來水和泳池，碘酒在醫療中用于傷口的消毒等。4．鹵素單質間的置換反應：(1)將氯水加入NaBr溶液中，反應方程式為；(2)將氯水加入KI溶液中，反應方程式為；(3)將溴水加入KI溶液中，反應方程式為。則Cl2、Br2、I2的氧化性強弱順序為。自主探究：砹，原子序數85，是一種人工放射性元素，化學符號源于希臘文“astator”，原意是“改變”。1940年美國科學家科森得到了砹。砹是原子序數最大的鹵族元素，根據鹵素性質的遞變規律，回答下列問題：(1)推測砹在元素周期表中的位置____________。(2)與H2化合能力：At2________I2(3)預測砹單質的氧化性比碘單質的氧化性______(填“弱”或“強”)。(4)砹原子的最外電子層上有________個電子。【合作探究】一、堿金屬元素堿金屬元素單質化學性質的相似性和遞變性：(1)相似性(用R表示堿金屬元素)(2)遞變性：隨著原子序數的遞增，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減小，堿金屬元素的原子失電子能力逐漸增強，金屬性逐漸增強。①②與O2的反應越來越劇烈，產物更加復雜，如Li與O2反應只能生成Li2O，Na與O2反應還可以生成Na2O2，而K與O2反應能夠生成KO2等。③與H2O的反應越來越劇烈，如K與H2O反應可能會發生輕微爆炸，Rb與Cs遇水發生劇烈爆炸。④最高價氧化物對應水化物的堿性逐漸增強。即堿性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。探究思考：1．堿金屬鈁(Fr)具有放射性，它是堿金屬元素中重要的元素。試推測Fr的原子半徑比銫大還是小？FrOH是強堿還是弱堿？鈁能否與水反應？2．煙花的顏色是由于不同金屬灼燒，發生焰色反應顏色不同造成的。堿金屬灼燒時火焰呈現特殊顏色。(1)Li在空氣中加熱時的產物是什么？(2)碳酸銫受熱能分解嗎？(3)根據鈉、鉀單質及其化合物的性質推測氯化銫和碳酸銫能溶于水嗎？典型例題：【典例】下列各組比較不正確的是()A．鋰與水反應不如鈉與水反應劇烈B．還原性：K＞Na＞Li，故Na可以從LiCl溶液中置換出金屬鋰C．熔、沸點：Li＞Na＞KD．堿性：LiOH＜NaOH＜KOH【母題追問】(1)鋰、鈉、鉀、銣、銫各1g分別與足量的水反應，其中反應最劇烈的金屬是______。(2)鋰、鈉、鉀、銣、銫各1g分別與足量的水反應，相同條件下，放出氫氣的體積最大的是______。二、鹵族元素鹵素元素單質化學性質的相似性和遞變性：(1)相似性(用X代表鹵族元素)：單質X2eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(與氫氣反應：X2＋H2=2HX,與水反應\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(如X2＋H2O=HX＋HXOX為Cl、Br、I，,例外：2F2＋2H2O=4HF＋O2))))化合物→最高價氧化物對應水化物(除氟外)都為強酸。(2)遞變性(X表示鹵族元素)隨著原子序數的遞增，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減小，鹵素原子得電子的能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱。①②與H2反應越來越難，對應氫化物的穩定性逐漸減弱，還原性逐漸增強，即：穩定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；還原性：HF＜HCl＜HBr＜HI。③鹵素單質與變價金屬(如Fe)反應時，F2、Cl2、Br2生成高價鹵化物(如FeX3)，而I2只能生成低價鹵化物(如FeI2)。④最高價氧化物的水化物的酸性逐漸減弱，即酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4，HClO4是已知含氧酸中酸性最強的酸。探究思考：1．試比較F、Cl、Br、I對應氫化物的穩定性，據此，能否判斷F、Cl、Br、I非金屬性的強弱？2．氯氣能從NaBr溶液中置換出Br2，F2比Cl2活潑，F2能否從NaBr溶液中置換出Br2？3．1826年，法國的一位青年波拉德把海藻燒成灰，用熱水浸取，再往里通氯氣，這時，就得到紫黑色的固體——碘晶體。他發現在提取后的母液底部，總沉著一層深褐色的液體，這液體具有刺鼻的臭味。詳細地進行研究后證明，這深褐色的液體，是一種人們還未發現的新元素。(1)寫出波拉德獲得溴、碘單質的離子方程式。(2)比較Cl－、Br－、I－的還原性強弱，并從原子結構角度解釋原因。典型例題：【典例】下列對鹵素的說法不符合遞變規律的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐漸減弱B．HF、HCl、HBr、HI的熱穩定性逐漸減弱C．F－、Cl－、Br－、I－的還原性逐漸增強D．鹵素單質按F2、Cl2、Br2、I2的順序顏色變淺，密度增大深化思考：(1)按HF、HCl、HBr、HI的酸性如何變化？(2)碘單質有什么特殊性質？【課堂測評】1．可能存在的第119號未知元素，屬于第ⅠA族元素，有人稱為“類鈁”。根據周期表中同族元素的相似性，下列有關“類鈁”的預測中錯誤的是()A．“類鈁”原子半徑大于銫B．“類鈁”與O2加熱反應只能生成一種氧化物C．“類鈁”在化合物中顯＋1價D．“類鈁”與水反應比Na與水反應劇烈2．下列有關鹵族元素的說法中，正確的是()A．酸性：HFO4>HClO4B．最外層電子數：Br>IC．密度：Cl2>Br2D．熱穩定性：HBr>HI3．如圖表示堿金屬的某些性質與核電荷數的變化關系，則下列各性質中不符合圖示關系的是()A．還原性 B．與水反應的劇烈程度C．熔點 D．原子半徑4．已知鋇的金屬活動性處于鉀和鈉之間。則下列變化中可能實現的是()A．鋇可從氯化鈉溶液中置換出金屬鈉B．鋇可從冷水中置換出氫氣C．鋇可從硫酸銅溶液中置換出銅D．在溶液中Ba2＋可氧化金屬鋅，生成Zn2＋5．下列操作能達到實驗目的的是()A．檢驗鈉和鉀：分別取小粒投入含酚酞的水中，觀察溶液顏色變化B．檢驗氯化鈉、溴化鉀、碘化鉀溶液：分別滴加溴水，再加入四氯化碳，振蕩，觀察顏色C．除去氯化鉀中的少量碘化鉀：溶于水，并通入足量氯氣，加熱蒸干D．證明鉀比鈉活潑：向氯化鈉水溶液中加入一小粒鉀，觀察現象6．(1)鹵素(除砹外)氫化物中最不穩定的是__________(寫化學式)。(2)下列兩個元素族，單質熔、沸點隨原子序數遞增而升高的是________(填序號)。A．堿金屬B．鹵素(3)下列反應中，更劇烈的是______(填序號)。A．鈉與水反應B．鉀與水反應(4)在穩定存在的堿金屬元素(除鈁外)中，最高價氧化物對應水化物的堿性最強的是________，寫出此元素的單質與水反應的離子方程式：___________________。(5)取下列溶液分裝兩試管，再分別依次加入少量氯水和少量四氯化碳，用力振蕩、靜置后，四氯化碳層顯紫紅色的是________(填序號)。A．溴化鈉溶液B．碘化鉀溶液(6)鹵族元素中，氫化物熱穩定性最強的是________；寫出向KI溶液中通入Cl2的離子方程式_______________________________________________________。【參考答案】【自主學習】一、堿金屬元素1．銀白色較小增大降低2．(1)1(2)增多增大3．金屬性自主探究：提示：金屬銫與水能劇烈反應，甚至發生劇烈的爆炸，反應的方程式為2Cs＋2H2O=2CsOH＋H2↑，CsOH屬于強堿。二、鹵族元素1．氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)2．1游離3．氟化鈉殺菌消毒4．(1)Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2(2)Cl2＋2KI=2KCl＋I2(3)Br2＋2KI=2KBr＋I2Cl2>Br2>I2自主探究：提示：(1)第七周期ⅦA族(2)<(3)弱(4)7【合作探究】一、堿金屬元素探究思考：1．提示：Fr的原子半徑比銫大；FrOH是強堿；鈁能跟水反應生成相應的堿和氫氣，由于反應劇烈而發生爆炸。2．(1)提示：Li2O。(2)提示：堿金屬的碳酸鹽很穩定，受熱難分解。(3)提示：能。堿金屬單質及其化合物的性質具有相似性，依據NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水推測CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。典型例題：【典例】【解析】選B。鋰的活潑性比鈉弱，與水反應不如鈉劇烈，A正確；Na不能置換出LiCl溶液中的Li，而是先與H2O反應，B錯誤；堿金屬元素從Li到Cs，熔、沸點逐漸降低，C正確；堿性：LiOH＜NaOH＜KOH，D正確。【母題追問】(1)提示：銫。堿金屬元素從Li到Cs金屬性依次增強，故反應最劇烈的金屬是Cs。(2)提示：鋰。等質量的堿金屬與足量的水反應，摩爾質量越小與水反應放出H2越多，鋰放出H2最多。二、鹵族元素探究思考：1．提示：能。穩定性HF＞HCl＞HBr＞HI；氫化物的穩定性越強，則對應元素的非金屬性越強，即非金屬性強弱順序為F＞Cl＞Br＞I。2．提示：不能；F2能與NaBr溶液中的水反應生成HF和O2，不能從NaBr溶液中置換出Br2。3．(1)提示：Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－，Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。(2)提示：Cl－、Br－、I－的還原性：Cl－＜Br－＜I－。按Cl－、Br－、I－順序，離子的電子層數逐漸增多，離子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的吸引力逐漸減小，失去電子的能力逐漸增強，故Cl－、Br－、I－的還原性逐漸增強。典型例題：【典例】【解析】選D。從F→I，原子半徑依次增大，單質氧化性逐漸減弱，陰離子的還原性逐漸增強，氫化物的穩定性逐漸減弱，鹵素單質按F2、Cl2、Br2、I2的順序顏色變深，密度也增大。深化思考：(1)提示：按HF、HCl、HBr、HI的酸性逐漸增強。(2)提示：淀粉遇碘變藍。【課堂測評】1．【解析】選B。堿金屬元素從上到下原子半徑逐漸增大，A正確；“類鈁”與O2反應的產物比O2與鈉反應的產物更加復雜，B錯誤；“類鈁”位于第ⅠA族，在化合物中的化合價為＋1價，C正確；同主族元素隨著核電荷數的增加，金屬性逐漸增強，和水反應的激烈程度增加，D正確。2．【解析】選D。氟元素無正價，無最高價含氧酸，A錯誤；鹵族元素的最外層電子數都是7，B錯誤；隨著原子序數的增大，鹵族元素單質的密度逐漸增大，氫化物的穩定性逐漸減弱，C錯誤，D正確。3．【解析】選C。由圖可知，隨著核電荷數的增大，堿金屬的性質呈增大趨勢，而堿金屬單質的熔、沸點隨核電荷數的增大而降低。4．【解析】選B。由于鋇可以與水反應，所以鋇和鈉一樣并不能置換出水溶液中的金屬離子。5．【解析】選C。鈉、鉀與水反應都生成強堿，使溶液呈紅色，A錯誤；NaCl、KBr與溴水均不反應，故無法區別，B錯誤；鉀與NaCl溶液中的H2O反應，而不可能置換出鈉，D錯誤。6．【解析】(1)鹵素中碘元素的非金屬性最弱，氫化物最不穩定的是HI；(2)堿金屬元素的單質熔、沸點隨原子序數遞增而降