高中化学(新教材)《原子结构与元素的性质》导学案+课后练习题

第四课时原子结构与元素的性质[明确学习目标] 1.了解碱金属、卤素在周期表中的位置。2.了解碱金属、卤素原子结构特点，了解原子结构与元素性质的关系。3.了解碱金属、卤素性质的相似性与递变性，并能初步运用原子结构理论解释。

学生自主学习

碱金属元素

1.结构特点

(1)碱金属元素的原子结构

(2)结构特点：碱金属元素原子结构的共同点是□16最外层电子数相同，都是1个电子，不同点是□17电子层数和原子半径不同，其变化规律是随着核电荷数的增加，电子层数逐渐□18增多，原子半径逐渐□19增大。

2．碱金属的性质

(1)物理性质

(2)化学性质

①与O2反应

②与水反应

卤族元素

1．卤族元素的原子结构及其特点

卤族元素包括：□01F、Cl、Br、I(写元素符号)。

其原子结构示意图为：

原子结构特点如下：

(1)相似性：最外层电子数都是□027。

(2)递变性：F→I，核电荷数逐渐□03增大，电子层数逐渐□04增多，原子半

径逐渐□05增大。

2．卤素单质的物理性质

3．卤素单质的化学性质

(1)与H2反应

得出结论：从F2到I2，与H2反应剧烈程度依次□24减弱，生成气态氢化物的稳定性依次□25减弱。

(2)卤素单质间的置换反应

得出结论：Cl2、Br2、I2三种卤素单质的氧化性由强到弱的顺序是□35 Cl2>Br2>I2，相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是□36I－>Br－>Cl－。

1．钾比钠活泼，钾能否从NaCl溶液中置换出钠？

提示：不能，钾会先与NaCl溶液中的水反应。

2．如何从结构上理解碱金属元素从上到下金属性逐渐增强？

提示：从上到下，碱金属元素原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失电子变得越来越容易，故从上到下，金属性逐渐增强。

3．氯气能从NaBr溶液中置换出Br2，F2比Cl2活泼，F2能否从NaBr溶液中置换出Br2?

提示：因为F2能与H2O发生反应(2F2＋2H2O===4HF＋O2)，所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。

4．如何从结构上理解卤族元素从上到下单质的氧化性逐渐减弱？

提示：卤族元素从上到下电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，所以原子得电子的能力逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱。

课堂互动探究

知识点一碱金属元素性质的相似性和递变规律

1．碱金属原子结构与性质的关系

2.相似性(用R表示碱金属元素)

3．递变性

具体情况如下：

1同主族元素性质类似，下列关于碱金属元素的说法中正确的是() A．从上到下，原子半径和单质的熔沸点逐渐减小

B．Cs的活动性强于K，则Cs可从K的盐溶液中置换出K

C．Li、Na、K均可保存在煤油中

D．Li＋、Na＋、K＋、Rb＋、Cs＋的离子半径逐渐增大，氧化性逐渐减弱

[批注点拨]

[解析]碱金属元素从上到下原子半径逐渐增大，单质的熔沸点逐渐降低，A 错误；碱金属性质很活泼，在盐溶液中首先和水发生反应，故不能把其他金属置换出来，B错误；锂的密度比煤油小，应保存在液体石蜡中，C错误；碱金属元素从上到下金属性逐渐增强，所以对应阳离子的氧化性逐渐减弱，D正确。

[答案] D

[练1]下列关于碱金属元素的说法正确的是()

①原子结构的相同点是最外层电子数相同，都为1②原子结构的不同点是随核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大③具有相似的化学性质，都是活泼金属④都具有强还原性，在化合物中显＋1价⑤化学性质有差别，从Li到Cs，失电子能力逐渐增强

A．①③④B．①③⑤

C．②④⑤D．全部

答案 D

解析碱金属元素原子的最外层都有一个电子，都易失去一个电子，具有强还原性，在化合物中显＋1价，①③④正确；碱金属元素从Li到Cs，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的束缚力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，②⑤正确。

[练2]以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是()

①对应氢氧化物中碱性最强的是CsOH②单质熔点最高的是铯③与O2反

应均可得到多种氧化物④单质的密度依次增大，均要保存在煤油中⑤单质的还原性依次增强⑥对应离子的氧化性依次增强

A．①③⑤B．②④⑥

C．②③④⑥D．①⑤

答案 C

解析元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性也越强，由于金属性最强的元素是Cs，所以对应的氢氧化物中碱性最强的是CsOH，①正确；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低，所以单质熔点最低的是铯，②错误；Li与O2反应只能得到Li2O，③错误；Li的密度比煤油小，不能保存在煤油中，应该保存在液体石蜡中，④错误；碱金属元素随原子序数的增加，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，所以其单质的还原性依次增强，所以它们对应离子的氧化性依次减弱，⑤正确、⑥错误。

知识点二卤族元素性质的相似性和递变规律

1．从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律

2．卤族元素单质化学性质的相似性和递变性

(1)相似性(用X代表卤族元素)

(2)递变性

①与H2反应越来越难，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，即：

稳定性：HF>HCl>HBr>HI；

还原性：HF

②最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，即酸性：HClO4>HBrO4>HIO4。

(3)卤素单质的特殊性质

①氟元素无正价，无含氧酸。

②在常温下Br2是唯一的一种液态非金属单质。

③碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。

2已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现进行氯气的性质实验(如图)。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是()

选项①②③④

A 黄绿色橙色蓝色无色

B 无色橙色紫色白色

C 黄绿色橙色蓝色白色

D 黄绿色无色紫色白色[批注点拨]

[解析]常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出Cl2，Cl2的颜色是黄绿色，①处充满黄绿色的Cl2；Cl2进入玻璃管后与②处NaBr溶液发生置换反应生成Br2，溴的水溶液颜色为橙色，所以②处的白色棉球变为橙色；Cl2和③处KI溶液反应置换出I2，淀粉溶液遇I2变蓝，③处棉球变为蓝色；④处Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO的水溶液，用来进行Cl2的尾气吸收，尽管反应生成的物质均为无色，但棉球本身是白色的，所以④处的颜色为白色。

[答案] C

[练3]下列说法中，不符合第ⅦA族元素性质特征的是()

A．易形成－1价离子

B．最高价氧化物的水化物显酸性(氟除外)

C．从上到下元素的非金属性依次增强

D．从上到下元素对应氢化物的稳定性依次减弱

答案 C

解析第ⅦA族元素的原子最外层都有7个电子，易得到1个电子形成－1价离子，A不符合题意；氟元素无正价，其余卤族元素的最高价氧化物的水化物都显酸性，B不符合题意；从上到下卤族元素随着核电荷数的增加，非金属性逐渐减弱，对应氢化物的稳定性也逐渐减弱，C符合题意，D不符合题意。

[练4]下列关于卤族元素由上到下性质递变的叙述，正确的是()

①单质的氧化性增强②单质的颜色加深③气态氢化物的稳定性增强④单质的沸点升高⑤阴离子的还原性增强

A．①②③B．②③④

C．②④⑤D．④⑤

答案 C

解析卤族元素由上到下：①单质的氧化性逐渐减弱；②单质的颜色逐渐加

深；③气态氢化物的稳定性逐渐减弱；④单质的沸点逐渐升高；⑤阴离子的还原性逐渐增强，故C正确。

[知识拓展]同主族元素性质的递变规律

本课归纳总结

1.必记两种方法

(1)元素金属性强弱可以从其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度，以及其最高价氧化物对应水化物的碱性强弱来判断。

(2)元素非金属性强弱可以从其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，或与氢气生成氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性强弱来判断。

2．卤素单质物理性质

氯气黄绿色，液溴深红棕，碘是紫黑固。氯气易液化，溴易挥发，碘易升华。

3．熟记几个化学方程式

学习效果检测

1．下列不属于碱金属单质通性的是()

A．硬度小、密度小、熔点低B．导热、导电性能强

C．焰色反应的颜色相近D．强还原性

答案 C

解析碱金属单质的硬度小、密度小、熔点低，是热和电的良导体，A、B 不符合题意；碱金属元素的焰色反应颜色各不相同，如钠为黄色、钾为紫色(透过蓝色钴玻璃观察)等，C符合题意；碱金属元素原子都易失去1个电子，故单质具有强还原性，D不符合题意。

2．下列关于卤族元素的叙述正确的是(用X表示卤素原子)()

A．随核电荷数的增加，X－的半径逐渐增大，还原性逐渐减弱

B．随核电荷数的增加，氢化物的稳定性逐渐增强

C．单质与水反应均可表示为X2＋H2O===HX＋HXO

D．随核电荷数的增加，单质的颜色逐渐加深

答案 D

解析随核电荷数的增加，X－的电子层数逐渐增多，离子半径逐渐增大，离子的还原性逐渐增强，故A错误；卤族元素由上到下，非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，故B错误；氯、溴、碘单质与水反应可表示为X2＋H2O===HX＋HXO，氟单质和水反应生成的是HF和O2，故C错误；卤族元素由上到下，单质的颜色逐渐加深，由F2→I2，单质的颜色依次是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色，故D正确。

3．下列关于碱金属元素的叙述中，错误的是()

A．碱金属元素原子最外层都只有1个电子

B．按Li、Na、K、Rb、Cs顺序，单质的熔、沸点升高，密度增大

C．随核电荷数增加，对应氢氧化物的碱性增强

D．随电子层数增加，原子半径增大，金属性增强

答案 B

解析碱金属元素原子最外层都只有1个电子，A正确；按Li、Na、K、Rb、Cs顺序，单质的熔、沸点逐渐降低，密度呈逐渐增大的趋势，但钾的密度比钠小，

B错误；随核电荷数增加，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应氢氧化物的碱性逐渐增强，C正确；随电子层数增加，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，碱金属元素的金属性逐渐增强，D正确。

4．下列关于卤素的叙述正确的是()

A．卤素是典型的非金属元素，因此不能与其他非金属元素化合

B．卤素单质越活泼，其熔、沸点就越高

C．卤素单质都能和水剧烈反应

D．卤素单质都能和H2反应，且气态氢化物的稳定性随单质氧化性的增强而增强

答案 D

解析卤素是典型的非金属元素，能与其他非金属性较弱的非金属元素化合，例如氢气与氯气在光照条件下生成HCl，A项错误；从上到下，卤族元素的非金属性逐渐减弱，单质的活泼性逐渐减弱，但相对分子质量逐渐增大，熔、沸点逐渐升高，B项错误；卤素单质与水反应的剧烈程度与其非金属性有关，只有F2与水能剧烈反应，C项错误；卤素的非金属性越强，单质的氧化性越强，生成气态氢化物的稳定性越强，D项正确。

5．下列对碱金属性质的叙述中，正确的是()

A．碱金属元素的单质具有强还原性，可置换出硫酸铜溶液中的铜单质

B．碱金属单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物

C．碱金属单质与水反应生成碱和氢气

D．碱金属单质熔、沸点随着原子序数递增而升高

答案 C

解析碱金属元素的单质具有强还原性，易与H2O反应，故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属，A项错误；锂在空气中燃烧生成的是氧化锂，而不是过氧化锂，B项错误；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低，D项错误；碱金属都能与水反应生成对应的碱和氢气，C项正确。

6．砹是卤族元素，位于第六周期，根据卤素性质的递变规律，对砹及其化合物的叙述，正确的是()

A．与H2的化合能力：At2>I2

B．砹在常温下为白色固体

C．砹原子的最外电子层上有7个电子

D．砹化氢很稳定不易分解

答案 C

解析从F到At，元素的非金属性逐渐减弱，与H2的化合能力逐渐减弱，氢化物的稳定性逐渐减弱，A、D两项不正确；由F2到At2，单质的颜色逐渐加深，状态由气态到液态再到固态，I2是紫黑色固体，则砹为比I2颜色更深的固体，B项不正确；卤族元素的原子，最外层上都有7个电子，C项正确。

7．某同学做同主族元素性质的相似性、递变性实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象(表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。

请你帮助该同学整理并完成实验报告。

(1)实验目的：探究同主族元素性质的相似性和递变性。

(2)实验用品：

①仪器：________、________、烧杯、镊子、小刀、玻璃片等。

②试剂：金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1 mol·L－1 NaBr溶液、0.1 mol·L －1 NaI溶液、CCl4等。

(3)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的字母和化学方程式)：

(4)实验结论：_____________________。

答案(2)试管胶头滴管

(3)

(4)同主族元素性质相似，自上到下元素原子失去电子的能力增强，得到电子的能力减弱

解析钾的金属性比钠强，钾与冷水反应比钠与冷水反应剧烈，产生的H2能发生燃烧或轻微的爆炸；将新制氯水滴入NaBr溶液中，发生反应：Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl，用CCl4萃取，液体分层下层呈橙红色。将溴水滴入NaI 溶液中发生反应：Br2＋2NaI===I2＋2NaBr，用CCl4萃取，液体分层，下层呈紫红色。

课时作业

A篇·知识对点训练

知识点1碱金属元素的性质

1．下列关于碱金属元素的叙述中不正确的是()

A．从上到下，原子的半径依次增大

B．从上到下，元素的金属性依次增强

C．从上到下，对应金属阳离子的氧化性依次增强

D．从上到下，对应氢氧化物的碱性依次增强

答案 C

解析碱金属元素从上到下，原子核外电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，A正确；碱金属元素从上到下，金属性逐渐增强，B正确；碱金属元素从上到下，金属性逐渐增强，对应单质的还原性逐渐增强，所以对应阳离子的氧化性依次减弱，C错误；碱金属元素从上到下，金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，D正确。

2．下列有关碱金属元素的说法正确的是()

A．单质的沸点随原子序数的递增而升高

B．元素周期表第一列是第ⅠA族元素，又称碱金属元素

C．金属锂在空气中燃烧，产物是Li2O2

D．金属锂常用于制造锂电池，这跟它还原性强、密度小有关

答案 D

解析随原子序数的递增，碱金属单质沸点依次降低，A错误；元素周期表第一列中含氢元素，第ⅠA族中除氢外的其他元素为碱金属元素，B错误；锂在空气中燃烧不能生成过氧化锂，C错误；金属锂有强还原性，易失电子，密度小，单位质量的金属锂放电多，故金属锂常用于制造锂电池，D正确。

3．下列各组比较中不正确的是()

A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈

B．还原性：K>Na>Li，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠

C．熔、沸点：Li>Na>K

D．碱性：LiOH

答案 B

解析A中锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，故A正确；B中还原

性：K>Na>Li，但K不能置换出NaCl溶液中的Na，而是先与盐溶液中的H2O反应，故B错误；C中碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即熔、沸点：Li>Na>K>Rb>Cs，所以C正确；D中从Li到Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性依次增强，即碱性：

LiOH

4．下列说法不正确的是()

A．碱金属元素在自然界中以化合态形式存在

B．金属铷投入水中会发生爆炸式反应，生成氢氧化铷和氢气

C．碱金属与氧气反应，生成物都不随反应条件或反应物的用量变化而变化D．金属铯的密度大于钠，而钠的熔点高于铯

答案 C

解析碱金属元素在自然界中均以化合态形式存在，A正确；铷的金属性很强，因此金属铷投入水中会发生爆炸式反应，生成氢氧化铷和氢气，B正确；除锂之外的碱金属与氧气反应，生成物都随反应条件的变化而变化，C错误；金属铯的密度大于钠，而钠的熔点高于铯，D正确。

5．据报道，我国科学家通过与多个国家进行科技合作，成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟，使我国时间频率基准的精度提高到1500万年不差1秒，标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。

已知铯的原子序数为55。回答下列问题：

(1)推测铯在元素周期表中的位置______________________。

(2)铯单质与水剧烈反应，放出________色气体，向溶液中滴入紫色石蕊试液，显________色，因为____________________________________(写出化学方程式)。

(3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性________(填“弱”或“强”)。

答案(1)第六周期第ⅠA族

(2)无蓝2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑

(3)强

解析55号元素铯位于元素周期表中第六周期第ⅠA族，铯与钠同主族，金属性比Na强，能与水剧烈反应：2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑，CsOH是强碱，能使紫色石蕊试液变蓝色。

知识点2卤族元素的性质