2018-2019学年高中化学 专题03 碱金属和卤族元素(知识讲解)(含解析)

碱金属和卤族元素

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一. 碱金属元素 ⑴ 结构特点

元素名称

元素符号 核电荷数 最外层电子数

电子层数

原子半径/nm 碱金属 元素

锂 Li 3 1 2 0.152 钠 Na 11 1 3 0.186 钾 K 19 1 4 0.227 铷 Rb 37 1 5 0.248 铯

Cs

55

1

6

0.265

结论：碱金属元素原子结构的共同点是最外层电子数为1，不同点是电子层数不同，其变化规律是随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。

⑵ 碱金属的性质 ①物理性质

②化学性质 a 与O 2反应

碱金属 化学反应方程式 反应程度

产物复杂程度

活泼性

Li 4Li ＋O 2=====点燃

2Li 2O 逐 渐 剧 烈

逐 渐 复 杂

逐 渐 增 强

Na 2Na ＋O 2=====点燃

Na 2O 2 K K ＋O 2=====点燃KO 2

Rb － Cs

－

b 与水反应：钾比钠剧烈 二. 卤族元素

⑴原子结构

元素名称 氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I) 原子序数 9 17 35 53 最外层电子数 7 7 7 7 电子层数

2

3

4

5

结论：卤族元素原子结构的共同点是最外层电子数为7，不同点是电子层数不同，其变化规律是随着原子序数增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。

⑵ 卤族元素单质的性质 ①物理性质

F 2 Cl 2 Br 2 I 2

颜色： ———————————————————→浅黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色

颜色变深 熔、沸点：———————————————————→ 气体 气体 液体 固体 逐渐升高 密度：———————————————————→ 逐渐 增大 水溶性：———————————————————→反应 溶解 溶解 微溶 逐渐减小 ②化学性质 a 与H 2反应

反应条件 化学方程式 产物稳定性 F 2 无 H 2+F 2=2HF 最稳定 Cl 2 光或点燃 H 2+Cl 2=2HCl 稳定 Br 2 加热 H 2+Br 2=2HBr 较稳定

I 2

加热

H 2+I 2

2HI 较不稳定，可逆

结论：从F 2到I 2，与H 2反应所需要的条件逐渐升高，反应剧烈程度依次减弱，生成气态氢化物的稳定性依次减弱。

b 卤素单质间的置换反应

实验操作

实验现象

静置后，液体分层，上层无色，下层棕红色

静置后，液体分层，上层无色，下层紫色

静置后，液体分层，上层无色，下层紫色

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由强到弱，相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是由弱到强。

重难突破

1. 碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性

⑴相似性

原子都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性，它们都能与氧气等非金属单质及水反应。碱金属与水反应的通式为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑(R表示碱金属元素)。

典例1下列关于碱金属元素的叙述中正确的是( )

A.原子的最外层电子数都是1，次外层电子数都是8

B.单质的化学性质活泼，易失电子发生还原反应

C.除锂外均以化合态存在于自然界中

D.化合物中碱金属元素的化合价都为＋1价

【答案】D

【解析】锂原子的次外层电子数为2，且锂在自然界中也不能以游离态存在，A、C项不正确；失去电子发生的是氧化反应，B选项错误。

⑵递变性

随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。

①

②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反应还可以生成 Na2O2，

而K与O2反应能够生成KO2等。

③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。

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。

典例2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＜NaOH＜KOH

【答案】B

【解析】A中锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈；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H2O反应；C中碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即Li＞Na＞K＞Rb＞Cs；D中从Li到Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强，即碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH。

【总结归纳】

1.碱金属单质物理性质变化规律

随着原子序数的递增，碱金属单质的密度逐渐增大(钾反常)，熔、沸点逐渐降低。

2.碱金属的原子结构与化学性质的关系

(1)相似性

原子都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性，它们都能与氧气等非金属单质及水反应。碱金属与水反应的通式为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑(R表示碱金属元素)。

(2)递变性

随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强，单质还原性增强。

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反应还可以生成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、Cs遇水发生剧烈爆炸。

③最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。

3.元素金属性强弱可以从单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度，或其最高价氧化物对应的水化物——氢氧化物的碱性强弱来判断。

2 卤素单质的相似性、递变性和特性

⑴相似性(X表示卤素元素)

卤素原子都容易得到一个电子使其最外层达到8个电子的稳定结构，它们的单质都是活泼的非金属单质，都具有较强的氧化性。