2018_2019學(xué)年高中化學(xué)專題03堿金屬和鹵族元素（知識講解）（含解析）.docx

堿金屬和鹵族元素知識網(wǎng)絡(luò)一. 堿金屬元素 結(jié)構(gòu)特點元素名稱元素符號核電荷數(shù)最外層電子數(shù)電子層數(shù)原子半徑/nm堿金屬元素鋰Li3120.152鈉Na11130.186鉀K19140.227銣Rb37150.248銫Cs55160.265結(jié)論：堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)的共同點是最外層電子數(shù)為1，不同點是電子層數(shù)不同，其變化規(guī)律是隨著核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大。 堿金屬的性質(zhì)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)a與O2反應(yīng)堿金屬化學(xué)反應(yīng)方程式反應(yīng)程度產(chǎn)物復(fù)雜程度活潑性Li4LiO22Li2O逐漸劇烈逐漸復(fù)雜逐漸增強Na2NaO2Na2O2KKO2KO2RbCsb 與水反應(yīng)：鉀比鈉劇烈二. 鹵族元素原子結(jié)構(gòu)元素名稱氟(F)氯(Cl)溴(Br)碘(I)原子序數(shù)9173553最外層電子數(shù)7777電子層數(shù)2345結(jié)論：鹵族元素原子結(jié)構(gòu)的共同點是最外層電子數(shù)為7，不同點是電子層數(shù)不同，其變化規(guī)律是隨著原子序數(shù)增大，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大。 鹵族元素單質(zhì)的性質(zhì)物理性質(zhì)F2 Cl2 Br2 I2顏色： 顏色變深熔、沸點：逐漸升高密度：逐漸 增大水溶性：逐漸減小化學(xué)性質(zhì)a 與H2反應(yīng)反應(yīng)條件化學(xué)方程式產(chǎn)物穩(wěn)定性F2無H2+F2=2HF最穩(wěn)定Cl2光或點燃H2+Cl2=2HCl穩(wěn)定Br2加熱H2+Br2=2HBr較穩(wěn)定I2加熱H2+I22HI較不穩(wěn)定，可逆結(jié)論：從F2到I2，與H2反應(yīng)所需要的條件逐漸升高，反應(yīng)劇烈程度依次減弱，生成氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次減弱。b 鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)實驗操作實驗現(xiàn)象靜置后，液體分層，上層無色，下層棕紅色靜置后，液體分層，上層無色，下層紫色靜置后，液體分層，上層無色，下層紫色得出結(jié)論：Cl2、Br2、I2三種鹵素單質(zhì)的氧化性由強到弱的順序是由強到弱，相應(yīng)鹵素離子的還原性由強到弱的順序是由弱到強。重難突破1. 堿金屬元素單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性 相似性原子都容易失去最外層的一個電子，化學(xué)性質(zhì)活潑，它們的單質(zhì)都具有較強的還原性，它們都能與氧氣等非金屬單質(zhì)及水反應(yīng)。堿金屬與水反應(yīng)的通式為2R2H2O=2ROHH2(R表示堿金屬元素)。典例1下列關(guān)于堿金屬元素的敘述中正確的是()A.原子的最外層電子數(shù)都是1，次外層電子數(shù)都是8B.單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)活潑，易失電子發(fā)生還原反應(yīng)C.除鋰外均以化合態(tài)存在于自然界中D.化合物中堿金屬元素的化合價都為1價【答案】D【解析】鋰原子的次外層電子數(shù)為2，且鋰在自然界中也不能以游離態(tài)存在，A、C項不正確；失去電子發(fā)生的是氧化反應(yīng)，B選項錯誤。 遞變性隨著原子序數(shù)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。 與O2的反應(yīng)越來越劇烈，產(chǎn)物更加復(fù)雜，如Li與O2反應(yīng)只能生成Li2O，Na與O2反應(yīng)還可以生成 Na2O2，而K與O2反應(yīng)能夠生成KO2等。 與H2O的反應(yīng)越來越劇烈，如K與H2O反應(yīng)可能會發(fā)生輕微爆炸，Rb與Cs遇水發(fā)生劇烈爆炸。 最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性逐漸增強，CsOH的堿性最強。典例2下列各組比較中不正確的是()A.鋰與水反應(yīng)不如鈉與水反應(yīng)劇烈B.還原性：KNaLi，故K可以從NaCl溶液中置換出金屬鈉C.熔、沸點：LiNaKD.堿性：LiOHNaOHKOH【答案】B【解析】A中鋰的活潑性比鈉弱，與水反應(yīng)不如鈉劇烈；B中還原性，KNaLi，但K不能置換出NaCl溶液中的Na，而是先與H2O反應(yīng)；C中堿金屬元素從Li到Cs，熔、沸點逐漸降低，即LiNaKRbCs；D中從Li到Cs，堿金屬元素的金屬性逐漸增強，對應(yīng)最高價氧化物的水化物的堿性依次增強，即堿性：LiOHNaOHKOHRbOHCsOH?！究偨Y(jié)歸納】1.堿金屬單質(zhì)物理性質(zhì)變化規(guī)律隨著原子序數(shù)的遞增，堿金屬單質(zhì)的密度逐漸增大(鉀反常)，熔、沸點逐漸降低。2.堿金屬的原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系(1)相似性原子都容易失去最外層的一個電子，化學(xué)性質(zhì)活潑，它們的單質(zhì)都具有較強的還原性，它們都能與氧氣等非金屬單質(zhì)及水反應(yīng)。堿金屬與水反應(yīng)的通式為2R2H2O=2ROHH2(R表示堿金屬元素)。(2)遞變性隨著原子序數(shù)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，單質(zhì)還原性增強。與O2的反應(yīng)越來越劇烈，產(chǎn)物更加復(fù)雜，如Li與O2反應(yīng)只能生成Li2O，Na與O2反應(yīng)還可以生成 Na2O2，而K與O2反應(yīng)能夠生成KO2等。與H2O的反應(yīng)越來越劇烈，如K與H2O反應(yīng)可能會發(fā)生輕微爆炸，Rb、Cs遇水發(fā)生劇烈爆炸。最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性逐漸增強，CsOH的堿性最強。3.元素金屬性強弱可以從單質(zhì)與水(或酸)反應(yīng)置換出氫的難易程度，或其最高價氧化物對應(yīng)的水化物氫氧化物的堿性強弱來判斷。2 鹵素單質(zhì)的相似性、遞變性和特性 相似性(X表示鹵素元素)鹵素原子都容易得到一個電子使其最外層達(dá)到8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，它們的單質(zhì)都是活潑的非金屬單質(zhì)，都具有較強的氧化性。典例3已知某微粒的結(jié)構(gòu)示意圖為，則下列說法正確的是()A.該元素位于第三周期0族B.該元素位于第四周期A族C.該元素是非金屬元素D.該元素是金屬元素【答案】C【解析】該微粒原子核內(nèi)有17個質(zhì)子，為第17號氯元素，氯元素是非金屬元素；核外有18個電子，說明是Cl得到一個電子形成了Cl。典例4關(guān)于鹵族元素，下列說法正確的是()A.所有鹵族元素的微粒都易得電子B.和F同一主族的元素都是非金屬元素C.化合物中鹵族元素都顯負(fù)價D.鹵族元素原子的原子半徑從上到下逐漸減小【答案】B【解析】鹵族元素的陰離子如Cl等不能得電子，A選項錯誤；鹵族元素都是非金屬元素，B選項正確；NaClO中Cl為1價，C選項錯誤；從FI，原子半徑逐漸增大，D選項錯誤。 與H2反應(yīng)：X2H22HX。 與活潑金屬(如Na)反應(yīng)：2NaX22NaX。 與H2O反應(yīng)a X2H2O=HXHXO(XCl、Br、I)；b 2F22H2O=4HFO2。 與NaOH溶液反應(yīng)X22NaOH=NaXNaXOH2O(XCl、Br、I)。 遞變性(X表示鹵素元素)隨著原子序數(shù)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。 與H2反應(yīng)越來越難，對應(yīng)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，還原性逐漸增強，即：穩(wěn)定性：HFHClHBrHI；還原性：HFHClHBrHI。典例5下列對鹵素的說法不符合遞變規(guī)律的是()A.F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐漸減弱B.HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性逐漸減弱C.F、Cl、Br、I的還原性逐漸增強D.鹵素單質(zhì)按F2、Cl2、Br2、I2的順序顏色變淺，密度增大【答案】D【解析】從FI原子半徑依次增大，單質(zhì)氧化性逐漸減弱，則陰離子的還原性逐漸增強，氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，鹵素單質(zhì)按F2、Cl2、Br2、I2的順序顏色逐漸變深，密度也逐漸增大。 鹵素單質(zhì)與變價金屬(如Fe)反應(yīng)時，F(xiàn)2、Cl2、Br2生成高價鹵化物(如FeX3)，而I2只能生成低價鹵化物(如FeI2)。 氫化物都易溶于水，其水溶液酸性依次增強，氫化物中HCl、HBr、HI的熔、沸點依次升高，HF的熔、沸點最高。 最高價氧化物的水化物的酸性逐漸減弱，即酸性：HClO4HBrO4HIO4，HClO4是已知含氧酸中酸性最強的酸。典例6關(guān)于鹵素(用X表示)的下列敘述正確的是()A.鹵素單質(zhì)與水反應(yīng)均可用X2H2O=HXOHX表示B.HX都極易溶于水，它們的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而增強C.鹵素單質(zhì)的顏色從F2I2按相對分子質(zhì)量增大而加深D.X的還原性依次為FClBrI2B.砹在常溫下為白色固體C.砹原子的最外電子層上有7個電子D.砹能從NaCl溶液中置換出氯單質(zhì)【答案】C【解析】從F2到At2，元素的非金屬性逐漸減弱，與H2化合能力逐漸減弱，A項不正確；由F2到At2，單質(zhì)的顏色依次加深，I2是紫黑色固體，則砹為黑色固體，B項不正確；鹵族元素的原子，最外層上都有7個電子，C項正確；因氧化性Cl2At2，所以At2不能從NaCl溶液中置換出Cl2，D項不正確。課后練習(xí)：1、隨著鹵族元素原子序數(shù)遞增，下列說法正確的是()A.單質(zhì)的熔、沸點逐漸降低B.最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性逐漸減弱(F除外)C.單質(zhì)的氧化性逐漸增強D.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強【答案】B【解析】隨著鹵族元素原子序數(shù)的遞增，單質(zhì)的熔、沸點應(yīng)逐漸升高，氧化性應(yīng)逐漸減弱，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱。2、下列說法正確的是()A.F、Cl、Br的最外層電子數(shù)都是7，次外層電子數(shù)都是8B.從HF、HCl、HBr、HI酸性遞增的事實，推出F、Cl、Br、I的非金屬性遞增規(guī)律C.鹵素按F、Cl、Br、I的順序，其非金屬性逐漸減弱的原因是隨著核電荷數(shù)增加電子層數(shù)增大起主要作用D.砹是原子序數(shù)最大的鹵族元素，根據(jù)鹵素性質(zhì)的遞變規(guī)律，砹易溶于水，難溶于CCl4【答案】C【解析】F的次外層電子數(shù)為2，Br的次外層電子數(shù)為18，A項錯誤；元素的非金屬性強弱可以根據(jù)其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強弱比較，B項錯誤；由碘微溶于水，易溶于四氯化碳，可推知，砹微溶于水，易溶于CCl4，D項錯誤。3、隨著堿金屬元素原子序數(shù)的增大，下列遞變規(guī)律正確的是()A.原子半徑逐漸增大B.堿性逐漸減弱C.單質(zhì)熔、沸點逐漸升高D.單質(zhì)的氧化性逐漸增強【答案】A【解析】隨著堿金屬元素原子序數(shù)的增大，堿性逐漸增強，單質(zhì)熔、沸點降低，單質(zhì)的還原性逐漸增強。4、關(guān)于堿金屬元素的說法中正確的是()A.A族元素都是堿金屬元素B.堿金屬單質(zhì)可將銅從其鹽溶液中置換出來C.金屬鉀具有強還原性，K具有強氧化性D.Cs常溫下與水反應(yīng)會發(fā)生爆炸【答案】D【解析】A族元素還有氫元素，A錯；堿金屬單質(zhì)非?；顫?，在水溶液中先與水反應(yīng)生成強堿再與銅離子反應(yīng)生成Cu(OH)2沉淀，而不能將銅置換出來，B錯；由于鉀原子的最外層只有1個電子，鉀單質(zhì)具有較強的還原性，但是其失去電子后形成的K最外層已經(jīng)達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其氧化性非常弱，C錯；Cs是還原性比Li、Na、K、Rb都強的金屬單質(zhì)，與水反應(yīng)會發(fā)生爆炸，D正確。5、下列關(guān)于堿金屬的敘述正確的是()A.鉀與氧氣或水反應(yīng)比鈉的反應(yīng)劇烈，銣、銫的反應(yīng)更劇烈B.堿金屬的密度隨著原子序數(shù)的遞增逐漸減小C.堿金屬元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的堿性隨著原子序數(shù)的遞增依次減弱D.堿金屬元素的陽離子的氧化性隨著原子序數(shù)的遞增依次增強【答案】A【解析】B項，堿金屬的密度隨著原子序數(shù)的遞增呈增大趨勢(鉀反常)；D項，堿金屬元素陽離子的氧化性隨著原子序數(shù)的遞增依次減弱。6、關(guān)于銫及其化合物的以下各種說法中不正確的是()A.氫氧化銫是一種強堿，比KOH的堿性強B.銫與水或酸溶液反應(yīng)劇烈，都生成氫氣C.Cs的還原性比Na強，故Na的氧化性強于CsD.Al的金屬性大于Cs的金屬性【答案】D【解析】A項，Cs的最外層電子數(shù)也是1，電子層數(shù)比K的多，故Cs的金屬性比K強，則CsOH的堿性比KOH強；B項，Cs與Na性質(zhì)相似，其與水或酸反應(yīng)更劇烈，都生成H2；C項，Cs的還原性比Na強，單質(zhì)還原性越強，對應(yīng)離子的氧化性越弱，所以Na的氧化性強于Cs；D項，因為Cs的金屬性強于Na，Na的金屬性強于Al，所以Al的金屬性弱于Cs。7、(1)常見鹵素氫化物中最不穩(wěn)定的是_(寫化學(xué)式)。(2)下列單質(zhì)熔、沸點隨原子序數(shù)遞增而升高的是_(填字母，下同)。A.堿金屬元素 B.鹵族元素(3)下