《高中化學(xué)》2023年高考總復(fù)習(xí)第四章第一節(jié)第3課時　原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表第4課時原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)合作探究·釋疑解惑課堂小結(jié)課標(biāo)定位1.以堿金屬元素和鹵族元素為例,了解同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律2.運用原子結(jié)構(gòu)理論解釋同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律素養(yǎng)闡釋1.能從原子、分子水平認(rèn)識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念2.能依據(jù)探究目的,設(shè)計探究方案,探究同主族元素性質(zhì)的遞變性

自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)一、堿金屬元素1.堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)及特點。(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖。(2)原子結(jié)構(gòu)特點。①相同點:最外層電子數(shù)都是1。②遞變性:從鋰到銫,核電荷數(shù)依次增加,電子層數(shù)依次增多,原子半徑依次增大。2.堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)。(1)實驗探究。①鉀、鈉與O2反應(yīng)的比較。鈉在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式為2Na+O2

Na2O2。鉀在氧氣中的燃燒比鈉更劇烈。②鉀、鈉與H2O反應(yīng)的比較。

(2)結(jié)論。①堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)相似,都能與氧氣等非金屬單質(zhì)以及水反應(yīng)。②隨著原子序數(shù)的遞增,堿金屬元素金屬性逐漸增強。3.堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的遞變規(guī)律。從Li到Cs,隨著核電荷數(shù)的增加,堿金屬元素原子的電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大,原子核對最外層電子的吸引力逐漸減弱,原子失去最外層電子的能力逐漸增強,即元素的金屬性逐漸增強。4.堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)?！咀灾魉伎?】

結(jié)合鈉的性質(zhì)分析,實驗室應(yīng)如何保存單質(zhì)鉀?提示:因K容易與O2、H2O等發(fā)生反應(yīng),故應(yīng)密閉保存,又因為K的密度比煤油的密度大且兩者不反應(yīng),所以同Na一樣,K也常保存在煤油中。二、鹵族元素1.單質(zhì)的物理性質(zhì)。2.原子結(jié)構(gòu)特點。(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖。(2)結(jié)構(gòu)特點。①相同點:最外層都有7個電子。②遞變性:從氟到碘,核電荷數(shù)逐漸增加,電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大。3.單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。(1)與H2反應(yīng)。從F2到I2,反應(yīng)的劇烈程度:F2>Cl2>Br2>I2;氫化物的穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr>HI。(2)鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)。

【自主思考2】

你能用兩個離子方程式說明氧化性Cl2>Br2>I2嗎?三、同主族元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系1.元素性質(zhì)的影響因素。元素的性質(zhì)主要與原子核外電子的排布,特別是最外層電子數(shù)有關(guān)。2.同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。【自主思考3】

已知還原性I->Br->Cl->F-,試從原子結(jié)構(gòu)的角度分析原因。提示:還原性即粒子失去電子的能力。按I-→Br-→Cl-→F-的順序,離子的半徑逐漸減小,原子核對最外層電子的吸引力逐漸增強,失去電子的能力逐漸減弱,故還原性逐漸減弱。【效果自測】

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)堿金屬元素都是第ⅠA族元素。(

)(2)從上到下,堿金屬單質(zhì)密度依次增大,熔點、沸點依次降低。(

)(3)K比Na活潑,故K可以從鈉鹽溶液中置換出Na。(

)(4)鹵素單質(zhì)與水反應(yīng)均可用X2+H2O══HXO+HX表示。(

)××××(5)鹵化氫都極易溶于水,它們的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而增強。(

)(6)鹵素單質(zhì)的顏色從F2到I2逐漸加深。(

)(7)將F2通入NaCl溶液中可置換出Cl2。(

)(8)原子的最外層電子數(shù)多于4個的都是非金屬元素。(

)(9)堿金屬元素與鹵族元素在自然界中都以化合態(tài)存在。(

)×√××√2.(1)在HF、HCl、HBr、HI中最不穩(wěn)定的是

(寫化學(xué)式)。

(2)下列單質(zhì)熔點、沸點隨原子序數(shù)遞增而升高的是

(填字母)。

A.堿金屬元素

B.鹵族元素(3)下列反應(yīng)中,更劇烈的是

(填字母)。

A.鈉與水反應(yīng)

B.鉀與水反應(yīng)答案:(1)HI

(2)B

(3)B解析:鹵素中碘元素的非金屬性最弱,氫化物最不穩(wěn)定的是HI;堿金屬元素單質(zhì)的熔點、沸點隨原子序數(shù)遞增而降低,鹵素單質(zhì)熔點、沸點隨原子序數(shù)遞增而升高;鉀比鈉活潑,與水反應(yīng)更劇烈。

合作探究·釋疑解惑探究任務(wù)1堿金屬元素的相似性、遞變性問題引領(lǐng)

1.已知Li、Na在空氣中燃燒分別生成Li2O、Na2O2,而K在空氣中燃燒的產(chǎn)物更復(fù)雜。試比較Li、Na、K的金屬性強弱順序。提示:Li、Na、K的金屬性依次增強。2.寫出K投入CuSO4溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示:2K+2H2O══2KOH+H2↑,2KOH+CuSO4══Cu(OH)2↓+K2SO4。歸納提升1.相似性(用R表示堿金屬元素)。2.遞變性。(1)與O2反應(yīng)。從Li到Cs,與O2反應(yīng)越來越劇烈,產(chǎn)物越來越復(fù)雜,如Li與O2反應(yīng)生成Li2O,Na與O2反應(yīng)還可以生成Na2O2,而K~Cs與O2反應(yīng)產(chǎn)物更復(fù)雜,中學(xué)階段不要求。(2)與H2O(或酸)的反應(yīng)。從Li到Cs,與H2O(或酸)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和Cs遇水發(fā)生劇烈爆炸。(3)最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性。堿性:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。因Na、K等活潑金屬易與H2O反應(yīng),故它們不能從溶液中置換出活動性相對較弱的金屬。典型例題【例題1】

下列關(guān)于堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的敘述不正確的是(

)。A.堿金屬元素原子的最外層都只有1個電子,在化學(xué)反應(yīng)中容易失去B.堿金屬單質(zhì)都是強還原劑C.堿金屬單質(zhì)在氧氣中燃燒都只生成堿性氧化物

D.堿金屬單質(zhì)都能與水反應(yīng)生成堿答案:C解析:堿金屬元素原子的最外層都只有1個電子,在反應(yīng)中易失去這個電子,表現(xiàn)為強還原性,A、B兩項正確。金屬Li在氧氣中燃燒生成Li2O,金屬Na在氧氣中燃燒生成Na2O2,Na2O2不屬于堿性氧化物,C項不正確。堿金屬單質(zhì)與H2O的反應(yīng)都可表示為2R+2H2O══2ROH+H2↑,D項正確。(1)堿金屬單質(zhì)中只有Li與O2反應(yīng)的產(chǎn)物為Li2O一種,其他堿金屬單質(zhì)與O2反應(yīng)的產(chǎn)物至少有兩種。(2)堿金屬元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物均為易溶于水的強堿?！咀兪接?xùn)練1】

(雙選)下列有關(guān)堿金屬元素的性質(zhì)判斷正確的是(

)。A.Li與H2O反應(yīng)最不劇烈B.Rb比Na活潑,故Rb可以從NaCl溶液中置換出NaC.堿金屬的陽離子沒有還原性,所以有強氧化性D.從Li到Cs都易失去最外層1個電子,且失電子能力逐漸增強答案:AD解析:A項,在堿金屬元素中,Li是最不活潑的元素,與水反應(yīng)最溫和。B項,Rb先與水反應(yīng),不會置換出Na。C項,堿金屬陽離子的氧化性很弱。D項,符合遞變規(guī)律。探究任務(wù)2鹵族元素單質(zhì)性質(zhì)的相似性、遞變性和特殊性問題引領(lǐng)1.根據(jù)上圖的實驗現(xiàn)象結(jié)合F、Cl、Br、I的原子結(jié)構(gòu)推測原子F→I得失電子能力大小。提示:原子F→I最外層都有7個電子,都易得1個電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),但它們的原子半徑依次增大,得電子能力逐漸減弱。2.將盛滿HI氣體的封閉試管在酒精燈上緩慢加熱,可以觀察到什么現(xiàn)象?冷卻后觀察到什么現(xiàn)象?提示:試管中氣體由無色變?yōu)樽仙?冷卻后試管壁上附著一層紫黑色固體。3.根據(jù)鹵族元素的性質(zhì)分析,將F2通入NaCl溶液中得到什么氣體?提示:F2的氧化性強于Cl2,但由于F2易與H2O反應(yīng):

2F2+2H2O══4HF+O2,故F2通入NaCl溶液中得到的是O2而不是Cl2。歸納提升1.相似性。(1)與H2在一定條件下反應(yīng)。2.遞變性。(1)氧化性與還原性。(2)與H2反應(yīng)的難易及氫化物穩(wěn)定性(由F2到I2)。①與H2反應(yīng)越來越難,生成氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱,還原性逐漸增強。②氫化物中HCl、HBr、HI的熔點、沸點依次升高。(3)鹵素單質(zhì)與變價金屬(如Fe)反應(yīng)。3.鹵素單質(zhì)性質(zhì)中的特殊情況。(1)F2能與水反應(yīng),化學(xué)方程式為2F2+2H2O══4HF+O2。因此,F2不能從其他鹵素化合物溶液中置換出單質(zhì)。(2)氟沒有正價,通常情況下,氟不能生成含氧酸。

(3)溶解性:通常情況下,除F2外,鹵素單質(zhì)在水中的溶解度都不大,但是均易溶于有機溶劑。(4)鹵素單質(zhì)都有毒,液溴易揮發(fā),保存時常用水密封。典型例題【例題2】

下列關(guān)于鹵族元素由上到下性質(zhì)遞變的敘述,正確的是

。

①單質(zhì)的氧化性增強②單質(zhì)的顏色加深③氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性增強④單質(zhì)的沸點升高⑤陰離子的還原性增強答案:②④⑤解析:

F與Cl、Br、I的性質(zhì)在某些方面差別較大。(1)F2與H2O反應(yīng)生成O2,與其他鹵素單質(zhì)不同;(2)F-的還原性極弱;(3)氫氟酸為弱酸,而鹽酸、氫溴酸、氫碘酸均為強酸;(4)F無正價、無含氧酸,而Cl、Br、I都有最高正化合價和含氧酸。

【變式訓(xùn)練2】

下列關(guān)于鹵素(用X表示)的敘述中正確的是(

)。A.X-的還原性隨鹵素的核電荷數(shù)增大而增強,核電荷數(shù)小的鹵素單質(zhì)一定能將核電荷數(shù)大的鹵素從它的鹽溶液里置換出來B.HX易溶于水,其水溶液都是強酸C.其單質(zhì)都有顏色,都有毒D.最高價含氧酸的通式為HXO4答案:C解析:本題考查鹵素及有關(guān)化合物的基本知識,解答本題,除掌握一般規(guī)律外,要注意F2及氟的化合物的特殊性:①F2與水反應(yīng)置換H2O中的氧生成O2,和其他鹵素單質(zhì)有所不同;②F是非金屬性最強的元素,在化合物中不表現(xiàn)正價,HF的水溶液表現(xiàn)弱酸性。問題引領(lǐng)1.“在化學(xué)反應(yīng)中一個金屬原子失電子越多,該金屬元素的金屬性越強”,這種說法正確嗎,為什么?以Na和Mg為例說明。提示:不對。金屬性強弱的比較,是比較原子失去電子的難易,而不是失去電子的多少。如在化學(xué)反應(yīng)中,1

mol

Na失去1

mol

電子,而1

mol

Mg失去2

mol電子,但Na的金屬性比Mg的金屬性強。探究任務(wù)3元素的金屬性、非金屬性強弱的判斷2.已知水溶液的酸性:HCl>H2S,所以非金屬性:Cl>S。上述推斷正確嗎?為什么?提示:錯誤。因為非金屬性的強弱應(yīng)根據(jù)最高價含氧酸的酸性強弱,或氫化物的穩(wěn)定性強弱等性質(zhì)來判斷,不能根據(jù)氫化物水溶液的酸性強弱判斷。歸納提升1.元素金屬性強弱的判斷。比較元素金屬性的強弱,其實質(zhì)是看元素原子失去電子的能力,原子越易失電子,元素的金屬性越強。(1)從元素原子結(jié)構(gòu)判斷。①當(dāng)原子最外層電子數(shù)相同時,電子層數(shù)越多,原子半徑越大,原子越易失電子,元素的金屬性越強。②當(dāng)電子層數(shù)相同時,核電荷數(shù)越多,原子核對外層電子的引力越大,原子越難失電子,元素的金屬性越弱。(2)從元素單質(zhì)及其化合物的相關(guān)性質(zhì)判斷。①金屬單質(zhì)與水或酸反應(yīng)越劇烈,元素金屬性越強。②最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強,元素金屬性越強。(3)根據(jù)金屬活動性順序判斷。一般來說排在前面的金屬元素其金屬性比排在后面的強。(4)根據(jù)離子的氧化性強弱判斷。一般來說離子的氧化性越強,則對應(yīng)金屬元素的金屬性越弱。2.元素非金屬性強弱的判斷。比較元素非金屬性強弱的根本依據(jù)是元素原子得電子的難易程度,原子越易得電子,元素的非金屬性越強。(1)從元素原子結(jié)構(gòu)(或元素周期表)判斷。①當(dāng)電子層數(shù)相同時,核電荷數(shù)越多,元素的非金屬性越強。②當(dāng)最外層電子數(shù)相同時,核電荷數(shù)越多,元素的非金屬性越弱。(2)從元素單質(zhì)及其化合物的相關(guān)性質(zhì)判斷。①單質(zhì)越易與H2化合,生成的氫化物越穩(wěn)定,氫化物的還原性也就越弱,則元素的非金屬性也就越強。②最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強,則元素的非金屬性越強。③非金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)。例如:Cl2+2KI══2KCl+I2,說明氯