高一化學人教版學案第四章第一節(jié)第4課時原子結構與元素的性質鹵族元素

第4課時原子結構與元素的性質——鹵族元素一、鹵素單質的物理性質F2Cl2Br2I2顏色、狀態(tài)淡黃綠色氣體黃綠色氣體深紅棕色液體紫黑色固體密度逐漸增大熔、沸點逐漸升高鹵族元素單質的相對分子質量越大，熔沸點越高。二、鹵素單質的化學性質1．鹵素單質與氫氣的反應：從F2到I2，與H2反應劇烈程度：逐漸減弱；從F2到I2，氫化物的穩(wěn)定性：逐漸減弱。2．鹵素單質之間的置換反應：實驗操作實驗現(xiàn)象化學方程式氯水滴入KBr溶液中靜置后，液體分層，上層接近無色，下層呈橙紅色Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2氯水滴入KI溶液中靜置后，液體分層，上層接近無色，下層呈紫紅色Cl2＋2KI=2KCl＋I2溴水滴入KI溶液中靜置后，液體分層，上層接近無色，下層呈紫紅色Br2＋2KI=2KBr＋I2按Cl2、Br2、I2順序：氧化性逐漸減弱，相應離子的還原性逐漸增強。三、鹵素性質的遞變規(guī)律及原因從F→I，電子層數(shù)依次增多，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減小，原子得電子能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱。,1．判斷下列說法是否正確：(1)隨著核電荷數(shù)的增大，鹵素單質熔、沸點降低(×)提示：隨著核電荷數(shù)增加，鹵素單質的熔沸點逐漸增大。(2)鹵素(從F→I)單質的顏色逐漸加深(√)提示：鹵素單質顏色F2(淺黃綠色)、Cl2(黃綠色)、Br2(深紅棕色)、I2(紫黑色)，顏色逐漸加深。(3)隨核電荷數(shù)的增大，鹵素單質氧化性增強(×)提示：隨核電荷數(shù)的增大，鹵素單質氧化性減弱。(4)HBr比HCl穩(wěn)定性強(×)提示：從F2到I2，氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，HBr比HCl穩(wěn)定性弱。2．教材中描述“一般情況下，元素的非金屬性強弱可以從其最高價氧化物的水化物的酸性強弱來判斷”，根據(jù)HClO和HIO4的酸性強弱能否比較Cl和I的非金屬性？提示：不能。HClO不是Cl元素最高價氧化物的水化物。3．氟是一種反應性能極高的元素，氟一旦與其他元素結合，就會成為耐熱、難以被藥品和溶劑侵蝕的具有“高度安全性能”的化合物。氟的化合物化學性質穩(wěn)定，具有防粘、防水、防油、潤滑、彎曲率低、電氣性能好等優(yōu)異性能。氟元素被廣泛應用于家庭用品、辦公自動化設備、半導體、汽車等領域。(1)從原子結構上分析，氟具有很強的非金屬性的原因。提示：F的最外層有7個電子且原子半徑很小，原子核對電子的引力很大，得電子能力很強，非金屬性很強。(2)F在化合物中有無正價？提示：F在化合物中只顯示－1價，無正價。(3)將Cl2通入NaF溶液中，能否置換出氟單質？提示：不能，因為Cl2的氧化性小于F2。鹵素單質性質的相似性和遞變性制取作為化工原料的鹵素單質有多種制備方法，常溫下KClO3與濃鹽酸反應就可以制得氯氣。現(xiàn)按如圖進行鹵素的性質實驗。玻璃管內裝有分別滴加過不同溶液的白色棉球，反應一段時間后關閉止水夾并加熱。①②③④處的顏色分別為黃綠色、橙色、藍色、白色。注：①為KClO3、濃鹽酸②為NaBY溶液③為淀粉-KI溶液④為NaOH溶液探究鹵素單質化學性質的相似性1．鹵族元素單質在化學反應中易表現(xiàn)出還原性還是氧化性？為什么？提示：氧化性。鹵族元素的原子最外層電子數(shù)都為7個，在化學反應中易得電子，故其單質表現(xiàn)出強氧化性。2．鹵素單質都可以與水反應，根據(jù)氯氣與水的反應，寫出I2與H2O反應的化學方程式：I2＋H2O=HIO＋HI。探究鹵素單質化學性質的遞變性1．②處顏色變化的原因是生成Br2，寫出離子方程式：Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－。可得出的結論是Cl2氧化性大于Br2。2．③處變藍的原因是生成了I2，I2遇淀粉變藍色，寫出可能的離子方程式：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－或Br2＋2I－=I2＋2Br－，可能得出的結論是Cl2氧化性比I2的強或Br2的氧化性比I2的強。3．通過該實驗現(xiàn)象可得出的結論是什么？提示：鹵素單質的氧化性順序為Cl2>Br2>I2，鹵素非金屬性順序為Cl>Br>I。1．鹵素單質性質的相似性(用X表示鹵族元素)：eq\a\vs4\al(單,質,X2)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(與氫氣反應：X2＋H2=2HX,\a\vs4\al(與水,反應)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(如X2＋H2O=HX＋HXO（X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．鹵素單質性質的遞變性：(1)鹵素單質的氧化性及鹵素離子的還原性遞變規(guī)律(2)具體表現(xiàn)物質性質單質F2、Cl2、Br2、I2與H2反應越來越難與變價金屬反應：F2、Cl2、Br2生成高價金屬鹵化物，I2生成低價金屬碘化物氫化物穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI還原性：HF<HCl<HBr<HI【思考討論】如何從結構上理解鹵族元素從上到下單質的氧化性逐漸減弱？提示：鹵族元素從上到下電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，核對最外層電子的吸引力逐漸減弱，所以原子得電子的能力逐漸減弱，單質的氧化性逐漸減弱。【典例】總部位于瑞士蘇黎世的國際純粹與應用化學聯(lián)合會宣布，將合成化學元素第113號(Nh)、115號(Mc)、117號(Ts)和118號(Og)提名為化學新元素。其中117號元素的原子結構與鹵族元素相似，原子核外有7個電子層，且最外層有7個電子。下列敘述中正確的是()A．Ts元素的氣態(tài)氫化物的化學式為HTs，在常溫下很穩(wěn)定B．其單質具有強氧化性，可與KI發(fā)生置換反應生成I2C．其單質的分子式為Ts2，常溫下和溴狀態(tài)不同D．I2的沸點高于Ts2【思維建?！拷獯鸨绢愵}目的思維流程如下：【解析】選C。117號元素的原子結構與鹵族元素相似，原子核外電子排布有7個電子層，且最外層有7個電子，該元素處于第ⅦA族。同主族自上而下元素的非金屬性逐漸減弱，117號元素的非金屬性比At的弱，元素的非金屬性越強，對應氫化物越穩(wěn)定，該元素氫化物穩(wěn)定性比HAt差，則HTs常溫下不穩(wěn)定，故A錯誤；同主族元素，從上往下非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強，所以其單質的氧化性比I2弱，不能與KI發(fā)生置換反應生成I2，故B錯誤；與Cl2、Br2、I2的結構、性質相似，所以其單質的分子式為Ts2，根據(jù)鹵族元素性質的遞變性，I2在常溫下為固體，Ts2在常溫下也為固體，而溴在常溫下為液體，故C正確；鹵素單質的沸點從上到下逐漸升高，Ts2的沸點高于I2，故D錯誤。Ts2能從氯化鈉溶液中置換出Cl2嗎？(關鍵能力——分析與推測)提示：不能。氧化性Ts2小于Cl2，所以Ts2不能從氯化鈉溶液中置換出Cl2。【規(guī)律方法】鹵族元素的特殊性(1)氟元素無正價，無含氧酸，而氯、溴、碘元素有最高正價和含氧酸。(2)X2＋H2O=HX＋HXO(X表示鹵族元素)，而2F2＋2H2O=4HF＋O2。(3)溴單質在常溫下是唯一一種液態(tài)非金屬單質。(4)碘為紫黑色固體，易升華，淀粉遇I2變藍色。(5)氫氟酸為弱酸，而鹽酸、氫溴酸、氫碘酸為強酸。【備選例題】下列關于鹵素的敘述正確的是()A．鹵素是典型的非金屬元素，因此不能與其他非金屬元素化合B．鹵素單質越活潑，其熔、沸點就越高C．鹵素單質都能和水劇烈反應D．鹵素單質都能和H2反應，且氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性隨單質氧化性的增強而增強【解析】選D。鹵素是典型的非金屬元素，能與其他非金屬性較弱的非金屬元素化合，例如氫氣與氯氣在光照條件下生成HCl，A項錯誤；從上到下，鹵族元素的非金屬性逐漸減弱，單質的活潑性逐漸減弱，但相對分子質量逐漸增大，熔、沸點逐漸升高，B項錯誤；鹵素單質與水反應的劇烈程度與其非金屬性有關，只有F2與水能劇烈反應，C項錯誤；鹵素的非金屬性越強，單質的氧化性越強，生成氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強，D項正確。1．下列有關鹵族元素的說法中，正確的是()A．酸性：HFO4>HClO4 B．最外層電子數(shù)：Br>IC．密度：Cl2>Br2 D．熱穩(wěn)定性：HBr>HI【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(shù)都是7，B錯誤；隨著原子序數(shù)的增大，鹵族元素單質的密度逐漸增大，氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，C錯誤，D正確。2．(2021·湖州高一檢測)砹(At)原子序數(shù)為85，與F、Cl、Br、I同族，推測砹或砹的化合物不可能具有的性質是()A．砹是有色固體B．非金屬性：At＜IC．HAt非常穩(wěn)定D．I2能從砹的可溶性鹽溶液中置換出At2【解析】選C。同主族從上到下，元素的單質狀態(tài)變化為氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)，且顏色加深，則砹是有色固體，故A正確；同一主族元素，其非金屬性隨著原子序數(shù)增大而減小，所以非金屬性At＜I，故B正確；同一主族元素，其非金屬性隨著原子序數(shù)增大而減小，則其相應氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，所以HAt很不穩(wěn)定，故C錯誤；同一主族元素，其單質的氧化性隨著原子序數(shù)增大而減弱，所以I2可以把砹從砹的可溶性鹽溶液中置換出來，故D正確。1826年，法國的一位青年波拉德，把海藻燒成灰，用熱水浸取，再往里通入氯氣，這時，就得到紫黑色的固體——碘晶體。他發(fā)現(xiàn)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。經(jīng)過仔細地研究后證明，這深褐色的液體，是一種人們還未發(fā)現(xiàn)的新元素?？茖W家把這種新元素稱為“溴”。(1)寫出波拉德獲得溴、碘單質的離子方程式。(宏觀辨識與微觀探析)提示：Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－，Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。(2)比較Cl－、Br－、I－的還原性強弱，并從原子結構角度解釋原因。(宏觀辨識與微觀探析)提示：Cl－、Br－、I－的還原性：Cl－＜Br－＜I－。按Cl－、B