化学：第一章第一节碱金属元素和卤素学案(人教版新课标必修2).doc

第一章 物质结构 元素周期律
第一节　元素周期表（第2课时）
碱金属元素和卤素

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【学习目标】
1．了解碱金属元素的原子结构及特点。
2．了解碱金属元素化学性质的相似性和递变性。
3．了解卤族元素在周期表中的位置及原子的结构特点。
4．了解卤素单质的物理性质和化学性质。
一、碱金属元素
1．根据元素周期表中的有关信息，填写下表

2．物理性质

3．化学性质
⑴比较钠、钾分别和氧气反应的实验现象
2Na ＋O2 Na2O2
K＋O2 KO2
现象：钾比钠反应激烈，且生成的产物复杂。
Li与氧气反应：4Li ＋ O22Li2O
⑵比较钠、钾分别和水反应的实验现象

【结论】

原子的最外层电子数： 1 个；原子的核电荷数：逐渐 增多 ；原子的电子层数：逐渐 增多 ；原子的半径：逐渐 增大 ；原子失电子能力：逐渐 增强 ；元素的金属性：逐渐 增强 ；单质的还原性：逐渐 增强 ；对应离子氧化性：逐渐 减弱 ； 单质的主要化学性质：与非金属及水反应；单质与H2O（或酸）反应的剧烈度：越来越 激烈 ；其最高价氧化物对应的水化物——氢氧化物的碱性： 越来越强 ；随着原子序数的递增,碱金属元素金属性逐渐 增强 。
4．碱金属单质的化学性质的相似性及递变性
⑴相似性(用R表示碱金属元素)
R与氧气反应：产物为Li2O 、Na2O、Na2O2、K2O2、KO2
R与氯气反应：产物为RCl
R与水反应：2R ＋ 2H2O === 2ROH ＋ H2↑
R与非氧化性酸：2R ＋ 2H＋ === 2R＋ ＋ H2↑
⑵递变性
①与O2反应：
从Li→Cs与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂。如Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成Na2O、Na2O2，而K与O2反应能够生成K2O、K2O2、KO2等。
②与H2O(或酸)的反应：
从Li→Cs,与H2O(或酸)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。

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③最高价氧化物对应水化物的碱性：
碱性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。
注意：因Na、K等很活泼的金属易与H2O反应,故不能从溶液中置换出不活泼的金属。

1．(2010年广东佛山模拟)关于锂的结构和性质的判断，错误的是(　　)
(a)与水反应比钠剧烈；(b)它的原子半径比钠小；(c)它的氧化物暴露于空气中易吸收二氧化碳；(d)它的阳离子的最外层电子数和钠的相同；(e)它是还原剂
A．只有(a) B．(c)和(e)
C．(b)和(d) D．(a)和(d)
【解析】选D。随着原子序数的递增，自上而下，碱金属元素的原子半径逐渐增大，金属性逐渐增强，与水反应的剧烈程度逐渐增强；在化学反应中碱金属都是还原剂，碱金属的氧化物都容易和二氧化碳反应。
2．下列关于碱金属元素的原子结构和性质的叙述不正确的是
A．碱金属元素原子的最外层都只有1个电子,在化学反应中容易失去
B．碱金属单质都是强还原剂
C．碱金属单质都能在氧气中燃烧生成过氧化物
D．碱金属单质都能与水反应生成碱
【解析】碱金属元素原子的最外层都有1个电子，在反应中易失去这个电子，表现为强还原性，故A、B两项正确；金属Li在氧气中燃烧生成Li2O，金属Na在氧气中燃烧生成Na2O2，金属K、Rb、Cs燃烧生成更复杂的氧化物，故C项不正确；碱金属单质与H2O的反应都可表示为2R+2H2O===2ROH+H2↑，故D项正确。 答案:C
点拨:紧紧抓住碱金属元素原子结构及化学性质的相似性和递变性是解答该题的关键。在掌握同主族元素性质的递变规律时,要注意特殊情况。
3．(2010年安徽黄山模拟)下列关于碱金属元素的叙述正确的是(　　)
A．碱金属的密度随着原子序数的递增逐渐减小
B．碱金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性依次增强
C．钾与氧气或水反应比钠与氧气或水反应剧烈，铷、铯的相应反应更剧烈
D．碱金属元素阳离子的氧化性随着原子序数的递增依次增强
【解析】选BC。随着原子序数的递增，碱金属元素单质的密度除K外呈逐渐增大的趋势；金属性逐渐增强，阳离子得电子能力逐渐减弱；最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强；与氧气或水反应的剧烈程度增强。
4．(2010年河南商丘模拟)下列对碱金属的叙述，其中完全不正确的组合是(　　)
①K通常保存在煤油中，以隔绝与空气的接触
②碱金属常温下呈固态，取用时可直接用手拿
③碱金属中还原性最强的是钾
④碱金属阳离子，氧化性最强的是Li＋
⑤碱金属的原子半径和离子半径都随核电荷数的增大而增大
⑥从Li到Cs，碱金属的密度越来越大，熔、沸点越来越高
A．②③⑥ B．②③④
C．④⑤⑥ D．①③⑤
【解析】选A。②碱金属有腐蚀性，不能直接用手拿；③碱金属中还原性最强的是铯；⑥从Li到Cs，除钾外碱金属的密度越来越大。
5．(2010年河南平顶山高一质检)下列说法正确的是
A．碱性：LiOH＞NaOH＞KOH＞RbOH
B．金属性：Rb＞K＞Na＞Li
C．和酸反应时Fe能失2e－，Na失1e－，所以Fe的金属性强于Na
D．Rb不易与水反应放出H2
【解析】选B。因为金属性Li＜Na＜K＜Rb，所以碱性LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH，Rb比K更易与水反应，B对，A、D错；反应时失电子数目多不一定金属性强，在金属活动性顺序表中，Na在Fe的前面，所以Na的金属性强于Fe，C错。
6．下列有关碱金属铷(Rb)的叙述中,不正确的是
A．Rb2CO3易溶、易电离
B．Rb位于周期表第五周期第ⅠA族
C．在钠、钾、铷三种单质中,铷的熔点最高
D．氢氧化铷和盐酸反应的离子方程式是:
OH－＋H＋ ===H2O
【解析】由Na的化合物的性质可推知Rb的化合物性质,可知A、D正确;根据Rb在周期表中位置可知B正确;C项中钠的熔点最高,C错。答案:C
7．(2010年河北邢台模拟)最新报道，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从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒，标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯位于元素周期表中第六周期第ⅠA 族，根据铯在元素周期表中的位置，推断下列内容：
(1)铯的原子核外共有________层电子，最外层电子数为________，铯的原子序数为________。
(2)铯单质与水剧烈反应，放出________色气体，同时使紫色石蕊试液显________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”)。
【解析】根据原子核外电子排布规律，结合铯在元素周期表中的位置知，铯原子核外电子分六层排布，分别是2、8、18、18、8、1，原子序数是55，最外层只有1个电子。铯与钠同主族，具有极强的金属性，与水反应生成氢气和氢氧化铯：2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑，氢氧化铯是强碱，使紫色石蕊试液变蓝色。
答案：(1)6　1　55
(2)无　蓝　2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑
(3)强

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二、卤族元素
1．根据元素周期表中的有关信息，填写下表

2．卤素单质的物理性质

3．卤素的化学性质
⑴与H2反应：
从F2→I2反应所需条件逐渐升高，反应剧烈程度逐渐减弱，生成氢化物的稳定性逐渐减弱。
⑵单质间的置换反应

结论：

原子的最外层电子数： 7 个；原子的核电荷数：逐渐 增多 ；原子的电子层数：逐渐 增多 ；原子的半径：逐渐 增大 ；原子得电子能力：逐渐 减弱 ；元素的非金属性：逐渐 减弱 ；单质的氧化性：逐渐 减弱 ；对应离子还原性：逐渐 增强 ；单质的颜色：由 浅 渐 深 ；单质的密度：逐渐 增大 ；熔沸点：逐渐 增强 ；单质的主要化学性质：单质与氢气化合难易程度越来越 难 ；单质之间能发生置换反应的；氢化物的稳定性逐渐 越来越不稳定 ；其最高价氧化物对应的水化物——酸： 越来越弱 。
4．卤素单质的性质的相似性、递变性和特性
⑴相似性
①与氢气反应：
②与活泼金属反应：2Na ＋X22NaX
③与水反应：X2 ＋ H2O HX ＋ HXO
⑵递变性
①单质氧化性减弱，对应离子还原性增强

②与H2反应的难易及氢化物稳定性(由F2→I2)。
与H2反应越来越难
H2 ＋ F2 === 2HF ， 在黑暗处发生爆炸
，在点燃或光照下反应
H2 ＋ Br22HBr，加热到一定温度才反应
H2 ＋ I2 2HI，不断加热才缓慢加热
生成的氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强。
氢化物中HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高。
③卤素单质与变价金属(如Fe)反应。
2Fe ＋ 3Cl2 2FeCl3
2Fe ＋ 3 Br2 2Fe Br 3
Fe ＋ I2 FeI2
⑶卤素单质的特殊性质
①Br2在常温下是唯一的液态非金属单质，易挥发。
②碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。

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1．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．①②③　　B．②③④　　C．②④⑤　　D．④⑤
【解析】卤族元素由上到下：单质颜色加深，单质沸点升高，单质氧化性减弱，阴离子还原性增强，气态氢化物稳定减弱。答案：C
点拨：F与Cl、Br、I的性质在某些方面差别较大:①卤素单质与水的反应;②F-的还原性极弱;③氢氟酸为弱酸,而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸;④F无正价、无含氧酸,而Cl、Br、I都有最高正化合价和含氧酸。
2．随着卤素原子半径的增大,下列递变规律正确的是
A．单质的熔、沸点逐渐降低
B．卤素离子的还原性逐渐增强
C．单质的氧化性逐渐增强
D．气态氢化物的稳定性逐渐增强
【解析】卤族元素自上而下，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的引力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱，对应离子的还原性逐渐增强，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，单质的熔、沸点逐渐升高。答案：B
3．关于卤素(用X表示)的下列叙述不正确的是
A．卤素单质与水反应均可用X2+H2OHXO+HX表示
B．虽然Cl的非金属性比Br强,但盐酸的酸性比氢溴酸的酸性弱
C．卤素单质的密度从F2→I2,随相对分子质量增大而增大
D．卤素原子半径越小,对应的氢化物越稳定
【解析】F2与水反应不能用X2+H2OHXO+HX表示；HCl的稳定性比HBr的强，在水中HCl比HBr难电离，故盐酸的酸性比氢溴酸的酸性弱；卤素原子半径越小，非金属性越强，对应的氢化物越稳定。答案：A
4．(2010年青岛模拟)德贝莱纳用MnO2催化KClO3分解制氧气时发现制得的氧气有异常的气味，使该气体通过KI淀粉溶液，溶液变蓝，则氧气中可能混有
A．Cl2 B．Br2 C．HCl D．CO2
【解析】选A。能将I－氧化的只有Cl2、Br2，但由于反应物中没有溴元素，所以只能是Cl2。
5．将氯水注入KI溶液中，用力振荡，再注入四氯化碳，振荡后静置看到的现象是
A．液体呈紫色
B．液体为无色
C．液体分两层，上层为紫色、下层接近无色
D．液体分两层，上层接近无色、下层呈紫色
【解析】选D。将氯水注入KI溶液中，发生反应Cl2＋2KI===2KCl＋I2，再注入CCl4，振荡、静置，由于CCl4和水互不相溶，故静置后的液体分为两层；又由于CCl4的密度比水大，故CCl4在水的下层；又由于I2在CCl4中的溶解度比在水中的溶解度大得多，故I2被CCl4从水中萃取出来。这个实验是检验I－存在的方法之一。
6．若用X代表F、Cl、Br、I四种卤族元素，下列属于它们共性反应的是
A．X2＋H2===2HX
B．X2＋H2O===HX＋HXO
C．2Fe＋3X2===2FeX3
D．X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O
【解析】选A。卤素单质都和氢气化合生成卤化氢(HX)，A项正确；由于氟气和水反应放出氧气，所以B、D两项不能代表卤素单质的性质；碘单质和铁反应生成的是碘化亚铁，C项不能代表卤素单质的性质。
7．(2010年海淀高一检测)甲、乙两种非金属：①甲比乙容易与氢气化合；②甲能与乙的阴离子发生置换反应；③甲的最高价氧化物对应的水化物酸性比乙的最高价氧化物对应的水化物酸性强；④与某金属反应时，甲原子得电子数目比乙的多；⑤甲的单质熔、沸点比乙的低。能说明甲比乙的非金属性强的是
A．只有④ B．只有⑤
C．①②③ D．①②③④⑤
【解析】选C。④得电子数目的多少不能判断非金属性强弱，得电子的难易则可以；⑤熔、沸点不能做为判断非金属性强弱的依据。
8．下列各组性质比较的表示中，正确的是(　　)
A．还原性：HF＞HCl＞HBr＞HI
B．稳定性：HF＜HCl＜HBr＜HI
C．与水反应由易到难：Cl2＞Br2＞I2＞F2
D．密度：F2＜Cl2＜Br2＜I2
【解析】选D。A项，还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI；B项，稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；C项，与水反应由易到难：F2＞Cl2＞Br2＞I2。
9．(2010年陕西汉中模拟)(1)某溶液中Cl－、Br－、I－的物质的量之比为2∶3∶4，要使溶液中的Cl－、Br－、I－的物质的量之比变为4∶3∶2，则通入Cl2的物质的量与原溶液中I－的物质的量之比为________。
(2)要使溶液中只有Cl－和Br－，而没有I－，则此时Cl－和Br－的物质的量之比为________。
(3)若要使溶液中只有Cl－，则通入Cl2的物质的量和原溶液中Br－的物质的量之比为________。
【解析】本题主要考查Cl－、Br－、I－的还原性强弱，通入Cl2时，Cl2先氧化还原性较强的I－，I－被氧化完后，再氧化Br－。
(1)设原Cl－、Br－、I－的物质的量为2 mol、3 mol、4 mol，当变为4 mol、3 mol、2 mol时，Br－没减少，I－减少2 mol，消耗Cl2 1 mol，故通入Cl2的物质的量是原溶液中I－物质的量的。
(2)当I－被氧化完时，消耗2 mol Cl2，生成4 mol Cl－，此时Cl－和Br－的物质的量之比为6∶3，即2∶1。
(3)当Br－和I－被全部氧化时，3 mol Br－消耗Cl2 1.5 mol、4 mol I－消耗Cl2 2 mol，则通入Cl2的物质的量与原Br－的物质的量之比为3.5∶3，即7∶6。
答案：(1)1∶4　(2)2∶1　(3)7∶6

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三、同主族元素的性质与原子结构的关系
1．元素性质的影响因素
元素的性质主要与原子核外电子的排布,特别是与最外层电子数有关。
2．同主族元素性质的递变规律

1．下列有关碱金属铷(Rb)的叙述中,不正确的是
A．Rb2CO3易溶、易电离
B．Rb位于周期表第五周期第ⅠA族
C．在钠、钾、铷三种单质中,铷的熔点最高
D．氢氧化铷和盐酸反应的离子方程式是：H＋ ＋OH－ ===H2O
【解析】由Na的化合物的性质可推知Rb的化合物性质,可知A、D正确;根据Rb在周期表中位置可知B正确;C项中钠的熔点最高,C错。答案：C
2．氟、氯、溴、碘四种元素,它们的下列性质的递变规律不正确的
A．单质密度呈增大趋势
B．单质的熔、沸点依次升高
C．Cl2可以从KBr溶液中置换出Br2
D．F2可以从NaCl溶液中置换出Cl2
【解析】在NaCl溶液中，F2是先与水反应而不是直接与NaCl反应。F2与H2O反应的化学方程式为F2+2H2O==O2+4HF。答案：D
3．下列四种演示金属钾与水反应的实验装置，正确的是

【解析】钾与水反应剧烈，从安全角度来看，用B装置反应空间大且加有玻璃片，能防止液体溅出来，C空间太小可能会爆炸，D钾与水反应太剧烈不易操作。
答案：B
4．世界闻名营养学家，全球生物化学会主席巴博亚罗拉博士称“硒”是延长寿命最重要的矿物质营养素，是一种珍贵稀有的矿物质营养素、一种珍贵稀有的矿物质，只存在于少量的天然食物中。硒是人体不可缺少的微量元素。已知硒为第四周期第ⅥA族元素,根据它在周期表中的位置推测，硒不可能具有的性质为
A．硒化氢很稳定
B．硒化氢的水溶液显弱酸性
C．非金属性弱于硫
D．其最高价氧化物的水化物酸性强于砷酸(H3AsO4)弱于溴酸(HBrO3)
【解析】硒、硫在同一主族，在周期表中硒位于硫的下方，其非金属性弱于硫。答案：A
5．（2010·西南师大附中高一检测）下列对非金属元素(稀有气体除外)的相关判断正确的是①非金属元素都是主族元素 ②单质在反应中都只能作氧化剂 ③氢化物常温下都是气态 ④氧化物常温下都可以与水反应生成酸 ⑤非金属元素R所形成的含氧酸盐(MaROb)中的R元素（除氟外）必定呈现正价
A．②⑤ B．①③ C．①⑤ D．②③④
【解析】选C。非金属元素都是主族元素，①对；单质在反应中既能作氧化剂又能做还原剂，如H2＋Cl2=2HCl反应中，H2是还原剂，Cl2是氧化剂，②错误；氢化物常温下大多数是气态，但也有的不是，如H2O，③错。大部分酸性氧化物（SiO2除外）和碱性氧化物常温下都可以与水反应生成酸或碱，但是两性氧化物Al2O3、不成盐氧化物CO、NO等都不和水反应，④错误；⑤正确。 故选C。
6．(2010·长沙高一检测）铯是一种碱金属元素，下列关于铯的叙述中，正确的是
A．CsOH是一种可溶于水的强碱
B．Cs在空气中燃烧，生成一种氧化物Cs2O
C．Cs与水反应，能发生爆炸，并放出O2
D．加热Cs2CO3，可生成氧化铯和二氧化碳
【解析】选A。由钠及其化合物的性质的递变规律可推测Cs及其化合物性质。与水反应激烈，与氧气生成复杂氧化物，对应碱碱性增强，碳酸盐易溶于水，受热不分解。
7．甲元素的原子序数是19，乙元素原子核外有两个电子层，最外电子层上有6个电子，丙元素是元素周期表第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素。由此推断：
(1)甲元素在周期表中位于第　　　周期；乙元素在周期表中位于第　　　族;丙元素的名称为　　　。 
(2)甲的单质与水反应的离子方程式　　　　　　　　　。乙单质与丙单质反应的化学方程式　　　　　　　　　。 
【解析】甲的原子序数是19,甲是钾元素,乙为氧元素,丙是锂元素。答案：(1)四　ⅥA　锂
(2)2K+2H2O2K＋+2OH－+H2↑　4Li+O22Li2O

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