2022-2023学年苏教版2019高中化学必修1 专题五 第一单元 第3课时　同主族元素的性质（学案+课时对点练 word版含解析）

第3课时　同主族元素的性质
[核心素养发展目标]　1.知道碱金属、卤素的结构和性质，能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变规律，形成“结构决定性质”的观念，强化宏观辨识与微观探析的学科核心素养。2.能设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性，提升科学探究与创新意识的学科核心素养。
一、碱金属
1．碱金属原子结构的相似性和递变性
元素名称 元素符号 原子结构示意图 相似性 递变性
锂 Li 最外层电子数均为1 从Li到Cs随核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大
钠 Na
钾 K
铷 Rb
铯 Cs
2.碱金属的物理性质
相似性：除了铯外，碱金属都是银白色的单质，硬度小，延展性好，密度比较小，熔点也比较低。
递变性：从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，密度逐渐增大[Na、K反常，ρ(K)<ρ(Na)]
3．碱金属的化学性质
(1)相似性
都是活泼金属，均易失去1个电子，在化合物中均为＋1价。
②碱金属的最高价氧化物(R2O)的水化物(ROH)，一般都具有强碱性。
(2)递变性
碱金属 Li Na K Rb Cs
与水反应的现象 反应较为缓和，锂浮在水面，并以稳定、适中的速度释放出气体 反应迅速并放热，钠融化成小球 反应迅速，伴有燃烧，轻微爆炸 剧烈反应，发生爆炸 剧烈反应，发生剧烈爆炸
由表可知 ⅠA族元素(氢元素除外)，从上到下，随着核电荷数的递增，碱金属的单质与水反应越来越剧烈，说明碱金属元素原子越来越易失电子，单质的还原性越来越强，元素的金属性越来越强。
(1)从锂到铯，碱金属单质的密度依次增大(　　)
(2)碱金属具有相似的化学性质，都是活泼金属(　　)
(3)从Li→Cs，其离子的氧化性依次减弱(　　)
(4)金属钾能从氯化钠溶液中置换出钠(　　)
(5)碱金属在自然界中能以游离态存在(　　)
(6)从Li→Cs与氧气反应越来越剧烈，产物越来越复杂(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
1．类比和推理是化学研究的重要方法，下列说法正确的是(　　)
A．锂和钠是银白色金属，则37号元素Rb的单质可能是银白色固体
B．Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，则Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2
C．卤素单质的熔点从F2到I2逐渐升高，则碱金属单质的熔点从Li到Cs也逐渐升高
D．少量钠保存在煤油中，则锂也保存在煤油中
答案　A
解析　Na2O2具有氧化性，SO2具有还原性，两者发生氧化还原反应生成Na2SO4，B错误；碱金属单质的熔点从Li到Cs逐渐降低，C错误；锂的密度小于煤油，放入煤油中锂会浮在煤油表面，所以金属锂不能保存在煤油中，D错误。
2．(2022·浙江丽水高一月考)下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　)
A．Li与H2O反应最剧烈
B．从Li到Cs，其单质熔、沸点逐渐升高
C．钾与氧气反应可生成多种氧化物
D．从Li到Cs最高价氧化物的水化物的碱性逐渐减弱
答案　C
解析　同一主族元素从上至下金属性逐渐增强，锂与水反应最不剧烈，A错误；碱金属元素从上至下其单质熔、沸点逐渐降低，B错误；同一主族元素从上至下金属性逐渐增强，其最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强，D错误。
(1)碱金属性质的递变规律
Li Na K Rb Cs
单质 与氧气 反应越来越剧烈，产物越来越复杂
Li2O Na2O、Na2O2 K2O、K2O2、KO2 氧化物更复杂
与水 反应越来越剧烈
反应缓慢 剧烈反应 轻微爆炸 剧烈爆炸
化合物 碱性强弱：LiOH(2)因Na、K都是很活泼的金属，易与H2O反应，故不能从溶液中置换出相对不活泼的金属。
二、卤素
1．卤素原子结构的相似性和递变性
元素名称 元素符号 原子结构示意图 相似性 递变性
氟 F 最外层均有7个电子 从F到I，随核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大
氯 Cl
溴 Br
碘 I
2.卤素单质的物理性质及用途
卤素单质 颜色和状态 密度 熔点/℃ 沸点/℃
F2 淡黄绿色气体 1.69 g·L－1(15 ℃) －219.6 －188.1
Cl2 黄绿色气体 3.214 g·L－1(0 ℃) －101 －34.6
Br2 深红棕色液体 3.119 g·cm－3(20 ℃) －7.2 58.78
I2 紫黑色固体 4.93 g·cm－3 113.5 184.4
分析上表可知，从F2到I2，颜色逐渐加深，熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大。
3．卤素单质的化学性质
(1)相似性
都是活泼的非金属元素，卤素的原子得电子的能力强，都容易得1个电子，其单质都具有较强的氧化性。故自然界中不存在游离态的卤素单质。
特别提醒　F2的氧化性特别强，则2F2＋2H2O===4HF＋O2。
(2)递变性
完成下列实验，观察并记录实验现象，写出有关的化学方程式。
实验操作 实验现象 化学方程式 实验结论
①将少量氯水分别加入盛有NaBr、KI溶液的试管中，振荡 溶液分别变为橙色、棕黄色 Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl、Cl2＋2KI===I2＋2KCl 随着核电荷数的递增，卤素单质的氧化性顺序为Cl2＞Br2＞I2
②将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，振荡，加入少量四氯化碳，振荡，静置 静置后分层，上层无色，下层紫红色 Br2＋2KI===2KBr＋I2
由上述实验可知，ⅦA族元素的非金属性从上到下逐渐减弱。
4．元素金属性与非金属性递变规律
通过研究，同一主族元素的原子最外层电子数相同，随着核电荷数的递增，电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，原子失去电子的能力逐渐增强，获得电子的能力逐渐减弱，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
同一周期元素(稀有气体元素除外)的原子，核外电子层数相同，随着核电荷数的递增，最外层电子数逐渐增加，原子半径逐渐减小，原子失去电子的能力逐渐减弱，得到电子的能力逐渐增强。因此，同一周期的元素(稀有气体元素除外)，从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
5．卤素的用途
牙膏中添加氟化钠可降低患蛀牙的概率，氯气可用于自来水和泳池杀菌消毒，碘酒在医疗中用于伤口的消毒。
(1)卤素单质在自然界中能以游离态存在(　　)
(2)卤素原子最外层都有7个电子，其最高化合价都为＋7(　　)
(3)HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱(　　)
(4)卤素单质都是双原子分子(　　)
(5)随核电荷数的增加，卤素单质的熔、沸点逐渐降低(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×
Ⅰ.卤素都是典型的非金属元素，其单质(X2)都具有氧化性。
(1)卤素易形成X－的原因是 。
(2)X2与H2化合的化学方程式是 ，其反应条件难易规律是 。
(3)将氯气通入碘化钾溶液中反应的离子方程式是 。
(4)举例说明氯气的氧化性比单质溴的氧化性强： 。
Ⅱ.砹(At)属于卤素，下列关于砹(At)及其化合物具有的性质推测不正确的是 (填字母)。
A．单质砹易溶于某些有机溶剂
B．AgAt是难溶于水的有色固体
C．HAtO4的酸性比HClO4的弱
D．HAt难溶于水，且受热很难分解
答案　Ⅰ.(1)卤素原子的最外层都有7个电子，易得到1个电子形成稳定结构　(2)H2＋X22HX　随原子序数的增大，与H2化合越来越难　(3)Cl2＋2I－===2Cl－＋I2　(4)氯气能从溴化钾溶液中置换出溴：Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2(答案合理均可)　Ⅱ.D
(1)同主族元素的原子结构与性质的关系
(2)同周期元素的原子结构与性质的关系
三、元素周期表的金属区和非金属区
(1)分界线的划分：沿着周期表中B、Si、As、Te、At和Al、Ge、Sb、Po之间画一条虚折线，分界线的左侧是金属元素，右侧是非金属元素。
(2)分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性，故元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线。
根据周期表中元素的金属性和非金属性递变规律分析(放射性元素除外)：什么元素的金属性最强？什么元素的非金属性最强？
提示　铯的金属性最强，氟的非金属性最强。
1．锂(Li)是世界上最轻的金属，它属于碱金属的一种。下列说法正确的是(　　)
A．碱金属单质在氧气中燃烧，都生成过氧化物
B．Li是碱金属中原子半径最小的元素
C．Li、Na、K、Rb＋的最外层都只有一个电子
D．Na＋比Li多一个电子层
答案　B
解析　碱金属单质在氧气中燃烧，并非都能生成过氧化物，如锂在氧气中燃烧只生成氧化锂，A错误；Li是碱金属中原子半径最小的元素，B正确；Li、Na、K的最外层只有一个电子，Rb＋的最外层是8个电子，C错误；Na＋和Li的电子层数相同，都有2个电子层，D错误。
2．下列关于卤素的叙述正确的是(　　)
A．卤素是典型的非金属元素，因此不能与其他非金属元素化合
B．卤素单质越活泼，其熔、沸点就越高
C．卤素单质都能和水剧烈反应
D．卤素单质都能和H2反应，且气态氢化物的热稳定性随单质氧化性的增强而增强
答案　D
解析　卤素是典型的非金属元素，能与其他非金属性较弱的非金属元素化合，例如氢气与氯气在光照条件下生成HCl，A项错误；卤素单质的相对分子质量越大，熔、沸点越高，从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，单质的活泼性逐渐减弱，但相对分子质量逐渐增大，熔、沸点逐渐升高，B项错误；卤素单质与水反应的剧烈程度与其非金属性有关，只有F2能与水剧烈反应，C项错误；卤素的非金属性越强，单质的氧化性越强，对应气态氢化物的稳定性越强，D项正确。
3．根据同主族元素的性质递变规律分析下面的推断，其中错误的是(　　)
A．氯化氢比溴化氢稳定
B．硒化氢比硫化氢稳定
C．氢氧化锶比氢氧化钙的碱性强
D．铍原子的失电子能力比镁弱
答案　B
解析　氯的非金属性比溴强，故HCl的稳定性比HBr强，A项正确；硒的非金属性比硫弱，故H2Se的稳定性比H2S弱，B项错误；同主族元素从上到下，金属性逐渐增强，故Sr(OH)2的碱性比Ca(OH)2的碱性强，Be的失电子能力比Mg弱，C、D项正确。
4．(1)常见卤素的气态氢化物中最不稳定的是 (写化学式)。
(2)下列单质的熔、沸点随原子序数递增而升高的是 (填字母，下同)。
A．碱金属 B．卤素
(3)下列反应中，更剧烈的是 。
A．钠与水反应 B．钾与水反应
(4)取下列溶液分装于两试管中，再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳，用力振荡、静置后，四氯化碳层显紫红色的是 。
A．溴化钠溶液 B．碘化钾溶液
答案　(1)HI　(2)B　(3)B　(4)B
解析　常见卤素中碘元素的非金属性最弱，故气态氢化物最不稳定的是HI；碱金属单质熔、沸点随原子序数的递增而降低，卤素单质的熔、沸点随原子序数的递增而升高；钾比钠活泼，与水反应更剧烈；氯水与NaBr、KI溶液分别生成Br2、I2，而二者的四氯化碳溶液分别为橙红色、紫红色。
题组一　碱金属
1．钾和钠的化学性质相似，下列说法能较好地解释这个事实的是(　　)
A．原子最外层电子数相同
B．都是金属元素
C．原子半径相差不大
D．最高化合价相同
答案　A
解析　结构决定性质，影响金属化学性质的主要因素是其原子核外电子的排布情况，尤其是最外层电子数。钾原子和钠原子的最外层电子数均为1，故对应单质的化学性质相似。
2．下列叙述错误的是(　　)
A．随着电子层数增多，碱金属元素的原子半径逐渐增大
B．碱金属具有强还原性，它们的离子具有强氧化性
C．碱金属单质的熔、沸点随着核电荷数的增大而降低
D．碱金属元素在自然界中都是以化合态存在的
答案　B
解析　碱金属具有强还原性，其原子很容易失电子，变成阳离子，其阳离子很难再得电子，氧化性很弱。
3．(2021·哈尔滨呼兰第一中学高一期末)下列说法正确的是(　　)
A．Li在O2中燃烧生成Li2O2
B．Ⅰ A族元素都是碱金属元素
C．碱性：LiOH＞NaOH
D．碱金属单质从Li到Cs熔点依次降低
答案　D
解析　Li在O2中燃烧生成Li2O，A错误；Ⅰ A族除H元素外，其他的元素统称为碱金属，B错误；元素的金属性越强，则其最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属性Na强于Li，故碱性：LiOH题组二　卤素
4．(2021·黑龙江齐齐哈尔高一期末)下列关于碱金属和卤素的叙述中正确的是(　　)
A．随着核电荷数的增加，碱金属单质的密度逐渐减小
B．随着核电荷数的增加，卤素单质的熔、沸点逐渐降低
C．随着核电荷数的增加，碱金属单质与水反应越来越剧烈
D．随着核电荷数的增加，卤素单质与氢气化合越来越容易
答案　C
解析　随着核电荷数的增加，大部分碱金属单质的密度逐渐增大，钠、钾反常，A错误；随着核电荷数的增加，卤素单质的熔、沸点逐渐升高，B错误；随核电荷数的增加，碱金属的金属性增强，碱金属单质与水反应越来越剧烈，C正确；随着核电荷数的增加，卤素的非金属性减弱，卤素单质与氢气化合越来越难，D错误。
5.部分卤素的某种性质A随核电荷数的变化趋势如图所示，则A可能表示(　　)
A．原子半径
B．气态氢化物的热稳定性
C．原子的电子层数
D．单质的密度
答案　B
解析　从氯到碘，原子半径逐渐增大，A项不符合题意；从HCl到HI，稳定性逐渐减弱，B项符合题意；从Cl到I，原子的电子层数逐渐增多，C项不符合题意；从Cl2到I2，单质的密度逐渐增大，D项不符合题意。
6．下列各组物质性质的比较正确的是(　　)
A．还原性：HF＞HCl＞HBr＞HI
B．稳定性：HFC．与水反应由易到难：Cl2＞Br2＞I2＞F2
D．密度：F2答案　 D
解析　A项应为HI＞HBr＞HCl＞HF；B项应为HF＞HCl＞HBr＞HI；C项应为F2＞Cl2＞Br2＞I2。
7．下列关于卤素由上到下性质递变规律的叙述，正确的是(　　)
①单质的氧化性增强　②单质的颜色加深　③气态氢化物的热稳定性增强　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．①③⑤
答案　 C
解析　F2、Cl2、Br2、I2的氧化性依次减弱，其对应的阴离子F－、Cl－、Br－、I－的还原性依次增强，故①错误，⑤正确；F2、Cl2、Br2、I2的颜色由淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色，逐渐加深，②正确；HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，③错误；F2、Cl2、Br2、I2在通常情况下其状态变化为气→液→固，则沸点逐渐升高，④正确。
题组三　同周期、同主族元素性质的变化规律
8．下列有关碱金属和卤素的说法中，错误的是(　　)
A．溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈
B．碱金属中，锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中，氟原子得电子的能力最强
C．钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
D．随核电荷数的增加，碱金属和卤素的熔、沸点都逐渐降低
答案　D
解析　溴的非金属性强于碘，故溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈，A项正确；碱金属中，锂的金属性最弱，故锂原子失去最外层电子的能力最弱，卤素中，氟的非金属性最强，故氟原子得电子的能力最强，B项正确；钾的金属性比钠强，故钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，C项正确；随核电荷数的增加，碱金属单质的熔、沸点逐渐降低，卤素单质的熔、沸点逐渐升高，D项不正确。
9．下列结论正确的是(　　)
①原子半径：K＞Cl＞S
②氢化物的热稳定性：HF＞H2S＞PH3
③单质氧化性：Cl2＞S＞Si
④酸性：H2SO4＞HClO
⑤碱性：KOH＞NaOH＞Mg(OH)2
A．①③④ B．⑤
C．②③④⑤ D．仅①③
答案　C
解析　①Cl、S位于第三周期，原子半径：S＞Cl，K位于第四周期，所以原子半径：K＞S＞Cl，错误；②非金属性：F＞S＞P，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，则氢化物的热稳定性：HF＞H2S＞PH3，正确；③非金属性：Cl＞S＞Si，元素的非金属性越强，对应单质的氧化性越强，则单质氧化性：Cl2＞S＞Si，正确；④H2SO4是强酸，HClO是弱酸，则酸性：H2SO4＞HClO，正确；⑤金属性：K＞Na＞Mg，元素的金属性越强，最高价氧化物的水化物的碱性越强，则碱性：KOH＞NaOH＞Mg(OH)2，正确。
题组四　元素周期表中元素的金属区与非金属区
10．元素周期表中的金属元素和非金属元素的分界线处用虚线表示。下列说法正确的是(　　)
A．虚线的左侧全部是金属元素
B．非金属性最强的元素是氟，其最高价氧化物的水化物酸性最强
C．Ⅰ A族元素的金属性一定强于 Ⅱ A族元素
D．Si是半导体，Ge也可能是半导体
答案　D
解析　虚线左侧还包括非金属元素氢；F无正价，也没有含氧酸；同周期的 Ⅰ A族元素金属性强于 Ⅱ A族元素，不同周期的不一定。
11．借助碱金属和卤素的递变性分析下列推断，其中正确的是(　　)
A．已知Ca是第四周期 Ⅱ A族的元素，故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱
B．已知As是第四周期ⅤA族的元素，故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强
C．已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈
D．已知Cl的核电荷数比F的核电荷数大，故Cl的原子半径比F的原子半径大
答案　D
解析　同主族元素从上到下，随着电荷数递增，电子层数递增，原子半径逐渐增大，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
12．下列事实不能说明X元素比Y元素的非金属性强的是(　　)
①与H2化合时X单质比Y单质容易
②X的最高价氧化物的水化物的酸性比Y的最高价氧化物的水化物的酸性强
③X原子的最外层电子数比Y原子的最外层电子数多
④X单质可以把Y从其氢化物中置换出来
⑤X元素的最高正价比Y的高
⑥气态氢化物溶于水后的酸性：X强于Y
A．②⑤⑥ B．③④⑥
C．①④⑥ D．③⑤⑥
答案　D
解析　①与H2越容易化合，则该元素的非金属性越强，不符合题意；②最高价氧化物的水化物的酸性越强，该元素的非金属性越强，不符合题意；③两元素如果位于同一周期，X原子最外层电子数多，则X在Y右边，则X非金属性更强，如果不在同一周期，则金属性不一定，符合题意；④该置换反应说明X单质的氧化性更强，因此X的非金属性强，不符合题意；⑤最高正价的高低不能比较非金属性的强弱，如非金属性：F＞Cl，但是F没有正价，符合题意；⑥气态氢化物的稳定性强弱可以比较元素的非金属性强弱，但是对应氢化物水溶液的酸性强弱不能比较非金属性的强弱，符合题意。
13．根据元素周期律，由下列事实进行推测，其中推测不合理的是(　　)
选项 事实 推测
A Mg与冷水反应缓慢，Ca与冷水反应较快 Ba(该元素位于第六周期Ⅱ A族)与冷水反应会更快
B Si是半导体材料，同族的Ge也是半导体材料 ⅣA族的元素都是半导体材料
C HCl在1 500 ℃时分解，HI在230 ℃时分解 HBr的分解温度介于二者之间
D Si与H2高温时反应，S与H2加热能反应 P与H2在高温时能反应
答案　B
解析　Si、Ge分别位于第三、四周期的 ⅣA族，它们分别在金属元素和非金属元素分界线两侧，具有金属性和非金属性，故可以作半导体材料，但并不是ⅣA族的元素都可以作半导体材料，B错误。
14．关于卤素(用X表示)的下列叙述正确的是(　　)
A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示
B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强
C．卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深
D．X－的还原性依次为F－答案　C
解析　A项，F2与H2O的反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2，不能用X2＋H2O===HXO＋HX表示；B项，HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱；D项，F2的性质极为活泼，遇盐溶液先和水反应，故不能将相对分子质量大的卤素从它的盐溶液里置换出来。
15．甲元素的原子序数是19，乙元素原子核外有2个电子层，最外层上有6个电子；丙是元素周期表 Ⅰ A族中金属性最弱的碱金属元素。由此推断：
(1)甲元素在元素周期表中的位置是 。
(2)甲的单质与水反应的离子方程式为
。
(3)乙单质与丙单质反应的化学方程式为 。
(4)甲元素和丙元素的最高价氧化物的水化物中碱性较强的是 (填化学式)。
答案　(1)第四周期 ⅠA族　(2)2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑　(3)4Li＋O22Li2O
(4)KOH
解析　甲元素的原子序数是19，则甲是K元素；乙元素原子核外有2个电子层，最外层上有6个电子，因此乙的原子序数是8，即乙是O元素；丙是元素周期表 Ⅰ A族中金属性最弱的碱金属元素，则丙是Li元素。(4)金属性：K＞Li，元素的金属性越强，最高价氧化物的水化物的碱性越强，则最高价氧化物的水化物的碱性较强的是KOH。
16．现有部分元素的性质或结构如表所示：
X 与Mg同周期，最外层电子数是最内层电子数的3倍
Y 常温下单质为双原子分子，为黄绿色有毒气体
Z 单质呈紫黑色，遇淀粉溶液显蓝色
(1)X的原子结构示意图为 。
(2)Z在元素周期表中的位置为 。
(3)判断非金属性：X Y(填“＞”“＜”或“＝”，下同)。
(4)判断非金属性：Y Z，写出结构上的原因：
。
(5)把氯气通入含11 g NaBr的溶液中，充分反应后将溶液蒸干，得到6.55 g残渣，回答NaBr是否完全反应？ (填“是”或“否”)，生成的NaCl的质量为 g。
答案　(1)　(2)第五周期ⅦA族　(3)＜ (4)＞　二者为同主族元素，但碘元素的原子电子层数多，原子半径大，得电子能力弱 (5)否　5.85
解析　由表中信息推断出X为S，Y为Cl，Z为I，则根据元素非金属性强弱判断的依据和同主族元素非金属性的递变规律可解答本题。