鲁科版（2019）必修第二册 1.3.2研究同主族元素的性质 课件(共95张PPT)

(共95张PPT)
第2课时　
研究同主族元素的性质
一、ⅠA族(除H外)元素性质的递变规律探究
1.原子结构特点
(1)原子结构
(2)对比归纳
①相似性:最外层电子数都是__。
②递变性:随着核电荷数的增加,电子层数_________,
原子半径_________。
1
逐渐增多
逐渐增大
2.单质及化合物性质的递变性
3.碱金属元素的性质与原子结构之间的关系
从Li→Cs,最外层电子数均为1,但随核电荷数的增加,
电子层数逐渐_____→原子半径逐渐_____→原子核对
最外层电子(1个)的引力逐渐_____→元素原子的失电
子能力逐渐_____→元素的金属性逐渐_____。
增多
增大
减弱
增强
增强
【情境·思考】
某兴趣小组在实验室中完成了如图所示的实验:
(1)请叙述上述实验现象的异同点。
提示:相同点有:金属浮在水面上,熔成闪亮的小球,小球四处游动,发出“嘶嘶”的响声;反应后的溶液呈红色。不同点有:钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。
(2)你从上述实验能得出什么样的结论
提示:通过上述实验可以得出与水反应剧烈程度:K>Na;金属的活泼性:K>Na。
二、卤族元素性质的递变规律探究
1.卤族元素原子结构和性质的相似性
元素
(名称与符号) 氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I)
最外层电子数 都为__
最高正价 无 ___价
最低负价 都为___价
自然界中
存在形态 全部以_______形式存在
7
+7
-1
化合态
元素
(名称与符号) 氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I)
最高价
含氧酸 无 _____ _____ ____
气态氢化物 ___ ____ ____ ___
HClO4
HBrO4
HIO4
HF
HCl
HBr
HI
2.卤族元素性质的递变性
(1)卤族元素单质的物理性质及递变性。
　　单质
物理　　　
性质　　　 F2 Cl2 Br2 I2
颜色 浅黄
绿色 _____色 _______色 _____色
状态 气体 气体 液体 固体
密度 逐渐_____
熔、沸点 逐渐_____
黄绿
深红棕
紫黑
增大
升高
(2)卤素单质的结构及化学性质递变性。
3.卤族元素的性质与原子结构之间的关系
从F→I,随着核电荷数的增加,电子层数逐渐_____→原
子半径逐渐_____→原子核对最外层电子的引力逐渐
_____→元素原子的得电子能力逐渐_____→元素的非金
属性逐渐_____。
增多
增大
减弱
减弱
减弱
【巧判断】
(1)同主族元素自上至下,碱金属和卤族元素单质的熔、沸点都逐渐增大。 (　　)
提示:×。同主族元素自上至下,碱金属单质的熔、沸点逐渐降低,卤素单质的熔、沸点逐渐增大。
(2)同主族元素随核电荷数的增加,气态氢化物的稳定性逐渐增强。 (　　)
提示:×。同主族元素随核电荷数的增加,气态氢化物的稳定性逐渐减弱。
三、同主族元素性质的递变规律
【微思考】
你能说明同主族元素性质相似性和递变性的原因吗
提示:同主族元素原子的最外层电子数相同,所以同主族元素性质具有相似性。同主族元素原子的电子层数逐渐增多,原子半径增大,所以元素原子失电子能力增强,得电子能力减弱,元素的金属性增强,非金属性减弱。
知识点一　碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性
【重点释疑】
1.相似性(R表示碱金属元素)
2.递变性
随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减小,碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强,金属性逐渐增强。
(1)
(2)碱金属的化学性质及比较
【思考·讨论】
(1)K比Na活泼,K可以从钠盐溶液中置换出Na吗 为什么
提示:不能。钾与水反应生成KOH和氢气。
(2)碱金属的阳离子没有还原性,所以有强氧化性,这句话对吗 为什么
提示:不对。碱金属的阳离子很稳定,不具有强氧化性。
【案例示范】
【典例】下列对碱金属性质的叙述中,正确的是(　　)
A.碱金属元素的单质具有强还原性,可置换出硫酸铜溶
液中的铜单质
B.碱金属单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物
C.碱金属单质都能与水反应生成碱和氢气
D.碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而升高
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)明确碱金属的物理和化学性质;
(2)明确碱金属性质上的差异性。
【解析】选C。A项,碱金属元素的单质具有强还原性,但活泼的金属易与H2O反应,故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属,错误;B项,锂在空气中燃烧生成的是氧化锂,而不是过氧化锂,错误;D项,碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低,错误;C项,碱金属都能与水反应生成对应的碱和氢气,只是反应越来越剧烈,正确。
【误区警示】碱金属元素性质的差异性
同主族元素的性质,不但要记住其相似性和递变性,还要注意违背一般规律的特殊性质。
(1)碱金属单质的密度逐渐增大,但K单质的密度小于Na;Na、K都可以保存在煤油中,但Li不能保存在煤油中,而应保存在石蜡中。
(2)碱金属元素只有Li与O2反应生成Li2O 一种产物,其他与O2反应的产物至少有两种。
(3)碱金属元素的最高价氧化物对应的水化物中只有LiOH微溶,其他均为易溶于水的碱。
【迁移·应用】
关于碱金属元素的说法中正确的是 (　　)
A.ⅠA族元素都是碱金属元素
B.Rb与K分别与酸反应,K更剧烈
C.金属钾具有强还原性,K+具有强氧化性
D.Fr常温下与水反应会发生爆炸
【解析】选D。ⅠA族元素还有氢元素,A错;Rb的金属性强于K,与酸反应,Rb更剧烈,B错;由于钾原子的最外层只有1个电子,钾单质具有较强的还原性,但是其失去电子后形成的K+最外层已经达到8电子的稳定结构,其氧化性非常弱,C错;Fr是还原性比Li、Na、K、Rb都强的金属单质,与水反应会发生爆炸,D正确。
【补偿训练】
1.(2019·云南高一检测)下列有关碱金属的说法不正确的是 (　　)
A.均为ⅠA族元素,最外层均有1个电子
B.单质的还原性:Li>Na>K>Rb>Cs
C.碱性:LiOHD.由Li到Cs,核电荷数依次增加,电子层数、原子半径依次增大
【解析】选B。碱金属元素位于周期表第ⅠA族,主族序
数等于原子最外层电子数,最外层电子数为1,故A正确;
同主族电子层数依次增加,失电子能力越来越强,还原
性增强,单质的还原性:Li性越强形成的碱的碱性越强,LiOH加,电子层数、原子半径依次增大,故D正确。
2.下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　)
A.K与H2O反应最剧烈
B.Rb比Na活泼,故Rb可以从钠盐溶液中置换出Na
C.碱金属的阳离子没有还原性,所以有强氧化性
D.从Li到Cs都易失去最外层1个电子,且失电子能力逐渐增强
【解析】选D。A项,Cs与水反应最剧烈;B项,Rb先与水反应,不会置换出Na;C项,碱金属阳离子很稳定,不具有强氧化性。
3.(2019·四方区高一检测)如图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系,则下列各性质中不符合图示关系的是 (　　)
A.还原性 B.与水反应的剧烈程度
C.熔点 D.原子半径
【解析】选C。由图可知,随着核电荷数的增大,碱金属的性质呈递增趋势,而碱金属单质的熔点随核电荷数的增大而降低。
【素养提升】
社会生产、科学研究和国防建设等部门,对时间的要求特别高。它们要求时间要精准到千分之一秒,甚至百万分之一秒。为了适应这些高精度的要求,人们制造出了一系列精密的计时器具,铯钟就是其中的一种。铯钟又叫“铯原子钟”。
铯属于第6周期的碱金属元素,推测金属铯与水反应的现象,写反应的方程式并判断CsOH的碱性强弱。
提示:碱金属元素随电子层数的增加,金属性逐渐增强。金属铯与水能剧烈反应,甚至发生剧烈的爆炸,反应的方程式为2Cs+2H2O====2CsOH+H2↑,CsOH属于强碱。
知识点二　卤素单质的相似性和递变性
【重点释疑】
1.相似性
2.递变性
具体情况如下:
物质 性质
单质 从F2→I2与H2反应越来越难
氢化物 稳定性:HF>HCl>HBr>HI
还原性:HF酸性:HF最高价氧
化物对应
水化物 酸性:HClO4>HBrO4>HIO4
(氟没有含氧酸)
3.特殊性
(1)F2能与水反应,反应方程式为2F2+2H2O====4HF+O2。因此,F2不能从溶液中置换出其他卤素单质。
(2)通常情况下,氟没有正价,所以氟没有含氧酸。
(3)溶解性:通常情况下,除F2外,卤素单质在水中的溶解度都不大,但是均易溶于有机溶剂。
(4)卤素单质都有毒,液溴易挥发,保存时常用水密封。
【知识拓展】
1.卤素的特性
(1)氟元素无正价,无含氧酸。F-的还原性极弱。
(2)X2+H2O====HX+HXO而2F2+2H2O====4HF+O2
(3)在常温下,Br2是唯一一种液态非金属单质。
(4)碘为紫黑色固体,易升华,淀粉遇I2变蓝色。
(5)氢氟酸为弱酸,而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。
2.溴和碘在有机溶剂中的颜色
溴和碘在有机溶剂中浓度不同,颜色不同。碘在水中一般为黄色到褐色,在有机溶剂中一般为紫色到紫红色;溴在水中一般为黄色到棕色,在有机溶剂中一般为橙色到橙红色。在一定条件下,溶液颜色可以作为判断是否有相应物质生成的依据。
【思考·讨论】
(1)已知还原性I->Br->Cl->F-,试从原子结构的角度分析其原因是什么
提示:还原性即微粒失去电子的能力。按I-→Br-→Cl-→F-的顺序,离子的半径逐渐减小,原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大,失去电子的能力逐渐减弱,故还原性逐渐减弱。
(2)相对分子质量小的卤素单质一定可将相对分子质量大的卤素从它的卤化物溶液里置换出来吗
提示:不一定,将F2通入NaCl溶液中不能置换出Cl2,而发生反应2F2+2H2O====4HF+O2。
【案例示范】
【典例】(2019·镇江高一检测) 1940年,意大利化学
家西格雷发现了第85号元素,它被命名为“砹(At)”。
在希腊文里,砹的意思是“不稳定”。西格雷后来迁居
到了美国,和美国科学家科里森、麦肯齐在加利福尼亚
大学用“原子大炮”——回旋加速器加速氦原子核,
轰击金属铋209,由此制得了第85号元素——“亚碘”,即是砹。砹(At)是卤族元素中位于碘后面的元素,推测砹和砹的化合物正确的是 (　　)
A.与H2化合的能力:At2>I2
B.砹在常温下是白色固体
C.砹原子的最外层上有7个电子
D.砹易溶于水,难溶于四氯化碳
【解题指南】解答本题重点注意以下两个方面:
(1)卤素单质性质的相似性。
(2)卤素单质与氢气等化合能力的递变性。
【解析】选C。
A
(×) 从F到At,元素的非金属减弱,与H2化合的能力逐渐减弱
B
(×) 从F到At,单质的颜色逐渐加深。I2是紫黑色固体,故砹在常温下不可能是白色固体
C
(√) 卤素原子的最外层上都有7个电子
D
(×) 由I2微溶于水,易溶于四氯化碳,可推知砹不可能易溶于水,难溶于四氯化碳
【迁移·应用】
1.(2019·临沂高一检测)下列说法中,不符合ⅦA族元素性质特征的是 (　　)
A.从上到下元素的非金属性增强
B.易形成-1价离子
C.从上到下,最高价氧化物的水化物酸性减弱(F除外)
D.从上到下,氢化物的还原性依次增强
【解析】选A。同主族元素,从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,选项A符合题意;第ⅦA族元素原子最外层有7个电子,易得1个电子形成-1价离子,选项B不符合题意;从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,所以最高价氧化物的水化物酸性逐渐减弱,选项C不符合题意;同主族元素,从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,所以氢化物的还原性依次增强,选项D不符合题意。
2.元素周期表中卤族元素的单质、化合物的性质从上到下呈现一定的递变性,下列叙述正确的是(　　)
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】选C。①～⑤的分析如下:
物理
性质 单质的颜色加深 ②正确
单质的沸点升高 ④正确
化学
性质 单质的氧化性减弱 ①错误
阴离子的还原性增强 ⑤正确
气态氢化物的稳定性减弱 ③错误
【补偿训练】
1.下列各组物质性质的比较中,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【解析】选D。A项应为HI>HBr>HCl>HF;B项应为HF>HCl>HBr>HI;C项应为F2>Cl2>Br2>I2。
2.下列关于卤素(用X表示)及其化合物的性质的叙述,正确的是 (　　)
A.其单质都能与水反应,通式为X2+H2O====HX+HXO
B.HX易溶于水,其水溶液都是强酸
C.其单质都有颜色,都有毒
D.最高价含氧酸的通式为HXO4
【解析】选C。本题考查卤素及有关化合物的基本性质,解答本题,除掌握一般规律外,还要注意F2及氟的化合物的特殊性:①F2与水反应置换H2O中的氧生成O2,不像其他卤素单质;②F是最强的非金属,在化合物中不表现正价,HF的溶液表现弱酸性。
【素养提升】
2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。
(1)请确定铟在元素周期表中的位置
提示:In为49号元素,根据元素周期表中元素的排布规律,In是第五周期第ⅢA族元素。
(2) In的中子数与电子数的差值为多少。
提示: In的中子数为115-49=66,电子数为49,中子数与电子数的差值为66-49=17。
(3)根据铟在元素周期表中的位置,判断下列对In元素性质的推测是否正确。
可能的性质 正误判断
能与酸反应产生氢气 ___
能与碱反应产生氢气 ___
氧化物既能与酸反应又能与碱反应 ___
原子半径: In>Al ___
√
×
×
√
(4)若铟与铷(37Rb)同周期,试比较In(OH)3与RbOH碱性
的强弱。
提示:In是第五周期第ⅢA族元素,Rb为第五周期第ⅠA
族元素,金属性In知识点三　同主族元素性质的相似性和递变规律
【重点释疑】
同主族元素原子结构与性质的递变规律
内容 同主族(自上而下)
原子结构 电子层数 增多
最外层电子数 相同
原子半径 逐渐增大
内容 同主族(自上而下)
元素性质 原子得电子能力 减弱
原子失电子能力 增强
元素的金属性 增强
元素的非金属性 减弱
元素的主要化合价 最高正价数=主族序数
(F无正价,O无最高正价)
内容 同主族(自上而下)
单质和化合物 单质还原性与氧化性 还原性增强,氧化性减弱
非金属元素气态氢化物的形成及稳定性 形成由易到难,稳定性由强到弱
内容 同主族(自上而下)
单质和化合物 最高价氧化物对应的水化物酸碱性 酸性 减弱
碱性 增强
非金属气态氢化物的还原性 增强

离子氧化还原能力 阳离子氧化性 减弱
阴离子还原性 增强
【思考·讨论】
(1)Li、Na、K在空气中燃烧分别生成Li2O、Na2O2、KO2(超氧化钾)说明什么问题
提示:说明Li、Na、K活动性依次增强。
(2)Na、K为什么保存在煤油中
提示:钠、钾保存在煤油中,以避免与空气中的O2、H2O反应。
(3)利用原子结构如何解释F、Cl、Br、I得失电子能力的变化
提示:F、Cl、Br、I最外层都有7个电子,都易得一个电子达到稳定结构,但原子半径依次增大,得电子能力逐渐减弱。
【案例示范】
【典例】(2019·潍坊高一检测)X、Y两种元素,原子序数均小于20;X、Y原子的最外层电子数相等,且原子半径XA.若X(OH)n为强碱,则Y(OH)n也一定为强碱
B.若HnXOm为强酸,则X的氢化物溶于水一定显酸性
C.若X元素形成的单质是X2,则Y元素形成的单质一定是Y2
D.若Y的最高正价为+m,则X的最高正价一定为+m
【解题指南】解答本题时应注意以下几点:
(1)同主族元素性质的递变规律;
(2)熟悉各主族常见元素的性质,尤其第2、3周期的;
(3)注意一些元素的特殊性。
【解析】选A。X、Y原子的最外层电子数相同,且原子
序数<20,说明X、Y为同一主族的元素,又X的原子半径
小于Y,说明在周期表中X位于Y的上方。A项,若X(OH)n
为强碱,则X为金属元素,根据同主族元素性质的递变规
律,Y也为金属元素,且Y元素原子的失电子能力要强于
X元素原子,Y(OH)n应该比X(OH)n的碱性更强;B项,若
HnXOm为HNO3,氮元素的氢化物NH3溶于水显碱性;C项,若X元素为氧,则Y元素为硫,形成的单质是S;D项,若Y元素为氯,则X元素为氟,氯元素的最高正价为+7价,但氟元素无正价。
【母题追问】(1)若Y能形成H3YO4的化合物,则X也能形成H3XO4的化合物吗
提示:不能。若Y能形成H3YO4的化合物,则X、Y应为第ⅤA族的氮、磷元素,氮元素形成的HNO3。
(2)若Y形成氢化物的水溶液呈酸性,则X形成的氢化物的水溶液也一定呈酸性吗
提示:不一定。若X、Y为第ⅥA族元素,H2S呈酸性,而H2O呈中性。
【迁移·应用】
1.(2019·烟台高一检测)硒与氧同主族,与钾同周期。下列关于硒的叙述正确的是 (　　)
A.非金属性比硫强
B.氢化物比HBr稳定
C.原子序数为34
D.最高价氧化物的水化物显碱性
【解析】选C。硒与钾同周期即与溴同周期,硒与氧同主族,则硒与溴同周期且相邻。利用同主族性质的递变规律,非金属性:硒比硫弱,选项A错误;利用同周期性质的递变规律,H2Se不如HBr稳定,选项B错误;利用已知信息推知硒原子序数为34,选项C正确;硒为非金属,其最高价氧化物的水化物显酸性,选项D错误。
2.(2019·洛阳高一检测) 下列关于物质性质递变规律的叙述不正确的是 世纪金榜导学号(　　)
A.原子的还原性:K>Na>Mg>Al
B.原子的氧化性:F>Cl>S>P
C.最高价含氧酸的酸性:H2CO3D.氢化物的稳定性:HCl【解析】选D。可根据元素在周期表中的位置及同周
期、同主族元素性质的递变规律来进行分析判断,选项
A、B、C正确;选项D中氢化物的稳定性应是HCl>H2S> PH3>SiH4。
【课堂回眸】