新蘇教版高中化學(xué)必修1學(xué)案 4：5.1.3 同主族元素的性質(zhì)

新蘇教版高中化學(xué)必修1PAGEPAGE1第3課時(shí)同主族元素的性質(zhì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解堿金屬元素、鹵素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，能從原子結(jié)構(gòu)角度解釋同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀(guān)念，強(qiáng)化宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。2．能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究同主族元素性質(zhì)的遞變性，提升科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】一、堿金屬元素1．堿金屬的物理性質(zhì)：2．原子結(jié)構(gòu)：(1)堿金屬元素的原子最外層電子數(shù)都是。(2)堿金屬元素的原子隨核電荷數(shù)逐漸增大，電子層數(shù)逐漸，原子半徑逐漸3．與水反應(yīng)：堿金屬元素隨核電荷數(shù)的增加，逐漸增強(qiáng)。自主探究：社會(huì)生產(chǎn)、科學(xué)研究和國(guó)防建設(shè)等部門(mén)，對(duì)時(shí)間的要求就高得多。它們要求時(shí)間要準(zhǔn)到千分之一秒，甚至百萬(wàn)分之一秒。為了適應(yīng)這些高精度的要求，人們制造出了一系列精密的計(jì)時(shí)器具，銫鐘就是其中的一種。銫鐘又叫“銫原子鐘”。銫屬于第6周期的堿金屬元素，推測(cè)金屬銫與水反應(yīng)的現(xiàn)象，寫(xiě)出反應(yīng)的方程式并判斷CsOH的堿性強(qiáng)弱。二、鹵族元素1．鹵族元素：。2．鹵素的存在：在化學(xué)反應(yīng)中都容易得到個(gè)電子，自然界中不存在態(tài)的鹵素單質(zhì)。3．鹵素單質(zhì)及其化合物在自然界的用途：在牙膏中添加可降低患蛀牙的概率，具有強(qiáng)氧化性的氯氣可用于自來(lái)水和泳池，碘酒在醫(yī)療中用于傷口的消毒等。4．鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)：(1)將氯水加入NaBr溶液中，反應(yīng)方程式為；(2)將氯水加入KI溶液中，反應(yīng)方程式為；(3)將溴水加入KI溶液中，反應(yīng)方程式為。則Cl2、Br2、I2的氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)?。自主探究：砹，原子序?shù)85，是一種人工放射性元素，化學(xué)符號(hào)源于希臘文“astator”，原意是“改變”。1940年美國(guó)科學(xué)家科森得到了砹。砹是原子序數(shù)最大的鹵族元素，根據(jù)鹵素性質(zhì)的遞變規(guī)律，回答下列問(wèn)題：(1)推測(cè)砹在元素周期表中的位置____________。(2)與H2化合能力：At2________I2(3)預(yù)測(cè)砹單質(zhì)的氧化性比碘單質(zhì)的氧化性______(填“弱”或“強(qiáng)”)。(4)砹原子的最外電子層上有________個(gè)電子?！竞献魈骄俊恳弧A金屬元素堿金屬元素單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性：(1)相似性(用R表示堿金屬元素)(2)遞變性：隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸增大，原子核對(duì)最外層電子的引力逐漸減小，堿金屬元素的原子失電子能力逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸增強(qiáng)。①②與O2的反應(yīng)越來(lái)越劇烈，產(chǎn)物更加復(fù)雜，如Li與O2反應(yīng)只能生成Li2O，Na與O2反應(yīng)還可以生成Na2O2，而K與O2反應(yīng)能夠生成KO2等。③與H2O的反應(yīng)越來(lái)越劇烈，如K與H2O反應(yīng)可能會(huì)發(fā)生輕微爆炸，Rb與Cs遇水發(fā)生劇烈爆炸。④最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性逐漸增強(qiáng)。即堿性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。探究思考：1．堿金屬鈁(Fr)具有放射性，它是堿金屬元素中重要的元素。試推測(cè)Fr的原子半徑比銫大還是小？FrOH是強(qiáng)堿還是弱堿？鈁能否與水反應(yīng)？2．煙花的顏色是由于不同金屬灼燒，發(fā)生焰色反應(yīng)顏色不同造成的。堿金屬灼燒時(shí)火焰呈現(xiàn)特殊顏色。(1)Li在空氣中加熱時(shí)的產(chǎn)物是什么？(2)碳酸銫受熱能分解嗎？(3)根據(jù)鈉、鉀單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)推測(cè)氯化銫和碳酸銫能溶于水嗎？典型例題：【典例】下列各組比較不正確的是()A．鋰與水反應(yīng)不如鈉與水反應(yīng)劇烈B．還原性：K＞Na＞Li，故Na可以從LiCl溶液中置換出金屬鋰C．熔、沸點(diǎn)：Li＞Na＞KD．堿性：LiOH＜NaOH＜KOH【母題追問(wèn)】(1)鋰、鈉、鉀、銣、銫各1g分別與足量的水反應(yīng)，其中反應(yīng)最劇烈的金屬是______。(2)鋰、鈉、鉀、銣、銫各1g分別與足量的水反應(yīng)，相同條件下，放出氫氣的體積最大的是______。二、鹵族元素鹵素元素單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性：(1)相似性(用X代表鹵族元素)：?jiǎn)钨|(zhì)X2eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(與氫氣反應(yīng)：X2＋H2=2HX,與水反應(yīng)\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(如X2＋H2O=HX＋HXOX為Cl、Br、I，,例外：2F2＋2H2O=4HF＋O2))))化合物→最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物(除氟外)都為強(qiáng)酸。(2)遞變性(X表示鹵族元素)隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸增大，原子核對(duì)最外層電子的引力逐漸減小，鹵素原子得電子的能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱。①②與H2反應(yīng)越來(lái)越難，對(duì)應(yīng)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，還原性逐漸增強(qiáng)，即：穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；還原性：HF＜HCl＜HBr＜HI。③鹵素單質(zhì)與變價(jià)金屬(如Fe)反應(yīng)時(shí)，F(xiàn)2、Cl2、Br2生成高價(jià)鹵化物(如FeX3)，而I2只能生成低價(jià)鹵化物(如FeI2)。④最高價(jià)氧化物的水化物的酸性逐漸減弱，即酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4，HClO4是已知含氧酸中酸性最強(qiáng)的酸。探究思考：1．試比較F、Cl、Br、I對(duì)應(yīng)氫化物的穩(wěn)定性，據(jù)此，能否判斷F、Cl、Br、I非金屬性的強(qiáng)弱？2．氯氣能從NaBr溶液中置換出Br2，F(xiàn)2比Cl2活潑，F(xiàn)2能否從NaBr溶液中置換出Br2？3．1826年，法國(guó)的一位青年波拉德把海藻燒成灰，用熱水浸取，再往里通氯氣，這時(shí)，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。詳細(xì)地進(jìn)行研究后證明，這深褐色的液體，是一種人們還未發(fā)現(xiàn)的新元素。(1)寫(xiě)出波拉德獲得溴、碘單質(zhì)的離子方程式。(2)比較Cl－、Br－、I－的還原性強(qiáng)弱，并從原子結(jié)構(gòu)角度解釋原因。典型例題：【典例】下列對(duì)鹵素的說(shuō)法不符合遞變規(guī)律的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐漸減弱B．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性逐漸減弱C．F－、Cl－、Br－、I－的還原性逐漸增強(qiáng)D．鹵素單質(zhì)按F2、Cl2、Br2、I2的順序顏色變淺，密度增大深化思考：(1)按HF、HCl、HBr、HI的酸性如何變化？(2)碘單質(zhì)有什么特殊性質(zhì)？【課堂測(cè)評(píng)】1．可能存在的第119號(hào)未知元素，屬于第ⅠA族元素，有人稱(chēng)為“類(lèi)鈁”。根據(jù)周期表中同族元素的相似性，下列有關(guān)“類(lèi)鈁”的預(yù)測(cè)中錯(cuò)誤的是()A．“類(lèi)鈁”原子半徑大于銫B．“類(lèi)鈁”與O2加熱反應(yīng)只能生成一種氧化物C．“類(lèi)鈁”在化合物中顯＋1價(jià)D．“類(lèi)鈁”與水反應(yīng)比Na與水反應(yīng)劇烈2．下列有關(guān)鹵族元素的說(shuō)法中，正確的是()A．酸性：HFO4>HClO4B．最外層電子數(shù)：Br>IC．密度：Cl2>Br2D．熱穩(wěn)定性：HBr>HI3．如圖表示堿金屬的某些性質(zhì)與核電荷數(shù)的變化關(guān)系，則下列各性質(zhì)中不符合圖示關(guān)系的是()A．還原性 B．與水反應(yīng)的劇烈程度C．熔點(diǎn) D．原子半徑4．已知鋇的金屬活動(dòng)性處于鉀和鈉之間。則下列變化中可能實(shí)現(xiàn)的是()A．鋇可從氯化鈉溶液中置換出金屬鈉B．鋇可從冷水中置換出氫氣C．鋇可從硫酸銅溶液中置換出銅D．在溶液中Ba2＋可氧化金屬鋅，生成Zn2＋5．下列操作能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A．檢驗(yàn)鈉和鉀：分別取小粒投入含酚酞的水中，觀(guān)察溶液顏色變化B．檢驗(yàn)氯化鈉、溴化鉀、碘化鉀溶液：分別滴加溴水，再加入四氯化碳，振蕩，觀(guān)察顏色C．除去氯化鉀中的少量碘化鉀：溶于水，并通入足量氯氣，加熱蒸干D．證明鉀比鈉活潑：向氯化鈉水溶液中加入一小粒鉀，觀(guān)察現(xiàn)象6．(1)鹵素(除砹外)氫化物中最不穩(wěn)定的是__________(寫(xiě)化學(xué)式)。(2)下列兩個(gè)元素族，單質(zhì)熔、沸點(diǎn)隨原子序數(shù)遞增而升高的是________(填序號(hào))。A．堿金屬B．鹵素(3)下列反應(yīng)中，更劇烈的是______(填序號(hào))。A．鈉與水反應(yīng)B．鉀與水反應(yīng)(4)在穩(wěn)定存在的堿金屬元素(除鈁外)中，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性最強(qiáng)的是________，寫(xiě)出此元素的單質(zhì)與水反應(yīng)的離子方程式：___________________。(5)取下列溶液分裝兩試管，再分別依次加入少量氯水和少量四氯化碳，用力振蕩、靜置后，四氯化碳層顯紫紅色的是________(填序號(hào))。A．溴化鈉溶液B．碘化鉀溶液(6)鹵族元素中，氫化物熱穩(wěn)定性最強(qiáng)的是________；寫(xiě)出向KI溶液中通入Cl2的離子方程式_______________________________________________________?！緟⒖即鸢浮俊咀灾鲗W(xué)習(xí)】一、堿金屬元素1．銀白色較小增大降低2．(1)1(2)增多增大3．金屬性自主探究：提示：金屬銫與水能劇烈反應(yīng)，甚至發(fā)生劇烈的爆炸，反應(yīng)的方程式為2Cs＋2H2O=2CsOH＋H2↑，CsOH屬于強(qiáng)堿。二、鹵族元素1．氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)2．1游離3．氟化鈉殺菌消毒4．(1)Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2(2)Cl2＋2KI=2KCl＋I(xiàn)2(3)Br2＋2KI=2KBr＋I(xiàn)2Cl2>Br2>I2自主探究：提示：(1)第七周期ⅦA族(2)<(3)弱(4)7【合作探究】一、堿金屬元素探究思考：1．提示：Fr的原子半徑比銫大；FrOH是強(qiáng)堿；鈁能跟水反應(yīng)生成相應(yīng)的堿和氫氣，由于反應(yīng)劇烈而發(fā)生爆炸。2．(1)提示：Li2O。(2)提示：堿金屬的碳酸鹽很穩(wěn)定，受熱難分解。(3)提示：能。堿金屬單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)具有相似性，依據(jù)NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水推測(cè)CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。典型例題：【典例】【解析】選B。鋰的活潑性比鈉弱，與水反應(yīng)不如鈉劇烈，A正確；Na不能置換出LiCl溶液中的Li，而是先與H2O反應(yīng)，B錯(cuò)誤；堿金屬元素從Li到Cs，熔、沸點(diǎn)逐漸降低，C正確；堿性：LiOH＜NaOH＜KOH，D正確?！灸割}追問(wèn)】(1)提示：銫。堿金屬元素從Li到Cs金屬性依次增強(qiáng)，故反應(yīng)最劇烈的金屬是Cs。(2)提示：鋰。等質(zhì)量的堿金屬與足量的水反應(yīng)，摩爾質(zhì)量越小與水反應(yīng)放出H2越多，鋰放出H2最多。二、鹵族元素探究思考：1．提示：能。穩(wěn)定性HF＞HCl＞HBr＞HI；氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，則對(duì)應(yīng)元素的非金屬性越強(qiáng)，即非金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)镕＞Cl＞Br＞I。2．提示：不能；F2能與NaBr溶液中的水反應(yīng)生成HF和O2，不能從NaBr溶液中置換出Br2。3．(1)提示：Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－，Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。(2)提示：Cl－、Br－、I－的還原性：Cl－＜Br－＜I－。按Cl－、Br－、I－順序，離子的電子層數(shù)逐漸增多，離子半徑逐漸增大，原子核對(duì)最外層電子的吸引力逐漸減小，失去電子的能力逐漸增強(qiáng)，故Cl－、Br－、I－的還原性逐漸增強(qiáng)。典型例題：【典例】【解析】選D。從F→I，原子半徑依次增大，單質(zhì)氧化性逐漸減弱，陰離子的還原性逐漸增強(qiáng)，氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，鹵素單質(zhì)按F2、Cl2、Br2、I2的順序顏色變深，密度也增大。深化思考：(1)提示：按HF、HCl、HBr、HI的酸性逐漸增強(qiáng)。(2)提示：淀粉遇碘變藍(lán)。【課堂測(cè)評(píng)】1．【解析】選B。堿金屬元素從上到下原子半徑逐漸增大，A正確；“類(lèi)鈁”與O2反應(yīng)的產(chǎn)物比O2與鈉反應(yīng)的產(chǎn)物更加復(fù)雜，B錯(cuò)誤；“類(lèi)鈁”位于第ⅠA族，在化合物中的化合價(jià)為＋1價(jià)，C正確；同主族元素隨著核電荷數(shù)的增加，金屬性逐漸增強(qiáng)，和水反應(yīng)的激烈程度增加，D正確。2．【解析】選D。氟元素?zé)o正價(jià)，無(wú)最高價(jià)含氧酸，A錯(cuò)誤；鹵族元素的最外層電子數(shù)都是7，B錯(cuò)誤；隨著原子序數(shù)的增大，鹵族元素單質(zhì)的密度逐漸增大，氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，C錯(cuò)誤，D正確。3．【解析】選C。由圖可知，隨著核電荷數(shù)的增大，堿金屬的性質(zhì)呈增大趨勢(shì)，而堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)隨核電荷數(shù)的增大而降低。4．【解析】選B。由于鋇可以與水反應(yīng)，所以鋇和鈉一樣并不能置換出水溶液中的金屬離子。5．【解析】選C。鈉、鉀與水反應(yīng)都生成強(qiáng)堿，使溶液呈紅色，A錯(cuò)誤；NaCl、KBr與溴水均不反應(yīng)，故無(wú)法區(qū)別，B錯(cuò)誤；鉀與NaCl溶液中的H2O反應(yīng)，而不可能置換出鈉，D錯(cuò)誤。6．【解析】(1)鹵素中碘元素的非金屬性最弱，氫化物最不穩(wěn)定的是HI；(2)堿金屬元素的單質(zhì)熔、沸點(diǎn)隨原子序數(shù)遞增而降