化學(xué)講義4.1.2原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

4.1.2原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)(精講）思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖常見考點(diǎn)常見考點(diǎn)考點(diǎn)一堿金屬【例1】下列關(guān)于Li、Na、K、Rb、Cs的敘述均正確的一組是①金屬性最強(qiáng)的是鋰②氧化性最強(qiáng)的是鋰離子③在自然界中均以化合態(tài)形式存在④Li的密度最大⑤銫與水反應(yīng)十分劇烈，甚至?xí)l(fā)生爆炸A．①②③ B．④⑤ C．②④ D．②③⑤【答案】D【解析】①同主族從上到下，元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，即Cs的金屬性最強(qiáng)，故①錯誤；②單質(zhì)的還原性越強(qiáng)，則其離子的氧化性越弱，同主族從上到下，元素的金屬性增強(qiáng)，則Li＋的氧化性最強(qiáng)，故②正確；③堿金屬都是活潑的金屬，自然界中均以化合態(tài)形式存在，故③正確；④從上到下堿金屬元素單質(zhì)的密度呈增大的趨勢，Cs的密度最大，故④錯誤；⑤Cs的金屬性非常強(qiáng)，與水反應(yīng)十分劇烈，故⑤正確；綜上所述，②③⑤正確，故選D?！疽挥缛础?．（2022·陜西西安·高一期中）下列關(guān)于堿金屬元素的說法中，正確的是A．IA族元素都是堿金屬元素B．在常溫下Cs與水反應(yīng)會發(fā)生爆炸C．金屬鉀具有強(qiáng)還原性，K+具有強(qiáng)氧化性D．堿金屬單質(zhì)可將銅從其鹽溶液中置換出來【答案】B【解析】A．IA族元素中的H不屬于堿金屬元素，A錯誤；B．根據(jù)堿金屬元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，從上至下，隨著原子序數(shù)的遞增，金屬性越來越強(qiáng)，與水反應(yīng)越來越劇烈，銫的金屬性最強(qiáng)，在常溫下與水反應(yīng)會發(fā)生爆炸，B正確；C．金屬鉀具有強(qiáng)還原性，但K+具有弱氧化性，C錯誤；D．由于堿金屬單質(zhì)性質(zhì)太活潑，遇到水溶液時優(yōu)先和水反應(yīng)生成堿和氫氣，因此不能將銅從其鹽溶液中置換出來，D錯誤；答案選B。2．（2022·江蘇南通·高一期中）據(jù)《自然》雜志最近報(bào)道。“絕緣純水首次在實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)成金屬”：研究人員將一小點(diǎn)水滴在一滴堿金屬(如鈉、鉀)上。在一個真空室內(nèi)，室溫下以液體形式存在的鈉鉀合金從一個噴嘴滴下。然后水蒸氣再通過管道進(jìn)入真空室，在金屬液滴的外部形成一個極薄的外層；最后，電子和金屬陽離子從鈉鉀合金中流入水中，形成導(dǎo)電的“金屬水”。下列有關(guān)說法錯誤的是A．水與堿金屬能發(fā)生氧化還原反應(yīng)B．“金屬水”靠陽離子、電子和陰離子的移動導(dǎo)電C．“金屬水”中陽離子的總數(shù)等于自由移動的電子的總數(shù)D．鈉、鉀都是活潑金屬，化學(xué)性質(zhì)相似【答案】B【解析】A．堿金屬與水反應(yīng)生成堿和氫氣，H和堿金屬的化合價都發(fā)生變化，是氧化還原反應(yīng)，A正確；B．根據(jù)題意可知，金屬水中沒有陰離子，B錯誤；C．金屬單質(zhì)的化合價為0，因此正負(fù)電荷數(shù)相等，堿金屬的陽離子均為+1價，故陽離子的總數(shù)等于自由移動的電子的總數(shù)，C正確；D．Na和K處在同一個主族，最外層只有1個電子，容易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，屬于活潑金屬，且化學(xué)性質(zhì)相似，D正確；故選B。3．（2021·甘肅省徽縣第二中學(xué)高一階段練習(xí)）下列有關(guān)鋰及其化合物的敘述中，不正確的是A．LiHCO3受熱能分解B．Li可以與N2化合生成LiN3C．Li2CO3與鹽酸反應(yīng)生成無色氣體D．Li在氧氣中燃燒產(chǎn)物L(fēng)i2O中含有離子鍵【答案】B【解析】A．鋰與鈉位于第IA族，性質(zhì)具有相似性，均能失去最外層的一個電子，體現(xiàn)還原性，但由于原子核外電子層有差異，使得原子核對核外電子引力有差異，因此化學(xué)性質(zhì)上具有差異性。NaHCO3受熱易分解，生成碳酸鈉、二氧化碳和水，則LiHCO3受熱也能分解，故A正確；B．Na與N2化合生成Na3N(氮化鈉)，則Li與N2化合生成Li3N(氮化鋰)，故B錯誤；C．Na2CO3與鹽酸反應(yīng)生成無色氣體CO2，則Li2CO3與鹽酸反應(yīng)也能生成無色氣體CO2，故C正確；D．Na與氧氣反應(yīng)，常溫下生成Na2O，點(diǎn)燃條件下產(chǎn)物是Na2O2，而Li的金屬性弱于Na，Li在氧氣中燃燒產(chǎn)物是Li2O，它是離子化合物，含有離子鍵，故D正確。故選B?？键c(diǎn)二鹵族元素【例21】（2022·上海市進(jìn)才中學(xué)高一期末）溴、碘均為鹵族元素，下列關(guān)于溴、碘說法錯誤的是。A．將分別通入NaBr溶液和NaI溶液中，可以得到溴單質(zhì)和碘單質(zhì)B．溴單質(zhì)和碘單質(zhì)在四氯化碳中的溶解度均大于它們在水中的溶解度C．碘酒可以使淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)D．通常將固體添加到食鹽中來制作碘鹽【答案】A【解析】A．將分別通入NaBr溶液和NaI溶液中，直接與水反應(yīng)，無法得到溴單質(zhì)和碘單質(zhì)，A項(xiàng)錯誤；B．溴單質(zhì)和碘單質(zhì)是非極性分子，易溶于非極性分子組成的溶劑，四氯化碳是非極性溶劑，水是極性溶劑，根據(jù)相似相溶原理可以知道，溴單質(zhì)和碘單質(zhì)在水溶液中溶解度很小，但在四氯化碳中溶解度很大，B項(xiàng)正確；C．碘酒中含碘單質(zhì)，遇淀粉變藍(lán)，則能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)，C項(xiàng)正確；D．食鹽中添加碘酸鉀()加工碘鹽可以補(bǔ)充碘，D項(xiàng)正確；答案選A。【例22】（2022·上海市青浦區(qū)第一中學(xué)高一期中）甲、乙、丙三種無色溶液各含有一種X－離子(X－為Cl－、Br－、I－)，向甲中加入淀粉和新制的氯水變?yōu)槌壬?，將此溶液加入丙中，丙中液體無明顯變化，則甲、乙、丙依次為A．Br－、I－、C1－ B．Br－、Cl－、I－C．Cl－、Br－、I－ D．Cl－、I－、Br－【答案】A【解析】甲、乙、丙三種無色溶液各含有一種X－離子(X－為Cl－、Br－、I－)，向甲中加入淀粉和新制的氯水變?yōu)槌壬瑒t生成了溴單質(zhì)，說明甲中含有Br－，將此溶液加入丙中，丙中液體無明顯變化，說明丙中沒有I－，而含有Cl－，則乙中含有I－，因此甲、乙、丙依次為Br－、I－、C1－，故A符合題意。綜上所述，答案為A。【例23】（2022·江蘇南通·高一期中）為驗(yàn)證鹵素單質(zhì)Cl2、Br2、I2氧化性的相對強(qiáng)弱，某小組用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持儀器已略去，氣密性已檢驗(yàn))。實(shí)驗(yàn)過程：Ⅰ.打開彈簧夾，打開活塞a，滴加濃鹽酸。Ⅱ.當(dāng)B和C中的溶液都變?yōu)辄S色時，夾緊彈簧夾。Ⅲ.當(dāng)B中溶液由黃色變?yōu)榧t棕色時，關(guān)閉活塞a。Ⅳ.……(1)A中產(chǎn)生黃綠色氣體對應(yīng)的化學(xué)方程式是_______。(2)B中溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_______。(3)浸有NaOH溶液的棉花的作用_______，寫出反應(yīng)的離子方程式：_______。(4)為驗(yàn)證溴的氧化性強(qiáng)于碘，過程Ⅳ的操作是_______，現(xiàn)象是_______。(5)氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性逐漸減弱的原因：同主族元素從上到下原子核外電子層數(shù)依次增多，原子半徑逐漸增大，_______(填“失電子”或“得電子”)能力逐漸減弱?！敬鸢浮?1)2KMnO4＋16HCl=5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O＋2KCl(2)Cl2＋2Br=Br2＋2Cl(3)

是吸收沒反應(yīng)的氣體，防止污染空氣

Cl2＋2OH=Cl＋ClO＋H2O(4)

打開活塞b，使C中少量溶液滴入D中

D中溶液變?yōu)樗{(lán)色(5)得電子【解析】驗(yàn)證鹵素單質(zhì)氧化性的相對強(qiáng)弱，裝置A：高錳酸鉀溶液和濃鹽酸反應(yīng)生成氯化錳、氯化鉀、氯氣和水，裝置A中生成氯氣，燒瓶上端濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)色，驗(yàn)證氯氣的氧化性強(qiáng)于碘，裝置B：裝置B中盛有溴化鈉，氯氣進(jìn)入裝置B中，氯氣氧化溴離子為溴單質(zhì)，溶液呈橙紅色，驗(yàn)證氯的氧化性強(qiáng)于溴，氯氣有毒，能被氫氧化鈉吸收，浸有氫氧化鈉的棉花防止氯氣污染空氣，當(dāng)B和C中的溶液都變?yōu)辄S色時，夾緊彈簧夾，為驗(yàn)證溴的氧化性強(qiáng)于碘，實(shí)驗(yàn)時應(yīng)避免氯氣的干擾，當(dāng)B中溶液由黃色變?yōu)樽丶t色時，說明有大量的溴生成，此時應(yīng)關(guān)閉活塞a，否則氯氣過量，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論，以此解題。(1)黃綠色氣體為氯氣，KMnO4是氧化劑，Cl2是氧化產(chǎn)物，則KMnO4的氧化性比Cl2強(qiáng)，反應(yīng)的離子方程式為：2KMnO4＋16HCl=5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O＋2KCl；(2)氯氣的氧化性強(qiáng)于溴，將氯氣通入NaBr溶液中會有單質(zhì)溴生成，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Cl2+2Br═Br2+2Cl；(3)Cl2有毒，污染空氣，故用氫氧化鈉來進(jìn)行尾氣處理，利用的原理是氯氣能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，故氫氧化鈉溶液的作用是：是吸收沒反應(yīng)的氣體，防止污染空氣；離子方程式為：Cl2＋2OH=Cl＋ClO＋H2O；(4)為驗(yàn)證溴的氧化性強(qiáng)于碘，應(yīng)將C中生成的溴加入到盛有KI溶液的D中，如發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則生成碘單質(zhì)，而D溶液中淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán)，故答案為：打開活塞b，使C中少量溶液滴入D中；D中溶液變?yōu)樗{(lán)色；(5)氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性逐漸減弱的原因：同主族元素從上到下，原子半徑增大，對核外電子的吸引能力減弱，得電子能力逐漸減弱?！疽挥缛础?．（2022·上海市延安中學(xué)高一期末）下列有關(guān)溴、碘的說法中正確的是A．溴和碘只能從海水中提取B．單質(zhì)溴溶解在四氯化碳中呈現(xiàn)紫紅色C．在碘化鉀溶液中加入淀粉溶液呈藍(lán)色D．存放液溴的試劑瓶要用橡皮塞密封并用水封【答案】A【解析】A．溴和碘在陸地上的含量極少，而在海水中含量豐富，因此只能從海水中提取，故A正確；B．單質(zhì)溴溶于水呈橙黃色，溶于四氯化碳呈橙紅色，故B錯誤；C．碘化鉀中的碘是碘離子，不能使淀粉溶液變藍(lán)，故C錯誤；D．溴具有揮發(fā)性，存放時加水液封，防止揮發(fā)，但液溴會腐蝕橡膠，不能用橡膠塞存放液溴，故D錯誤；答案選A。2．（2022·上海金山·高一期末）檢驗(yàn)?zāi)碂o色溶液中是否含有，所用試劑不合理的是A．氯水和淀粉溶液 B．硝酸酸化的硝酸銀溶液C．氯水和淀粉碘化鉀溶液 D．氯水和苯【答案】C【解析】A．氯水能把氧化為I2，I2能使淀粉溶液變藍(lán)，故不選A；B．與Ag+反應(yīng)生成黃色AgI沉淀，用硝酸酸化的硝酸銀溶液可以檢驗(yàn)，故不選B；C．淀粉碘化鉀溶液引入了，干擾無色溶液中的檢驗(yàn)，故選C；D．氯水能把氧化為I2，苯能萃取碘水中的碘，某無色溶液中加入氯水和苯，若上層液體呈紫紅色，說明無色溶液中含有，故不選D；選C。3．（2022·福建·廈門雙十中學(xué)高一階段練習(xí)）某實(shí)驗(yàn)小組探究和I的反應(yīng)規(guī)律，實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如表：實(shí)驗(yàn)及試劑編號無色NaClO3溶液用量/mL試管中溶液顏色淀粉KI試紙顏色10.05淺黃色無色20.20深黃色無色30.25淺黃色藍(lán)色40.30無色藍(lán)色(1)取實(shí)驗(yàn)2后的溶液，進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)：①檢驗(yàn)的還原產(chǎn)物。取上層清液，___(填操作和現(xiàn)象)，說明被還原為Cl。②實(shí)驗(yàn)2中和I發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：___。(2)查閱資料：一定條件下，I和I2都可以被氧化成。作出假設(shè)：NaClO3溶液用量增加導(dǎo)致溶液褪色的原因是過量的NaClO3溶液與(1)中的反應(yīng)產(chǎn)物繼續(xù)反應(yīng)，同時生成Cl2。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：取少量實(shí)驗(yàn)4中的無色溶液進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步佐證其中含有。其中試劑X可以是___(填標(biāo)號)。a．碘水

b．KMnO4溶液

c．NaHSO3溶液獲得結(jié)論：NaClO3溶液用量增加導(dǎo)致溶液褪色的原因是___(用離子方程式表示)。(3)小組同學(xué)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，通過改變實(shí)驗(yàn)4中硫酸溶液的用量，獲得如表實(shí)驗(yàn)結(jié)果：編號6.0mol·L1H2SO4溶液用量試管中溶液顏色淀粉—KI試紙顏色50.25mL淺黃色無色對比實(shí)驗(yàn)4和5，可以獲得的結(jié)論是____?！敬鸢浮?1)

滴加AgNO3，有白色沉淀產(chǎn)生

+6I+6H+=Cl+3I2+3H2O(2)

c

2+I2=Cl2↑+(3)和I的反應(yīng)規(guī)律與H+(或H2SO4)的用量有關(guān)【解析】本實(shí)驗(yàn)的目的，是通過改變NaClO3溶液用量，由產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推斷反應(yīng)的產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)探究和I的反應(yīng)規(guī)律。(1)①檢驗(yàn)的還原產(chǎn)物Cl，需使用硝酸銀溶液，實(shí)驗(yàn)操作：取上層清液，滴加AgNO3，有白色沉淀產(chǎn)生，說明被還原為Cl。②實(shí)驗(yàn)2中和I發(fā)生反應(yīng)，由溶液的顏色可以推知，產(chǎn)物中含有I2，離子方程式：+6I+6H+=Cl+3I2+3H2O。答案為：滴加AgNO3，有白色沉淀產(chǎn)生；+6I+6H+=Cl+3I2+3H2O；(2)證明實(shí)驗(yàn)4中的無色溶液中含有，需加入還原劑，在碘水、KMnO4溶液、NaHSO3溶液中，只有NaHSO3具有還原性，所以試劑X可以是c。通過不斷增加NaClO3溶液的用量，溶液的顏色先變深后變淺，則表明I2能被NaClO3氧化，從而得出結(jié)論：NaClO3溶液用量增加導(dǎo)致溶液褪色的原因是2+I2=Cl2↑+。答案為：c；2+I2=Cl2↑+；(3)對比實(shí)驗(yàn)4和5可知，改變硫酸的用量，反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生改變，從而得出結(jié)論：和I的反應(yīng)規(guī)律與H+(或H2SO4)的用量有關(guān)。答案為：和I的反應(yīng)規(guī)律與H+(或H2SO4)的用量有關(guān)?？键c(diǎn)三綜合運(yùn)用【例3】在已經(jīng)提取氯化鈉、溴、鎂等化學(xué)物質(zhì)的富碘鹵水中，采用以下所給的工藝流程生產(chǎn)單質(zhì)碘：(1)碘位于元素周期表中的第______周期______族。(2)步驟③加Fe的目的是______。(3)寫出步驟④的化學(xué)方程式：______。(4)上述生產(chǎn)流程中，可以利用的副產(chǎn)物是______，考慮原料循環(huán)利用，若將該副產(chǎn)物制成生產(chǎn)所需的試劑，先后還需加入______來進(jìn)行處理。(5)甲物質(zhì)見光易變黑，其原因是(化學(xué)方程式表示)：______。(6)可采用如圖所示的簡易裝置進(jìn)行第⑤步操作，在扎有小孔的濾紙上有固體凝結(jié)，該分離提純方法的名稱是______?！敬鸢浮浚?）五

ⅦA

使碘化銀轉(zhuǎn)化為碘化亞鐵(FeI2)和單質(zhì)銀

2FeI2＋3Cl2=2I2＋2FeCl3

Ag

稀硫酸、稀硝酸

2AgI2Ag＋I(xiàn)2

升華【解析】(1)在元素周期表中，碘與氟同主族且位于溴的下方，所以位于第五周期ⅦA族。答案為：五；ⅦA；(2)步驟③加Fe，是為了與AgI反應(yīng)，將碘元素轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，所以目的是使碘化銀轉(zhuǎn)化為碘化亞鐵(FeI2)和單質(zhì)銀。答案為：使碘化銀轉(zhuǎn)化為碘化亞鐵(FeI2)和單質(zhì)銀；(3)步驟④中，Cl2與FeI2反應(yīng)，生成I2和FeCl3，化學(xué)方程式：2FeI2＋3Cl2=2I2＋2FeCl3。答案為：2FeI2＋3Cl2=2I2＋2FeCl3；(4)上述生產(chǎn)流程中，可以利用的副產(chǎn)物是Ag，考慮原料循環(huán)利用，若將該副產(chǎn)物制成生產(chǎn)所需的試劑(即硝酸銀)，應(yīng)先除去混有的鐵粉，再用稀硝酸溶解，所以先后還需加入稀硫酸、稀硝酸來進(jìn)行處理。答案為：Ag；稀硫酸、稀硝酸；(5)甲物質(zhì)為AgI，見光易分解生成銀而變黑，其原因是：2AgI2Ag＋I(xiàn)2。答案為：2AgI2Ag＋I(xiàn)2；(6)第⑤步操作是將粗碘提純，在扎有小孔的濾紙上有固體凝結(jié)，該分離提純方法是先將碘由固體變?yōu)檎羝?，然后再將蒸汽變?yōu)楣腆w，所以名稱是升華。答案為：升華?！疽挥缛础?．下列關(guān)于堿金屬和鹵素單質(zhì)的有關(guān)說法正確的是A．隨原子序數(shù)遞增，堿金屬密度一定增大 B．堿金屬都呈銀白色C．液溴采用水封法保存 D．碘的升華是化學(xué)變化【答案】C【解析】A．隨著原子序數(shù)增大，堿金屬密度呈增大趨勢，但是K的密度比Na小，A錯誤；B．堿金屬中Cs為金黃色，其余為銀白色，B錯誤；C．由于Br2易揮發(fā)，且密度比水大，故可采用水封法抑制其揮發(fā)，C正確；D．碘的升華屬于物理變化，D錯誤；故答案選C。2．（2022·河南鄭州·高一期末）下面是元素周期表的一部分，按要求回答下列問題：ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA02⑥⑦⑨3①③⑤⑧⑩4②④?(1)已知⑥號元素的一種核素的中子數(shù)為8，則其最簡單的氣態(tài)氫化物的摩爾質(zhì)量為___________。(2)非金屬性最強(qiáng)的單質(zhì)與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。(3)某元素的最高價氧化物的水化物既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，該元素的元素符號是___________，向該元素和⑧號元素組成的化合物溶液中，緩緩滴加NaOH溶液至過量，現(xiàn)象為___________。(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；比較⑧與?單質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱，請將方案填入下表。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論_______