高中化學 第1章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期律 第3節(jié) 元素周期表的應用（第2課時）預測同主族元素的性質(zhì)學案 魯科版必修2-魯科版高中必修2化學學案

第2課時預測同主族元素的性質(zhì)1．以ⅠA族、ⅦA族元素為例，掌握同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。(重點)2．能運用原子結(jié)構(gòu)理論初步解釋同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。3．掌握由同主族元素的性質(zhì)特點預測不熟悉元素的性質(zhì)。(難點)4．了解元素周期表的應用。同主族元素的性質(zhì)[基礎·初探]1．鹵族元素原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相似性和遞變性(1)相似性最高化合價0均為＋7最低化合價均為－1氣態(tài)氫化物HFHClHBrHI最高價氧化物的水化物無HClO4(強酸)HBrO4(強酸)HIO4(強酸)(2)單質(zhì)的物理性質(zhì)及遞變性單質(zhì)物理性質(zhì)F2Cl2Br2I2顏色淺黃綠色黃綠色深紅棕色紫黑色狀態(tài)氣體氣體液體固體密度逐漸增大熔、沸點逐漸升高(3)結(jié)構(gòu)及化學性質(zhì)的遞變性結(jié)構(gòu)及性質(zhì)規(guī)律原子半徑eq\o(→,\s\up13(FClBrI),\s\do13(原子半徑逐漸增大))單質(zhì)的氧化性eq\o(→,\s\up13(F2Cl2Br2I2),\s\do13(氧化性逐漸減弱))陰離子的還原性eq\o(→,\s\up13(F－Cl－Br－I－),\s\do13(還原性逐漸增強))與H2化合的難易程度eq\o(→,\s\up13(F2Cl2Br2I2),\s\do13(與H2化合越來越難))氫化物的穩(wěn)定性eq\o(→,\s\up13(HFHClHBrHI),\s\do13(穩(wěn)定性逐漸減弱))最高價氧化物對應水化物的酸性eq\o(→,\s\up13(HClO4HBrO4HIO4),\s\do13(酸性逐漸減弱))2.堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相似性與遞變性(1)相似性①原子的最外電子層都有1個電子。②最高化合價均為＋1價。③都是活潑的金屬元素，單質(zhì)都能與氧氣、水等物質(zhì)發(fā)生反應。④最高價氧化物對應的水化物一般具有很強的堿性。(2)遞變性結(jié)構(gòu)及性質(zhì)規(guī)律原子半徑eq\o(→,\s\up13(LiNaKRbCs),\s\do13(原子半徑增大))單質(zhì)的還原性eq\o(→,\s\up13(LiNaKRbCs),\s\do13(單質(zhì)還原性增強))與水、氧氣反應的劇烈程度eq\o(→,\s\up13(LiNaKRbCs),\s\do13(與H2O、O2反應越來越劇烈))最高價氧化物對應水化物的堿性eq\o(→,\s\up13(LiOHNaOHKOHRbOHCsOH),\s\do13(堿性逐漸增強))3.同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律[探究·升華][思考探究]1．Li、Na、K在空氣中燃燒分別生成Li2O、Na2O2、KO2(超氧化鉀)說明什么問題？如何保存鉀單質(zhì)？【提示】說明Li、Na、K活動性依次增強；保存鉀時應保存在煤油中，以避免與空氣中的O2、H2O反應。2．利用原子結(jié)構(gòu)如何解釋F、Cl、Br、I得失電子能力的變化？【提示】F、Cl、Br、I最外層都有7個電子，都易得一個電子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但原子半徑依次增大，得電子能力逐漸減弱。[認知升華]元素周期表中元素性質(zhì)的變化規(guī)律[題組·沖關(guān)]題組1鹵素性質(zhì)變化規(guī)律1．下列關(guān)于ⅦA族元素的說法中不符合遞變規(guī)律的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐漸減弱B．F－、Cl－、Br－、I－的還原性逐漸增強C．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性逐漸減弱D．HF、HCl、HBr、HI水溶液的酸性逐漸減弱【解析】從F到I原子半徑逐漸增大，單質(zhì)的氧化性逐漸減弱，則其對應陰離子的還原性逐漸增強，故A、B兩項均正確；從F到I，其氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性逐漸減弱，C項正確；F－半徑較小，與H結(jié)合穩(wěn)定，HF在水中難以電離出H＋，為弱酸，故酸性強弱關(guān)系為HF<HCl<HBr<HI，D項錯誤?！敬鸢浮緿2．下列事實可以證明氯、溴、碘三種元素的非金屬性依次減弱的是()【導學號：55102041】A．熔沸點：I2>Br2>Cl2B．酸性：HClO3>HBrO3>HIO3C．穩(wěn)定性：HCl>HBr>HID．氧化性：HClO>HBrO>HIO【解析】元素的非金屬性強弱可以從其最高價氧化物對應水化物的酸性強弱或其單質(zhì)與氫氣反應生成氣態(tài)氫化物的難易程度以及對應氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性強弱來判斷，故C項正確。【答案】C3．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，對砹及其化合物的敘述，正確的是()A．與H2化合能力：At2>I2B．砹在常溫下為白色固體C．砹原子的最外電子層上有7個電子D．砹能從NaCl溶液中置換出氯單質(zhì)【解析】從F2到At2，元素的非金屬性逐漸減弱，與H2化合能力逐漸減弱，A項不正確；由F2到I2，單質(zhì)的顏色依次加深，I2是紫黑色固體，則砹為黑色固體，B項不正確；鹵族元素的原子，最外層上都有7個電子，C項正確；因氧化性Cl2>At2，所以At2不能從溶液中置換出Cl2，D項不正確?！敬鸢浮緾題組2堿金屬元素性質(zhì)變化規(guī)律4．下列各組比較不正確的是()A．銫與水的反應現(xiàn)象比鈉劇烈B．還原性：K>Na>LiC．熔點：Li>Na>KD．堿性：LiOH>NaOH>KOH【解析】銫的活動性比鈉強，與水反應比鈉更劇烈，甚至會爆炸，A項正確；隨著電子層數(shù)增多，堿金屬的金屬性逐漸增強，單質(zhì)的還原性依次增強，即還原性：K>Na>Li，B項正確；堿金屬元素從Li到Cs，熔、沸點逐漸降低，即Li>Na>K>Rb>Cs，C項正確；從Li到Cs，堿金屬元素的金屬性逐漸增強，對應最高價氧化物的水化物堿性依次增強，即堿性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH，D項錯誤?！敬鸢浮緿5．關(guān)于鋰的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的判斷，錯誤的是()【導學號：55102042】①與水反應比鈉劇烈②原子半徑比鈉?、垩趸锉┞队诳諝庖孜斩趸饥荜栯x子最外層電子數(shù)和鈉離子相同⑤其單質(zhì)是強還原劑A．只有① B．①和④C．②和③ D．③和⑤【解析】Li與Na位于同一主族，但原子序數(shù)比Na的小，原子半徑比Na的小，金屬性比Na的弱，與水反應不如Na劇烈，①錯，②對；Li2O是堿性氧化物，能與CO2反應，③對；Li＋最外層有2個電子，Na＋最外層有8個電子，④錯；堿金屬元素的單質(zhì)都是很強的還原劑，⑤對?！敬鸢浮緽6．某主族元素原子R的第五電子層上只有一個電子。下列描述正確的是()A．其單質(zhì)在常溫下與水的反應不如鈉劇烈B．其原子半徑比鉀離子半徑小C．其碳酸鹽易溶于水D．其氫氧化物不能使氫氧化鋁溶解【解析】由主族元素原子R的第五電子層上只有一個電子可知：R位于周期表第5周期ⅠA族，為Rb(銣)。由同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律可知，Rb的金屬性強于Na，故其與水的反應比Na更劇烈；RbOH的堿性強于NaOH，因NaOH可使Al(OH)3溶解，則RbOH也一定能使Al(OH)3溶解；Rb、K同主族，且Rb比K多一個電子層，則Rb的原子半徑比K的原子半徑大；又Na2CO3、K2CO3均易溶于水，可類推出Rb2CO3也應易溶于水?！敬鸢浮緾題組3同周期、同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律7．下列說法正確的是()A．同主族元素的原子序數(shù)越大非金屬性越強B．同周期主族元素的原子序數(shù)越大半徑越大C．同周期主族元素的原子序數(shù)越大越易失電子D．同主族元素的原子序數(shù)越大金屬性越強【解析】同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小，失電子能力逐漸減弱，B、C項均錯，同主族元素從上到下金屬性增強，非金屬性減弱，A項錯誤，D項正確?！敬鸢浮緿8．下列各組物質(zhì)性質(zhì)的比較中正確的是()A．酸性：H3PO4>H2SO4>HClO4B．堿性：Mg(OH)2>Ca(OH)2>KOHC．熱穩(wěn)定性：H2S>H2O>HFD．氧化性：F2>Cl2>Br2>I2【解析】元素非金屬性Cl>S>P，則酸性HClO4>H2SO4>H3PO4，A不正確；元素金屬性K>Ca>Mg，則堿性KOH>Ca(OH)2>Mg(OH)2，B不正確；元素非金屬性F>O>S，則熱穩(wěn)定性：HF>H2O>H2S，C不正確；元素非金屬性F>Cl>Br>I，則氧化性F2>Cl2＞Br2＞I2。【答案】D9．已知P、S、Cl、As、Br五種元素在元素周期表中的位置如圖所示。下列比較關(guān)系正確的是()【導學號：55102043】PSClAsBrA.原子半徑：As>Cl>PB．熱穩(wěn)定性：HCl>AsH3>HBrC．還原性：As3－>S2－>Cl－D．酸性：H3AsO4>H2SO4>H3PO4【解析】A項，原子半徑：As>P>Cl，A項錯誤；B項，非金屬性：Cl>Br>As，熱穩(wěn)定性：HCl>HBr>AsH3，B項錯誤；C項，非金屬性：Cl>S>As，對應陰離子的還原性：As3－>S2－>Cl－，C項正確；D項，非金屬性：S>P>As，其最高價氧化物對應水化物的酸性：H2SO4>H3PO4>H3AsO4，D項錯誤?！敬鸢浮緾元素周期表的應用[基礎·初探]1．利用元素周期表尋找新材料(1)在金屬元素和非金屬元素的交界處尋找半導體材料。(2)在過渡金屬元素中尋找優(yōu)良的催化劑，并通過加入少量稀土元素改善其性能。(3)在ⅣB到ⅥB族的過渡金屬元素中尋找耐高溫、耐腐蝕的材料，用以制造火箭、導彈、宇宙飛船等。(4)利用元素周期表，還可以尋找合適的超導材料、磁性材料等。2．利用元素周期表指導探礦(1)相對原子質(zhì)量較小的元素在地殼中含量較多，相對原子質(zhì)量較大的元素在地殼中含量較少。(2)原子序數(shù)是偶數(shù)的元素在地殼中含量較多，原子序數(shù)是奇數(shù)的元素在地殼中含量較少。(3)地球表面的元素多數(shù)呈現(xiàn)高價態(tài)，處于巖層深處的元素多數(shù)呈現(xiàn)低價態(tài)。(4)堿金屬一般是強烈的親石元素，主要富集于巖石圈。[探究·升華][思考探究]1．什么元素(放射性元素除外)的金屬性最強？什么元素的非金屬性最強？分別位于元素周期表中的什么位置？【提示】銫的金屬性最強，氟的非金屬性最強，分別位于元素周期表的左下角和右上角。2．如果已知X、Y為周期表中相鄰的兩元素，且它們的最高價氧化物對應水化物的酸性強弱為X>Y，能否確定它們的相對位置？【解析】可根據(jù)元素非金屬性的變化規(guī)律確定它們的相對位置。由已知條件可確定非金屬性為X>Y，所以，如果它們同周期，則X在Y的右面；如果它們同主族，則X在Y的上面。[認知升華]1．元素“位、構(gòu)、性”之間的關(guān)系(1)元素的原子結(jié)構(gòu)與元素在周期表中位置的關(guān)系：結(jié)構(gòu)→位置eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù),周期序數(shù)＝電子層數(shù),主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)))(2)元素的原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系：eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(結(jié)構(gòu)→性質(zhì)))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①同周期最外層電子數(shù)越小，原子半徑,越大→越易失電子，還原性越強,②同周期最外層電子數(shù)越多，原子半徑,越小→越易得電子，氧化性越強))(3)元素性質(zhì)與元素在周期表中位置的關(guān)系：2．元素“位、構(gòu)、性”關(guān)系的應用(1)比較同主族元素的金屬性、非金屬性、最高價氧化物對應的水化物的酸堿性、氫化物的穩(wěn)定性等。(2)比較同周期元素及其化合物的性質(zhì)。(3)比較不同周期、不同主族元素的性質(zhì)時，要找出參照物。(4)推斷一些未學過的元素的某些性質(zhì)?！緶剀疤嵝选?．“位、構(gòu)、性”關(guān)系及規(guī)律只適用于主族元素，不適用于副族元素。2．酸性比較應是最高價氧化物對應的水化物，而低價、中間價的含氧酸或無氧酸不遵循此規(guī)律。[題組·沖關(guān)]題組1元素“位、構(gòu)、性”之間的關(guān)系1．已知砷(As)為第ⅤA族元素，下列砷元素形成的化合物的化學式錯誤的是()A．氫化物：AsH3B．最高價氧化物：As2O5C．砷化鈉：NaAsD．含氧酸：H3AsO4【解析】砷的化合價為－3、＋3、＋5，根據(jù)化合價規(guī)則可知C項錯誤?！敬鸢浮緾2．如圖所示的表為元素周期表短周期的一部分，下列有關(guān)A、B、C、D四種元素的敘述正確的是()A.原子半徑大小比較為A>B>C>DB．生成的氫化物穩(wěn)定性為A>B>C>DC．A與C形成的陰離子可能有ACeq\o\al(2－,3)D．A、B、C、D的單質(zhì)常溫下均不導電【解析】由A、B、C、D在元素周期表中的位置可以得到四種元素分別為C、N、O、P。在同一主族中，隨著原子序數(shù)的增加原子半徑逐漸增大，故D>B，A錯誤；氫化物的穩(wěn)定性與非金屬性有關(guān)，非金屬性越強氫化物的穩(wěn)定性就越強，在同一周期中，隨著原子序數(shù)的增加非金屬性逐漸增強，所以氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強，即氫化物穩(wěn)定性為C>B>A，B錯誤；C與O可以形成COeq\o\al(2－,3)離子，C正確；C形成的石墨單質(zhì)在常溫下可以導電，D錯誤。【答案】C3．四種短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，W、X的簡單離子具有相同電子層結(jié)構(gòu)，X的原子半徑是短周期主族元素原子中最大的，W與Y同族，Z與X形成的離子化合物的水溶液呈中性。下列說法正確的是()【導學號：55102044】A．簡單離子半徑：W<X<ZB．W與X形成的化合物溶于水后溶液呈堿性C．氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：W<YD．最高價氧化物的水化物的酸性：Y>Z【解析】四種短周期主族元素的原子序數(shù)依次增大，X的原子半徑是短周期主族元素原子中最大的，則X為Na元素；Z與X(Na)形成的離子化合物的水溶液呈中性，則Z為Cl元素；因W與X的簡單離子電子層結(jié)構(gòu)相同，且W與Y同族，則W可能為N(或O)元素、Y可能為P(或S)元素。A項，Na＋與N3－(或O2－)電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，電子層數(shù)越多離子半徑越大，故離子半徑：Na＋<N3－(或O2－)<Cl－。B項，W與X形成的化合物Na2O、Na2O2(或Na3N)溶于水后的溶液均為NaOH溶液(或NaOH和NH3的混合溶液)，呈堿性。C項，元素的非金屬性越強，其氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越強，故熱穩(wěn)定性：W>Y。D項，最高價氧化物對應的水化物中HClO4是最強的無機酸?！敬鸢浮緽題組2無機推斷4．現(xiàn)有A、B、X、Y、Z五種短周期元素，原子序數(shù)逐漸增大。它們的性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)如下表：元素性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)A原子核內(nèi)只有一個質(zhì)子B單質(zhì)是空氣中含量最多的氣體X原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍Y短周期元素中原子半徑最大的元素(稀有氣體除外)Z最高正化合價與最低負化合價的代數(shù)和為6(1)X、Y、Z的元素名稱分別為___________、____________、__________。(2)X、Y、Z形成的簡單離子半徑由大到小的順序為_____(用r表示半徑)。(3)W元素的核電荷數(shù)是B、X的核電荷數(shù)的和，則W與Z的氫化物穩(wěn)定性為____________>____________(填化學式)。(4)A、B兩元素形成的高中化學常見化合物的水溶液顯______性。(5)Z單質(zhì)與水反應的離子方程式為_______________________________