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基础课时24　原子结构与元素的性质
学习目标　1.以第ⅠA族的碱金属元素、第ⅦA族的卤族元素为例，通过探究认识同主族元素性质(金属性与非金属性)的递变规律，并能用原子结构理论加以解释。2.通过比较、归纳、实验等方法预测同主族元素的相似性与递变性，能根据元素的“位置”“结构”的特点预测和解释元素的性质。
一、碱金属元素
(一)知识梳理
1.碱金属元素的原子结构及特点
(1)元素符号与原子结构示意图
(2)原子结构特点
①相似性：最外层电子数都是1。
②递变性：从Li→Cs，核电荷数逐渐增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。
2.碱金属单质的化学性质
(1)钠、钾与氧气反应的比较
实验装置
实验现象 钠(或钾)受热后先熔化，然后与氧气剧烈反应，钠产生黄色火焰[钾产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃观察)，钾反应更剧烈]
化学方程式 2Na＋O2Na2O2(钾与氧气反应生成多种氧化物，在中学阶段不作介绍)
实验结论 金属的活泼性：K>Na
(2)钠、钾与水反应的比较
反应 钠与水的反应 钾与水的反应
操作 在烧杯中加入一些水，滴入几滴酚酞溶液。切取一块绿豆大的钠或钾，用镊子夹取并投入水中
现象 相同点：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：钾与水的反应有轻微爆炸声或着火燃烧
化学方程式 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
结论 与水反应剧烈程度：K>Na；金属的活泼性：K>Na
(3)碱金属元素的化学性质与原子结构之间的关系从Li→Cs，随着核电荷数增加，电子层数逐渐增多→原子半径逐渐增大→原子核对最外层电子的引力逐渐减弱→元素的原子失电子能力逐渐增强→元素的金属性逐渐增强。
3.碱金属单质的物理性质
(二)互动探究
铷元素是一种碱金属元素，金属性强，是地球上发现的所有元素中具有较高正电性和最大光电效应的元素。
【问题讨论】
问题1　推测铷在元素周期表中的位置，与铷处于同一主族的金属元素有哪些？
提示　铷位于元素周期表中第五周期第ⅠA族；与铷处于同一主族的金属元素有锂、钠、钾、铯、钫。
问题2　依据钠、钾的化学性质推测铷在空气中燃烧的产物只有Rb2O2吗？Rb能否与水剧烈反应？若反应，写出反应的化学方程式。
提示　铷在空气中燃烧生成多种氧化物。铷与水剧烈反应，化学方程式为2Rb＋2H2O===2RbOH＋H2↑。
问题3　依据钠与水、铷与水反应的剧烈程度，你能发现与它们的原子结构有什么关系吗？
提示　铷与水反应比钠与水反应剧烈得多，说明铷比钠活泼，更易与水反应；在元素周期表中Na位于第三周期第ⅠA族，Rb位于第五周期第ⅠA族，它们的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强。
【探究归纳】
1.碱金属元素化学性质的相似性和递变性
(1)相似性
(2)递变性
具体表现如下(按从Li→Cs的顺序)：
物质的性质 递变规律(Li→Cs)
单质 与氧气反应 反应越来越剧烈，产物越来越复杂，Li只能生成Li2O；Na能生成Na2O和Na2O2；K能生成K2O、K2O2和KO2等
与水反应 反应越来越剧烈，Na与水剧烈反应，K与水反应比Na与水反应更剧烈，Rb、Cs遇水发生剧烈爆炸
最高价氧化物对应水化物的碱性 碱性：LiOH2.从原子结构角度认识碱金属元素性质的相似性和递变性
1.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最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐减弱
答案　C
解析　A项，同一主族元素从上向下金属性逐渐增强，锂与水反应最不剧烈；B项，碱金属元素从上向下其单质熔沸点逐渐降低；C项，钾与氧气反应可生成多种氧化物；D项，同一主族元素从上向下金属性逐渐增强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强。
2.钾(K)与Na在性质上具有很大的相似性，但K比Na的活泼性强，下面是根据Na的性质对K的性质的预测，其中正确的是(　　)
A.K可以保存在水中
B.K可以与水剧烈反应，生成氧气
C.K在空气中可以被空气中的氧气所氧化
D.K与水能够反应，但不如Na与水的反应剧烈，但产物都有氢气
答案　C
解析　A.钾单质为活泼金属单质，能与水反应，钾单质不能保存在水中，应保存在煤油或石蜡油中，故A错误；B.钾单质是活泼金属单质，能与水剧烈反应，发生2K＋2H2O===2KOH＋H2↑，故B错误；C.钾单质是活泼金属单质，能被空气中氧气所氧化，故C正确；D.K和Na属于碱金属，同主族从上到下金属性增强，K的金属性强于Na，钾与水的反应剧烈程度强于钠，故D错误。
3.碱金属元素钫(Fr)具有放射性。下列对其性质的预言中，不正确的是(　　)
A.它的金属性比Na强，跟水反应更剧烈
B.它的原子半径比Na大，离子半径也比Na＋大
C.它与硫酸铜溶液发生置换反应得到金属铜
D.它的氢氧化物(FrOH)是一种强碱，使酚酞溶液变红
答案　C
解析　A项，同一主族，从上到下金属性增强，钫(Fr)失电子能力比钠的强，则它跟水反应会更剧烈；B项，同一主族，从上到下原子半径依次增大，电子层数依次增多，则Fr的原子半径比Na大，Fr＋半径也比Na＋大；C项，同一主族，从上到下金属性增强，钫(Fr)失电子能力比钠的强，则它跟水反应会更剧烈，所以与硫酸铜溶液反应时，先与水反应，不会得到金属铜；D项，Fr处于第ⅠA族，最外层电子数为1，最高正化合价为＋1，它的氢氧化物化学式为FrOH，同一主族，从上到下金属性增强，则FrOH的碱性比KOH的强，遇酚酞溶液变红。
二、卤族元素
(一)知识梳理
1.卤族元素的原子结构及特点
(1)元素符号与原子结构示意图
(2)原子结构特点相似性：最外层电子数都是7；递变性：F→I，核电荷数逐渐增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。
2.卤素单质的颜色、状态
单质 F2 Cl2 Br2 I2
颜色、状态 淡黄绿色气体 黄绿色气体 深红棕色液体 紫黑色固体
3.卤素单质的化学性质
(1)与氢气的反应(H2＋X2===2HX)
卤素单质 F2 Cl2 Br2 I2
反应条件 暗处 光照 或点燃 加热至 一定温度 不断加热
氢化物 的稳定性 很稳定 较稳定 不如HCl 稳定 不稳定、 易分解
结论 F2→I2：卤素单质与H2的反应越来越难，反应剧烈程度逐渐减弱，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱
(2)卤素单质间的置换反应
①Cl2与KBr溶液的反应：Cl2＋2KBr===Br2＋2KCl。
②Cl2与KI溶液的反应：Cl2＋2KI===I2＋2KCl。
③Br2与KI溶液的反应：Br2＋2KI===I2＋2KBr。由以上三个反应可知，Cl2、Br2、I2的氧化性：Cl2>Br2>I2。
(二)互动探究
卤素单质间的置换反应的实验探究
实验操作 实验现象 离子方程式 结论
振荡静置后，溶液由无色变为橙黄色 2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 氧化性： Cl2>Br2 >I2
振荡静置后，溶液由无色变为棕褐色 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
振荡静置后，溶液由无色变为褐色 2I－＋Br2===I2＋2Br－
【问题讨论】
问题1　通过实验可知，从F→I，元素的非金属性(得电子能力)依次减弱，试从原子结构角度分析其性质递变的原因。
提示　从F→I，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。
问题2　F2通入水中会剧烈反应，且有另一种单质气体生成，请根据氧化还原反应理论书写化学方程式？
提示　2F2＋2H2O===4HF＋O2
【探究归纳】
1.卤族元素的原子结构与化学性质的关系
2.卤素单质的相似性和递变性
(1)相似性(X＝Cl、Br、I)
①与H2反应：X2＋H22HX(H2＋I22HI)。
②与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X22NaX。
③与H2O反应：X2＋H2O??HX＋HXO。
(2)递变性
具体情况如下：
物质的性质 递变规律(F2→I2)
单质与氢气反应 越来越难
氢化物稳定性 逐渐减弱
离子还原性 逐渐增强
最高价氧化物对应水化物的酸性 逐渐减弱(氟除外)
3.卤素单质的特殊性
(1)Cl2易液化，Br2易挥发，I2易升华。
(2)常温下呈液态的非金属单质是Br2，淀粉溶液遇I2变蓝。
(3)活泼的卤素单质能置换出较不活泼的卤素单质，但F2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，原因是2F2＋2H2O===4HF＋O2。
1.下列关于F、Cl、Br、I的比较，不正确的是(　　)
A.它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
B.单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱
C.它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强
D.单质的颜色随核电荷数的增加而加深
答案　C
解析　A项，F、Cl、Br、I的原子核外电子层数分别为2、3、4、5，随核电荷数的增加而增多，正确；B项，F、Cl、Br、I原子半径增大，原子核对电子的吸引力逐渐减小，单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱，正确；C项，非金属性F＞Cl＞Br＞I，它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而减弱，错误； D项，单质的颜色分别是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色和紫黑色，单质的颜色随核电荷数的增加而加深，正确。
2.下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是(　　)
A.卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示
B.HX的热稳定性随核电荷数增加而增强
C.卤素的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
D.X－的还原性依次为F－＜Cl－＜Br－＜I－，因此相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从其盐溶液中置换出来
答案　C
解析　2F2＋2H2O===O2＋4HF，A错误；HX的热稳定性随核电荷数增加而减弱，B错误；F2优先与水反应，故不能用F2从其他盐溶液中置换出卤素单质，D错误。
3.同学们用下列实验探究Cl2、Br2、I2性质的递变规律，以下说法正确的是(　　)
A.试管①中溶液变为棕色
B.只用试管①②即可完成探究
C.试管③中的X是KCl
D.氧化性：Cl2>Br2>I2
答案　D
解析　试管①中KBr被Cl2氧化产生溴单质，溶液变为橙红色，A错误；试管①中Cl2氧化KBr产生溴单质，试管②中Cl2氧化KI产生碘单质，但不能证明Br2的氧化性强于I2，B错误；试管③中利用实验证明溴单质的氧化性强于碘单质，故X是KI，C错误；氧化性：Cl2>Br2>I2，D正确。
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)碱金属元素
1.下列关于碱金属元素的说法中，不正确的是(　　)
A.原子核外最外层电子数都是1
B.单质与水反应的剧烈程度：K＞Na
C.最高价氧化物对应水化物的碱性：LiOH＜KOH
D.碱金属元素的单质在氧气中燃烧均生成过氧化物
答案　D
解析　A项，碱金属元素位于第ⅠA族，原子核外最外层电子数都是1，正确；B项，同主族元素从上到下，金属性增强，单质与水反应的剧烈程度：K＞Na，正确；C项，同主族元素从上到下，金属性增强，最高价氧化物对应水化物的碱性：LiOH＜KOH，正确；D项，金属Li在氧气中燃烧生成Li2O，错误。
2.下列有关碱金属元素的说法正确的是(　　)
A.碱金属单质与水反应都能生成碱和氢气
B.碱金属单质具有强还原性，可置换出硫酸铜溶液中的铜单质
C.在自然界中能以游离态存在
D.随核电荷数的增加，碱金属元素单质的熔、沸点都逐渐增大
答案　A
解析　碱金属单质性质活泼，与水剧烈反应都能生成碱和氢气，故A正确；碱金属单质具有强还原性，钠与盐溶液反应的实质是先与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与盐发生复分解反应，所以不能置换出硫酸铜溶液中的铜单质，而是生成氢氧化铜沉淀，故B错误；碱金属元素在自然界中都以化合态存在，故C错误；随核电荷数的增加，碱金属元素原子半径依次增大，单质的熔、沸点依次降低，故D错误。
3.某主族元素的原子最外层是第5层，其上有1个电子，下列描述中正确的是(　　)
A.常温下，其单质与水反应不如钠与水反应剧烈
B.其原子半径比钾原子半径小
C.其碳酸盐易溶于水
D.其最高价氧化物对应水化物的碱性弱于氢氧化钾
答案　C
解析　由主族元素原子的最外层为第5层，其上有1个电子可知，该元素位于元素周期表第五周期第ⅠA族，为Rb(铷)。由碱金属元素性质递变规律可知，Rb的金属性强于Na，故其与水反应比钠与水反应更剧烈，A项错误；Rb、K同主族，且Rb比K多一个电子层，则Rb的原子半径比K的原子半径大，B项错误；Na2CO3、K2CO3均易溶于水，可类推出Rb2CO3也易溶于水，C项正确；该元素原子有5个电子层，而K只有4个电子层，故该元素原子失电子能力比钾原子强，其最高价氧化物对应水化物的碱性强于氢氧化钾，D项错误。
4.下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　)
A.Rb与H2O反应最剧烈
B.锂单质与氧气生成的氧化物有Li2O和Li2O2
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
答案　D
解析　Fr的金属性最强，与H2O反应最剧烈，A错误；碱金属的阳离子具有一定的氧化性，但不强，C错误；从Li到Cs，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，失电子能力逐渐增强，D正确。
5.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
答案　C
解析　由图可知，随碱金属元素的核电荷数的增大，碱金属的性质呈增大的趋势，碱金属的还原性增强，碱金属与水反应的剧烈程度增大，其原子半径增大，A、B、D项正确；随核电荷数的增大，碱金属单质的熔点逐渐减小，C项错误。
(二)卤族元素
6.按卤素原子核电荷数递增的顺序，下列各项变小或减弱的是(　　)
A.原子半径
B.简单离子的还原性
C.单质的熔、沸点
D.氢化物的稳定性
答案　D
解析　A项，随着卤素原子核电荷数的增加，原子半径逐渐增大，不符合题意；B项，随着卤素原子核电荷数的增加，电子层数逐渐增大，非金属性逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱，形成阴离子的还原性逐渐增强，不符合题意；C项，随着卤素原子核电荷数的增加，单质的熔、沸点逐渐升高，不符合题意；D项，随着卤素原子核电荷数的增加，电子层数逐渐增大，非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，符合题意。
7.碘是卤族元素，下列对碘及其化合物的叙述正确的是(　　)
A.与H2化合的能力：I2＞Br2
B.碘在常温下为白色固体
C.向KBr溶液中加I2可以置换出Br2
D.碘原子的最外层有7个电子
答案　D
解析　A项，卤族元素从上到下，单质和氢气化合越来越难，所以与H2化合的能力：I2＜Br2，错误；B项，碘在常温下为紫黑色固体，错误；C项，卤族元素单质的非金属性从上到下逐渐减弱，I2不能置换出Br2，错误。
8.1940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)”。砹(At)是卤族元素中位于碘后面的元素，推测砹的结构和性质不正确的是(　　)
A.与H2化合的能力：At2B.砹在常温下为白色固体
C.砹难溶于水，易溶于四氯化碳
D.砹原子的最外层有7个电子
答案　B
解析　砹与氟、氯、溴、碘属于第ⅦA族的元素，原子的最外层上都有7个电子，D正确；根据同主族元素性质递变规律分析可知：从F到At元素的非金属性逐渐减弱，单质与H2化合的能力逐渐减弱，A正确；从F到At单质的颜色逐渐加深，故砹在常温下不可能是白色固体，B错误；溴、碘在水与四氯化碳中的溶解度变化，可推知砹难溶于水，易溶于四氯化碳，C正确。
9.如图是卤素单质F2、Cl2、Br2、I2的沸点与相对分子质量的关系图，已知Br2在水中的溶解度小，且密度大于水，下列说法错误的是(　　)
A.单质①是最活泼的非金属单质
B.通入单质②能使品红溶液褪色
C.保存少量的单质③时加少量水进行水封
D.单质④的氢化物在卤素氢化物中最稳定
答案　D
解析　卤素单质的沸点与其相对分子质量成正比，根据题图知，单质①、②、③、④分别是F2、Cl2、Br2、I2，卤族元素中，元素的非金属性随着原子序数增大而减弱，非金属性越强，其单质越活泼，所以单质中活泼性最强的是F2，A正确；氯气和水反应生成次氯酸，次氯酸具有漂白性，所以单质②(Cl2)能使品红溶液褪色，B正确；溴易挥发，在水中的溶解度较小，且密度大于水，所以为防止溴挥发，可以用水液封，C正确；元素的非金属性越强，则其气态氢化物的稳定性越强，卤素的非金属性：F>Cl>Br>I，则I的氢化物的稳定性在这4种卤素氢化物中最差，D错误。
B级　素养培优练
10.下列关于碱金属元素和卤素的说法中，错误的是(　　)
A.钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
B.随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的原子半径都逐渐增大
C.溴单质与水的反应比氯单质与水的反应更剧烈
D.卤族元素中，氟原子得电子的能力最强
答案　C
解析　A.钾比钠更容易失去最外层电子，则钾的金属性比钠的金属性强，所以钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，A正确；B.碱金属元素和卤素都属于同主族元素，同主族元素，从上到下，电子层数增多，所以随核电荷数的增加，原子半径都逐渐增大，B正确；C.从上到下，卤素单质的氧化性逐渐减弱，非金属性逐渐减弱，所以溴单质与水反应不如氯单质与水反应剧烈，C错误；D.氟的非金属性最强，故其得电子的能力最强，D正确。
11.下列有关碱金属元素和卤素的说法错误的是(　　)
A.溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈
B.碱金属元素中，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，碱金属元素单质和卤素单质的熔、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；碱金属元素中，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，碱金属元素单质的熔、沸点逐渐降低，卤素单质的熔、沸点逐渐升高，D项不正确。
12.借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断，其中不正确的是(　　)
A.已知Ca是第四周期第ⅡA族元素，故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强
B.已知As是第四周期第ⅤA族元素，故NH3的稳定性比AsH3的稳定性强
C.已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应比Na与水反应剧烈
D.已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多，故Cl的原子半径比F的原子半径小
答案　D
解析　由碱金属元素和卤族元素的递变性可知，同主族元素从上到下金属性递增，非金属性递减，最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强，金属活动性逐渐增强，非金属气态氢化物的稳定性逐渐减弱，A、B、C正确；同主族元素随核电荷数增大，原子半径递增，D错误。
13.根据下表回答问题：
　　　族 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
1 ①
2 ② ⑤
3 ③ ⑥
4 ④ ⑦
(1)表中________(填元素符号)的非金属性最强；________(填元素符号)的金属性最强，写出该元素的单质与水反应的离子方程式__________________________
__________________________________________________________________。
(2)表中元素③的原子结构示意图是________。
(3)表中元素⑤、⑦的氢化物的稳定性顺序为________>________(填化学式)。
答案　(1)F　K　2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑
(2)　(3)HF　HBr
解析　(1)根据元素在周期表中的位置可知①～⑦分别是H、Li、Na、K、F、Cl、Br。氟元素的非金属性最强；钾元素的金属性最强，单质钾与水反应的离子方程式为2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑。(2)表中元素③是Na，原子结构示意图是。(3)同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，则简单氢化物的稳定性依次减弱，所以氟化氢的稳定性大于溴化氢。
14.已知铷(Rb)是37号元素，其相对原子质量是85，与钠同主族，回答下列问题：
(1)铷位于第________周期，其原子半径比钠元素的原子半径________(填“大”或“小”)。
(2)铷单质性质活泼，写出它与氯气反应的化学方程式：__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
铷单质易与水反应，反应的离子方程式为______________________________
_________________________________________________________________，
实验证明，铷与水反应比钠与水反应________(填“剧烈”或“缓慢”)；反应过程中铷在水________(填“面”或“底”)与水反应，原因是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)同主族元素的同类化合物的化学性质相似，写出过氧化铷与CO2反应的化学方程式：____________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当它与足量水反应时，可得到22.4 L(标准状况下)氢气，则这种碱金属可能是________(填字母)。
A.Li B.Na
C.K D.Cs
答案　(1)五　大　(2)2Rb＋Cl22RbCl　2Rb＋2H2O===2Rb＋＋2OH－＋H2↑　剧烈　底　铷的密度比水的密度大
(3)2Rb2O2＋2CO2===2Rb2CO3＋O2
(4)AB
解析　(2)Rb的密度比水大，遇水后沉在水底与水反应，铷的还原性或金属性比钠强，与水反应比钠剧烈。(3)可根据钠的相应化合物发生的反应进行类推。(4)由生成氢气的量可知，50 g合金共失去2 mol电子，50 g纯铷失去的电子少于2 mol，故50 g的另一种碱金属与水反应失去的电子应多于2 mol，结合各碱金属元素的相对原子质量可知Li、Na符合要求。
15.为证明卤族元素的非金属性强弱，某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，装置气密性已检查)。
提示：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
实验过程：Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为橙红色时，关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是_________________________________
________________________________________________________________。
(3)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)过程Ⅲ实验的目的是____________________________________________
________________________________________________________________。
(5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下，原子半径逐渐________，得电子能力逐渐________。
答案　(1)湿润的淀粉 KI试纸变蓝
(2)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
(3)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，静置后四氯化碳层变为紫红色
(4)确认C中黄色溶液中无氯气，排除氯气对Br2置换I2的实验的干扰
(5)增大　减弱
解析　(1)装置A中KMnO4固体与浓盐酸反应生成Cl2，Cl2与KI发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，则湿润的淀粉 KI试纸变蓝。(2)装置B盛有NaBr溶液，Cl2将Br－氧化生成Br2，离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。(3)由于Cl2的氧化性强于I2，验证Br2的氧化性强于I2，要除去Cl2，防止产生干扰，具体操作：打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，静置后四氯化碳层变为紫红色。(4)过程Ⅲ“当B中溶液由黄色变为橙红色时，关闭活塞a”，其目的是确认C中黄色溶液中无氯气，同时排除氯气对Br2置换I2的实验的干扰。(5)由题述实验得出卤素单质的氧化性：Cl2>Br2>I2，从原子结构角度分析，同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱，得电子能力逐渐减弱，故对应单质的氧化性逐渐减弱。基础课时24　原子结构与元素的性质
学习目标　1.以第ⅠA族的碱金属元素、第ⅦA族的卤族元素为例,通过探究认识同主族元素性质(金属性与非金属性)的递变规律,并能用原子结构理论加以解释。2.通过比较、归纳、实验等方法预测同主族元素的相似性与递变性,能根据元素的“位置”“结构”的特点预测和解释元素的性质。
一、碱金属元素
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知识梳理
1.碱金属元素的原子结构及特点
(1)元素符号与原子结构示意图
(2)原子结构特点
①相似性:最外层电子数都是　　　　　　。
②递变性:从Li→Cs,　　　　　　逐渐增加,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大。
2.碱金属单质的化学性质
(1)钠、钾与氧气反应的比较
实验 装置
实验 现象 钠(或钾)受热后先熔化,然后与氧气剧烈反应,钠产生黄色火焰[钾产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃观察),钾反应更剧烈]
化学 方程式 　　　　　　　　　　(钾与氧气反应生成多种氧化物,在中学阶段不作介绍)
实验 结论 金属的活泼性:　　　　　
(2)钠、钾与水反应的比较
反应 钠与水的反应 钾与水的反应
操作 在烧杯中加入一些水,滴入几滴酚酞溶液。切取一块绿豆大的钠或钾,用镊子夹取并投入水中
现象 相同点: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:钾与水的反应有轻微爆炸声或着火燃烧
化学 方程式 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
结论 与水反应剧烈程度:　　　　　　;金属的活泼性:　　　　　　
(3)碱金属元素的化学性质与原子结构之间的关系从Li→Cs,随着核电荷数增加,电子层数逐渐增多→原子半径逐渐增大→原子核对最外层电子的引力逐渐减弱→元素的原子失电子能力逐渐　　　　　　→元素的金属性逐渐　　　　。
3.碱金属单质的物理性质
(二)互动探究
铷元素是一种碱金属元素,金属性强,是地球上发现的所有元素中具有较高正电性和最大光电效应的元素。
【问题讨论】
问题1　推测铷在元素周期表中的位置,与铷处于同一主族的金属元素有哪些
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
问题2　依据钠、钾的化学性质推测铷在空气中燃烧的产物只有Rb2O2吗 Rb能否与水剧烈反应 若反应,写出反应的化学方程式。
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
问题3　依据钠与水、铷与水反应的剧烈程度,你能发现与它们的原子结构有什么关系吗
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
1.碱金属元素化学性质的相似性和递变性
(1)相似性
(2)递变性
具体表现如下(按从Li→Cs的顺序):
物质的性质 递变规律(Li→Cs)
单 质 与氧气反应 反应越来越剧烈,产物越来越复杂,Li只能生成Li2O;Na能生成Na2O和Na2O2;K能生成K2O、K2O2和KO2等
与水反应 反应越来越剧烈,Na与水剧烈反应,K与水反应比Na与水反应更剧烈,Rb、Cs遇水发生剧烈爆炸
最高价氧化物对应水化物的碱性 碱性:LiOH2.从原子结构角度认识碱金属元素性质的相似性和递变性
1.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最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐减弱
2.钾(K)与Na在性质上具有很大的相似性,但K比Na的活泼性强,下面是根据Na的性质对K的性质的预测,其中正确的是 (　　)
A.K可以保存在水中
B.K可以与水剧烈反应,生成氧气
C.K在空气中可以被空气中的氧气所氧化
D.K与水能够反应,但不如Na与水的反应剧烈,但产物都有氢气
3.碱金属元素钫(Fr)具有放射性。下列对其性质的预言中,不正确的是 (　　)
A.它的金属性比Na强,跟水反应更剧烈
B.它的原子半径比Na大,离子半径也比Na+大
C.它与硫酸铜溶液发生置换反应得到金属铜
D.它的氢氧化物(FrOH)是一种强碱,使酚酞溶液变红
二、卤族元素
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知识梳理
1.卤族元素的原子结构及特点
(1)元素符号与原子结构示意图
(2)原子结构特点相似性:最外层电子数都是　　　　　　;递变性:F→I,核电荷数逐渐增大,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐　　　　。
2.卤素单质的颜色、状态
单质 F2 Cl2 Br2 I2
颜色、 状态 淡黄绿 色气体 　　　 色气体 深红棕 色液体 紫黑色固体
3.卤素单质的化学性质
(1)与氢气的反应(H2+X2===2HX)
卤素单质 F2 Cl2 Br2 I2
反应条件 　　 或点燃 加热至 一定温度 不断加热
氢化物 的稳定性 很稳定 较稳定 不如HCl 稳定 不稳定、 易分解
结论 F2→I2:卤素单质与H2的反应越来　　　　　　,反应剧烈程度逐渐减弱,生成的氢化物的稳定性逐渐　　　　　　
(2)卤素单质间的置换反应
①Cl2与KBr溶液的反应:　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
②Cl2与KI溶液的反应:　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
③Br2与KI溶液的反应:Br2+2KI===I2+2KBr。由以上三个反应可知,Cl2、Br2、I2的氧化性:　　　　　　　　　　　　　　。
(二)互动探究
卤素单质间的置换反应的实验探究
实验操作 实验现象 离子方程式 结论
振荡静置后,溶液由无色变为橙黄色 2Br-+Cl2===Br2+2Cl- 氧化性: Cl2>Br2 >I2
振荡静置后,溶液由无色变为棕褐色 2I-+Cl2===I2+2Cl-
振荡静置后,溶液由无色变为褐色 2I-+Br2===I2+2Br-
【问题讨论】
问题1　通过实验可知,从F→I,元素的非金属性(得电子能力)依次减弱,试从原子结构角度分析其性质递变的原因。
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
问题2　F2通入水中会剧烈反应,且有另一种单质气体生成,请根据氧化还原反应理论书写化学方程式
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
1.卤族元素的原子结构与化学性质的关系
2.卤素单质的相似性和递变性
(1)相似性(X=Cl、Br、I)
①与H2反应:X2+H22HX(H2+I22HI)。
②与活泼金属(如Na)反应:2Na+X22NaX。
③与H2O反应:X2+H2OHX+HXO。
(2)递变性
具体情况如下:
物质的性质 递变规律(F2→I2)
单质与氢气反应 越来越难
氢化物稳定性 逐渐减弱
离子还原性 逐渐增强
最高价氧化物对应水化物的酸性 逐渐减弱(氟除外)
3.卤素单质的特殊性
(1)Cl2易液化,Br2易挥发,I2易升华。
(2)常温下呈液态的非金属单质是Br2,淀粉溶液遇I2变蓝。
(3)活泼的卤素单质能置换出较不活泼的卤素单质,但F2不能从NaCl溶液中置换出Cl2,原因是2F2+2H2O===4HF+O2。
1.下列关于F、Cl、Br、I的比较,不正确的是 (　　)
A.它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
B.单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱
C.它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强
D.单质的颜色随核电荷数的增加而加深
2.下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是 (　　)
A.卤素单质与水反应均可用X2+H2O===HXO+HX表示
B.HX的热稳定性随核电荷数增加而增强
C.卤素的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
D.X-的还原性依次为F-3.同学们用下列实验探究Cl2、Br2、I2性质的递变规律,以下说法正确的是 (　　)
A.试管①中溶液变为棕色
B.只用试管①②即可完成探究
C.试管③中的X是KCl
D.氧化性:Cl2>Br2>I2
:课后完成　第四章　基础课时24(共60张PPT)
第一节　原子结构与元素周期表
第四章　物质结构 元素周期律
基础课时 　原子结构与元素的性质
24
1.以第ⅠA族的碱金属元素、第ⅦA族的卤族元素为例，通过探究认识同主族元素性质(金属性与非金属性)的递变规律，并能用原子结构理论加以解释。2.通过比较、归纳、实验等方法预测同主族元素的相似性与递变性，能根据元素的“位置”“结构”的特点预测和解释元素的性质。
学习目标
一、碱金属元素
二、卤族元素
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
一、碱金属元素
对点训练
(一)知识梳理
1.碱金属元素的原子结构及特点
(1)元素符号与原子结构示意图
(2)原子结构特点
①相似性：最外层电子数都是____。
②递变性：从Li→Cs，__________逐渐增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。
1
核电荷数
2.碱金属单质的化学性质
(1)钠、钾与氧气反应的比较
实验装置
实验现象 钠(或钾)受热后先熔化，然后与氧气剧烈反应，钠产生黄色火焰[钾产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃观察)，钾反应更剧烈]
化学方程式 ________________________(钾与氧气反应生成多种氧化物，在中学阶段不作介绍)
实验结论 金属的活泼性：______________
K>Na
(2)钠、钾与水反应的比较
反应 钠与水的反应 钾与水的反应
操作 在烧杯中加入一些水，滴入几滴酚酞溶液。切取一块绿豆大的钠或钾，用镊子夹取并投入水中
现象 相同点：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：钾与水的反应有轻微爆炸声或着火燃烧
化学方程式 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
结论 与水反应剧烈程度：__________；金属的活泼性：__________
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
K>Na
K>Na
(3)碱金属元素的化学性质与原子结构之间的关系从Li→Cs，随着核电荷数增加，电子层数逐渐增多→原子半径逐渐增大→原子核对最外层电子的引力逐渐减弱→元素的原子失电子能力逐渐______→元素的金属性逐渐______。
增强
增强
3.碱金属单质的物理性质
(二)互动探究
铷元素是一种碱金属元素，金属性强，是地球上发现的所有元素中具有较高正电性和最大光电效应的元素。
【问题讨论】
问题1　推测铷在元素周期表中的位置，与铷处于同一主族的金属元素有哪些？
提示　铷位于元素周期表中第五周期第ⅠA族；与铷处于同一主族的金属元素有锂、钠、钾、铯、钫。
问题2　依据钠、钾的化学性质推测铷在空气中燃烧的产物只有Rb2O2吗？Rb能否与水剧烈反应？若反应，写出反应的化学方程式。
提示　铷在空气中燃烧生成多种氧化物。铷与水剧烈反应，化学方程式为2Rb＋2H2O===2RbOH＋H2↑。
问题3　依据钠与水、铷与水反应的剧烈程度，你能发现与它们的原子结构有什么关系吗？
提示　铷与水反应比钠与水反应剧烈得多，说明铷比钠活泼，更易与水反应；在元素周期表中Na位于第三周期第ⅠA族，Rb位于第五周期第ⅠA族，它们的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强。
【探究归纳】
1.碱金属元素化学性质的相似性和递变性
(1)相似性
(2)递变性
具体表现如下(按从Li→Cs的顺序)：
物质的性质 递变规律(Li→Cs)
单质 与氧气反应 反应越来越剧烈，产物越来越复杂，Li只能生成Li2O；Na能生成Na2O和Na2O2；K能生成K2O、K2O2和KO2等
与水反应 反应越来越剧烈，Na与水剧烈反应，K与水反应比Na与水反应更剧烈，Rb、Cs遇水发生剧烈爆炸
最高价氧化物对应水化物的碱性 碱性：LiOH2.从原子结构角度认识碱金属元素性质的相似性和递变性
1.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最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐减弱
解析　A项，同一主族元素从上向下金属性逐渐增强，锂与水反应最不剧烈；B项，碱金属元素从上向下其单质熔沸点逐渐降低；C项，钾与氧气反应可生成多种氧化物；D项，同一主族元素从上向下金属性逐渐增强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强。
C
2.钾(K)与Na在性质上具有很大的相似性，但K比Na的活泼性强，下面是根据Na的性质对K的性质的预测，其中正确的是(　　)
A.K可以保存在水中
B.K可以与水剧烈反应，生成氧气
C.K在空气中可以被空气中的氧气所氧化
D.K与水能够反应，但不如Na与水的反应剧烈，但产物都有氢气
解析　A.钾单质为活泼金属单质，能与水反应，钾单质不能保存在水中，应保存在煤油或石蜡油中，故A错误；B.钾单质是活泼金属单质，能与水剧烈反应，发生2K＋2H2O===2KOH＋H2↑，故B错误；C.钾单质是活泼金属单质，能被空气中氧气所氧化，故C正确；D.K和Na属于碱金属，同主族从上到下金属性增强，K的金属性强于Na，钾与水的反应剧烈程度强于钠，故D错误。
C
3.碱金属元素钫(Fr)具有放射性。下列对其性质的预言中，不正确的是(　　)
A.它的金属性比Na强，跟水反应更剧烈
B.它的原子半径比Na大，离子半径也比Na＋大
C.它与硫酸铜溶液发生置换反应得到金属铜
D.它的氢氧化物(FrOH)是一种强碱，使酚酞溶液变红
C
解析　A项，同一主族，从上到下金属性增强，钫(Fr)失电子能力比钠的强，则它跟水反应会更剧烈；B项，同一主族，从上到下原子半径依次增大，电子层数依次增多，则Fr的原子半径比Na大，Fr＋半径也比Na＋大；C项，同一主族，从上到下金属性增强，钫(Fr)失电子能力比钠的强，则它跟水反应会更剧烈，所以与硫酸铜溶液反应时，先与水反应，不会得到金属铜；D项，Fr处于第ⅠA族，最外层电子数为1，最高正化合价为＋1，它的氢氧化物化学式为FrOH，同一主族，从上到下金属性增强，则FrOH的碱性比KOH的强，遇酚酞溶液变红。
知识点二　卤族元素
对点训练
(一)知识梳理
1.卤族元素的原子结构及特点
(1)元素符号与原子结构示意图
(2)原子结构特点相似性：最外层电子数都是____；递变性：F→I，核电荷数逐渐增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐______。
7
增大
2.卤素单质的颜色、状态
单质 F2 Cl2 Br2 I2
颜色、状态 淡黄绿色气体 ______色气体 深红棕色液体 紫黑色固体
黄绿
3.卤素单质的化学性质
(1)与氢气的反应(H2＋X2===2HX)
卤素单质 F2 Cl2 Br2 I2
反应条件 ______ ______或点燃 加热至一定温度 不断加热
氢化物 的稳定性 很稳定 较稳定 不如HCl稳定 不稳定、易分解
结论 F2→I2：卤素单质与H2的反应越来______，反应剧烈程度逐渐减弱，生成的氢化物的稳定性逐渐______
暗处
光照
越难
减弱
(2)卤素单质间的置换反应
①Cl2与KBr溶液的反应：________________________________________。
②Cl2与KI溶液的反应：____________________________________。
③Br2与KI溶液的反应：Br2＋2KI===I2＋2KBr。由以上三个反应可知，Cl2、Br2、I2的氧化性：______________________。
Cl2＋2KBr===Br2＋2KCl
Cl2＋2KI===I2＋2KCl
Cl2>Br2>I2
(二)互动探究
卤素单质间的置换反应的实验探究
实验操作 实验现象 离子方程式 结论
振荡静置后，溶液由无色变为橙黄色 2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 氧化性：
Cl2>Br2>I2
振荡静置后，溶液由无色变为棕褐色 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
振荡静置后，溶液由无色变为褐色 2I－＋Br2===I2＋2Br－
【问题讨论】
问题1　通过实验可知，从F→I，元素的非金属性(得电子能力)依次减弱，试从原子结构角度分析其性质递变的原因。
提示　从F→I，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。
问题2　F2通入水中会剧烈反应，且有另一种单质气体生成，请根据氧化还原反应理论书写化学方程式？
提示　2F2＋2H2O===4HF＋O2
【探究归纳】
1.卤族元素的原子结构与化学性质的关系
2.卤素单质的相似性和递变性
(2)递变性
具体情况如下：
物质的性质 递变规律(F2→I2)
单质与氢气反应 越来越难
氢化物稳定性 逐渐减弱
离子还原性 逐渐增强
最高价氧化物对应水化物的酸性 逐渐减弱(氟除外)
3.卤素单质的特殊性
(1)Cl2易液化，Br2易挥发，I2易升华。
(2)常温下呈液态的非金属单质是Br2，淀粉溶液遇I2变蓝。
(3)活泼的卤素单质能置换出较不活泼的卤素单质，但F2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，原因是2F2＋2H2O===4HF＋O2。
1.下列关于F、Cl、Br、I的比较，不正确的是(　　)
A.它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
B.单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱
C.它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强
D.单质的颜色随核电荷数的增加而加深
C
解析　A项，F、Cl、Br、I的原子核外电子层数分别为2、3、4、5，随核电荷数的增加而增多，正确；B项，F、Cl、Br、I原子半径增大，原子核对电子的吸引力逐渐减小，单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱，正确；C项，非金属性F＞Cl＞Br＞I，它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而减弱，错误； D项，单质的颜色分别是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色和紫黑色，单质的颜色随核电荷数的增加而加深，正确。
2.下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是(　　)
A.卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示
B.HX的热稳定性随核电荷数增加而增强
C.卤素的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
D.X－的还原性依次为F－＜Cl－＜Br－＜I－，因此相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从其盐溶液中置换出来
解析　2F2＋2H2O===O2＋4HF，A错误；HX的热稳定性随核电荷数增加而减弱，B错误；F2优先与水反应，故不能用F2从其他盐溶液中置换出卤素单质，D错误。
C
3.同学们用下列实验探究Cl2、Br2、I2性质的递变规律，以下说法正确的是(　　)
A.试管①中溶液变为棕色
B.只用试管①②即可完成探究
C.试管③中的X是KCl
D.氧化性：Cl2>Br2>I2
D
解析　试管①中KBr被Cl2氧化产生溴单质，溶液变为橙红色，A错误；试管①中Cl2氧化KBr产生溴单质，试管②中Cl2氧化KI产生碘单质，但不能证明Br2的氧化性强于I2，B错误；试管③中利用实验证明溴单质的氧化性强于碘单质，故X是KI，C错误；氧化性：Cl2>Br2>I2，D正确。
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)碱金属元素
1.下列关于碱金属元素的说法中，不正确的是(　　)
A.原子核外最外层电子数都是1
B.单质与水反应的剧烈程度：K＞Na
C.最高价氧化物对应水化物的碱性：LiOH＜KOH
D.碱金属元素的单质在氧气中燃烧均生成过氧化物
D
解析　A项，碱金属元素位于第ⅠA族，原子核外最外层电子数都是1，正确；B项，同主族元素从上到下，金属性增强，单质与水反应的剧烈程度：K＞Na，正确；C项，同主族元素从上到下，金属性增强，最高价氧化物对应水化物的碱性：LiOH＜KOH，正确；D项，金属Li在氧气中燃烧生成Li2O，错误。
2.下列有关碱金属元素的说法正确的是(　　)
A.碱金属单质与水反应都能生成碱和氢气
B.碱金属单质具有强还原性，可置换出硫酸铜溶液中的铜单质
C.在自然界中能以游离态存在
D.随核电荷数的增加，碱金属元素单质的熔、沸点都逐渐增大
解析　碱金属单质性质活泼，与水剧烈反应都能生成碱和氢气，故A正确；碱金属单质具有强还原性，钠与盐溶液反应的实质是先与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与盐发生复分解反应，所以不能置换出硫酸铜溶液中的铜单质，而是生成氢氧化铜沉淀，故B错误；碱金属元素在自然界中都以化合态存在，故C错误；随核电荷数的增加，碱金属元素原子半径依次增大，单质的熔、沸点依次降低，故D错误。
A
3.某主族元素的原子最外层是第5层，其上有1个电子，下列描述中正确的是(　　)
A.常温下，其单质与水反应不如钠与水反应剧烈
B.其原子半径比钾原子半径小
C.其碳酸盐易溶于水
D.其最高价氧化物对应水化物的碱性弱于氢氧化钾
C
解析　由主族元素原子的最外层为第5层，其上有1个电子可知，该元素位于元素周期表第五周期第ⅠA族，为Rb(铷)。由碱金属元素性质递变规律可知，Rb的金属性强于Na，故其与水反应比钠与水反应更剧烈，A项错误；Rb、K同主族，且Rb比K多一个电子层，则Rb的原子半径比K的原子半径大，B项错误；Na2CO3、K2CO3均易溶于水，可类推出Rb2CO3也易溶于水，C项正确；该元素原子有5个电子层，而K只有4个电子层，故该元素原子失电子能力比钾原子强，其最高价氧化物对应水化物的碱性强于氢氧化钾，D项错误。
4.下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　)
A.Rb与H2O反应最剧烈
B.锂单质与氧气生成的氧化物有Li2O和Li2O2
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　Fr的金属性最强，与H2O反应最剧烈，A错误；碱金属的阳离子具有一定的氧化性，但不强，C错误；从Li到Cs，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，失电子能力逐渐增强，D正确。
D
5.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　由图可知，随碱金属元素的核电荷数的增大，碱金属的性质呈增大的趋势，碱金属的还原性增强，碱金属与水反应的剧烈程度增大，其原子半径增大，A、B、D项正确；随核电荷数的增大，碱金属单质的熔点逐渐减小，C项错误。
C
(二)卤族元素
6.按卤素原子核电荷数递增的顺序，下列各项变小或减弱的是(　　)
A.原子半径 B.简单离子的还原性 C.单质的熔、沸点 D.氢化物的稳定性
解析　A项，随着卤素原子核电荷数的增加，原子半径逐渐增大，不符合题意；B项，随着卤素原子核电荷数的增加，电子层数逐渐增大，非金属性逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱，形成阴离子的还原性逐渐增强，不符合题意；C项，随着卤素原子核电荷数的增加，单质的熔、沸点逐渐升高，不符合题意；D项，随着卤素原子核电荷数的增加，电子层数逐渐增大，非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，符合题意。
D
7.碘是卤族元素，下列对碘及其化合物的叙述正确的是(　　)
A.与H2化合的能力：I2＞Br2
B.碘在常温下为白色固体
C.向KBr溶液中加I2可以置换出Br2
D.碘原子的最外层有7个电子
解析　A项，卤族元素从上到下，单质和氢气化合越来越难，所以与H2化合的能力：I2＜Br2，错误；B项，碘在常温下为紫黑色固体，错误；C项，卤族元素单质的非金属性从上到下逐渐减弱，I2不能置换出Br2，错误。
D
8.1940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)”。砹(At)是卤族元素中位于碘后面的元素，推测砹的结构和性质不正确的是(　　)
A.与H2化合的能力：At2C.砹难溶于水，易溶于四氯化碳 D.砹原子的最外层有7个电子
解析　砹与氟、氯、溴、碘属于第ⅦA族的元素，原子的最外层上都有7个电子，D正确；根据同主族元素性质递变规律分析可知：从F到At元素的非金属性逐渐减弱，单质与H2化合的能力逐渐减弱，A正确；从F到At单质的颜色逐渐加深，故砹在常温下不可能是白色固体，B错误；溴、碘在水与四氯化碳中的溶解度变化，可推知砹难溶于水，易溶于四氯化碳，C正确。
B
9.如图是卤素单质F2、Cl2、Br2、I2的沸点与相对分子质量的关系图，已知Br2在水中的溶解度小，且密度大于水，下列说法错误的是(　　)
A.单质①是最活泼的非金属单质
B.通入单质②能使品红溶液褪色
C.保存少量的单质③时加少量水进行水封
D.单质④的氢化物在卤素氢化物中最稳定
D
解析　卤素单质的沸点与其相对分子质量成正比，根据题图知，单质①、②、③、④分别是F2、Cl2、Br2、I2，卤族元素中，元素的非金属性随着原子序数增大而减弱，非金属性越强，其单质越活泼，所以单质中活泼性最强的是F2，A正确；氯气和水反应生成次氯酸，次氯酸具有漂白性，所以单质②(Cl2)能使品红溶液褪色，B正确；溴易挥发，在水中的溶解度较小，且密度大于水，所以为防止溴挥发，可以用水液封，C正确；元素的非金属性越强，则其气态氢化物的稳定性越强，卤素的非金属性：F>Cl>Br>I，则I的氢化物的稳定性在这4种卤素氢化物中最差，D错误。
B级　素养培优练
10.下列关于碱金属元素和卤素的说法中，错误的是(　　)
A.钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
B.随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的原子半径都逐渐增大
C.溴单质与水的反应比氯单质与水的反应更剧烈
D.卤族元素中，氟原子得电子的能力最强
C
解析　A.钾比钠更容易失去最外层电子，则钾的金属性比钠的金属性强，所以钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，A正确；B.碱金属元素和卤素都属于同主族元素，同主族元素，从上到下，电子层数增多，所以随核电荷数的增加，原子半径都逐渐增大，B正确；C.从上到下，卤素单质的氧化性逐渐减弱，非金属性逐渐减弱，所以溴单质与水反应不如氯单质与水反应剧烈，C错误；D.氟的非金属性最强，故其得电子的能力最强，D正确。
11.下列有关碱金属元素和卤素的说法错误的是(　　)
A.溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈
B.碱金属元素中，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，碱金属元素单质和卤素单质的熔、沸点都逐渐降低
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；碱金属元素中，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，碱金属元素单质的熔、沸点逐渐降低，卤素单质的熔、沸点逐渐升高，D项不正确。
12.借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断，其中不正确的是(　　)
A.已知Ca是第四周期第ⅡA族元素，故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强
B.已知As是第四周期第ⅤA族元素，故NH3的稳定性比AsH3的稳定性强
C.已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应比Na与水反应剧烈
D.已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多，故Cl的原子半径比F的原子半径小
解析　由碱金属元素和卤族元素的递变性可知，同主族元素从上到下金属性递增，非金属性递减，最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强，金属活动性逐渐增强，非金属气态氢化物的稳定性逐渐减弱，A、B、C正确；同主族元素随核电荷数增大，原子半径递增，D错误。
D
13.根据下表回答问题：
　　　族 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
1 ①
2 ② ⑤
3 ③ ⑥
4 ④ ⑦
(1)表中________(填元素符号)的非金属性最强；________(填元素符号)的金属性最强，写出该元素的单质与水反应的离子方程式
__________________________________________________________________。
(2)表中元素③的原子结构示意图是________。
(3)表中元素⑤、⑦的氢化物的稳定性顺序为________>________(填化学式)。
F
K
2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑
HF
HBr
14.已知铷(Rb)是37号元素，其相对原子质量是85，与钠同主族，回答下列问题：
(1)铷位于第___周期，其原子半径比钠元素的原子半径___ (填“大”或“小”)。
(2)铷单质性质活泼，写出它与氯气反应的化学方程式：___________________。铷单质易与水反应，反应的离子方程式为_______________________________，实验证明，铷与水反应比钠与水反应________(填“剧烈”或“缓慢”)；反应过程中铷在水____(填“面”或“底”)与水反应，原因是_____________________。
五
大
2Rb＋2H2O===2Rb＋＋2OH－＋H2↑
剧烈
底
铷的密度比水的密度大
解析　(2)Rb的密度比水大，遇水后沉在水底与水反应，铷的还原性或金属性比钠强，与水反应比钠剧烈。
(3)同主族元素的同类化合物的化学性质相似，写出过氧化铷与CO2反应的化学方程式：________________________________。
(4)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当它与足量水反应时，可得到22.4 L(标准状况下)氢气，则这种碱金属可能是________(填字母)。
A.Li B.Na C.K D.Cs
2Rb2O2＋2CO2===2Rb2CO3＋O2
AB
解析　(3)可根据钠的相应化合物发生的反应进行类推。(4)由生成氢气的量可知，50 g合金共失去2 mol电子，50 g纯铷失去的电子少于2 mol，故50 g的另一种碱金属与水反应失去的电子应多于2 mol，结合各碱金属元素的相对原子质量可知Li、Na符合要求。
15.为证明卤族元素的非金属性强弱，某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，装置气密性已检查)。
提示：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
实验过程：Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓
盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为橙红色时，关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是______________________________。
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是_____________________________________。
(3)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)过程Ⅲ实验的目的是________________________________________________
__________________________。
(5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下，原子半径逐渐________，得电子能力逐渐________。
湿润的淀粉 KI试纸变蓝
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，
静置后四氯化碳层变为紫红色
确认C中黄色溶液中无氯气，排除氯气对Br2置换I2的
实验的干扰
增大
减弱
解析　(1)装置A中KMnO4固体与浓盐酸反应生成Cl2，Cl2与KI发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，则湿润的淀粉 KI试纸变蓝。(2)装置B盛有NaBr溶液，Cl2将Br－氧化生成Br2，离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。(3)由于Cl2的氧化性强于I2，验证Br2的氧化性强于I2，要除去Cl2，防止产生干扰，具体操作：打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，静置后四氯化碳层变为紫红色。(4)过程Ⅲ“当B中溶液由黄色变为橙红色时，关闭活塞a”，其目的是确认C中黄色溶液中无氯气，同时排除氯气对Br2置换I2的实验的干扰。(5)由题述实验得出卤素单质的氧化性：Cl2>Br2>I2，从原子结构角度分析，同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱，得电子能力逐渐减弱，故对应单质的氧化性逐渐减弱。

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