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4.1.4 原子结构与元素的性质
—卤族元素
一、宏观辨识与微观探析
能从原子结构角度，解释卤族元素单质颜色、状态等物理性质及与氢气反应、置换反应等化学性质的相似性和递变性 ，构建结构决定性质的化学观念。
二、变化观念与平衡思想
认识卤族元素单质化学性质的变化规律，理解元素性质随原子结构变化的递变规律，形成对化学变化规律性与多样性的认知。
三、科学态度与社会责任
通过了解卤族元素在自然界的存在及性质应用，培养严谨求实的科学态度；认识化学知识在认识物质、改造物质中的价值，增强利用化学服务社会的责任感。
核心素养目标
重点：
1. 卤族元素原子结构与化学性质的相似性和递变性
2. 卤族元素单质氧化性强弱比较
难点：
1. 从原子结构角度，深入理解卤族元素性质递变的本质原因
2. 运用元素周期律知识，准确分析和预测卤族元素及化合物的性质
学习重难点
新课导入
01 卤族元素的原子结构
卤族元素
卤族元素位于元素周期表第ⅦA族，包含F、Cl、Br、I，卤族元素(简称卤素)是典型的非金属元素，它们在自然界中都以化合态存在。[卤素还包括砹(At)和 (Ts)，砹和 都是放射性元素，在中学阶段不讨论。]
卤素原子结构示意图
卤族元素
卤族元素的原子结构
元素名称 元素符号 原子结构示意图 最外层电子数 电子层数 原子半径(nm)
卤族 元 素 氟 0.071
氯 0.099
溴 1.14
碘 1.33
F
Cl
Br
I
7
7
7
7
2
3
4
5
思考讨论
（1）观察卤族元素的原子结构示意图，它们的原子核外电子排布有什么特点？
卤族元素原子的最外层有7个电子，容易得电子变成-1价离子。
F
Cl
Br
I
思考讨论
（2）在周期表中，从上到下卤族元素原子的核电荷数、电子层数变化有什么特点？
从上到下卤族元素原子的核电荷数依次增加，核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大。
F
Cl
Br
I
02 卤族元素的主要物理性质
谢谢聆听
单质 颜色和状态 密度 熔点℃ 沸点℃
F2 淡黄绿色气体 1.69 g/L -219.6 -188.1
Cl2 黄绿色气体 3. 214 g/L -101 -34.6
Br2 深棕色液体 3.119 g/cm3 7.2 58.78
I2 紫黑色固体 4.93 g/cm3 113.5 184.4
根据表中的信息，思考卤族元素单质的物理性质有什么相同点和递变性？
思考讨论
卤族元素的主要物理性质
(1)都有颜色，从F2→Cl2→Br2→I2颜色逐渐加深。
(2)状态：气—液—固，常温下Br2是唯一的液态非金属单质。
(3)熔点和沸点逐渐升高 ，密度逐渐增大。（Br2易挥发，I2易升华，碘蒸气为紫色）。
(4)溶解性：除F2外，卤素单质在水中溶解度都很小，但易溶于乙醇、苯、CCl4等有机溶剂。
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03 卤族元素的化学性质
卤素单质与氢气的反应
卤素单质 反应条件 化学方程式 产物稳定性
F2 暗处 H2＋F2===2HF 很稳定
Cl2 光照或点燃 H2＋Cl2 2HCl 较稳定
Br2 加热 H2＋Br2 2HBr 不如氯化氢稳定
I2 不断加热 H2+ I2 2HI 不稳定
Δ
光照或点燃
Δ
阅读下表信息，你有什么发现？
卤素单质与氢气的反应
随着核电荷数的增多，卤素单质与H2反应越来越难，生成物的氢化物的稳定性逐渐减弱。
(1)HF的水溶液称为氢氟酸，能腐蚀玻璃，保存在塑料瓶中。常用于刻蚀玻璃。
(2)HF是弱酸，而HCl、HBr、HI是强酸，且酸性：HF＞HCl＞HBr＞HI
元素非金属性强弱判断的一般方法
（1）最高价氧化物的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强
（2）氢气生成气态氢化物的越易，元素的非金属性越强
（3）氢化物的稳定性越强，元素的非金属性越强
注：①低价含氧酸的酸性强弱不能用于判断元素非金属性的强弱；
②不能根据氢化物水溶液的酸性强弱比较元素的非金属性强弱
卤素单质间的置换反应
类似于金属与盐溶液的置换反应，卤素单质间也可发生置换反应。
2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2
通过卤素单质间的置换反应，可以比较卤素单质的氧化性强弱。
卤素单质间的置换反应
【实验4-1】
分别向盛有4 mL KBr溶液和4 mL KI溶液的两支试管中加入1 mL氯水，振荡，观察溶液的颜色变化，并与氯水的颜色进行比较。写出反应的化学方程式。
向盛有4 mL KI溶液的试管中加入1 mL溴水，振荡，观察溶液的颜色变化，并与溴水的颜色进行比较。写出反应的化学方程式。
卤素单质间的置换反应
卤素单质间的置换反应
实验操作 实验现象 化学方程式
滴加氯水
KBr溶液
KI溶液
滴加氯水
KI溶液
滴加溴水
溶液逐渐变为橙色，比氯水颜色深
溶液逐渐变为棕黄色，比氯水颜色深
溶液逐渐变为棕黄色，比溴水颜色深
2KBr＋Cl2==2KCl＋Br2
Cl2＋2KI==2KCl＋I2
Br2＋2KI==2KBr＋I2
卤素单质间的置换反应
KBr＋Cl2==2KCl＋Br2
Cl2＋2KI==2KCl＋I2
Br2＋2KI==2KBr＋I2
氧化性：Cl2 > Br2 > I2
还原性：Cl- < Br- < I-
F2
F-
CI2
CI-
Br2
Br-
I2
I-
单质氧化性逐渐减弱
离子还原性逐渐增强
卤族元素的化学性质——相似性
卤族元素原子的最外层都有7个电子
原子结构的相似性
元素性质的相似性
决定
反映
对应单质的化学性质活泼，都能与H2、活泼金属等反应，卤素单质之间可发生置换反应
卤族元素的化学性质——递变性
从F到I，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吸引力逐渐减弱
原子结构的递变性
元素性质的递变性
决定
反映
从F到I，原子得到电子的能力逐渐减弱，元素的非金属性逐渐减弱，对应单质的氧化性逐渐减弱
同主族元素的性质与原子结构的关系
同主族元素(从上到下)
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
得电子能力逐渐减弱
金属性逐渐增强
非金属性逐渐减弱
对应单质的还原性逐渐增强，氧化性逐渐减弱
随堂练习
1. 卤族元素是最活泼的一族非金属元素，下列关于卤族元素的说法正确的是( )
A. 卤素原子的最外层电子数都是7
B. 从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次减小
C. 从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次增强，原子得电子能力
依次增强
D. 卤素单质与H2化合的难易程度由难到易的顺序为F2、Cl2、Br2、I2
A
随堂练习
2. 下列关于卤族元素的叙述中，正确的是( )
A. 随着原子序数的增加，卤族元素的非金属性逐渐增强
B. 随着原子序数的减小，卤素单质的氧化性逐渐增强
C. 通常呈黄绿色的单质氧化性最强
D. 对应单质易升华的元素相对分子质量最大
B
随堂练习
3. X、Y分别代表两种非金属元素，下列不能说明非金属性X比Y强
的是( )
A. X的氧化物对应水化物的酸性比Y的氧化物对应水化物的酸性强
B. Y-的还原性强于X-
C. X的单质X2能将Y的阴离子Y-氧化为Y2
D. X、Y的单质分别与Fe化合，产物中前者Fe为+3价，后者Fe为+2价
A
随堂练习
4. 下列叙述能说明氯元素非金属性比硫元素强的是( )
①HCl在水中的溶解度比H2S大；②HCl的酸性比H2S强；③HCl的稳定性比H2S强；④还原性：Cl-＜S2-；⑤HClO4的酸性比H2SO4强
⑥Cl2与铁反应生成FeCl3，而S与铁反应生成FeS；⑦Cl2能与H2S气体反应生成S
A.③④⑤⑥⑦ B.③⑥⑦ C.③④⑥⑦ D.①②③④⑤⑥⑦
A
随堂练习
5. 将溴水滴入碘化钾溶液中，溶液由无色变为褐色；将碘水滴入硫化钠溶液中，溶液呈浑浊。由此可以得出的正确结论是( )
A. 离子的氧化性由强到弱的顺序是：I- > S2- > Br-
B. 原子的氧化性由强到弱的顺序是：Br > I > S
C. 离子的还原性由强到弱的顺序是：Br- > I- > S2-
D. 元素的非金属性由强到弱的顺序是：Br > S > I
B
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