2019-2020学年高中化学人教版必修2一课三测：1-1-2 元素的性质与原子结构
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第2课时 元素的性质与原子结构
记一记
1.元素金属性、非金属性强弱比较：
(1)元素金属性强弱可以从其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度，以及其最高价氧化物的水化物碱性强弱来判断。
(2)元素非金属性强弱可以从其最高价氧化物的水化物的酸性强弱，或与氢气生成氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性强弱来判断。
2．卤素单质物理性质：
氯气黄绿色，溴液深红棕，碘是紫黑固。氯易液化，溴易挥发，碘易升华。
3．熟记4个化学方程式：
(1)2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
(2)Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl
(3)Cl2＋2KI===I2＋2KCl
(4)Br2＋2KI===I2＋2KBr
探一探
1.请结合碱金属元素的原子结构的递变性探究其单质化学性质的递变性。
[提示] 碱金属元素原子的最外层电子数都相等，但从Li到Cs，随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子核对核外电子的吸引能力逐渐减弱；失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。
2．碱金属元素在性质上具有相似性，根据钠的性质，推断碱金属可能具有的化学性质有哪些？
[提示]
(1)与O2反应生成相应的氧化物，如Li2O、Na2O等。
(2)与Cl2反应生成RCl，如NaCl、KCl等。
(3)与H2O反应，能置换出H2O中的氢，反应通式为：2R＋2H2O===2ROH＋H2↑。
(4)与非氧化性酸反应，生成H2，反应通式为：2R＋2H＋===2R＋＋H2↑(R表示碱金属元素)。
3．请结合卤族元素原子结构的相似性与递变性，探讨其化学性质的相似性与递变性。
[提示]
(1)卤族元素原子最外层都有7个电子，都易得1
个电子达到8电子稳定结构，所以在化学反应中都表现很强的氧化性。
(2)随着原子序数的增加，电子层数依次增多，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱，得电子能力依次减弱，氧化性依次减弱。
4．已知还原性I－>Br－>Cl－>F－，试从原子结构的角度分析原因。
[提示] 微粒的还原性即失电子的能力。按I－→Br－→Cl－→F－的顺序，离子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大，失去电子的能力逐渐减弱，故还原性逐渐减弱。
5．如何比较同主族元素的原子半径、阳离子半径、阴离子半径？
[提示]
(1)原子半径：同主族元素的原子最外层电子数相同，从上到下电子层数逐渐增多，所以半径逐渐增大。
(2)阳离子半径：以碱金属为例，在形成离子时，均失去最外层电子，所以均少一个电子层，电子层数仍然是逐渐增多，所以半径逐渐增大。
(3)阴离子半径：以卤族元素为例，在形成离子时，最外层均得到一个电子，所以最外层电子数仍然相同，电子层数仍然是逐渐增多，所以半径逐渐增大。
判一判
判断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)
(1)碱金属元素原子的次外层电子数都是8个。(×)
(2)化合物中碱金属元素的化合价都为＋1价。(√)
(3)碱金属元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。(√)
(4)碱金属单质的化学性质活泼，易失电子发生还原反应。(×)
(5)Li在空气中加热生成LiO2。(×)
(6)卤素单质与水反应均可用：X2＋H2O===HXO＋HX表示。(×)
(7)HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强。(×)
(8)卤素单质的颜色从F2―→I2按相对分子质量增大而加深。(√)
(9)将F2通入NaCl溶液中可置换出Cl2。(×)
(10)同一主族从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。(√)
练一练
1.[2019·河南学考模拟]下列对碱金属性质的叙述中，正确的是( )
A．都是银白色的柔软金属，密度都比较小
B．单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物
C．碱金属单质都能与水反应生成碱和氢气
D．单质的熔、沸点随着原子序数的增加而升高
答案：C
2．[2019·浙江学考模拟]F、Cl和Br都是ⅦA族元素，关于这三种元素原子的说法正确的是( )
A．原子半径：F>Cl>Br
B．最外层电子数都相同
C．核外电子层数都相同
D．最外层电子数都不相同
答案：B
3．[2019·太原月考]关于铷的下列说法不正确的是( )
A．与水反应比钠更剧烈
B．Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2
C．是极强的还原剂
D．RbOH碱性比同浓度NaOH弱
答案：D
4．[2019·潍坊检测]下列说法中，不符合ⅦA族元素性质特征的是( )
A．从上到下原子半径逐渐减小
B．易形成－1价离子
C．最高价氧化物的水化物显酸性
D．从上到下氢化物的稳定性依次减弱
答案：A
知识点一 碱金属元素、卤素的原子结构
1.锂(Li)是世界上最轻的金属，它属于碱金属的一种。下列说法正确的是( )
A．碱金属单质在氧气中燃烧，都生成过氧化物
B．Li是碱金属原子中半径最小的原子
C．Li、Na、K、Rb＋的最外层都只有一个电子
D．Na＋比Li多一个电子层
解析：碱金属单质在氧气中燃烧，并非都能生成过氧化物，如锂在氧气中燃烧只生成氧化锂，A项错误；Li是碱金属原子中半径最小的原子，B项正确；Li、Na、K的最外层都只有一个电子，Rb＋的最外层是8个电子，C项错误；Na＋和Li的电子层数相同，都有2个电子层，D项错误。
答案：B
2．具有下列结构的原子一定属于碱金属元素的是( )
A．最外层只有一个电子
B．最外层电子数为次外层电子数的一半
C．M层电子数为K层电子数的
D．最外层电子数是电子层数的3倍
解析：原子的最外层只有一个电子的元素，除碱金属元素以外，还可能是H元素，也可能是Cr、Cu等少数过渡元素，A项错误；原子的最外层电子数为次外层电子数的一半，可以是Li、Si元素，B项错误；原子的M层电子数为K层电子数的，只能是Na元素，C项正确；原子的最外层电子数是电子层数的3倍，只能是O元素，D项错误。
答案：C
3．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．卤素单质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减弱，原子得电子能力依次减弱
D．卤素单质与H2化合的难易程度为F2
Cl2>Br2>I2，D项错误。
答案：C
知识点二 碱金属元素、卤素的性质
4．如图表示碱金属元素的某些性质与核电荷数的变化关系，下列各性质中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：碱金属元素从上到下原子半径逐渐增大，单质的还原性逐渐增强，与水反应越来越剧烈，熔点越来越低，故C项不符合。
答案：C
5．[2019·宁夏银川一中期中]下列关于卤素(元素符号用X表示)的叙述中正确的是( )
A．从F2→I2，卤素单质的颜色随相对分子质量增大而逐渐加深
B．HX都极易溶于水，HX的热稳定性随X的核电荷数增加而增强
C．卤素单质与水反应均可用X2＋H2OHXO＋HX表示
D．X－的还原性依次为F－Na>K>Rb>Cs
C．碱性：LiOHHCl>H2S
B．碱性：NaOH>KOH>RbOH
C．还原性：F－>Cl－>Br－>I－
D．酸性：H2SO4>HClO4>HBrO4
解析：元素的非金属性越强，对应气态氢化物的稳定性越强，故气态氢化物的稳定性：HF>HCl>H2S，A项正确；元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则碱性：RbOH>KOH>NaOH，B项错误；非金属单质的氧化性越强，对应简单阴离子的还原性越弱，则还原性：F－H2SO4，D项错误。
答案：A
5．[2019·湖北荆州中学月考]下列有关碱金属元素和卤素的说法中，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，碱金属单质和卤素单质的熔、沸点都逐渐降低
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，碱金属单质的熔、沸点逐渐降低，卤素单质的熔、沸点逐渐升高，D项错误。
答案：D
6．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，下列说法错误的是 ( )
A．单质①是最活泼的非金属单质
B．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沸点最高
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，所以单质活泼性最强的是F2，A项正确；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项正确；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项正确；一般情况下，结构相似的物质，相对分子质量越大，物质的熔、沸点就越高，但是由于HF分子之间存在氢键，故卤素氢化物中HF的熔、沸点最高，D项错误。
答案：D
7．微量元素硒(Se)对人体有保健作用，我国鄂西地区含有丰富的硒矿资源。已知硒与氧同主族，与钾同周期，下列有关硒元素的性质描述错误的是( )
A．硒的氢化物以H2Se形式存在
B．硒的氧化物以Se2O3形式存在
C．硒的氢化物的热稳定性比硫化氢差
D．硒的最高价氧化物对应水化物的化学式是H2SeO4
解析：Se和O同主族，化学性质具有相似性，其氢化物为H2Se，故A项正确；Se元素位于第ⅥA族，最高化合价为＋6价，还有常见的＋4价，但Se2O3中Se为＋3价，不符合事实，故B项错误；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其氢化物的稳定性逐渐减弱，因此H2Se的稳定性比H2S弱，故C项正确，Se元素的最高化合价为＋6价，其最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SeO4，故D项正确。
答案：B
8．已知铍(Be)的原子序数为4，下列关于铍及其化合物的叙述中正确的是( )
A．铍的金属性比钠强
B．氯化锂的氧化性比氯化铍强
C．氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱
D．单质铍易和冷水反应产生氢气
解析：Be的原子序数为4，其原子核外最外层有2个电子，位于第ⅡA族。同一周期元素的金属性随着原子序数增大而逐渐减弱，同一主族元素的金属性随着原子序数增大而逐渐增强，金属性：Li>Be，Na>Li所以金属性：Na>Be，故A项错误；元素的金属性越强，其简单阳离子的氧化性越弱，金属性：Li>Be，所以氯化锂的氧化性比氯化铍弱，故B项错误；元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性：Ca>Be，所以氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱，故C项正确；元素的金属性越强，其单质从水或酸中置换出氢气越容易，金属性：Mg>Be，Mg和冷水反应缓慢，所以Be和冷水也不易反应，故D项错误。
答案：C
9．含KBr和KI的混合溶液中通入过量的Cl2，然后把溶液蒸干并灼烧，最后留下的固体是( )
A．KCl B．KCl和KBr的混合物
C．Br2 D．I2和KCl
解析：KBr和KI的混合溶液中通入过量的Cl2，生成KCl、Br2和I2，将溶液蒸干、灼烧后，其中的碘升华、溴挥发，留下的固体是氯化钾。
答案：A
10．[2019·河北定州中学检测]下列有关叙述能说明非金属元素M比N的非金属性强的是( )
①M单质能从N的化合物中置换出N单质
②M原子比N原子容易得到电子
③M单质跟H2反应比N单质跟H2反应容易得多
④气态氢化物水溶液的酸性：HmM>HnN
⑤氧化物对应水化物的酸性：HmMOx>HnNOy
⑥M单质的熔点高于N单质
⑦M原子在反应中得到的电子数比N原子在反应中得到的电子数少
⑧M单质能与N的氢化物反应生成N单质
⑨M的最高价比N的最高价高
A．②⑤ B．①②③⑧
C．①②③⑤ D．全部
解析：M的单质能从N的化合物中置换出N的单质，说明M比N的非金属性强，①正确；M原子比N原子容易得到电子，说明M比N的非金属性强，②正确；M单质跟H2反应比N单质跟H2反应容易得多，说明M更易得电子，故M比N的非金属性强，③正确；元素对应气态氢化物水溶液的酸性与其非金属性强弱无关，④错误；元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则其非金属性越强，而题中没有明确标出是否为元素的最高价氧化物，故不能比较其非金属性强弱，⑤错误；单质的熔点属于物理性质，与元素原子得失电子的能力无关，不能用来判断元素的非金属性强弱，⑥错误；元素的非金属性强弱与得电子的多少无关，与得电子的难易程度有关，⑦错误；M单质能与N的氢化物反应生成N单质，说明M比N的非金属性强，⑧正确；不同非金属元素的非金属性强弱与其化合价的高低没有直接关系，⑨错误；故正确的有①②③⑧，B项正确。
答案：B
11．[2019·湖南娄底期中]我国科学家通过与多个国家进行科技合作，成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟，使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒，标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯位于元素周期表中第六周期第ⅠA族，根据铯在元素周期表中的位置，推断下列内容：
(1)铯的原子核外共有________个电子层，最外层电子数为________。
(2)铯单质与水剧烈反应，放出________色气体，生成的溶液使紫色石蕊试纸显________色。
(3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性________(填“弱”或“强”)。
解析：
(1)铯在元素周期表中位于第六周期第ⅠA族，则铯原子核外共有6个电子层，最外层电子数为1。
(2)金属性：Cs>Na，故Cs与水反应更剧烈，反应的化学方程式为2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑，生成物为氢气和氢氧化铯(水溶液显碱性)，则观察到有无色气体生成，生成的溶液使紫色石蕊试纸显蓝色。
(3)同主族元素从上到下金属性逐渐增强，则铯单质的还原性比钠单质的还原性强。
答案：(1)6 1 (2)无 蓝 (3)强
12．下表为元素周期表中的一部分，请回答下列问题：
族序数
周期数
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2
①
②
③
3
④
⑤
4
⑥
⑦
(1)②、④、⑤的元素符号是____________、____________、__________。
(2)表中最活泼的金属元素是________，非金属性最强的元素是________________(填写元素符号)。
(3)④与水发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)请设计一个实验方案，比较⑤、⑦单质氧化性的强弱
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
(1)依据①～⑦在元素周期表中的位置推知①～⑦分别为Li、O、F、Na、Cl、K、Br。
(2)最活泼的金属元素为K，最活泼的非金属元素为F。(3)④为Na，它与水反应生成NaOH、放出H2。(4)利用反应：Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl可证明氧化性Cl2>Br2。
答案：
(1)O Na Cl
(2)K F
(3)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
(4)向溴化钠溶液中滴加氯水，若溶液呈橙红色，则证明Cl2的氧化性比Br2强
能力达标
13.甲元素的原子序数是19，乙元素原子核外有2个电子层，最外层上有6个电子；丙是元素周期表第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素。由此推断：
(1)甲元素在元素周期表中的位置是________。
(2)甲的单质与水反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
乙单质与丙单质反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)甲元素和丙元素的最高价氧化物对应水化物的碱性较强的是________(填化学式)。
解析：甲元素的原子序数是19，则甲是K元素；乙元素原子核外有2个电子层，最外层上有6个电子，因此乙的原子序数是8，即乙是O元素；丙是元素周期表第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素，则丙是Li元素。(1)钾元素在元素周期表中的位置是第四周期第ⅠA族。(2)甲的单质与水反应的离子方程式为2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑；乙单质与丙单质反应的化学方程式为4Li＋O22Li2O。(3)金属性：K>Li，元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则最高价氧化物对应水化物的碱性较强的是KOH。
答案：
(1)第四周期第ⅠA族
(2)2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑
4Li＋O22Li2O
(3)KOH
14．某同学做同主族元素性质的相似性、递变性实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象(表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。
实验方案
实验现象
①将新制氯水滴入溴化钠溶液中，振荡，再加入适量CCl4，振荡后静置
A.浮在水面上，熔成小球，快速游动，最后消失
②将一小块金属钠放入冷水中
B.分层，上层无色，下层紫红色
③将溴水滴入NaI溶液中，振荡，再加入适量CCl4，振荡后静置
C.浮在水面上，熔成小球，快速游动，并伴有轻微的爆炸声，很快消失
④将一小块金属钾放入冷水中
D.分层，上层无色，下层橙红色
请你帮助该同学整理并完成实验报告。
(1)实验目的：探究同主族元素性质的相似性和递变性。
(2)实验用品：
①仪器：________、________、镊子、小刀、玻璃片等。
②试剂：金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1 mol·L－1NaBr溶液、0.1 mol·L－1 NaI溶液、CCl4等。
(3)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的字母和化学方程式)：
实验方案
实验现象
化学方程式
①
②
③
④
(4)实验结论：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：钾的金属性比钠强，钾与冷水反应比钠与冷水反应剧烈，产生的H2能发生燃烧或轻微的爆炸；将新制氯水滴入NaBr溶液中，发生反应：Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl，用CCl4萃取，液体分层下层呈橙红色。将溴水滴入NaI溶液中发生反应：Br2＋2NaI===I2
＋2NaBr，用CCl4萃取，液体分层，下层呈紫红色。
答案：
(2)试管 胶头滴管
(3)
实验方案
实验现象
化学方程式
①
D
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2
②
A
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
③
B
Br2＋2NaI===2NaBr＋I2
④
C
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
(4)同主族元素性质相似；自上到下元素原子失去电子的能力增强，得到电子的能力减弱
