高中化学人教版必修2（练习）1_1_2 元素的性质与原子结构含解析

高中化学人教版必修2（练习）1_1_2 元素的性质与原子结构含解析

第2课时　元素的性质与原子结构 目标导航]　1.了解碱金属、卤素原子在周期表中的位置。2.了解碱金属、卤素原子的结构特点，了解原子结构与元素性质的关系。3.了解碱金属、卤素性质的相似性与递变性，并能初步运用原子结构理论解释。‎ 一、碱金属元素 ‎1．结构特点 ‎(1)完成表格 元素 名称 元素 符号 核电 荷数 原子结构 示意图 最外层 电子数 电子 层数 原子半 径/nm 碱 金 属 元 素 锂 Li ‎3‎ ‎]‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎0.152‎ 钠 Na ‎11‎ ‎]‎ ‎1‎ ‎3‎ ‎0.186‎ 钾 K ‎19‎ ‎]‎ ‎1‎ ‎4‎ ‎0.227‎ 铷 Rb ‎37‎ ‎]‎ ‎1‎ ‎5‎ ‎0.248‎ 铯 Cs ‎55‎ ‎]‎ ‎1‎ ‎6‎ ‎0.265‎ ‎(2)得出结论：碱金属元素原子结构的共同点是最外层电子数均为1，不同点是电子层数和原子半径不同，其变化规律是随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。‎ ‎2．碱金属的性质 ‎(1)物理性质 ‎(2)化学性质 ‎①与O2反应 碱金属 化学反应方程式 反应程度 产物复杂 程度 活泼性 Li ‎4Li＋O22Li2O Na ‎2Na＋O2Na2O2‎ K K＋O2KO2‎ Rb ‎－‎ Cs ‎－‎ ‎②与水反应 碱金属 钾 钠 实验操作 实验现象 熔成小球，浮于水面，四处游动，有轻微爆炸声，反应后溶液加酚酞变红 熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后溶液加酚酞变红 实验原理 ‎2K＋2H2O===2KOH＋H2↑‎ ‎2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑‎ 结论 钾比钠的活动性强 议一议 ‎1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(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(　　)‎ 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×‎ ‎2．钾与水(含酚酞)反应的实验现象能表明钾的一些性质，请连一连。‎ ‎(1)钾浮在水面上　　　　　 A．钾与水反应放热且钾的 熔点较低 ‎(2)钾熔化成闪亮的小球 B．钾与水反应剧烈，放出的热使生成的H2燃烧 (3)钾球四处游动，并有轻,微的爆鸣声 C．钾的密度比水小 ‎(4)溶液变为红色 D．钾与水反应后 的溶液呈碱性 答案　(1)—C　(2)—A　(3)—B　(4)—D 二、卤族元素 ‎1．原子结构 ‎(1)完成表格：‎ 元素名称 氟(F)‎ 氯(Cl)‎ 溴(Br)‎ 碘(I)‎ 原子序数 ‎9‎ ‎17‎ ‎35‎ ‎53‎ 原子结构 示意图 最外层电子数 ‎7‎ ‎7‎ ‎7‎ ‎7‎ 电子层数 ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 原子半径 由小到大 ‎(2)得出结论：卤族元素原子结构的共同点是最外层电子数都是7，不同点是电子层数和原子半径不同，其变化规律是随着原子序数增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。‎ ‎2．卤族元素单质的性质 ‎(1)物理性质 ‎ ‎ ‎(2)化学性质 ‎①与H2反应 a．填写下表：‎ 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＋Cl22HCl 较稳定 Br2‎ 加热 H2＋Br22HBr 不稳定 I2‎ 不断加热 H2＋I22HI 很不稳定 b.得出结论：从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐升高，反应剧烈程度依次减弱，生成气态氢化物的稳定性依次减弱。‎ ‎②卤素单质间的置换反应 a．填写下表：‎ 实验操作 实验现象 化学方程式 静置后，液体分层，上层无色，下层橙红色 ‎2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2‎ 静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色 ‎2KI＋Br2===2KBr＋I2‎ 静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色 ‎2KI＋Cl2===2KCl＋I2‎ b.得出结论：Cl2、Br2、I2三种卤素单质的氧化性由强到弱的顺序是Cl2＞Br2＞I2，相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是I－＞Br－＞Cl－。‎ 提醒　因为F2能与H2O发生反应(2F2＋2H2O===4HF＋O2)，所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。‎ 议一议 ‎1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(X代表卤素)‎ ‎(1)卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示(　　)‎ ‎(2)HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强(　　)‎ ‎(3)卤素单质的颜色从F2―→I2按相对分子质量增大而加深(　　)‎ ‎(4)将F2通入NaCl溶液中可置换出Cl2(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×‎ 解析　(1)F2与H2O反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2，不可用X2＋H2O===HXO＋HX表示。(2)HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱。(4)F2性质极活泼，遇盐溶液先和水反应，故不能将卤素从它的盐溶液里置换出来。‎ ‎2．已知还原性I－>Br－>Cl－>F－，试从原子结构的角度分析原因。‎ 答案　还原性即微粒失去电子的能力。按I－→Br－→Cl－→F－的顺序，离子的半径逐渐减小，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。‎ 一、碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性 例1　下列对碱金属性质的叙述中，正确的是(　　)‎ A．碱金属元素的单质具有强还原性，可置换出硫酸铜溶液中的铜单质 B．单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物 C．碱金属单质与水反应生成碱和氢气 D．单质熔、沸点随着原子序数递增而升高 解析　A项中碱金属元素的单质具有强还原性，但活泼的金属易与H2O反应，故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属，A项错；锂在空气中燃烧生成的是氧化锂，而不是过氧化锂，B项错；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低，D项错；碱金属都能与水反应生成对应的碱和氢气，只是反应越来越剧烈，C项正确。‎ 答案　C 归纳总结　碱金属的原子结构与化学性质的关系 ‎(1)相似性 原子都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性，它们都能与氧气等非金属单质及水反应。碱金属与水反应的通式为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑(R表示碱金属元素)。‎ ‎(2)递变性 随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。‎ ‎①‎ ‎②与O2的反应越来越剧烈，产物更加复杂，如Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成 Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2等。‎ ‎③与H2O的反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。‎ ‎④最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。‎ 变式训练1　下列各组比较不正确的是(　　)‎ A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈 B．还原性：K＞Na＞Li，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠 C．熔、沸点：Li＞Na＞K D．碱性：LiOH＜NaOH＜KOH 答案　B 解析　锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，A正确；还原性：K＞Na＞Li，但K不能置换出NaCl溶液中的Na，而是先与H2O反应，B错误；碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，C正确；从Li到Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强，即碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH，D正确。‎ 二、卤素单质的相似性、递变性和特性 例2　下列对卤素的说法不符合递变规律的是(　　)‎ A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱 B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱 C．F－、Cl－、Br－、I－的还原性逐渐增强 D．卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变浅，密度增大 解析　从F→I原子半径依次增大，单质氧化性逐渐减弱，则阴离子的还原性逐渐增强，氢化物的稳定性逐渐减弱，卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色逐渐变深，密度也逐渐增大。‎ 答案　D 归纳总结　卤素的原子结构与化学性质的关系 ‎(1)相似性(X表示卤素元素)‎ 卤素原子都容易得到一个电子使其最外层达到8个电子的稳定结构，它们的单质都是活泼的非金属单质，都具有较强的氧化性。‎ ‎①与H2反应：X2＋H22HX。‎ ‎②与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X22NaX。‎ ‎③与H2O反应 a．X2＋H2O===HX＋HXO(X＝Cl、Br、I)；‎ b．2F2＋2H2O===4HF＋O2。‎ ‎④与NaOH溶液反应 X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(X＝Cl、Br、I)。‎ ‎(2)递变性(X表示卤素元素)‎ 随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，卤素原子得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。‎ ‎①‎ ‎②与H2反应越来越难，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，即：‎ 稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；‎ 还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI。‎ ‎③卤素单质与变价金属(如Fe)反应时，F2、Cl2、Br2生成高价卤化物(如FeX3)，而I2只能生成低价卤化物(如FeI2)。‎ ‎④氢化物都易溶于水，其水溶液酸性依次增强。‎ ‎⑤最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，即酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4，HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸。‎ 变式训练2　砹是现知原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的递变规律，对砹及其化合物的叙述，正确的是(　　)‎ A．与H2化合能力：At2>I2‎ B．砹在常温下为白色固体 C．砹原子的最外电子层上有7个电子 D．砹能从NaCl溶液中置换出氯单质 答案　C 解析　从F2到At2，元素的非金属性逐渐减弱，与H2化合能力逐渐减弱，A项不正确；由F2到I2，单质的颜色依次加深，I2是紫黑色固体，则砹为黑色固体，B项不正确；卤族元素的原子，最外层上都有7个电子，C项正确；因氧化性Cl2>At2，所以At2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D项不正确。‎ 规律总结　卤素的特性 ‎(1)氟元素无正价，无含氧酸。F－的还原性极弱。‎ ‎(2)X2＋H2O===HX＋HXO而2F2＋2H2O===4HF＋O2。‎ ‎(3)Br2在常温下是唯一的一种液态非金属单质。‎ ‎(4)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。‎ ‎(5)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。‎ 三、同主族元素性质的递变规律 例3　下列关于主族元素的说法错误的是(　　)‎ A．同主族元素随着原子序数递增，元素金属性增强 B．同主族元素随着原子序数递增，元素单质的熔、沸点逐渐升高 C．同主族元素原子最外层电子数都相同 D．同主族元素最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强 解析　同主族元素随着原子序数的递增，电子层数逐渐增多，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，即元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱，A项、D项都正确；对于同主族的金属元素，单质的熔、沸点从上到下逐渐降低，对于同主族的非金属元素，单质的熔、沸点从上到下逐渐升高，B项错误；同主族元素原子最外层电子数都相同，C项正确。‎ 答案　B 归纳总结 ‎1．元素的性质与原子结构的关系 元素性质与原子结构密切相关，主要与原子核外电子的排布特别是最外层电子数有关。原子结构不同，元素性质不同；原子结构相似，元素性质相似；原子结构发生规律性递变，元素性质发生规律性递变。原子结构相似的同族元素，它们在化学性质上表现出相似性和递变性。‎ ‎2．同主族元素性质的递变规律 从碱金属元素和卤素的性质来看，同主族从上至下元素及其典型化合物性质的递变规律如下表所示。‎ 物质类别 性质 递变规律 元素 元素金属性 逐渐增强 元素非金属性 逐渐减弱 单质 氧化性 逐渐减弱 还原性 逐渐增强 非金属元素氢化物 气态稳定性 逐渐减弱 水溶液酸性 逐渐增强 还原性 逐渐增强 最高价氧化物 对应水化物 碱性 逐渐增强 酸性 逐渐减弱 变式训练3　下列说法中错误的是(　　)‎ A．钾的金属性比钠强 B．溴的非金属性比氯强 C．NaOH的碱性比LiOH强 D．HCl的热稳定性比HBr强 答案　B 解析　由于金属性K>Na>Li，故碱性KOH>NaOH>LiOH；非金属性Cl>Br，则其对应氢化物的热稳定性HCl>HBr。‎ ‎1．关于碱金属元素的说法中正确的是(　　)‎ A．ⅠA族元素都是碱金属元素 B．碱金属单质可将铜从其盐溶液中置换出来 C．金属钾具有强还原性，K＋具有强氧化性 D．Cs常温下与水反应会发生爆炸 答案　D 解析　ⅠA族元素还有氢元素，A错；碱金属单质非常活泼，在水溶液中先与水反应生成强碱再与铜离子反应生成Cu(OH)2沉淀，而不能将铜置换出来，B错；由于钾原子的最外层只有1个电子，钾单质具有较强的还原性，但是其失去电子后形成的K＋最外层已经达到8电子的稳定结构，其氧化性非常弱，C错；Cs是还原性比Li、Na、K、Rb都强的金属单质，与水反应会发生爆炸，D正确。‎ ‎2．下列关于卤素的叙述正确的是(　　)‎ A．卤素是典型的非金属元素，因此不能与其他非金属元素化合 B．卤素单质越活泼，其熔、沸点就越高 C．卤素各单质都能与水剧烈反应 D．卤素的单质都能与氢气反应，且气态氢化物的稳定性随单质氧化性的增强而增强 答案　D 解析　卤素能与其他非金属化合，如H、C等；卤素单质越活泼，其相对分子质量越小，其熔、沸点越低；卤素单质中只有氟能与水剧烈反应。‎ ‎3．已知锂及其化合物的许多性质与碱金属差异较大，却与镁相似。下列有关锂及其化合物的叙述不正确的是(　　)‎ A．碳酸锂受强热很难分解 B．碳酸锂的溶解度比碳酸氢锂的小 C．锂在过量氧气中燃烧，主要产物是氧化锂而不是过氧化锂 D．锂可以与氮气化合生成氮化锂(Li3N)‎ 答案　A 解析　解题时充分利用题目信息，锂及其化合物的性质与镁的相似，MgCO3煅烧分解成MgO和CO2，由此可知，Li2CO3也易分解。‎ ‎4．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 答案　C 解析　由图可知，随着核电荷数的增大，碱金属的性质呈增大趋势，而碱金属单质的熔、沸点随核电荷数的增大而降低。‎ ‎5．(1)向NaBr和KI的混合溶液中，通入足量的Cl2后，将溶液蒸干并灼烧，最后蒸发皿中剩余的物质是________，写出反应的化学方程式：_____________________________________。‎ ‎(2)向KI溶液中滴入淀粉溶液，现象是______________，再滴入氯水，现象是______________；有关反应的离子方程式为_______________________________________________。‎ 答案　(1)NaCl、KCl　2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2,2KI＋Cl2===2KCl＋I2‎ ‎(2)无明显变化　溶液变蓝色　Cl2＋2I－===2Cl－＋I2‎ ‎6．(1)常见卤素氢化物中最不稳定的是__________(写化学式)。‎ ‎(2)下列单质熔、沸点随原子序数递增而升高的是_____________________________________‎ ‎(填字母，下同)。‎ A．碱金属元素 B．卤族元素 ‎(3)下列反应中，更剧烈的是__________。‎ A．钠与水反应 B．钾与水反应 ‎(4)取下列溶液分装两试管，再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳，用力振荡、静置后，四氯化碳层显紫红色的是__________。‎ A．溴化钠溶液 B．碘化钾溶液 答案　(1)HI　(2)B　(3)B　(4)B 解析　卤素中碘元素的非金属性最弱，氢化物最不稳定的是HI；碱金属元素的单质熔、沸点随原子序数递增而降低，卤素单质熔、沸点随原子序数递增而升高；钾比钠活泼，与水反应更剧烈；氯水与NaBr、KI溶液分别生成Br2、I2，而二者的四氯化碳溶液分别为橙色、紫红色。‎ 基础过关]‎ 题组1　碱金属元素性质的考查 ‎1．下列对碱金属性质的叙述中，正确的是(　　)‎ ‎①都是银白色的柔软金属(除铯外)，密度都比较小　②单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物　③碱金属单质都与水剧烈反应　④单质的熔、沸点随着原子序数的增加而升高 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③‎ 答案　A 解析　除铯外，碱金属单质均为银白色金属，质软，有延展性，密度较小，①正确；碱金属单质在空气中燃烧时，产物不同，Li生成Li2O，Na生成Na2O2，K、Rb、Cs则生成较复杂的氧化物，②错误；碱金属单质性质活泼，都能与水剧烈反应，③正确；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而逐渐降低，④错误。‎ ‎2．已知钡的金属活动性处于钾和钠之间。则下列变化中可能实现的是(　　)‎ A．钡可从氯化钠溶液中置换出金属钠 B．钡可从冷水中置换出氢气 C．钡可从硫酸铜溶液中置换出铜 D．在溶液中Ba2＋可氧化金属锌，生成Zn2＋‎ 答案　B 解析　由于钡可以与水反应，所以钡和钠一样并不能置换出水溶液中的金属离子。‎ 题组2　卤素性质的考查 ‎3．卤素是最活泼的一族非金属，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，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，原子的得电子能力依次减弱 D．卤素单质与H2化合由易到难顺序为F2＜Cl2＜Br2＜I2‎ 答案　C 解析　卤素原子最外层有7个电子，而不是单质最外层有7个电子，A错误；卤素原子从F到I，电子层数依次增多，半径依次增大，原子核对最外层电子吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱，B错误，C正确；单质与H2化合由易到难顺序为F2＞Cl2＞Br2＞I2，D错误。‎ ‎4．下列关于卤族元素由上到下性质递变规律的叙述，正确的是(　　)‎ ‎①单质的氧化性增强　②单质的颜色加深　③气态氢化物的稳定性增强　④单质的沸点升高　⑤阴离子的还原性增强 A．①②③ B．②③④ C．②④⑤ D．①③⑤‎ 答案　C 解析　F2、Cl2、Br2、I2氧化性依次减弱，其对应的阴离子F－、Cl－、Br－、I－的还原性依次增强，故①叙述错误，⑤叙述正确；F2、Cl2、Br2、I2的颜色由淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色逐渐加深，②叙述正确；HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，③叙述错误；F2、Cl2、Br2、I2在通常情况下其状态变化为气→液→固，则沸点逐渐升高，④叙述正确，C正确。‎ ‎5．往碘化钾溶液中先加入氯水，再加入CCl4振荡，静置后出现分层，下层呈(　　)‎ A．橙红色 B．紫红色 C．无色 D．深褐色 答案　B 解析　碘化钾中加入氯水发生反应2KI＋Cl2===2KCl＋I2，加入CCl4后由于碘易溶于CCl4，CCl4层(下层)呈现紫红色。‎ ‎6．下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是(　　)‎ A．其单质都能与水反应，通式为X2＋H2O===HX＋HXO B．HX易溶于水，其水溶液都是强酸 C．其单质都有颜色，都有毒 D．最高价含氧酸的通式为HXO4‎ 答案　C 解析　本题考查卤素及有关化合物的基本知识规律，解答好本题，除掌握一般规律外，要注意F2及F的化合物的特殊性：①F2与水反应置换H2O中的O生成O2，不像其他卤素单质，②F是最强的非金属，在化合物中不表现正价，HF的溶液表现弱酸性。‎ ‎7．若能发现第117号元素X，它的原子结构与卤族元素相似，电子排布有7个电子层，且最外层有7个电子。下列叙述中正确的是(　　)‎ A．此X元素的气态氢化物的化学式为HX，在常温下很稳定 B．其单质带有金属光泽，具有强氧化性，可与KI发生置换反应生成I2‎ C．其单质的分子式为X2，易溶于有机溶剂 D．AgX是一种有色的易溶于水的化合物 答案　C 解析　因为此X显－1价，所以X元素的气态氢化物的化学式为HX，但由于X的非金属性很弱，所以HX在常温下很不稳定，A错误；X单质氧化性比碘弱，不可与KI发生置换反应，B错误；类比Br2、I2等，C正确；类比AgCl、AgBr等，D错误。‎ 题组3　卤素互化物的性质 ‎8．溴化碘(IBr)的化学性质很像卤素的单质，它能与大多数金属、非金属化合生成卤化物，它也能与水发生以下反应：IBr＋H2O===HBr＋HIO。下列有关IBr的叙述中，不正确的是(　　)‎ A．在很多反应中IBr是强氧化剂 B．IBr与水反应时既作氧化剂，又作还原剂 C．IBr与AgNO3溶液反应会生成AgBr沉淀 D．IBr与NaOH溶液反应时，生成NaBr和NaIO 答案　B 解析　此题是一道信息题，题中给出了三点信息：①溴化碘(IBr)暗示Br呈－1价，I呈＋1价；②IBr性质与卤素相似；③IBr与水反应生成HIO和HBr。由②可知，IBr是一种强氧化剂。分析IBr中各元素的化合价，确定碘为＋1价，溴为－1价。再结合③，可知IBr与水的反应不是氧化还原反应，而是复分解反应。因此，A、C、D正确，B不正确。‎ 题组4　位、构、性关系考查 ‎9．已知元素aA、bB、cC、dD、eE的原子的结构示意图分别为 请回答下列问题：‎ ‎(1)属于同周期的元素是__________(填元素符号，下同)，属于同主族的元素__________。‎ ‎(2)金属性最强的元素是__________，非金属性最强的元素是__________。‎ ‎(3)上述元素中最高价氧化物对应的水化物碱性最强的是__________。‎ 答案　(1)Na、Al、Cl　F、Cl、Br　(2)Na　F　(3)NaOH 解析　(1)弄清原子结构示意图与元素在周期表中的位置关系，即电子层数与周期数相等，所以A、B、C同周期。主族的族序数与最外层电子数相等，所以B、D、E同主族。(2)同周期从左到右金属性减弱，非金属性增强；同主族从上到下金属性增强，非金属性减弱。所以Na的金属性最强，F的非金属性最强。(3)金属性越强，最高价氧化物对应的水化物碱性越强。‎ ‎10．下表为元素周期表的一部分。‎ ‎　　族 周期　　‎ ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 一 ‎①‎ 二 ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ ‎⑥‎ 三 ‎⑦‎ ‎⑧‎ ‎⑨‎ ‎⑩‎ 四 ‎⑪‎ ‎⑫‎ ‎⑬‎ ‎(1)表中元素________的非金属性最强；元素________的金属性最强；元素________的单质室温下呈液态(填写元素符号)。‎ ‎(2)表中元素⑦的原子结构示意图为_____________________________________________。‎ ‎(3)表中元素⑥⑩氢化物的稳定性顺序为________＞________(填写化学式，下同)。‎ ‎(4)表中元素⑩和⑬最高价氧化物对应水化物的酸性：‎ ‎________＞________。‎ ‎(5)表中元素②和⑦最高价氧化物对应水化物的碱性：________＞________。‎ 答案　(1)F　K　Br　(2)　(3)HF　HCl　(4)HClO4　HBrO4　(5)NaOH　LiOH 能力提升]‎ ‎11．最新报道，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________层电子，最外层电子数为________，铯的原子序数为________。‎ ‎(2)铯单质与水剧烈反应，放出________色气体，同时使紫色石蕊溶液显________色，因为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________(写出化学方程式)。‎ ‎(3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性________(填“弱”或“强”)。‎ 答案　(1)6　1　55　(2)无　蓝　2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑　(3)强 解析　根据原子核外电子排布规律，结合铯在元素周期表中的位置知：铯原子核外电子分六层排布，分别是2、8、18、18、8、1，原子序数是55，最外层只有1个电子。铯与钠同主族，具有极强的金属性。与水反应生成氢气和氢氧化铯：2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑，氢氧化铯是强碱，使紫色石蕊溶液变蓝色。‎ ‎12．常温下，KMnO4固体和浓盐酸反应产生氯气。为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。‎ 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中溶液由黄色变为红棕色时，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，电子层数依次增多，________________________________________________________________________，‎ 得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。‎ 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震荡，静至后CCl4层溶液变为紫红色 ‎(4)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 ‎(5)原子半径逐渐增大 解析　装置A：高锰酸钾溶液和浓盐酸反应生成氯气，烧瓶上端湿润的淀粉KI试纸变蓝，验证氯气的氧化性强于碘；装置B：装置B中盛有溴化钠，氯气进入装置B中，氯气氧化溴离子为溴单质，溶液呈黄色，验证氯的氧化性强于溴，氯气有毒，能被氢氧化钠吸收，浸有氢氧化钠的棉花防止氯气污染空气；当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹，为验证溴的氧化性强于碘，实验时应避免氯气的干扰。当B中溶液由黄色变为红棕色时，说明有大量的溴生成，此时应关闭活塞a，否则氯气过量，影响实验结论。‎ 拓展探究]‎ ‎13．某学生在做元素性质与原子结构关系的实验时，设计了一套实验方案，并记录了有关的实验现象。请帮助该学生整理并完成实验报告。‎ ‎(1)实验目的 探究同一主族元素性质的递变规律。‎ ‎(2)实验用品 仪器：试管、胶头滴管 药品：新制氯水、新制溴水、溴化钠溶液、碘化钠溶液、四氯化碳 ‎(3)实验内容(在下表横线中填写相关内容)‎ 序号 实验方案 实验现象 ‎①‎ 向盛有少量溴化钠溶液的试管中滴加少量新制氯水，振荡，再加入少量四氯化碳，振荡后静置 液体分为两层，下层呈________色 ‎②‎ 向盛有少量碘化钠溶液的试管中滴加少量新制溴水，振荡，再加入少量四氯化碳，振荡后静置 液体分为两层，下层呈________色 ‎(4)实验结论：________________________________________________________。‎ ‎(5)问题和讨论 ‎①上述两个实验中发生反应的离子方程式分别为_____________________________、‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②由于氟单质过于活泼，所以很难设计出一个简单的实验来验证其氧化性的强弱。试列举两项事实说明氟的非金属性比氯的强：______________、________________。‎ 答案　(3)①橙红　②紫红 ‎(4)同主族元素从上到下，元素原子的得电子能力逐渐减弱 ‎(5)①Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－　2I－＋Br2===2Br－＋I2‎ ‎②HF的稳定性比HCl的强　F2能置换出水中的氧，而Cl2不能置换出水中的氧(其他合理答案也可)‎ 解析　向溴化钠溶液中加入新制氯水，发生反应：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，证明氧化性：Cl2＞Br2；再加入四氯化碳后，振荡静置，溶液分层，上层近无色，下层呈橙红色。向碘化钠溶液中加入新制溴水，发生反应：Br2＋2I－===I2＋2Br－，证明氧化性：Br2＞I2；再加入四氯化碳后，振荡静置，溶液分层，上层近无色，下层呈紫红色。两个实验说明：同主族元素从上到下，元素原子的得电子能力逐渐减弱。 ‎