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高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表第3课时学案及答案
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表第3课时学案及答案，共11页。
第3课时 原子结构与元素的性质
[核心素养发展目标] 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，培养“科学探究”与“证据推理”的核心素养。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，提升“科学探究与创新意识”的核心素养。
一、碱金属元素
1．元素化学性质与原子结构的关系
根据初中所学原子结构的知识，填写下表：
原子
最外层电子数特点
得失电子情况
化学性质
稀有气体元素
都为8(氦为2)
不易____
金属元素
一般______4
易______
非金属元素
一般______4
易______
由上表可知，原子结构决定元素的_______________________________________________。
2．碱金属元素的原子结构
填写下表中的信息，并思考和讨论下列问题：
元素名称
锂
钠
钾
铷
铯
元素符号
原子结构示意图
原子半径/nm
0.152
0.186
0.227
0.248
0.265
思考1 (1)在元素周期表中从上往下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径如何变化？
(2)从上往下，碱金属元素的原子核外电子排布有什么特点？从哪一点能推断出碱金属元素的化学性质具有相似性？
3．碱金属元素化学性质的比较
思考2 (1)回忆第二章学过的知识，钠有哪些化学性质？
(2)结合锂、钠和钾的原子结构特点，请你预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质。剧烈程度如何变化？
[实验和观察]
钠、钾与氧气反应
钾与水反应
操作
现象
都能在空气中燃烧，钠产生________火焰，钾产生________火焰，钾燃烧更剧烈
钾________在水面上；迅速____成闪亮的小球________；反应剧烈，有轻微________声并着火燃烧；滴入酚酞，溶液变红
化学方程式
2Na＋O2Na2O2
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
结论
钠、钾都能与O2、H2O反应，且____更活泼，与预测________
思考3 (1)根据钾、钠与水反应的现象，推断锂与水反应的难易程度。
(2)根据上述实验，结合碱金属元素的原子结构推断出碱金属元素化学性质的相似性和递变规律。完成下列填空：
4．碱金属元素物理性质的相似性和递变性
1．判断正误
(1)从锂到铯，碱金属元素单质的密度依次增大( )
(2)由于Li、Na、K都能和O2、H2O反应，故实验室中三者都应保存在煤油中( )
(3)Li、Na、K在空气中燃烧均生成过氧化物( )
(4)碱金属元素原子随核电荷数增加，其单质与水反应越来越剧烈( )
(5)可以通过钠和氯化锂溶液反应，判断钠和锂元素的金属性( )
(6)碱金属元素在自然界中都以化合态形式存在( )
2．下列关于碱金属元素的原子结构和性质的叙述错误的是( )
A．碱金属元素原子的最外层都只有1个电子，在化学反应中容易失去
B．碱金属单质都是强还原剂
C．碱金属元素原子的次外层电子数均为8
D．碱金属单质都能与水反应生成碱
3．(2022·上海高一期中)以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是( )
①氢氧化物中碱性最强的是CsOH
②单质熔点最高的是铯
③它们的密度依次增大
④其单质的还原性依次增强
⑤它们对应离子的氧化性依次增强
⑥单质与水反应的剧烈程度依次增强
⑦单质与相同浓度、相同体积的盐酸反应的剧烈程度依次增强
A．①⑤⑦ B．②⑥
C．②③⑤ D．②③④
二、卤族元素
卤族元素简称卤素，包括(填名称及符号)________________________________和砹(At)、(Ts)。
1．卤素单质的物理性质
F2
Cl2
Br2
I2
颜色(常态)
________色(气体)
________色(气体)
________色(液体)
________色(固体)
密度
逐渐____
熔、沸点
逐渐____
2.卤族元素的原子结构
元素名称
氟
氯
溴
碘
元素符号
原子结构示意图
相似性
最外层电子数均为________
递变性
电子层数逐渐________，原子半径逐渐________
3.卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
卤素单质
反应条件
化学方程式
产物稳定性
F2
在暗处剧烈化合并发生爆炸
很稳定
Cl2
光照或点燃
较稳定
Br2
加热
不如氯化氢稳定
I2
不断加热
不稳定，同一条件下同时分解
结论
从F2到I2，与H2化合越来越______，生成的氢化物稳定性逐渐________，元素的非金属性逐渐________
(2)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
氧化性：__________
振荡静置后，溶液由无色变为棕褐色
振荡静置后，溶液由无色变为褐色
思考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。
思考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：_________________________________________________________________。
1．卤素的特殊性
(1)在常温下Br2是唯一的液态非金属单质，易挥发。
(2)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝。
(3)氟是最活泼的非金属，没有正化合价，氟单质与盐溶液反应时，先与水反应产生HF和O2。
2．同主族元素的递变规律
1．判断正误
(1)卤素单质越活泼，其熔、沸点越高( )
(2)从F到I，卤族元素气态氢化物稳定性逐渐增强( )
(3)卤素单质随原子序数的递增，密度逐渐增大( )
(4)从F→I，其单质与H2化合的难易程度是由难到易( )
(5)F2、Cl2、Br2与H2O反应的原理相同( )
(6)F－、Cl－、Br－的还原性依次增强( )
2．下列有关卤素的说法正确的是( )
A．卤素单质的颜色随相对分子质量的增大逐渐变淡
B．卤素单质的熔点随相对分子质量的增大而升高
C．卤素是典型的非金属元素，其单质只具有氧化性
D．卤素阴离子的半径比其相应的原子半径小
3．(2022·雅安高一期末)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＋H2OHXO＋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
1．(2022·四川甘孜州高一期末)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
2．(2022·上海静安期末)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
3．(2022·菏泽高一期末)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
4．(2022·新疆昌吉州期末)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，下列推测砹的结构和性质不正确的是( )
A．与H2化合的能力：At2＜I2
B．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
第3课时 原子结构与元素的性质
一、
1．得失 稳定 ＜ 失去 金属性 ≥ 得到 非金属性 性质
2．Li Na K Rb Cs
思考1 (1)核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐增大。
(2)最外层都只有一个电子，电子层数逐渐增多；最外层都只有一个电子。
思考2 (1)钠可以与氧气、水、酸、盐溶液等物质反应。
(2)锂、钾也可以与氧气、水、酸、盐溶液等物质反应。Li、Na、K反应剧烈程度逐渐增强。
[实验和观察]
黄色 紫色 浮 熔 四处游动 爆炸 钾 一致
思考3 (1)由钠、钾与水反应的现象，推测锂与水反应的程度不如钠、钾剧烈。
(2)1 失去 ＋1 增多 增大 减弱 增强 增强 剧烈
4．银白色 较小 较小 较低 增大 降低
应用体验
1．(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√
2．C 3.C
二、
氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)
1．淡黄绿 黄绿 深红棕 紫黑 增大 升高
2．F Cl Br I 7 增多 增大
3．(1)H2＋F2===2HF H2＋Cl22HCl H2＋Br22HBr H2＋I22HI 难 减弱 减弱
(2)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ 2I－＋Br2===I2＋2Br－ Cl2>Br2>I2
思考1 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。
思考2 2F2＋2H2O===4HF＋O2
应用体验
1．(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
2．B
3．C [2F2＋2H2O===O2＋4HF，A错；HX的热稳定性随核电荷数增加而减弱，B错；F2优先与水反应，故不能用F2从其他盐溶液中置换出来卤素单质，D错。]
随堂演练 知识落实
1．B 2.D
3．A [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。]
4．B [A项，第ⅦA族元素，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，正确；B项，第ⅦA族元素，从F到At单质的颜色逐渐加深，I2是紫黑色固体，故砹在常温下不可能是白色固体，错误；C项，砹与氟、氯、溴、碘均属于第ⅦA族元素，F2能与水剧烈反应、氯气能溶于水且与水反应、溴在水中溶解度比氯气小且易溶于四氯化碳、I2微溶于水且易溶于四氯化碳，可推知砹难溶于水，易溶于四氯化碳，正确；D项，砹与氟、氯、溴、碘属于第ⅦA族元素，原子的最外层都有7个电子，正确。]
第3课时 原子结构与元素的性质
[核心素养发展目标] 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，培养“科学探究”与“证据推理”的核心素养。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，提升“科学探究与创新意识”的核心素养。
一、碱金属元素
1．元素化学性质与原子结构的关系
根据初中所学原子结构的知识，填写下表：
原子
最外层电子数特点
得失电子情况
化学性质
稀有气体元素
都为8(氦为2)
不易____
金属元素
一般______4
易______
非金属元素
一般______4
易______
由上表可知，原子结构决定元素的_______________________________________________。
2．碱金属元素的原子结构
填写下表中的信息，并思考和讨论下列问题：
元素名称
锂
钠
钾
铷
铯
元素符号
原子结构示意图
原子半径/nm
0.152
0.186
0.227
0.248
0.265
思考1 (1)在元素周期表中从上往下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径如何变化？
(2)从上往下，碱金属元素的原子核外电子排布有什么特点？从哪一点能推断出碱金属元素的化学性质具有相似性？
3．碱金属元素化学性质的比较
思考2 (1)回忆第二章学过的知识，钠有哪些化学性质？
(2)结合锂、钠和钾的原子结构特点，请你预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质。剧烈程度如何变化？
[实验和观察]
钠、钾与氧气反应
钾与水反应
操作
现象
都能在空气中燃烧，钠产生________火焰，钾产生________火焰，钾燃烧更剧烈
钾________在水面上；迅速____成闪亮的小球________；反应剧烈，有轻微________声并着火燃烧；滴入酚酞，溶液变红
化学方程式
2Na＋O2Na2O2
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
结论
钠、钾都能与O2、H2O反应，且____更活泼，与预测________
思考3 (1)根据钾、钠与水反应的现象，推断锂与水反应的难易程度。
(2)根据上述实验，结合碱金属元素的原子结构推断出碱金属元素化学性质的相似性和递变规律。完成下列填空：
4．碱金属元素物理性质的相似性和递变性
1．判断正误
(1)从锂到铯，碱金属元素单质的密度依次增大( )
(2)由于Li、Na、K都能和O2、H2O反应，故实验室中三者都应保存在煤油中( )
(3)Li、Na、K在空气中燃烧均生成过氧化物( )
(4)碱金属元素原子随核电荷数增加，其单质与水反应越来越剧烈( )
(5)可以通过钠和氯化锂溶液反应，判断钠和锂元素的金属性( )
(6)碱金属元素在自然界中都以化合态形式存在( )
2．下列关于碱金属元素的原子结构和性质的叙述错误的是( )
A．碱金属元素原子的最外层都只有1个电子，在化学反应中容易失去
B．碱金属单质都是强还原剂
C．碱金属元素原子的次外层电子数均为8
D．碱金属单质都能与水反应生成碱
3．(2022·上海高一期中)以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是( )
①氢氧化物中碱性最强的是CsOH
②单质熔点最高的是铯
③它们的密度依次增大
④其单质的还原性依次增强
⑤它们对应离子的氧化性依次增强
⑥单质与水反应的剧烈程度依次增强
⑦单质与相同浓度、相同体积的盐酸反应的剧烈程度依次增强
A．①⑤⑦ B．②⑥
C．②③⑤ D．②③④
二、卤族元素
卤族元素简称卤素，包括(填名称及符号)________________________________和砹(At)、(Ts)。
1．卤素单质的物理性质
F2
Cl2
Br2
I2
颜色(常态)
________色(气体)
________色(气体)
________色(液体)
________色(固体)
密度
逐渐____
熔、沸点
逐渐____
2.卤族元素的原子结构
元素名称
氟
氯
溴
碘
元素符号
原子结构示意图
相似性
最外层电子数均为________
递变性
电子层数逐渐________，原子半径逐渐________
3.卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
卤素单质
反应条件
化学方程式
产物稳定性
F2
在暗处剧烈化合并发生爆炸
很稳定
Cl2
光照或点燃
较稳定
Br2
加热
不如氯化氢稳定
I2
不断加热
不稳定，同一条件下同时分解
结论
从F2到I2，与H2化合越来越______，生成的氢化物稳定性逐渐________，元素的非金属性逐渐________
(2)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
氧化性：__________
振荡静置后，溶液由无色变为棕褐色
振荡静置后，溶液由无色变为褐色
思考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。
思考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：_________________________________________________________________。
1．卤素的特殊性
(1)在常温下Br2是唯一的液态非金属单质，易挥发。
(2)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝。
(3)氟是最活泼的非金属，没有正化合价，氟单质与盐溶液反应时，先与水反应产生HF和O2。
2．同主族元素的递变规律
1．判断正误
(1)卤素单质越活泼，其熔、沸点越高( )
(2)从F到I，卤族元素气态氢化物稳定性逐渐增强( )
(3)卤素单质随原子序数的递增，密度逐渐增大( )
(4)从F→I，其单质与H2化合的难易程度是由难到易( )
(5)F2、Cl2、Br2与H2O反应的原理相同( )
(6)F－、Cl－、Br－的还原性依次增强( )
2．下列有关卤素的说法正确的是( )
A．卤素单质的颜色随相对分子质量的增大逐渐变淡
B．卤素单质的熔点随相对分子质量的增大而升高
C．卤素是典型的非金属元素，其单质只具有氧化性
D．卤素阴离子的半径比其相应的原子半径小
3．(2022·雅安高一期末)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＋H2OHXO＋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
1．(2022·四川甘孜州高一期末)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
2．(2022·上海静安期末)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
3．(2022·菏泽高一期末)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
4．(2022·新疆昌吉州期末)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，下列推测砹的结构和性质不正确的是( )
A．与H2化合的能力：At2＜I2
B．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
第3课时 原子结构与元素的性质
一、
1．得失 稳定 ＜ 失去 金属性 ≥ 得到 非金属性 性质
2．Li Na K Rb Cs
思考1 (1)核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐增大。
(2)最外层都只有一个电子，电子层数逐渐增多；最外层都只有一个电子。
思考2 (1)钠可以与氧气、水、酸、盐溶液等物质反应。
(2)锂、钾也可以与氧气、水、酸、盐溶液等物质反应。Li、Na、K反应剧烈程度逐渐增强。
[实验和观察]
黄色 紫色 浮 熔 四处游动 爆炸 钾 一致
思考3 (1)由钠、钾与水反应的现象，推测锂与水反应的程度不如钠、钾剧烈。
(2)1 失去 ＋1 增多 增大 减弱 增强 增强 剧烈
4．银白色 较小 较小 较低 增大 降低
应用体验
1．(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√
2．C 3.C
二、
氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)
1．淡黄绿 黄绿 深红棕 紫黑 增大 升高
2．F Cl Br I 7 增多 增大
3．(1)H2＋F2===2HF H2＋Cl22HCl H2＋Br22HBr H2＋I22HI 难 减弱 减弱
(2)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ 2I－＋Br2===I2＋2Br－ Cl2>Br2>I2
思考1 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。
思考2 2F2＋2H2O===4HF＋O2
应用体验
1．(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
2．B
3．C [2F2＋2H2O===O2＋4HF，A错；HX的热稳定性随核电荷数增加而减弱，B错；F2优先与水反应，故不能用F2从其他盐溶液中置换出来卤素单质，D错。]
随堂演练 知识落实
1．B 2.D
3．A [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。]
4．B [A项，第ⅦA族元素，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，正确；B项，第ⅦA族元素，从F到At单质的颜色逐渐加深，I2是紫黑色固体，故砹在常温下不可能是白色固体，错误；C项，砹与氟、氯、溴、碘均属于第ⅦA族元素，F2能与水剧烈反应、氯气能溶于水且与水反应、溴在水中溶解度比氯气小且易溶于四氯化碳、I2微溶于水且易溶于四氯化碳，可推知砹难溶于水，易溶于四氯化碳，正确；D项，砹与氟、氯、溴、碘属于第ⅦA族元素，原子的最外层都有7个电子，正确。]
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