化学必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表第3课时课后作业题

第3课时　原子结构与元素性质

基础过关练

题组一　碱金属元素

1.(2019重庆一中高一下月考)对于可能存在的第119号元素,有人称之为“类钫”。根据周期表结构及元素性质变化趋势,判断下列有关“类钫”的预测不正确的是(　　)

A.“类钫”元素位于元素周期表的第八周期,在化合物中显+1价

B.“类钫”元素的非金属性极强,其最高价氧化物对应的水化物为强酸

C.“类钫”单质遇水剧烈反应,可能发生爆炸

D.“类钫”单质的密度大于钫单质,且大于1 g/cm3

2.碱金属是典型的活泼金属,其根本原因是(　　)

A.碱金属单质的密度小,熔点和沸点低

B.碱金属在常温下易被氧化

C.碱金属原子最外电子层上都只有1个电子,容易失去

D.碱金属原子的核电荷数比较小

3.锂(Li)是一种银白色的金属,质软,是密度最小的金属。金属锂常用于原子反应堆、制轻合金及电池等,锂电池或锂离子电池备受人们推崇。锂(Li)不可能具有的性质是(　　)

A.锂在空气中燃烧只生成氧化锂

B.锂很软,用小刀可以切割

C.锂的熔点比金属铯高

D.金属锂可以保存在煤油中

4.下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

5.(2019安徽安庆白泽湖中学高一下月考)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,故钾可以从NaCl溶液中置换出金属钠

C.熔、沸点:Li>Na>K

D.碱性:LiOH<NaOH<KOH

6.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”)。 

题组二　卤族元素

7.下列有关卤素单质的说法正确的是(　　)

A.从F2到I2,单质密度逐渐减小

B.从F2到I2,单质氧化性逐渐增强

C.H2与F2不能共存

D.碘与铁反应时生成FeI3

8.(2019黑龙江双鸭山一中高一下月考)类推的思维方式在化学学习与研究中经常采用,但类推出的结论是否正确最终要经过实验的验证。以下类推的结论正确的是(　　)

A.由“Cl2+H2O HCl+HClO”反应可推出“F2+H2O HF+HFO”反应也能发生

B.HCl的水溶液酸性很强,推出HF的水溶液酸性也很强

C.由“2Fe+3Cl2 2FeCl3”反应可推出“2Fe+3I2 2FeI3”反应也能发生

D.Na、K在周期表中属于同一主族,化学性质相似,Na常温下与水剧烈反应,故K常温下也能与水剧烈反应

9.(2019河南洛阳一中高一下月考)下列组合中关于卤素的叙述全部正确的是(　　)

①卤素只以化合态存在于自然界中

②随核电荷数增加,单质熔、沸点降低

③随核电荷数增加,单质氧化性增强

④随核电荷数增加,气态氢化物稳定性逐渐增强

⑤易形成-1价离子

⑥从上到下原子半径逐渐减小

⑦从上到下非金属性逐渐减弱

A.①③⑤ B.①⑤⑦

C.②⑥⑦ D.①②④

能力提升练

题组一　同主族元素性质递变规律及应用

1.()下列预测某些碱金属元素及其化合物性质的结论错误的是(　　)

2.(双选)()单片铯钾防火玻璃,是通过特殊化学处理在高温状态下进行二十多个小时离子交换,替换玻璃表面的金属钠后形成的低膨胀硅酸盐玻璃,具备高效的抗热性能,同时通过物理处理后,玻璃表面形成很强的压应力,大大提高了抗冲击强度,当玻璃破碎时呈现微小颗粒状态,减少对人体的伤害。单片铯钾防火玻璃的强度是普通玻璃的6~12倍,是钢化玻璃的1.5~3倍。下列有关叙述中,正确的是(　　)

A.CsOH是一种可溶于水的强碱

B.Cs在空气中燃烧,生成一种氧化物Cs2O

C.单片铯钾防火玻璃可用于制作商场的防火窗

D.加热Cs2CO3,可生成氧化铯和二氧化碳

题组二　实验探究同主族元素性质递变规律

3.()证明卤族元素的非金属性强弱,某小组用下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　　　　。 

4.(2020安徽池州高一期末,)微型实验具有装置小巧、节约药品、操作简便、现象明显、安全可靠、污染小等优点,下图是某同学设计的实验室制取Cl2并探究其化学性质的微型装置(图中夹持装置均已略去)。

查阅资料:氯气的氧化性强于HIO3。

回答下列问题:

(1)实验室中可代替图中添加浓盐酸的仪器名称是　　　　　　。 

(2)加入浓盐酸后试管内发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)探究氯气的化学性质,将实验现象填写在下表对应的空格里。

(4)实验中发现若氯气的通入量过多,淀粉-KI试纸会逐渐变为无色,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)此装置　　　　(填“能”或“不能”)证明氧化性顺序Cl2>Br2>I2,原因是　                     ; 

实验完毕后,关闭止水夹b,打开a、c,挤压气球,目的是　　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.B　由碱金属元素的原子最外层电子数都为1可知,“类钫”在化合物中显+1价,A正确;碱金属元素从上到下金属性逐渐增强,其最高价氧化物对应的水化物为强碱,B错误;碱金属元素从上到下金属性逐渐增强,“类钫”的活泼性比钫还强,单质遇水剧烈反应,可能发生爆炸,C正确;碱金属从上到下,单质的密度逐渐增大(K除外),“类钫”的密度应是碱金属中最大的,D正确。

2.C　结构决定性质,碱金属原子最外电子层上都只有1个电子,容易失去,故碱金属是典型的活泼金属。

3.D　锂比其他碱金属活泼性差,在空气中燃烧只生成氧化锂,A不符合题意;碱金属的质地都很软,可用小刀切割,B不符合题意;碱金属从Li到Cs,熔点逐渐降低,C不符合题意;金属锂的密度比煤油小,所以不能保存在煤油中,D符合题意。

4.C　由题图可知,随碱金属的核电荷数的增大,碱金属的性质呈增大的趋势。随碱金属的核电荷数的增大,碱金属的还原性逐渐增强,碱金属与水反应的剧烈程度逐渐增大,原子半径逐渐增大,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项与图不符。

5.B　锂的活泼性比钠的弱,与水反应不如钠剧烈,故A正确;还原性:K>Na>Li,但K不能从NaCl溶液中置换出Na,故B错误;碱金属元素从Li到Cs,熔、沸点逐渐降低,即熔、沸点:Li>Na>K>Rb>Cs,故C正确;从Li到Cs,碱金属元素的金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性依次增强,即碱性:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH,故D正确。

6.答案　(1)6　1　55　(2)无　蓝　2Cs+2H2O 2CsOH+H2↑　(3)强

解析　(1)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,个数分别是2、8、18、18、8、1,原子序数是55,最外层只有1个电子。(2)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。

7.C　从F2到I2,单质密度逐渐增大,氧化性逐渐减弱,A、B项错误;H2与F2混合后在暗处就可以发生剧烈的化合反应并爆炸,故二者不能共存,C项正确;碘与铁反应生成FeI2,D项错误。

8.D　F2与H2O反应生成HF和O2:2F2+2H2O 4HF+O2,A错误;HF是弱酸,B错误;Fe与I2反应生成FeI2,C错误;同一主族从上到下,元素的金属性逐渐增强,故K常温下与水反应比Na常温下与水反应更剧烈,D正确。

9.B　①卤素原子最外层有7个电子,极易得到1个电子形成8电子稳定结构,所以卤素单质性质很活泼,极易和其他物质反应,因此卤素只以化合态存在于自然界中,正确;②随着核电荷数的增大,卤素单质由气态→液态→固态,单质的熔、沸点升高,错误;③从上到下原子半径逐渐增大,原子获得电子的能力逐渐减弱,所以随核电荷数增加,单质氧化性逐渐减弱,错误;④从上到下原子半径逐渐增大,原子获得电子的能力逐渐减弱,因此与氢原子结合能力逐渐减弱,故随核电荷数增加,气态氢化物稳定性逐渐减弱,错误;⑤卤素原子最外层有7个电子,极易得到1个电子形成8电子稳定结构,因此易形成-1价离子,正确;⑥从上到下原子核外电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,错误;⑦由于从上到下原子核外电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子失去电子的能力逐渐增强,获得电子的能力逐渐减弱,所以从上到下元素的非金属性逐渐减弱,正确。

能力提升练

1.D　A项,锂、钠、钾三种元素在自然界中都以化合态存在,原因是它们的单质都很活泼,铷和铯的单质更活泼,故该预测结论正确。B项,钾单质与空气中的氧气反应比钠单质更剧烈,原因是钾单质比钠单质活泼性强,铷单质和铯单质比钾单质更活泼,故该预测结论正确。C项,钾单质与水反应比钠单质更剧烈,原因是钾单质比钠单质活泼性强,铷单质和铯单质比钾单质更活泼,故该预测结论正确。D项,锂单质与氧气反应生成的氧化物只有Li2O,故该预测结论不正确。

2.AC　A项,Cs的金属性比Na、K强,氢氧化钠、氢氧化钾均是强碱,所以CsOH是一种可溶于水的强碱,正确;B项,金属钠、钾的燃烧产物分别是过氧化钠、超氧化钾等,所以Cs在空气中燃烧,生成的氧化物一定不是Cs2O,错误;C项,单片铯钾防火玻璃具有良好的抗热性能,可用于制造防火窗,正确;D项,碳酸钠、碳酸钾的性质稳定,受热不会分解,所以加热Cs2CO3也不会发生分解,错误。

3.答案　(1)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的黄色溶液中无氯气,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,则淀粉-KI试纸变蓝色。

(2)装置B盛有NaBr溶液,Cl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中“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的黄色溶液中无氯气,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。

4.答案　(1)分液漏斗

(2)2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O

(3)潮湿的红布条褪色、浸有Na2S溶液的棉花出现淡黄色、浸有氯化亚铁和KSCN溶液的棉花变为红色　湿润的淀粉-KI试纸变为蓝色、浸有NaBr溶液的滤纸变为橙色、湿润的蓝色石蕊试纸先变为红色最终褪色

(4)氯气可能将碘单质进一步氧化

(5)不能　该装置不能证明Br2的氧化性强于I2　将装置内的氯气赶入图中上方Y型管,使其完全被浓NaOH溶液吸收,减少污染

解析　(1)实验室中可代替图中添加浓盐酸的仪器名称是分液漏斗。

(2)浓盐酸与高锰酸钾溶液反应,生成氯化钾、氯气、氯化锰和水,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O。

(3)打开c、d、e,氯气逐渐进入上方Y型管中,Cl2与水结合生成HCl和HClO,HClO具有漂白性,Cl2具有氧化性,能与Na2S发生氧化还原反应生成S,能将Fe2+氧化为Fe3+,Cl2与NaOH发生反应,生成NaCl和NaClO,因此可观察到潮湿的红布条褪色、浸有Na2S溶液的棉花出现淡黄色、浸有氯化亚铁和KSCN溶液的棉花变为红色、浸有氢氧化钠溶液的棉花无明显现象。Cl2具有氧化性,能将I-氧化为I2,能将Br-氧化为Br2,Cl2与水结合生成HCl和HClO,石蕊遇HCl变为红色,HClO具有漂白性,因此关闭c,打开b,使氯气缓慢进入右侧Y型管中,可观察到湿润的淀粉-KI试纸变为蓝色、浸有NaBr溶液的滤纸变为橙色、湿润的蓝色石蕊试纸先变为红色最终褪色。

(4)当氯气过量时,氯气可能将碘单质进一步氧化,淀粉-KI试纸逐渐变为无色。

(5)该装置能证明Cl2的氧化性强于Br2,Cl2的氧化性强于I2,但不能证明Br2的氧化性强于I2,因此该装置不能证明氧化性顺序Cl2>Br2>I2;关闭b,打开a、c,挤压气球,可将气体全部压入图中上方Y型管中,使多余的氯气被浓NaOH溶液充分吸收,可减少环境污染。