1、第 2 课时 预测同主族元素的性质学习目标定位 1.以A 族、A 族元素为例，掌握同主族元素性质的递变规律。2.能运用原子结构理论初步解释同主族元素性质的递变规律。3.能根据学习过的一些典型元素的性质预测同主族其他元素的性质。4.了解元素周期表的应用。一、卤族元素原子结构与性质的相似性和递变性1卤族元素原子结构和性质的相似性元素(名称与符号)氟(F) 氯 (Cl) 溴(Br) 碘(I)原子结构示意图最外层电子数 都为 7最高正价 无 7 价最低负价 都为1 价自然界中存在形态 全部以化合态形式存在最高价含氧酸 无 HClO4 HBrO4 HIO4气态氢化物 HF HCl HBr HI2卤族元素
2、性质的递变性(1)卤族元素单质的物理性质及递变性单质物理性质 F2 Cl2 Br2 I2颜色 浅黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色状态 气体 气体 液体 固体密度 逐渐增大熔、沸点 逐渐升高(2)卤素单质与 H2 的反应F2 Cl2 Br2 I2反应条件 暗处 光照或点燃 加热 不断加热氢化物稳定性 很稳定 稳定 较稳定 不稳定(3)卤素单质间的置换反应实验操作 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2NaBrCl 2=2NaClBr 2静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色2KIBr 2=2KBrI 2静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色2KICl 2=2KClI 2归纳
3、总结卤族元素性质的递变性性质 规律(从上到下)原子半径 增大原子得电子能力 减弱原子失电子能力 增强元素非金属性 减弱单质的氧化性 减弱阴离子的还原性 增强与 H2 化合的 难易程度 变难氢化物的稳定性 减弱最高价氧化物对应水化物的酸性 减弱关键提醒 (1)卤素单质都有颜色，都不易溶于水，易溶于 CCl4 等有机溶剂(F 2 易和水发生反应)。(2)卤素元素气态氢化物的酸性从上到下逐渐增强。氢氟酸为弱酸，其余为强酸。1下列关于A 族元素的说法中不符合递变规律的是 ( )AF 2、Cl 2、Br 2、I 2 的氧化性逐渐减弱BF 、 Cl 、Br 、I 的还原性逐渐增强CHF、HCl、HBr、H
4、I 的热稳定性逐渐减弱DHF 、 HCl、 HBr、HI 水溶液的酸性逐渐减弱答案 D解析 从 F 到 I 原子半径逐渐增大，单质的氧化性逐渐减弱，则其对应阴离子的还原性逐渐增强，故 A、B 两项均正确；从 F 到 I，其气 态氢化物的热稳 定性逐渐减弱，C 项正确；F 半径较小，与 H 结合稳定，HF 在水中 难以电离出 H ，为弱酸，故酸性强弱关系为HFI2B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 At2，单质的颜色依
5、次加深，I 2 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 Cl2At2，所以 At2 不能从溶液中置换出Cl2，D 项 不正确。方法规律 预测元素及其化合物的性质。二、碱金属元素原子结构与性质的相似性与递变性1碱金属元素原子结构和性质的相似性原子的最外电子层都有 1 个电子，最高化合价均为1 价，都是活泼的金属元素，单质都能与氧气、水等物质发生反应，在自然界中以化合态形式存在，最高价氧化物对应的水化物一般具有很强的碱性。2碱金属元素性质的递变性(1)已知 1.4 g 锂在空气中加热充分反应，可生成 3.0 g 氧化物，该反应的
6、化学方程式是4Li O2 2Li2O。= = = = = (2)将一坩埚加热，同时取一小块金属钾擦干表面的煤油后，迅速投到热坩埚中，观察到的现象是钾迅速燃烧，若与钠在空气中燃烧现象相比较，其结论是钾与 O2 的反应比钠与 O2 的反应更剧烈，说明钾的活动性比钠强。(3)按下列实验操作完成实验，并填写下表：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结论 钾比钠的活动性强实验原理 2K2H 2O=2KOHH 2 2Na2H 2O=2NaOH H2归纳总结性质 规律(从上到下)原子
7、半径 增大原子失电子能力 增强元素金属性 增强单质的还原性 增强金属阳离子氧化性 减弱最高价氧化物对应水化物的碱性 增强关键提醒 Li 在 O2 中燃烧生成 Li2O，Na 在 O2 中燃烧生成 Na2O2。3下列关于碱金属单质的化学性质的说法正确的是( )AK 与 H2O 反应最剧烈BK 比 Na 活泼，故 K 可以从钠盐溶液中置换出 NaC碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性D从 Li 到 Cs 都易失去最外层电子，且失电子能力逐渐增强答案 D解析 从 LiCs 失电子能力逐 渐增强，与水的反 应也越来越 剧烈，A 项错误、D 项正确；碱金属单质都能与水反应，但不能在水中相互置 换，
8、B 项错误；碱金属的阳离子有弱氧化性而非强氧化性，C 项错误。易错警示 因 Na、K 都是很活 泼的金属，易与 H2O 反应，故不能从溶液中置换出不活泼的金属。4我国最新报道的高温超导体中，铊(Tl)是组成成分之一，已知铊与铝是同主族元素。下列关于铊的性质判断中，可能错误的是( )A是银白色金属B能生成3 价化合物C氢氧化铊与氢氧化铝一样是两性氢氧化物DTl 可能与水反应生成 H2答案 C解析 铊与铝均在A 族，性质相似，都是 银白色金属，与其他物质反应时能生成3 价化合物，A、B 项正确；氢氧化铝呈两性，根据同主族元素性质的递变规律，铊的金属性强于铝，氢氧化铊呈碱性，铊能与水反应 生成 H2
9、。易错警示 同主族元素的单质及其化合物性质相似而不是相同。1X、Y 是元素周期表A 族中的两种元素，X 的非金属性比 Y 强。下列叙述中正确的是( )AX 原子的电子层数比 Y 原子的电子层数多BY 的单质能将 X 从 NaX 的溶液中置换出来CX 的单质比 Y 的单质更容易与氢气反应DX 的氢化物水溶液的酸性一定比 Y 的氢化物的水溶液的酸性强答案 C解析 同一主族，自上而下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。不要混淆最高价含氧酸的酸性与氢化物水溶液的酸性，如酸性： HF_(填化学式) 。答案 (1)7 K 2O、K 2O2(KO2 也可以) (2) 氯(或 Cl)7 价 (3)Al 两性
10、(4)Na (5)NH 3 SiH 4解析 前 20 号元素中，(1)属于金属元素的共有 7 种，其中金属性最强的元素是钾，钾与氧气反应生成的化合物有 K2O、K2O2、KO2。(2)最高正化合价最高的元素是 Cl，其最高正化合价为7 价。(3)既能与 HCl 反应又能与 NaOH 反应的单质是铝，其最高价氧化物 对应的水化物是 Al(OH)3，具有两性。 (4)同一周期，从左到右，原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)，故第 3周期中，原子半径最大的是 Na。(5)非金属性：NPSi ，故 NH3 的稳定性大于 SiH4 的稳定性。基础过关题组 1 卤族元素和碱金属元素的原子结构及性质的变化规
11、律1随着卤族元素原子序数递增，下列说法正确的是( )A单质的熔、沸点逐渐降低B最高价氧化物对应水化物酸性逐渐减弱(F 除外)C单质的氧化性逐渐增强D气态氢化物的稳定性逐渐增强答案 B解析 随着卤族元素原子序数的递增， 单质的熔、沸点 应逐 渐升高，氧化性应逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱。2下列各组比较不正确的是( )A铯与水的反应现象比钠剧烈B还原性：KNaLiC熔点：LiNaKD碱性：LiOHNaOHKOH答案 D解析 铯的活动性比钠强，与水反 应比钠更剧烈，甚至会爆炸，A 项正确；随着电子层数增多，碱金属的金属性逐渐增强，单质 的还原性依次增强，即 还原性： KNaLi，B 项正确；
12、碱金属元素从 Li 到 Cs，熔、沸点逐渐降低，即 LiNaKRbCs，C 项正确；从 Li 到 Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物 对应的水化物碱性依次增 强，即碱性：LiOHHBrO4HIO4 碱性：Ba(OH) 2Ca(OH)2Mg(OH)2 稳定性：HClH2SPH3 还原性：F Cl BrA B C D全部答案 A解析 Cl 、Br、I 为A 族元素，同主族从上到下，其最高价含氧酸的酸性逐渐减弱，故正确；Mg、 Ca、Ba 是A 族元素，同主族元素，从上到下其最高价氢氧化物的碱性逐渐增强，故正确； P、S、Cl 为第 3 周期元素，随原子序数增大，气态氢化物稳定性增强，故
13、正确；Br 、Cl 、F 为A 族的简单 离子，其还原性随着核电荷数的增大而增强，故还原性大小为Br Cl F ，错误。4某主族元素原子 R 的第五电子层上只有一个电子。下列描述正确的是( )A其单质在常温下与水的反应不如钠剧烈B其原子半径比钾离子半径小C其碳酸盐易溶于水D其氢氧化物不能使氢氧化铝溶解答案 C解析 由主族元素原子 R 的第五 电子层上只有一个电子可知：R 位于周期表第 5 周期A 族，为 Rb(铷)。由同主族元素性质递变规律可知，Rb 的金属性 强于 Na，故其与水的反应比 Na 更剧烈；RbOH 的碱性强于 NaOH，因 NaOH 可使 Al(OH)3 溶解，则 RbOH 也
14、一定能使 Al(OH)3溶解；Rb、 K 同主族，且 Rb 比 K 多一个电子层，则 Rb 的原子半径比 K 的原子半径大；由Na2CO3、K2CO3 均易溶于水，可类推出 Rb2CO3 也应易溶于水。5砷(As) 为第 4 周期A 族元素，根据它在元素周期表中的位置推测，砷不可能具有的性质是( )A砷在通常情况下是固体B可以存在3、3、5 等多种化合价CH 3AsO4 的酸性比 H3PO4 弱D单质砷的还原性比单质磷弱答案 D解析 同主族从上至下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。砷与磷在同一主族且位于磷的下面，故非金属性：砷磷，D 选项错误。6有一种保健食品含有人体所必需的硒元素，有
15、一定的保健作用。已知硒元素与氧元素同族，与钙元素同周期。下列关于硒的描述不正确的是( )A原子序数为 24B最高价氧化物是 SeO3，是酸性氧化物C原子半径比钙小D气态氢化物的化学式是 H2Se，稳定性比 HCl 差答案 A解析 根据题意可知该元素在第 4 周期A 族，原子序数为 161834，A 项错误；最高价氧化物化学式为 SeO3，是酸性氧化物，B 项正确；同周期从左到右，原子半径依次减小，C 项正确；氢化物稳定性：HClH 2SH2Se，D 项正确。题组 3 同周期同主族元素性质递变规律的综合应用7W、X、Y、 Z 四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W 的气态氢化物可与其
16、最高价含氧酸反应生成盐(离子化合物) ，由此可知( )W XY ZA.X、Y、Z 中最简单氢化物稳定性最弱的是 YBZ 元素氧化物对应水化物的酸性一定强于 YCX 元素形成的单核阴离子还原性大于 YDZ 元素单质在化学反应中只表现氧化性答案 A解析 由题意可知，W 是 N、X 是 O、Y 是 S、Z 是 Cl。H2S 的稳定性小于 H2O 的稳定性，也小于 HCl 的稳定性，A 项正确； HClO 的酸性弱于 H2SO4 的酸性，B 项错误；S 2 的还原性大于O2 的，C 项错误；Cl 2 和 H2O 反应时，Cl 2 既是氧化剂，又是还原剂，D 项错误。8X、Y、Z 均为短周期元素，X、Y
17、 处于同一周期，X 、 Z 的最低价离子分别为 X2 和Z ，Y 和 Z 具有相同的电子层结构。下列说法正确的是( )A原子最外层电子数：XYZB单质沸点：XYZC离子半径：X 2 Y ZD原子序数：XYZ答案 D解析 短周期元素 X、Z 形成的最低价离子为 X2 、Z ，Y 和 Z 具有相同的电子层结构，则X、Y、Z 三种元素分别处于第A 、A 、A 族。X 和 Y 处于同一周期， Y 和 Z 具有相同的电子层结构，推知 X、Y、Z 分别为 S、Na 和 F。A 项，原子最外层电子数：FSNa；B 项，单质沸点：NaSF 2；C 项，具有相同电子层结构的离子，元素的原子序数越大，原子半径越小
18、，Na 、F 具有相同的电子层结构， 则离子半径：F Na ，同理离子半径：S 2 Cl ，而离子半径：Cl F ，所以离子半径 S2 F Na ；D 项，三种元素的原子序数关系为 SNaF。9四种短周期元素在周期表中的位置如图所示，其中只有 M 为金属元素。下列说法不正确的是( )A原子半径 ZSiNO，A 项正确；因为 O 的非金属性比 Si 强，所以气态氢化物的热稳定性：H2OSiH4，C 项正确；O 元素位于周期表的第 2 周期A 族，D 项正确。10短周期元素 R、T、Q、W 在元素周期表中的相对位置如下图所示，其中 T 所处的周期序数与族序数相等。下列说法不正确的是( )A最简单气
19、态氢化物的热稳定性： RQB最高价氧化物对应水化物的酸性：QQRD含 T 的盐溶液一定显酸性答案 D解析 依题意可知：T 是铝、Q 是硅、R 是氮、W 是硫。A 项，N 的非金属性强于 P，P 的非金属性强于 Si，正确； B 项，S 的非金属性 强于 Si，正确；C 项，同一周期，从左到右，原子半径依次减小，N 的原子半径小于 P，正确；D 项，例如四 羟基合铝酸钠的水溶液显碱性， 错误。能力提升11如下表为元素周期表的一部分，请回答有关问题： A A A A A A A 02 3 4 (1)和的元素符号是_和_。(2)表中最活泼的金属是_( 填元素符号，下同)，非金属性最强的元素是_。(3
20、)表中能形成两性氢氧化物的元素是_，分别写出该元素的氢氧化物与 、最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式：_、_。(4)请设计一个实验方案，比较、单质氧化性的强弱：_。答案 (1)Si Ar (2)K F(3)Al 2Al(OH) 33H 2SO4=Al2(SO4)36H 2O Al(OH) 3KOH =KAl(OH)4(4)在试管中加 5 mL KBr 稀溶液再滴加少量新制氯水，振荡，再加入 5 mL CCl4，振荡、静置、观察到 CCl4 层呈橙红色 (其他合理答案也可)解析 由元素周期表各元素具体位置直接推出 元素分别为N、F、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Br，然后分析回答问
21、题。表中最活泼金属位于左下角为 K，非金属性最强的在右上角为 F。两性 氢氧化物为 Al(OH)3，与强酸、强碱均发生反应。若比较 Cl2和 Br2 的氧化性强弱，最好组 合在同一反应中，即置 换反应 最适宜，即2KBrCl 2=2KClBr 2 等。12如图是元素周期表的一部分。(1)关于图中阴影部分元素的说法中，正确的是_(填字母)。aN 元素为第 1 周期A 族元素bPH 3 的稳定性比 H2S 强c该纵行元素的最高价氧化物对应的水化物化学式均为 H3RO4dH 3AsO4 的酸性比 H3PO4 弱(2)元素 S 的最高正价和最低负价的代数和为 _，在一定条件下，S 与 H2 反应有一定
22、难度，请判断：在相同条件下 Se 与 H2 反应的难度比 S 与 H2 反应难度_( 填“更大”“更小”或“相同”)。(3)Br2 具有较强的氧化性，SO 2 具有较强的还原性，将 SO2 气体通入溴水后，溶液中存在的主要离子是_。(4)下列说法正确的是_( 填字母)。aC、 N、O、 F 的原子半径随着原子序数的增大而减小b氯气能置换出 NaBr 溶液中的溴cHF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱答案 (1)d (2)4 更大 (3)H 、Br 、SO 24(4)abc解析 (1)阴影元素为A 族元素，N 为第 2 周期元素， a 项错误；P 和 S 处于同一周期，PH 3 的稳定性
23、小于 H2S 的稳定性， b 项错误；第A 族元素，N 的最高价含氧酸为 HNO3，P 的最高价含氧酸为 H3PO4，c 项错误；同一主族，元素的非金属性从上到下逐 渐减弱，故酸性：H3PO4H3AsO4，d 项正确。(2)S 的最高正价为6，最低负价是2，二者代数和 为 4，非金属性越强，非金属与氢气化合越容易。(3)在水的作用下，Br 2 能把 SO2 氧化为 H2SO4。(4)同周期，从左到右原子半径逐渐减小。13X、Y、Z、W 为短周期的四种元素，其最高正价依次为1、4、5、7，核电荷数按照 Y、Z、X、W 的顺序增大。已知 Y 与 Z 的原子次外层电子数均为 2，W、X 原子次外层的
24、电子数为 8。(1)写出各元素的名称：X_ ，Y_，Z_，W_。(2)画出它们的原子结构示意图：X_ ，Y_，Z_，W_。(3)写出它们在元素周期表中的位置：X_ ，Y_，Z_，W_。(4)写出 X 的最高价氧化物与 Z 的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式：_。(5)按碱性减弱、酸性增强的顺序排出各元素最高价氧化物对应水化物的分子式：_。答案 (1)钠 碳 氮 氯(2)(3)第 3 周期A 族 第 2 周期 A 族 第 2 周期A 族 第 3 周期A 族(4)Na2O2HNO 3=2NaNO3H 2O(5)NaOH、H 2CO3、HNO 3、HClO 4解析 因为是短周期元素，当次外 层
25、是 2 个电子时， 该元素一定在第 2 周期；当次外层是 8 个电子时，该元素一定在第 3 周期。14A、B、C 、 D 四种短周期元素，原子序数 DABC，且 A、B 同周期，C、D 同主族，A 的原子结构示意图为 ，B 、C 可形成两种离子化合物 B2C 和 B2C2。据此填空：(1)A 的元素名称为 _，位于第 _周期_族。(2)A、B、C 、D 四种元素的原子半径由大到小的顺序为 _(用元素符号表示)。(3)A、C、D 气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序是(用化学式表示)_ _。(4)A、B 形成的含氧酸盐与 D 的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式是_，由此可知非金属性 D_(填
26、“ ”“SiSO (3)H 2OH2SSiH4 (4)Na2SiO3H 2SO4=H2SiO3Na 2SO4 解析 原子核外电子第 1 层最多容纳 2 个电子，即 x2，y14， A 为 Si。短周期元素可形成两种离子化合物 B2C 和 B2C2 的分别是 Na 和 O，则 D 为 S。Na、Si、S 为原子序数依次增大的同周期元素，原子半径大小：NaSiS。 O、S 同主族上下相邻，则原子半径 SO。由此可知气态氢化物稳定性：H 2OH2SSiH4。由反 应 Na2SiO3H 2SO4=H2SiO3Na 2SO4 可知酸性：H2SO4H2SiO3，非金属性：SSi。15现有下列短周期元素性质
27、的数据：元素符号元素性质 原子半径/10 10 m 0.74 1.60 1.52 1.10 0.99 1.86 0.75 0.822 1 5 7 1 5 3最高或最低化合价2 3 1 3试回答下列问题：(1)上述元素中处于同一主族的有_( 填序号)，元素在周期表中的位置为_。(2)元素能形成两种化合物，写出其中较稳定的化合物与水反应的离子方程式：_。(3)某元素的氢化物与其最高价氧化物对应水化物能生成盐，你认为是_( 填序号)，其化学反应方程式为_。(4)7.1 g 含元素的氢化物，溶于 200 mL 水后，其物质的量浓度约为_( 忽略体积的变化)。答案 (1)与、与 第 3 周期A 族(2)
28、2Na2O22H 2O=4Na 4OH O 2(3) NH 3HNO 3=NH4NO3(4)1 molL1解析 的最低价 态为 3 价，最高价 态为5 价，应为A 族元素，根据原子半径的大小，可知 应为 P 元素，应为 N 元素；的最高正价为1，为A 族元素，可能为 H、Li和 Na 中的两种元素，但 H 元素原子半径 为所有元素中最小的，根据原子半径数据可知， 应为 Li 元素，应为 Na 元素； 的最低负价为1 价，且最高正价为7 价，短周期元素中只有 Cl 符合条件，因此为 Cl 元素； 的最高正价为2 价，可能 为 Be 或 Mg，如果为 Be元素，其原子半径应小于 Li，即比 小，但给出的原子半径数据比大，因此 应为 Mg；的最高正价为3 价，应为 A 族元素，可能 为 B 或 Al，如果为 Al 元素，其原子半径应小于Mg 且大于 P，但给出的原子半径数据比 P 的小，因此应为 B；的最低负价为2 价， 应在A 族，可能为 O、S，再根据原子半径数据，其原子半径比 Cl 的小，推知 应为 O 元素。
