21.碱金属元素与卤族元素讲义高一化学上学期人教版2019

一、碱金属元素科学家发现第ⅠA族元素（除）中的锂、钠、钾、铷、铯、钫这些元素的性质有许多相似的地方，并且它们的氢氧化物都是易溶于水的强碱（的溶解度较小），所以将它们统称为碱金属。钫是放射性元素，在中学阶段不讨论其性质。1.碱金属元素的原子结构和碱金属单质的物理性质碱金属的化学性质非常活泼，在自然界中都是以化合态存在，它们的单质均是人工制得。规律总结：①原子结构的相似性：碱金属元素的原子最外层电子数相同均为1，因此很容易失去1个电子达到稳定结构，因此碱金属元素都容易形成价的化合物，没有其他正化合价。②粒子半径的递变性：碱金属元素原子核外的电子层不同，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。当碱金属原子（）变成离子（）时，半径锐减，但离子半径也是随着核电荷数的增加而增大。③碱金属单质的密度随核电荷数的变化规律：从大局看，随着核电荷数的增加密度逐渐增大；但是钾和钠的密度变化出现反常，这是因为和恰好处于第ⅠA族第三、四周期，其原子半径增大的程度超过了原子质量增大的程度。其中锂、钠、钾的密度比水还小，锂是最轻的金属，其密度比煤油还小约为水的一半，所以锂只能封在固体石蜡中保存，钠和钾即可以在煤油中保存又可以在石蜡油中保存。④碱金属单质的熔沸点的递变性：相比于其他大部分金属，碱金属的熔沸点较低，并且都随着核电荷数的增加而逐渐降低。2.碱金属的化学性质锂、钠、钾、铷、铯等原子与钠原子的结构相似，最外层都只有一个电子，容易失去，所以化学性质很活泼，都是非常活泼的金属元素，其单质具有较强的还原性。①碱金属与氧气反应除了与氧气反应外，碱金属还能与氯气、硫等大多数的非金属发生反应。②碱金属与水反应碱金属都能跟水反应，生成氢氧化物并放出氢气。与水反应与与水反应相比温和很多；与水反应则比与水的反应剧烈，与水反应将会发生十分剧烈的爆炸。碱金属与水反应生成的氢氧化物均为白的固体，它们的溶解度和碱性列于下表：3.结论与规律结论：碱金属元素的原子最外层只有一个电子，因此其化学性质相似，随着核电荷数的增加，电子层数的增多，原子半径逐渐增大，使原子核对最外层电子的引力逐渐减弱。因此，它们失去最外层电子的能力逐渐增强，金属性增强。碱金属元素从锂到铯，金属性逐渐增强。具体表现为：ⅰ.与反应时，金属性强的碱金属反应现象更剧烈，氧化物的种类更复杂。ⅱ.与或酸反应时，金属性强的碱金属反应现象更加剧烈、更容易置换出。ⅲ.它们最高价氧化物对应的水化物——氢氧化物的碱性随着金属性的增强而增强。

二、卤族元素“卤素”在希腊文中有“成盐元素”的意思。卤族元素包括氟、氯、溴、碘、砹、。其中砹和是放射性元素，我们高中阶段不做讨论。1.卤族元素的原子结构和卤族单质的物理性质卤族元素在自然界中都以化合态的形式存在，它们的单质也都是人工合成的。规律总结：①原子结构的相似性：卤素原子最外层电子数相同均为7，很容易得到1个电子形成稳定结构，因此卤素易形成价的化合物。卤素单质一般具有氧化性。②粒子半径的递变性：卤素原子核外的电子层不同，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。当卤素原子（）变成离子（）时，半径骤增，但离子半径也是随着核电荷数的增加而增大。③卤素单质的密度及熔沸点的递变性：由于卤素单质都是双原子分子构成的，其分子间的作用力主要取决于分子的相对分子质量，随着相对分子量的增大，分子间作用力变大，所以单质的状态由气态向固态转变。常温下，为气体，是液体（常温下唯一的液态非金属单质），是固体。其密度和熔沸点，均随着核电荷数的增加逐渐增大。④卤素单质的颜色及其溶液的颜色：到的颜色由淡黄绿色到紫黑色变化，颜色逐渐加深。卤素单质在水中的溶解度小（与水反应），但都易溶于有机溶剂，在不同的溶剂中其颜色有所不同。在水和有机溶剂中主要是以自由分子状态存在，其颜色和单质的颜色相同，分别为黄绿色和红棕色。溴水和溴的有机溶剂的颜色会随着浓度的不同而发生变化，从黄色到红棕色（有时也说从橙黄到橙红色）。的在水中的溶解度很小由于碘单质在水中的溶解度很小，在实验室中配制浓度大的碘水时需要在水中加入少量，这是因为在水溶液中可以与反应，生成易溶于水的，进而增大了的溶解度。，碘水的颜色与碘酒的颜色相同均为棕黄色，这是因为由于碘单质在水中的溶解度很小，在实验室中配制浓度大的碘水时需要在水中加入少量，这是因为在水溶液中可以与反应，生成易溶于水的，进而增大了的溶解度。⑥溴单质，其在室温下为液体，液态的溴有剧毒且极易挥发，因此我们在保存液溴时需要在液溴表面加少量水进行液封，以防止液溴挥发。⑦碘单质，在常压下加热时，不经过熔化就直接变为紫色蒸气，蒸气遇冷会重新凝结成固体，这两种现象分别叫升华和凝华。我们用这个现象对碘单质进行提纯。2.卤素单质的化学性质根据卤素原子的结构可以看出，最外层都有7个电子，结合外来电子的能力很强，强氧化性。①卤素与金属反应ⅰ.卤素都能跟金属单质反应生成卤化物，与变价的金属（）反应时，通常可将金属氧化到高价态。ⅱ.碘单质的氧化性较弱，只能把氧化到价()、把氧化到价()。碘和金属反应发生在固体和固体之间，因此常温下反应进行的较慢。在的催化下，碘可较快的与金属反应，如。注意：ⅰ.干燥的氯气可以用钢瓶运输，这是因为干燥的氯气在室温下和不反应。ⅱ.在任何温度下都可以和金属直接化合，但是我们可以用镍（铜、镁）或其合金容器贮存与运输。原因是会与反应生成，生成的致密的膜可以阻止与进一步反应。②卤素与氢气反应ⅰ.氟的性质比氯活泼，和的反应不需要加热或光照，在暗处就能剧烈的化合，并发生爆炸。ⅱ.氯和氢气在点燃或光照的条件下会发生反应。ⅲ.溴的性质不如氯活泼，和的反应需要在金属为催化剂，加热到时才能发生。但高温下不稳定，易分解。ⅳ.碘的性质比溴更加不活泼，和的反应需在催化剂存在并加热的条件下可以反应生成，生成的很不稳定更易分解，同时发生分解，这是一个可逆反应。由此可知，卤素单质与氢气反应生成气态氢化物的难易程度，是随着卤素原子的核电荷数的增加而越来越难发生。对于产物卤化氢（）我们从以下几个方面进行分析：ⅰ.卤化氢的稳定性，随着卤素原子的核电荷数的增加而降低。ⅱ.卤化氢的还原性，随着卤素原子的核电荷数的增大而增强。很难被氧化；可被强氧化剂（等）氧化；可被浓硫酸氧化，因此不能用浓硫酸干燥和制取（可用浓磷酸制备）；也可以被空气中的氧化成。ⅲ.卤化氢的酸性，随着卤素原子的核电荷数的增大而增强。其中是弱酸，均为强酸且酸性依次增强。③卤素与水反应ⅰ.遇水发生剧烈的反应，生成和。ⅱ.氯、溴、碘的单质与水反应的通式可表示为：氯、溴、碘的单质与水反应的程度和速率不同。溶于水的约有与水发生了反应；溶于水的仅有约与水发生了反应；碘几乎不与水发生这个反应（约有发生了反应）。④卤素与碱反应卤素单质在碱中的歧化方式有以下两种方式：ⅰ.对于氯，在室温和低温时，主要发生反应(1),但加热到以上时，则按照反应(2)进行。所以我们制备漂白粉和漂白液时要控制反应温度。ⅱ.对于溴，只有在左右的低温时，才按照反应(1)进行，而在温度时，会按照反应(2)进行。ⅲ.对于碘，任何温度下均按照反应(2)发生反应。⑤卤素间的置换反应注意，若过量，还可以进一步将氧化：⑥最高价含氧酸的酸性氟元素没有最高价含氧酸，氯、溴、碘的最高价氧化物()对应的水化物依次为（高氯酸）、（高溴酸）和（正高碘酸），它们的酸性依次减弱，其中是一种很弱的弱酸。3.结论与规律结论：卤族元素从上到下，随着核电荷数增加，电子层数增多，原子半径由小到大，原子核对核外电子的吸引能力逐渐减弱。因此，它们得到电子的能力逐渐减弱，非金属性减弱。卤族