第9讲原子结构与元素周期表-2022-2023高一化学讲义

第九讲原子结构与元素周期表第九讲原子结构与元素周期表从微观角度认识原子的构成，了解原子核外电子排布规律，能画出核电荷数为1～20号元素的原子结构示意图，能根据原子的结构特征确定元素，促进“宏观辨识与微观探析”化学核心素养的发展。能从原子结构的角度理解元素周期表的编排原则，能进行元素在周期表中的位置与原子结构之间的相互推导，提升微观探析能力。了解元素周期表的发展历程及现行元素周期表的结构，培养严谨、求实的科学态度。3.知道元素、核素、同位素、eq\o\al(A,Z)X的含义，并能比较它们的不同，促进“宏观辨识与微观探析”化学核心素养的发展。本节的重点内容是原子结构和元素周期表的应用，题型多以选择题、填空题为主，多属中档题，主要考察内容有元素周期表的结构及其应用，在填空题中会综合考查元素性质、原子结构及元素在周期表中的位置三者之间的关系。知识点一：原子结构一、原子的构成1、构成原子的微粒及其性质原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子：相对质量为1，带1个单位正电荷,中子：相对质量为1，不带电)),核外电子：带1个单位负电荷，质量很小,可忽略不计))2、质量数(1)概念：将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数，常用A表示。(2)构成原子的粒子间的两个关系①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。②质子数＝核电荷数＝核外电子数。二、原子核外电子排布1、电子层(1)概念：在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层。(2)不同电子层的表示及能量关系各电子层由内到外电子层数1234567字母代号KLMNOPQ离核远近由近到远能量高低由低到高2、核外电子排布规律(1)电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层，即按K→L→M……顺序排列。(2)K层为最外层时最多容纳的电子数为2，除K层外，其他各层为最外层时，最多容纳的电子数为8。(3)K层为次外层时，所排电子数为2，除K层外，其他各层为次外层时，最多容纳的电子数为18。3、核外电子排布的表示方法——原子结构示意图例1.下列四位科学家中，首先提出原子有核结构模型的是()A．卢瑟福B．玻尔C．汤姆孙 D．道尔顿【答案】A【解析】原子结构的发展：1803年，道尔顿提出原子是构成物质的基本粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球；1904年，汤姆孙提出原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子；1911年，卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型的理论，这是首次提出的原子有核结构模型；1913年，玻尔提出了电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动。例2.核电荷数分别是16和4的元素原子相比较，前者的下列数据是后者4倍的是()①质子数②最外层电子数③电子层数④电子总数A．①②B．①④C．②③D．③④【答案】B【解析】写出二者的原子结构示意图、，对比可知，①④正确。例3.有A、B两种元素，已知元素A的核电荷数为a，且A3－与Bn＋的核外电子排布完全相同，则元素B的核电荷数为()A．a－n－3B．a＋n＋3C．a＋n－3 D．a－n＋3【答案】B【解析】A的核电荷数为a，则A原子的核外电子数为a；A3－与Bn＋的核外电子排布完全相同，则二者核外电子总数相等，假设B的核电荷数为x，则有a＋3＝x－n，从而可得x＝a＋n＋3。练习1.放射性物质铱192可使人的红细胞、白细胞、血小板严重偏低。则Ir的中子数和质子数之差为()A．115 B．38C．269 D．15【答案】B【解析】eq\o\al(192,77)Ir中质子数是77，质量数是192，又因为质子数与中子数之和是质量数，所以中子数和质子数之差为192－77－77＝38。练习2.对Fe3＋、Fe2＋、Fe三种粒子的判断不正确的是()A．核电荷数相同B．电子数相同C．属于同一种元素 D．质子数相同【答案】B【解析】三种粒子都属于铁元素，故A、C正确；质子数相同，D项正确；它们是铁元素的不同离子和原子，故其电子数不同，B项错误。练习3.有aXn＋和bYm－两种元素的简单离子，若它们的电子层结构相同，则下列关系正确的是()A．b－a＝n＋m B．a－b＝n＋mC．核电荷数：Y>X D．质子数：Y>X【答案】B【解析】aXn＋和bYm－两种简单离子的电子层结构相同，则其核外电子排布相同，含有相同的电子数，则有a－n＝b＋m，即a－b＝m＋n，A错误，B正确；由a－n＝b＋m，且均为正数可知，a>b，则核电荷数：X>Y，C错误；质子数等于核电荷数，则质子数：X>Y，D错误。(1)最外层电子数为1的原子有H、Li、Na；最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg。(2)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar。(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子有C，3倍的原子有O。(4)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。(5)电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al。(6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S。知识点二：元素周期表1、世界上第一张元素周期表是在1869年由俄国化学家门捷列夫绘制完成的，随着科学的不断发展，已逐渐演变为现在的常用形式。2、原子序数：按照元素在周期表中的顺序给元素编号，称之为原子序数，原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。3、编排原则(1)周期：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行。从上到下行数名称元素种数原子的电子层数同周期内元素原子序数的变化规律1第一周期短周期21从左到右，依次变大2第二周期823第三周期834第四周期长周期1845第五周期1856第六周期3267第七周期327(2)族：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵行。项目定义族序数主族由短周期和长周期元素共同构成的族，用A表示。ⅠA、ⅡA、ⅢA……ⅦA副族完全由长周期元素构成的族，用B表示。ⅠB、ⅡB、ⅢB……ⅦB第Ⅷ族第8、9、10列元素ⅧB0族稀有气体元素0族序数与周期表中纵行的对应关系主族121314151617ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA副族111234567ⅠBⅡBⅢBⅣBⅤBⅥBⅦB第Ⅷ族第8、9、10列元素0族第18列主族序数=最外层电子书=价电子数副族元素的族序数一般不等于最外层电子数（ⅠB、ⅡB除外）4、元素周期表的结构5、认识周期表中元素相关信息6、元素周期表中的特殊位置(1)分区①分界线：沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条斜线，即为金属元素区和非金属元素区分界线(氢元素除外)。②各区位置：分界线左面为金属元素区，分界线右面为非金属元素区。③分界线附近元素的性质：既表现金属元素的性质，又表现非金属元素的性质。(2)过渡元素：元素周期表中部从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共六十多种元素，这些元素都是金属元素。(3)镧系：元素周期表第六周期中，57号元素镧到71号元素镥共15种元素。(4)锕系：元素周期表第七周期中，89号元素锕到103号元素铹共15种元素。(5)超铀元素：在锕系元素中92号元素铀(U)以后的各种元素。结构巧记口诀:横行叫周期，现有一至七，四长三个短，第七尚不满。纵列称为族，共有十六族，一八依次现①，一零再一遍②。一纵一个族，Ⅷ族搞特殊，三纵算一族，占去8、9、10。镧系与锕系，蜗居不如意，十五挤着住，都属ⅢB族。说明：①指ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、ⅧB；②指ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0。例1.元素周期表揭示了化学元素间的内在联系，下列有关元素周期表的说法不正确的是()A．俄国化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表B．周期表中最外层电子数相同的元素都排列在同一列中C．周期表中一共有18列，但只有16个族D．随着人们的认识发展，周期表也在不断地发展变化着【答案】B【解析】俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律，并编制出第一张元素周期表，A正确；原子的最外层电子数相同的元素，不一定为同族元素，如K、Cu的最外层电子数均为1，分别为主族和副族元素，B错误；元素周期表有18个纵列，共有7个主族、7个副族、1个0族、1个第Ⅷ族，只有16个族，C正确；随着人们的认识发展，周期表也在不断地发展变化着，D正确。例2.试推测第114号元素在周期表中的位置（）A．第八周期ⅢA族 B．第六周期ⅤA族 C．第七周期ⅣB族 D．第七周期ⅣA族【答案】D【解析】解：第七周期零族元素的原子序数是118，可知114号元素在此元素的左边，118﹣114＝4，为第14列元素，即在周期表的位置为第七周期ⅣA族元素，故选D。例3.下列各表中的数字代表的是元素的原子序数。表中数字所对应的元素与它们在周期表中的位置相符的是()【答案】D【解析】选项A中，1号元素和11号元素相隔第二周期，1号元素与2号元素之间相隔16列。选项B中，10号元素和11号、12号元素不在同一周期。选项C中，12号元素和13号元素所处的族不相邻，4号、12号、20号元素处于同一主族。例4.某主族元素的原子结构示意图如下所示，则这两种元素在周期表中的位置分别是()A．第4周期ⅡA族，第4周期ⅦA族B．第4周期ⅠA族，第5周期ⅦA族C．第4周期ⅡA族，第5周期ⅥA族D．第5周期ⅠA族，第5周期ⅦA族【答案】B【解析】略练习1.下列元素中，不属于主族元素的是()A．HB．HeC．ND．Cl【答案】B【解析】H为第一周期ⅠA族元素，故A正确；He为第一周期0族元素，故B错误；N为第二周期ⅤA族元素，故C正确；Cl为第三周期ⅦA族元素，故D正确。练习2．化学家在探索物质结构与性质方面做出了杰出贡献，发现元素周期律并绘制第一张元素周期表的化学家是()A．门捷列夫B．汤姆生C．卢瑟福D．道尔顿【答案】A【解析】门捷列夫在化学上的主要贡献是发现了元素周期律，并编制出元素周期表，汤姆生、卢瑟福、道尔顿等与电子发现及原子结构模型有关。练习3.硒是人体必需的微量元素，如图是硒在周期表中的信息，下列关于硒元素的说法错误的是()A．原子核中有34个质子B．质量数为34C．原子最外层有6个电子D．相对原子质量为78.96【答案】B【解析】Se是34号元素，原子核中有34个质子，Se原子最外层有6个电子，A、C正确；根据原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数，则该元素原子的原子核内质子数和核外电子数为34，而不是质量数为34，B错误；最下面的数字表示相对原子质量，该元素的相对原子质量为78.96，D正确。1、元素周期表在元素推断中的应用(1)利用元素的位置与原子结构的关系推断。本方法常用于确定原子序数小于18的元素。应用关系等式一：周期序数＝电子层数；等式二：主族序数＝最外层电子数；等式三：原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。(2)利用短周期中族序数与周期数的关系推断。特殊位置元素族序数等于周期数H、Be、Al族序数等于周期数的2倍C、S族序数等于周期数的3倍O周期数等于族序数的2倍Li周期数等于族序数的3倍Na(3)利用离子电子层结构相同的“阴上阳下”推断。具有相同电子层结构的离子，如aX(n＋1)＋、bYn＋、cZ(n＋1)－、dMn－的电子层结构相同，在周期表中位置关系为…cZdMbYaX…则它们的原子序数关系为a＞b＞d＞c。2、元素原子序数差的确定方法(1)同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差。(2)同主族相邻两元素原子序数的差值情况。①若为ⅠA、ⅡA族元素，则原子序数的差值等于上周期元素所在周期的元素种类数。②若为ⅢA族至0族元素，则原子序数的差值等于下周期元素所在周期的元素种类数。知识点三：核素1、元素(1)概念：具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称。(2)决定元素种类的是质子数。2、核素把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。如12C、13C、14C就是碳元素的三种不同核素。3、同位素质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。即同一元素的不同核素之间互称为同位素，如1H、2H、3H三种核素均是氢元素的同位素。（1）同位素的两个特征①同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；②在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素相互之间保持一定的比率，即各种同位素所占的原子个数百分比是相同的。（2）同位素的用途①eq\o\al(14,6)C在考古工作中用于测定一些文物的年代。②eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H用于制造氢弹。③利用放射性同位素释放的射线育种、治疗癌症和肿瘤等。注意：（1）同位素中“同位”指几种核素的质子数相同，在元素周期表中占据同一个位置。同位素属于同一种元素，但不是同种原子。例如：eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H是三种不同的原子，但都是氢元素。(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数远小于原子的种类数。元素、核素、同位素、同素异形体的区别名称内容项目元素核素同位素同素异形体本质质子数相同的一类原子的总称质子数、中子数都一定的原子质子数相同、中子数不同的核素同种元素形成的不同单质范畴同类原子原子原子单质特性只有种类，没有个数化学反应中的最小微粒化学性质几乎完全相同元素相同、性质不同决定因素质子数质子数、中子数质子数、中子数组成元素、结构举例H、C、O三种元素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H三种核素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H互称同位素O2与O3互为同素异形体4、.联系特别提醒：(1)在辨析核素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类的数目。(3)自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。例1.金属钛对人体体液无毒且能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金属”之称。下列有关eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti的说法正确的是()A.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti原子中均含有22个中子B.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti具有相同的质子数C.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti的物理性质相同D.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti为同一种核素【答案】B【解析】因质量数＝质子数＋中子数，eq\o\al(A,Z)X中的Z表示质子数，A表示质量数，所以eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti原子的中子数分别为26、28，故A错误；同位素的化学性质相同，物理性质不同，故C错误；同一种核素是质子数相同、中子数也相同的原子，eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti的质子数均为22，而中子数不同，属于不同的核素，故B正确、D错误。例2.（1）用A质子数，B中子数，C核外电子数，D最外层电子数，用序号回答下列问题．①原子种类由决定；②元素种类由决定；③元素的化合价由决定．（2）2.0g由和构成的水，该水分子的物质的量为，含中子数为；（3）核内中子数为N的R2+，质量数为A，则该离子的核外电子数为．【答案】（1）①A②A③D（2）0.1mol；NA或6.02×1023；（3）A﹣N﹣2．【解析】解：（1）①原子是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，原子种类由质子数和中子数决定，故答案为：AB；②元素是具有相同核内质子数（或核电荷数）的一类原子的总称，由质子数决定，故答案为：A；③化学性质主要由价电子决定，而主族元素价电子一般就是最外层电子，而副族元素大多还包括次外层的一些电子，故答案为：D；（2）的摩尔质量为20g/mol，2g的物质的量n===0.1mol，分子含有中子数为[0+（18﹣8）]=10，故含有的中子数目为0.1mol×10×6.02×1023mol﹣1=NA或6.02×1023，故答案为：0.1mol；NA或6.02×1023；（3）对应微粒R2+来说，质量数=质子数+中子数，核外电子数=质子数﹣所带电荷数，所以该离子的核外电子数=质量数﹣中子数﹣所带电荷数=A﹣N﹣2，故答案为：A﹣N﹣2．练习1.下列各组互为同位素的是()A．O2和O3 B．CO和CO2C．H2O和H2O2 D.eq\o\al(24,12)Mg和eq\o\al(26,12)Mg【答案】D【解析】O2和O3是氧元素的不同单质，互为同素异形体，不是同位素，故A错误；CO和CO2是碳的两种氧化物，不满足同位素的概念，故B错误；H2O和H2O2是两种化合物，不符合同位素的概念，故C错误；eq\o\al(24,12)Mg和eq\o\al(26,12)Mg都是镁原子，中子数不同，它们是镁元素的不同核素，互为同位素，故D正确。练习2.下列有关碘­131(eq\o\al(131,

53)I)和碘­127(eq\o\al(127,

53)I)的说法正确的是()A.eq\o\al(131,

53)I和eq\o\al(127,

53)I的中子数相同，是同一种核素B.eq\o\al(131,

53)I和eq\o\al(127,

53)I的质子数相同，互为同位素C.eq\o\al(131,

53)I和eq\o\al(127,53)I的核外电子数不同D.eq\o\al(131,53)I有放射性而eq\o\al(127,

53)I无放射性，说明两者化学性质不同【答案】B【解析】eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的质子数相同而中子数不同，二者互为同位素，是碘元素的两种核素，A项错误、B项正确；eq\o\al(131,

53)I和eq\o\al(127,

53)I的质子数相同，所以核外电子数相同，C项错误；同位素的化学性质相同，D项错误。练习3．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表原子的原子核内的中子数，则对Th的原子来说（）A．x＝90y＝90z＝234 B．x＝90y＝90z＝144 C．x＝144y＝144z＝90 D．x＝234y＝234z＝324【答案】B【解析】解：90234Th原子中，左上角数值为质量数，为234，左下角数值为质子数，为90，原子中质子数＝核外电子数，即x＝y＝90；根据质量数＝质子数+中子数，可知中子数为234﹣90＝144，即z＝144，故选：B。．练习4.A、B两种元素位于同一主族相邻周期，A的原子序数为x，A和B所在的周期所含的元素种类分别是m和n，则B的原子序数可能为()①x－n②x＋n③x＋m④x－mA．①②③ B．①②④C．②③④ D．①②③④【答案】D【解析】考虑两种元素在第ⅠA、ⅡA族，或第ⅢA～ⅦA族及A、B在周期表中的上下关系：①两种元素在第ⅠA、ⅡA族，B在A的上一周期时，B的原子序数为x－n；B在A的下一周期时，B的原子序数为x＋m；②两种元素在第ⅢA～ⅦA族，B在A的上一周期时，B的原子序数为x－m；B在A的下一周期时，B的原子序数为x＋n。练习5．科学研究表明，月球上有丰富的He资源，可开发利用作未来的新型能源．（1）23He的中子数是，23He与24He互称为．（2）α粒子是带有2个单位正电荷、质量数为4的原子核，由此推断α粒子含有个质子和个中子．（3）在23He、24He两种核素中，原子核内的中子数相差为，与α粒子有相同质子数和中子数的是．【答案】（1）1；同位素；（2）2；2；（3）1；24He．【解析】解：（1）中子数=质量数﹣质子数=3﹣2=1；23He与24He具有相同质子数、不同中子数，互为同位素；故答案为：1；同位素；（2）α粒子是带2个单位正电荷，核电荷数=质子数=核外电子数=2，中子数=质量数﹣质子数=4﹣2=2；故答案为：2；2；（3）在23He、24He两种核素中，原子核内的中子数分别为1、2，中子数相差为1，24He具有2个质子，2个中子，与α粒子有相同质子数和中子数；故答案为：1；24He．(1)一个信息丰富的符号解读eq\o\al(A,Z)Xeq\o\al(n±,b)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(A——质量数,Z——核电荷数或质子数,n——离子所带的电荷数,b——化学式中原子的个数))(2)元素、核素、同位素、同素异形体的联系知识点四：原子结构与元素性质一、碱金属元素1、结构特点(1)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Li3120.152钠Na11130.186钾K19140.227铷Rb37150.248铯Cs55160.265(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Li4Li＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Li2ONa2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Na2O2KK＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))KO2Rb－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二、卤族元素1、原子结构(1)表格：元素名称氟(F)氯(Cl)溴(Br)碘(I)原子序数9173553原子结构示意图最外层电子数7777电子层数2345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＋Cl2eq\o(=,\s\up7(光照或点燃))2HCl较稳定Br2加热H2＋Br2eq\o(=,\s\up7(△))2HBr不稳定I2不断加热H2＋I2eq\o(,\s\up7(△))2HI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＋I2b.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－。注意：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。例1.下列有关碱金属元素的性质判断正确的是()A．K与H2O反应最剧烈B．Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl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1个电子，且失电子能力逐渐增强【答案】D【解析】A项，在碱金属元素中，K不是最活泼的元素；B项，Rb先与水反应，不会置换出Na；C项，碱金属的阳离子很稳定，不具有强氧化性。例2.．已知金属钾有如下性质：①钾的密度比水小②钾的熔点低③钾与水反应时放出热量④钾与水反应后溶液呈碱性某学生将一小块金属钾投入滴有酚酞溶液的水中，这一实验能证明上述四点性质中的()A．①④ B．①②④C．①③④ D．①②③④【答案】D【解析】类比钠与钾性质的相似性与递变性。钾、钠与水反应的现象相似，但钾比钠活泼，与水反应更剧烈。例3.甲元素的原子序数是19，乙元素原子核外有2个电子层，最外层上有6个电子；丙是元素周期表第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素。由此推断：(1)甲元素在元素周期表中的位置是________________________________________________。(2)甲的单质与水反应的离子方程式为______________________________________________。(3)乙单质与丙单质反应的化学方程式为____________________________________________。(4)甲元素和丙元素的最高价氧化物对应水化物的碱性较强的是_______________(填化学式)。【答案】(1)第四周期ⅠA族(2)2K＋2H2O=2K＋＋2OH－＋H2↑(3)4Li＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2Li2O(4)KOH【解析】甲元素的原子序数是19，则甲是K元素；乙元素原子核外有2个电子层，最外层上有6个电子，因此乙的原子序数是8，即乙是O元素；丙是元素周期表第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素，则丙是Li元素。(1)钾元素在元素周期表中的位置是第四周期ⅠA族。(2)甲的单质与水反应的离子方程式为2K＋2H2O=2K＋＋2OH－＋H2↑。(3)乙单质与丙单质反应的化学方程式为4Li＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2Li2O。(4)金属性：K＞Li，元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则最高价氧化物对应水化物的碱性较强的是KOH。例4.下列说法正确的是()A．K在氧气中燃烧主要生成K2O2B．砹位于第六周期ⅦA族，其简单氢化物的稳定性大于氯化氢C．卤族元素单质的熔、沸点随原子序数的增大而升高D．第二周期非金属元素的简单氢化物溶于水后，水溶液均呈酸性【答案】C【解析】K在氧气中燃烧生成KO2，A项错误；元素非金属性越强，简单氢化物越稳定，同主族元素，从上到下非金属性依次减弱，则简单氢化物的稳定性依次减弱，所以砹化氢的稳定性小于氯化氢，B项错误；随原子序数的增大，卤族元素单质的熔、沸点逐渐升高，C项正确；第二周期非金属元素的简单氢化物溶于水后，水溶液不一定呈酸性，如氨气溶于水后溶液显碱性，D项错误。例5.下列各组物质性质比较的表示中，正确的是()A．还原性：HF>HCl>HBr>HIB．稳定性：HF<HCl<HBr<HIC．与水反应由易到难：Cl2>Br2>I2>F2D．密度：F2<Cl2<Br2<I2【答案】D【解析】A项应为HI>HBr>HCl>HF；B项应为HF>HCl>HBr>HI；C项应为F2>Cl2>Br2>I2。例6.溴化碘(IBr)的化学性质类似卤素单质，它同水反应的化学方程式为IBr＋H2O=HBr＋HIO。下列有关IBr的叙述不正确的是()A．IBr跟水反应是非氧化还原反应B．在很多反应中，IBr是强氧化剂C．IBr的密度介于I2和Br2的密度之间D．IBr跟NaOH稀溶液反应生成NaI、NaBrO和H2O【答案】D【解析】分析反应IBr＋H2O=HBr＋HIO中元素价态变化可知，该反应为非氧化还原反应；IBr与Cl2等单质性质相似，是强氧化剂；由卤素单质的密度变化规律知IBr的密度应在I2和Br2之间；IBr与NaOH稀溶液反应应生成NaBr、NaIO和H2O。例7.为探究同主族元素非金属性的递变规律，某研究性学习小组的甲同学设计了如图所示的实验装置，其中A装置内可生成Cl2。请回答下列问题。(1)甲同学的部分实验记录如下：B处棉花变成蓝色；C处棉花变成橙红色。甲同学由此现象得出的结论是同主族元素从上到下非金属性减弱。①B处发生反应的化学方程式为__________________________。②甲同学的结论是________(填“正确”或“不正确”)的，理由是________________________________________________________________________。(2)乙同学认为应将甲同学实验中B、C两处的棉花调换位置，用氯气先置换出溴，然后溴再与KI接触，以判断Br2与KI能否发生反应。该设想是________(填“合理”或“不合理”)的，原因是__________________________________________。(3)丙同学在甲同学的实验结束后，取出C处的棉花，将其与另一个蘸有淀粉KI溶液的棉花(E)接触，发现E慢慢出现蓝色，结合甲的实验现象，他认为可以确定同主族元素非金属性的递变规律，你同意此种观点吗？________(填“同意”或“不同意”)，理由是__________________________________________________________________________。【答案】(1)①Cl2＋2KI=I2＋2KCl②不正确该实验没有验证Br2能否与KI反应，无法确定溴与碘元素的非金属性强弱(2)不合理氯气不可能被NaBr消耗完，它会与溴一起到达C处(3)同意甲、丙的实验分别证明了氯的非金属性比溴、碘强，溴的非金属性比碘强【解析】(1)B处为氯气与碘化钾生成单质碘的反应，反应的化学方程式为Cl2＋2KI=I2＋2KCl；该实验只能验证Cl2与I2、Br2氧化性的强弱，因没有验证Br2能否与KI反应，无法确定溴与碘元素的非金属性强弱。(2)氯气不可能被NaBr消耗完，它会与溴一起到达C处，因此无法判断溴一定能置换出碘，所以不合理。(3)甲、丙的实验分别证明了氯的非金属性比溴、碘强，溴的非金属性比碘强，所以该观点正确。练习1.钾的下列性质与少量的钾保存在煤油中无关的是()A．单质钾的密度比煤油大B．可用小刀片切割金属钾C．钾易与空气反应D．单质钾的还原性很强【答案】B【解析】钾沉在煤油中说明其密度比煤油大，A项有关；可用小刀片切割金属钾，说明钾的硬度较小，B项无关；钾保存在煤油中是为了防止其与空气中的氧气、水蒸气等反应，C、D项有关。练习2.钾和钠的化学性质相似，下列说法能较好地解释这个事实的是()A．原子最外层电子数相同B．都是金属元素C．原子半径相差不大D．最高化合价相同【答案】A【解析】结构决定性质，影响金属化学性质的主要因素是其原子核外电子排布情况，尤其是最外层电子数。钾原子和钠原子的最外层电子数均为1，故对应单质的化学性质相似。练习3．铯是一种碱金属元素，下列关于铯的叙述中正确的是()A．氢氧化铯是一种可溶于水的强碱B．铯在空气中燃烧生成氧化铯一种氧化物C．铯与水反应，能发生爆炸，并放出氧气D．加热碳酸铯可生成氧化铯和二氧化碳【答案】A【解析】铯在空气中燃烧生成比氧化铯更为复杂的氧化物，铯与水反应易发生爆炸放出氢气，碳酸铯稳定受热不易分解。练习4.某原子的结构示意图为，下列关于该原子的说法不正确的是()A．核电荷数为17B．核外有3个电子层C．属于非金属元素原子D．在化学反应中容易失去1个电子【答案】D【解析】根据原子结构示意图可知核电荷数是17，A项正确；核外有3个电子层，B项正确；该元素是氯元素，属于非金属元素，C项正确；最外层电子数是7，在化学反应中容易得到1个电子达到8电子稳定结构，D