预测同主族元素的性质学案（鲁科版必修2）。

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第2课时预测同主族元素的性质
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HClO4HBrO4HIO4
气态氢化物HFHClHBrHI

2.卤族元素性质的递变性
(1)卤族元素单质的物理性质及递变性
单质
物理性质F2Cl2Br2I2
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)结构及化学性质的递变性
结构及化学性质规律
原子半径――――――――→FClBrI原子半径逐渐增大

单质的氧化性――――――→F2Cl2Br2I2氧化性逐渐减弱

阴离子的还原性―――――――→F－Cl－Br－I－还原性逐渐增强

与H2化合的难易程度―――――――→F2Cl2Br2I2与H2化合越来越难

氢化物的稳定性―――――――→HFHClHBrHI稳定性逐渐减弱

最高价氧化物对应水化物的酸性―――――――→HClO4HBrO4HIO4酸性逐渐减弱

(1)卤素性质的相似性
卤素原子都能得一个电子；单质都能与氢气发生化合反应；除F外，最高价氧化物对应的水化物的化学式为HXO4(X代表卤素原子)，且为强酸。
(2)卤素性质的递变性
从F到I，随核电荷数的增加，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，得电子能力逐渐减弱，元素非金属性逐渐减弱。
例1(2017•枣庄高一检测)关于卤素X(依次为Cl、Br、I)的下列叙述不正确的是()
A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示
B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强
C．卤素单质的颜色按相对分子质量增大而加深
D．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它的卤化物溶液里置换出来
考点卤素的性质
题点卤素性质的变化规律
答案B
解析HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱。
特别提示——卤素的特性
(1)氟元素无正价，无含氧酸，而氯、溴、碘元素有最高正价和含氧酸。
(2)X2＋H2O===HX＋HXO(X代表Cl、Br、I)，而2F2＋2H2O===4HF＋O2。
(3)溴单质在常温下是唯一的一种液态非金属单质。
(4)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。
(5)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。
例2(2018•寿光现代中学4月月考)下列说法中，不符合ⅦA族元素性质特征的是()
A．从上到下元素的非金属性增强
B．易形成－1价离子
C．从上到下最高价氧化物对应的水化物酸性减弱(F除外)
D．从上到下氢化物的还原性依次增强
考点卤素性质与原子结构的关系
题点非金属性强弱判断的应用
答案A
解析同主族元素，从上到下元素的非金属性减弱，选项A错误；ⅦA族元素最外层7个电子，易得1个电子形成－1价离子，选项B正确；从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以最高价氧化物对应的水化物酸性逐渐减弱(F除外)，选项C正确；同主族元素，从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以氢化物的还原性依次增强，选项D正确。
易错警示
非金属元素具有多种化合价，也往往具有多种含氧酸，判断非金属性强弱时，只能用最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，与其他低价氧化物水溶液的酸性无关。
二、碱金属元素原子结构与性质的相似性与递变性
1．结构、性质的相似性
2．钠、钾失电子能力比较
(1)实验现象：
相同点：金属浮在水面上；熔成闪亮的小球；小球四处游动；发出“嘶嘶”的响声；反应后的溶液呈红色。
不同点：钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。
(2)化学方程式：
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑。
(3)实验结论：
与水反应剧烈程度：K＞Na；金属的活泼性：K＞Na。
3．单质及化合物性质的递变性
结构及性质规律
原子半径―――――――――→LiNaKRbCs原子半径增大

单质的还原性――――――――→LiNaKRbCs单质还原性增强

与水、氧气反应的剧烈程度―――――――――→LiNaKRbCs与H2O、O2反应越来越剧烈

最高价氧化物对应水化物的碱性―――――――――――――――→LiOHNaOHKOHRbOHCsOH碱性逐渐增强

碱金属元素的性质与原子结构的关系
从Li到Cs，随核电荷数的增加，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，元素金属性逐渐增强。
例3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Na
C．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
考点碱金属单质的性质
题点碱金属单质的综合
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。
易错警示
(1)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相对不活泼的金属，只有在熔融状态下才能置换出不活泼的金属。
(2)Na、K通常保存在煤油中，Li通常用液体石蜡密封。
(3)Li在O2中燃烧生成Li2O，Na在O2中燃烧生成Na2O2。
例4近年来，我国在超导研究方面居世界领先地位，铊(Tl)是超导体的组成成分之一，铊位于第6周期ⅢA族，下列对铊的性质推导可能正确的是()
①铊是易导电的银白色金属②Tl(OH)3是两性氢氧化物③Tl3＋的氧化能力比Al3＋的强④单质能跟稀HNO3反应生成硝酸盐
A．①④B．②③C．只有①D．只有④
答案A
解析根据元素在周期表中的位置和元素性质递变规律解题。Tl位于第6周期ⅢA族，与Al同主族。同主族元素，随着原子序数的增大，失电子能力逐渐增强，金属离子的氧化性逐渐减弱，氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，可知①、④正确。
1．X、Y是元素周期表ⅦA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()
A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
C．X的单质比Y的单质更容易与氢气反应
D．X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：HF2．关于锂的结构和性质的判断，错误的是()
①与水反应比钠剧烈②原子半径比钠小③氧化物暴露于空气易吸收二氧化碳④阳离子最外层电子数和钠离子相同⑤其单质是强还原剂
A．只有①B．①和④
C．②和③D．③和⑤
答案B
解析Li与Na位于同一主族，但原子序数比Na的小，原子半径比Na的小，金属性比Na的弱，与水反应不如Na剧烈，①错、②正确；Li2O是碱性氧化物，能与CO2反应，③正确；Li＋最外层有2个电子，Na＋最外层有8个电子，④错；碱金属元素的单质都是很强的还原剂，⑤正确。
3．碲(Te)是52号元素，位于周期表中ⅥA族，处于金属区与非金属区的交界线上。下列叙述错误的是()
A．碲的单质具有半导体的性能
B．碲化氢(H2Te)比H2S更稳定
C．碲可在空气中燃烧生成二氧化碲(TeO2)
D．H2TeO4的酸性比H2SO4弱
答案B
解析Te元素在元素周期表的第5周期ⅥA族，位于金属区与非金属区的交界线处的元素，有半导体的性能，A项正确；同主族元素自上而下得电子能力减弱，则氢化物稳定性：H2Te4．镭(Ra)位于周期表的第7周期ⅡA族。下列关于镭的性质的描述不正确的是()
A．在化合物中呈＋2价
B．单质能与水反应产生氢气
C．氢氧化物呈两性
D．碳酸盐难溶于水
答案C
解析根据ⅡA族Mg、Ca等的性质，以及Ra的金属性比Mg、Ca更强可推测出Ra及其化合物的性质。
5．X、Y两种元素，原子序数均小于20；X、Y原子的最外层电子数相等，且原子半径XA．若X(OH)n为强碱，则Y(OH)n也一定为强碱
B．若HnXOm为强酸，则X的氢化物溶于水一定显酸性
C．若X元素形成的单质是X2，则Y元素形成的单质一定是Y2
D．若Y的最高正价为＋m，则X的最高正价一定为＋m
答案A
解析X、Y原子的最外层电子数相同，且原子序数<20>6．根据元素周期表1～20号元素的性质和递变规律，回答下列问题。
(1)属于金属元素的有__________种，金属性最强的元素与氧气反应生成的化合物为________(任填两种化合物的化学式)。
(2)最高正化合价最高的元素是____________，其最高正化合价为________。
(3)单质既能与HCl反应，又能与NaOH反应的是______(填元素符号)，其最高价氧化物对应水化物具有__________(填“酸性”“碱性”或“两性”)。
(4)第3周期中，原子半径最大的是(稀有气体元素除外)________(填元素符号)。
(5)推测Si、N最简单氢化物的稳定性：______>________(填化学式)。
答案(1)7K2O、K2O2(KO2也可以)(2)氯(或Cl)
＋7价(3)Al两性(4)Na(5)NH3SiH4
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：N>P>Si，故NH3的稳定性大于SiH4的稳定性。
[对点训练]
题组一碱金属结构与性质的变化规律
1．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：K>Na>Li
C．熔点：Li>Na>K
D．碱性：LiOH>NaOH>KOH
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：K>Na>Li，B项正确；碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即Li>Na>K>Rb>Cs，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：LiOH2．铯是一种碱金属元素，下列关于铯的叙述中，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．Cs与水反应，能发生爆炸，并放出O2
D．加热Cs2CO3，可生成氧化铯和二氧化碳
考点碱金属单质的性质
题点碱金属性质的预测
答案A
题组二卤族元素性质的变化规律
3．下列关于卤族元素由上到下性质递变规律的叙述，正确的是()
①单质的氧化性增强②单质的颜色加深③气态氢化物的稳定性增强④单质的沸点升高⑤阴离子的还原性增强
A．①②③B．②③④C．②④⑤D．①③⑤
考点卤素的性质
题点卤素性质的变化规律
答案C
解析F2、Cl2、Br2、I2氧化性依次减弱，其对应的阴离子F－、Cl－、Br－、I－的还原性依次增强，故①错误，⑤正确；F2、Cl2、Br2、I2的颜色由淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色逐渐加深，②正确；HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，③错误；F2、Cl2、Br2、I2在通常情况下其状态变化规律为气→液→固，则沸点逐渐升高，④正确，C正确。
4．(2018•清华大学附中月考)砹(At)原子序数为85，与F、Cl、Br、I同族，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是()
A．砹是有色固体
B．非金属性：At＜I
C．HAt非常稳定
D．I2能从砹的可溶性盐溶液中置换出At2
答案C
解析同主族从上到下元素的单质从气态、液态、固态变化，且颜色加深，则砹是有色固体，故A正确；同一主族元素，其非金属性随着原子序数增大而减小，所以非金属性：At小于I，故B正确；同一主族元素中，其非金属性随着原子序数的增大而减小，则其相应氢化物的稳定性逐渐减弱，所以HAt很不稳定，故C错误；同一主族元素，其单质的氧化性随着原子序数的增大而减弱，所以I2可以把砹从砹的可溶性盐溶液中置换出来，故D正确。
题组三同主族元素性质的递变规律及其应用
5．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．其原子半径比钾原子半径小
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ⅠA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。
6．砷(As)为第4周期ⅤA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
C．H3AsO4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，还原性：砷>磷，D选项错误。
7．有一种保健食品含有人体所必需的硒元素，有一定的保健作用。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24
B．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ⅥA族，原子序数为16＋18＝34，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：HCl>H2S>H2Se，D项正确。
题组四同周期同主族元素性质递变规律的综合应用
8．下列各组性质比较，完全正确的是()
①酸性：HClO4>HBrO4>HIO4②碱性：Ba(OH)2>Ca(OH)2>Mg(OH)2③稳定性：HCl>H2S>PH3④还原性：F－>Cl－>Br－
A．①②③B．②③④C．①②④D．全部
答案A
解析Cl、Br、I为ⅦA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①正确；Mg、Ca、Ba是ⅡA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②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③正确；Br－、Cl－、F－为ⅦA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－，④错误。
9．W、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最高价含氧酸反应生成盐(离子化合物)，由此可知()
WX
YZ

A.X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y
B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y
C．X元素形成的单核阴离子还原性大于Y
D．Z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；S2－的还原性大于O2－的，C项错误；Cl2和H2O反应时，Cl2既是氧化剂，又是还原剂，D项错误。
10．X、Y、Z均为短周期元素，X、Y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：X>Y>Z
B．单质沸点：X>Y>Z
C．离子半径：X2－>Y＋>Z－
D．原子序数：X>Y>Z
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ⅥA、ⅠA、ⅦA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：F>S>Na；B项，单质沸点：Na>S>F2；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，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：S2－>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S>Na>F。
11．四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ZB．Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱
C．X的最简单气态氢化物的热稳定性比Z的小
D．Z位于元素周期表中第2周期ⅥA族
答案B
解析由题给信息可知，M为Al元素，X为Si元素，Y为N元素，Z为O元素。原子半径：Al>Si>N>O，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：H2O>SiH4，C项正确；O元素位于周期表的第2周期ⅥA族，D项正确。
12．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．最简单气态氢化物的热稳定性：R>Q
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：QC．原子半径：T>Q>R
D．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。
[综合强化]
13．如下表为元素周期表的一部分，请回答有关问题：
ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
2①②
3③④⑤⑥⑦⑧
4⑨⑩

(1)⑤和⑧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)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⑥、⑨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⑦、⑩单质氧化性的强弱：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案(1)SiAr(2)KF
(3)Al2Al(OH)3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋6H2OAl(OH)3＋KOH===K[Al(OH)4]
(4)在试管中加5mLKBr稀溶液再滴加少量新制氯水，振荡，再加入5mLCCl4，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①～⑩元素分别为N、F、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Br，然后分析回答问题。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2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2等。
14．(2018•吉林辽源4月月考)元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，下图是元素周期表的一部分：
(1)根据元素周期律，请你预测，H3AsO4、H3PO4的酸性强弱：H3AsO4________H3PO4(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)根据NaH的存在，有人提议可把氢元素放在第ⅦA族，那么根据其最高正价与最低负价的绝对值相等，又可把氢元素放在周期表中的第______族。
(3)元素甲是第3周期金属元素中原子半径最小的元素，该元素的离子与过量氨水反应的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)周期表中有10多种人体所需的微量元素，其中有一种被誉为“生命元素”的主族元素R，对延长人类寿命起着重要作用。已知R元素的原子有4个电子层，其最高价氧化物的分子式为RO3，则R元素的名称为________________________________________________________。
考点元素周期表和周期律的应用
题点元素周期表和周期律的综合应用
答案(1)＜(2)ⅣA(3)Al3＋＋3NH3•H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4(4)硒
解析(1)同主族从上到下非金属性逐渐减弱，则最高价含氧酸的酸性逐渐减弱，则酸性：H3AsO4＜H3PO4。(2)根据最高正价与最低负价的绝对值相等，把氢元素放在周期表中的ⅣA族。(3)第3周期金属元素中原子半径最小的元素为Al；铝离子与过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀与铵根离子，反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3•H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。(4)R元素的原子有4个电子层，其最高价氧化物的分子式为RO3，最外层电子数为6，处于第4周期ⅥA族，为Se元素。
15．现有下列短周期元素性质的数据：
元素符号
元素性质①②③④⑤⑥⑦⑧
原子半径/10－10m0.741.601.521.100.991.860.750.82
最高或最低化合价＋2＋1＋5＋7＋1＋5＋3
－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②在周期表中的位置为________________________________________________________________________。
(2)元素①⑥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)，其反应的化学方程式为____________________________________________________________。
(4)7.3g含元素⑤的氢化物，溶于200mL水后，其物质的量浓度约为________________(忽略体积的变化)。
答案(1)③与⑥、④与⑦第3周期ⅡA族
(2)2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑
(3)⑦NH3＋HNO3===NH4NO3
(4)1mol•L－1
解析④⑦的最低价态为－3价，最高价态为＋5价，应为ⅤA族元素，根据原子半径的大小，可知④应为P元素，⑦应为N元素；③⑥的最高正价为＋1，为ⅠA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，③应为Li元素，⑥应为Na元素；⑤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⑤为Cl元素；②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③小，但给出的原子半径数据比③大，因此②应为Mg；⑧的最高正价为＋3价，应为ⅢA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⑧应为B；①的最低负价为－2价，应在ⅥA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①应为O元素。

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元素周期表学案（鲁科版必修2）

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第2课时元素周期表
一、元素周期表
1．元素周期表方格中的信息
通过元素周期表可了解元素的信息。例如：
2．元素周期表的分区
(1)元素周期表的分区：
(2)分界线附近元素的性质：既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。
3．元素周期表的结构
(1)周期：元素周期表有7个横行，即有7个周期。
①短周期：第1、2、3周期，每周期所含元素的种类数分别为2、8、8。
②长周期：第4、5、6、7周期，每周期所含元素的种类数分别为18、18、32、32。
(2)族：元素周期表有18个纵行，但只有16个族。
①主族，共7个(由长、短周期元素构成，族序数后标A)。
②副族，共7个(只由长周期元素构成，族序数后标B)。
③第Ⅷ族，包括8、9、10三个纵行。
④0族，最外层电子数是8(He是2)。
(3)过渡元素
元素周期表中从ⅢB到ⅡB共10个纵行，包括了第Ⅷ族和全部副族元素，共60多种元素，全部为金属元素，统称为过渡元素。
(1)元素周期表的结构
(2)元素周期表与元素原子结构的关系
①周期数＝电子层数。
②主族序数＝最外层电子数。
由原子序数推断元素在周期表中的位置可以先画出原子结构示意图，再确定元素位置。
例1下列关于元素周期表的说法正确的是()
A．在元素周期表中，每一纵行就是一个族
B．主族元素都是短周期元素
C．副族元素都是金属元素
D．元素周期表中每个长周期均包含32种元素
考点元素周期表的结构
题点元素周期表的结构
答案C
解析A项，第8、9、10三个纵行为第Ⅷ族；B项，主族元素由短周期元素和长周期元素共同组成。
例2(2017•聊城高一检测)若把元素周期表原先的主副族及族号取消，由左至右改为18列，如碱金属元素为第1列，稀有气体元素为第18列。按此规定，下列说法错误的是()
A．只有第2列元素的原子最外层有2个电子
B．第14列元素形成的化合物种数最多
C．第3列元素种类最多
D．第18列元素都是非金属元素
考点元素周期表的结构
题点元素周期表的结构
答案A
解析周期表中各族元素的排列顺序为ⅠA、ⅡA、ⅢB→ⅦB、Ⅷ、ⅠB、ⅡB、ⅢA→ⅦA、0族，18列元素与以上对应，所以A项中为ⅡA族，最外层有2个电子，但He及多数过渡元素的最外层也是2个电子，故A项错误；第14列为碳族元素，形成化合物种类最多，故B项正确；第3列包括镧系和锕系元素，种类最多，故C项正确；第18列为稀有气体元素，全部为非金属元素，故D项正确。
特别提示
(1)最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素。
(2)最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族(He)元素。
例3俄罗斯科学家用含20个质子的钙的一种原子轰击含95个质子的镅原子，结果4次成功合成4个第115号元素的原子。这4个原子生成数微秒后衰变成第113号元素。下列有关叙述正确的是()
A．115号元素在第6周期
B．113号元素在第7周期ⅢA族
C．115号和113号元素都是非金属元素
D．镅元素和115号元素不在同一周期
考点元素周期表在元素推断中的应用
题点根据0族元素原子序数推断
答案B
解析95号元素镅、115号元素、113号元素，原子序数都大于86而小于118，所以都在第7周期；115号元素比118号元素原子序数少3，应在第ⅤA族，113号元素在第ⅢA族；113号元素和115号元素都是金属元素。
规律总结——由元素的原子序数推断元素在周期表中的位置
常用0族元素定位法：
(1)明确0族元素信息
0族元素HeNeArKrXeRnUuo
所在周期序数1234567
原子序数21018365486118

(2)比大小定周期
比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数大小，找出与其相邻近的0族元素，那么该元素就和序数大的0族元素处于同一周期。
(3)求差值定族数
①若某元素原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在该0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族；
②若比相应的0族元素少5～1时，则应处在同周期的ⅢA～ⅦA族；
③若差其他数，则由相应差数找出相应的族。
例4短周期元素A、B、C的位置如图所示，已知B、C两元素的原子序数之和是A元素的4倍，则A、B、C依次是()
A．Be、Na、AlB．C、Al、P
C．B、Mg、SiD．O、P、Cl
考点元素周期表在元素推断中的应用
题点根据元素的位置推断元素
答案D
解析根据短周期元素在周期表中的相对位置可知，A是第2周期元素。设A的原子序数是x，则B和C的原子序数分别为x＋7、x＋9，则x＋7＋x＋9＝4x，解得x＝8，因此A、B、C分别为氧、磷、氯三种元素，答案选D。
思维启迪——同主族相邻周期的元素原子序数之差
(1)第2、3周期同主族元素原子序数相差8；
(2)第3、4周期同主族元素，ⅠA、ⅡA族元素原子序数相差8，其他族元素原子序数相差18；
(3)第4、5周期同主族原子序数相差18；
(4)第5、6周期同主族元素中，ⅠA、ⅡA族元素原子序数相差18，其他族元素原子序数相差32；
(5)第6、7周期同主族元素原子序数相差32。
二、元素周期表中的部分元素和焰色反应
1．元素周期表中的部分元素
族元素最外层电子数得失电子难易性质
ⅡA族(碱土金属元素)铍(Be)、
镁(Mg)、
钙(Ca)、
锶(Sr)、
钡(Ba)、
镭(Ra)2易失去电子(1)物理共性：亮白色，具有导电性、导热性、延展性
(2)化学共性：R－2e－―→
R2＋，性质活泼，在自然界中只以化合态存在
ⅤA族氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)5易得到电子N、P、As为非金属元素，Sb、Bi为金属元素
过渡元素第3～12列(1)全为金属元素
(2)具有良好的导电性
(3)多数元素化学性质比较稳定

2.焰色反应
某些金属或它们的化合物在灼烧时火焰呈现特征颜色的反应，如钠呈黄色，钾呈浅紫色(通过蓝色钴玻璃观察)。
(1)同主族元素原子具有相同的最外层电子数，所以同主族元素性质相似。
(2)焰色反应是金属元素的特有性质，属于物理变化，与元素存在的状态无关；观察钾的焰色要通过蓝色钴玻璃片。

例5下列关于ⅡA族元素的说法中，不正确的是()
A．元素的主要化合价都是＋2价
B．元素的单质都呈亮白色
C．有的元素的单质可在自然界中稳定存在
D．其中包括被誉为“国防金属”的元素
答案C
解析ⅡA族元素的原子最外层都有2个电子，最外层电子易失去，因此ⅡA族元素的主要化合价都是＋2价；元素的金属性较强，单质的性质活泼，在自然界中都以化合态存在；镁的合金大量用于制造飞机、导弹等，因此被誉为“国防金属”。
思维启迪
同主族元素的单质和化合物的性质具有相似性，也具有递变性。
例6已知元素砷(As)的原子序数为33，下列叙述正确的是()
A．砷元素的最高化合价为＋3
B．砷元素是第5周期的主族元素
C．砷原子的第3个电子层含有18个电子
D．与砷同主族的上一周期元素原子序数为25
答案C
解析As原子结构示意图为，故为第4周期ⅤA族元素，最高化合价＝最外层电子数＝＋5，与砷同主族的上一周期元素为15号磷。
规律总结
砷和磷原子结构和性质相似，主要化合价有－3、＋3、＋5。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)若第7周期填满，会包含32种元素()
(2)铁元素位于周期表的ⅧB族()
(3)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格，它们是同位素()
(4)在元素周期表各族中，第Ⅷ族的元素种类最多()
(5)过渡元素都是副族元素()
(6)第3、4周期同主族相邻元素的原子序数之差都是18()
(7)同周期的第ⅡA族元素与第ⅢA族元素的原子序数之差都相同()
(8)0族、ⅡA族、Ⅷ族中都既有短周期元素，又有长周期元素()
(9)原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族()
(10)M2＋有两个电子层，则M在周期表中的位置是第3周期ⅡA族()
(11)位于同一主族相邻的甲、乙两种元素，甲的原子序数为x，则乙的原子序数可能为x＋4
()
考点元素周期表的结构
题点元素周期表的综合应用
答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×(9)×(10)√(11)×
2．下列关于元素周期表的说法正确的是()
A．元素周期表有7个周期，8个主族
B．元素周期表有18个纵行，共16个族
C．短周期元素中可能有副族元素
D．最外层电子数相同的元素一定在同一族
答案B
解析元素周期表中有7个周期，7个主族，故A项错误；元素周期表中有18个纵行，7个主族，7个副族，1个0族，1个第Ⅷ族，共16个族，故B项正确；短周期元素中不包含副族元素，故C项错误；最外层电子数相同的元素不一定在同一族，如氦、镁、铁等元素原子的最外层都是2个电子，但它们不在同一族，故D项错误。
3．下列各图若为元素周期表的一部分(表中数字代表原子序数)，其中合理的是()
考点元素周期表的结构
题点元素周期表的综合应用
答案D
解析本题要求熟记周期表的结构，知道1～18号元素在周期表中的具体位置。根据稀有气体2号、10号元素应在周期表的最右端和3号元素在周期表的最左端排除A、B、C三项。
4．0.05mol某金属单质与足量的盐酸反应，放出1.12LH2(标准状况)，并转变为具有Ar原子的电子层结构的离子，该金属元素在元素周期表中的位置是()
A．第3周期ⅠA族B．第3周期ⅡA族
C．第4周期ⅠA族D．第4周期ⅡA族
考点元素周期表在元素推断中的应用
题点根据原子结构推断元素
答案D
解析设该金属单质与盐酸反应所表现的化合价为＋x价，则0.05x＝1.1222.4×2，x＝2。根据题意，该金属单质为Ca，位于第4周期ⅡA族。
5．短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，回答下列问题。
(1)元素X的单质分子是________(写化学式)。
(2)Y位于元素周期表中的第______周期______族。
(3)比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是________。
考点元素周期表在元素推断中的应用
题点根据元素在周期表中的位置推断元素
答案(1)He(2)2ⅦA(3)34
解析因X、Y、Z都是短周期元素，则X、Y、Z分别是第1、2、3周期元素，故X为He，Y为F，Z为S。稀有气体是单原子分子，故X的单质分子是He；Y为F，位于元素周期表中第2周期ⅦA族；第4周期有18种元素，故比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是16＋18＝34。
[对点训练]
题组一元素周期表的结构
1．下列关于元素周期表的叙述正确的是()
A．在元素周期表中共有18个纵行，18个族
B．同族元素的最外层电子数一定相同
C．同周期元素的电子层数相同
D．每一周期的元素都是从碱金属元素开始，以稀有气体元素结束
考点元素周期表的发展
题点元素周期表的编排原则
答案C
解析周期表共有18个纵行，16个族，其中第Ⅷ族包括第8、9、10三个纵行，A项错误；对于0族元素、副族元素及第Ⅷ族元素来说，同族元素原子的最外层电子数不一定相同，B项错误；同周期元素具有相同的电子层数，C项正确；第1周期的元素从氢元素开始，以稀有气体元素结束，D项错误。
2．(2018•峨山一中月考)关于元素周期表，下列叙述中不正确的是()
A．元素周期表中共有18列，16族
B．周期表中的族分为主族、副族、0族和Ⅷ族
C．过渡元素全部是副族元素
D．主族都是由短周期元素和长周期元素共同组成
考点元素周期表的结构
题点元素周期表的结构
答案C
解析根据元素周期表的结构知共有18列，16族，故A对；周期表中的族分为7主族、7副族、0族和Ⅷ族，故B对；过渡元素是副族和Ⅷ族元素，故C错；主族都是由短周期元素和长周期元素共同组成，故D对。
3．(2018•豫南名校高一联考)根据中学化学教材所附元素周期表判断，下列叙述中正确的是()
A．L电子层电子数为奇数的所有元素都是非金属
B．同一主族的两种元素的原子序数之差可能是16、26、36、46
C．只有第ⅡA族元素的原子最外层有2个电子
D．由左至右第8、9、10三列元素中没有非金属元素
答案D
解析L电子层电子数为奇数，L层未排满，则处于第2周期，Li的L层含有1个电子，但Li是金属元素，A错误；对于处于同一主族不同周期的元素，原子序数相差可能为2、8、18或32等，如0族中第1周期与第3周期的元素相差16，如ⅣA族中第2周期与第4周期的元素相差26，如0族中第3周期与第5周期的元素相差36，但是2、8、18、32的组合不能得到46，B错误；第ⅡA族元素的原子最外层有2个电子，但He及部分过渡元素原子最外层也含有2个电子，C错误；由左至右第8、9、10三列元素为第Ⅷ族元素，都是金属元素，D正确。
题组二同周期、同主族元素的序差规律
4．已知A为第ⅡA族元素，B为第ⅢA族元素，它们的原子序数分别为m和n，且A、B为同一周期的元素，下列关系式错误的是()
A．n＝m＋1B．n＝m＋11
C．n＝m＋25D．n＝m＋10
答案D
解析本题考查元素周期表的结构。第ⅡA族、第ⅢA族短周期中相邻原子序数差1；第4、5周期中由于中间有副族和第Ⅷ族元素的存在，故第ⅡA族、第ⅢA族原子序数差11；第6、7周期中由于有镧系、锕系元素的存在，两者相差25。
5．在元素周期表中，对于同一主族相邻周期的两种元素原子序数之差的叙述正确的是()
A．第2、3周期两元素相差均为8
B．第3、4周期两元素相差均为18
C．第5、6周期两元素相差均为32
D．以上叙述均正确
考点元素周期表的结构
题点同主族原子序数的关系
答案A
解析第3、4周期的同主族元素，若为第ⅠA、ⅡA族，则原子序数相差8，若为第ⅡA族以后的主族元素，则原子序数相差18，B项错误；第5、6周期的主族元素，若为第ⅠA、ⅡA族，则原子序数相差18，若为第ⅡA族以后的主族元素，则原子序数相差32，C、D项错误。
6．(2018•北京四中3月月考)如图为元素周期表中前四周期的一部分，若B元素的核电荷数为x，则这五种元素的核电荷数之和为()
A．5x＋10B．5x＋11
C．5x＋14D．5x＋16
考点元素周期表的结构
题点“＋”型元素原子序数的关系
答案A
解析由四种元素在周期表中的位置可知，D、B、E分别在周期表的第2、3、4周期，若B元素的核电荷数为x，则A的原子序数为x－1，C的原子序数为x＋1，D的原子序数为x－8，E的原子序数为x＋18，则五种元素的核电荷数之和为x＋(x－1)＋(x＋1)＋(x－8)＋(x＋18)＝5x＋10，答案选A。
题组三元素在周期表中位置的推断
7．元素X的原子有3个电子层，最外电子层上有4个电子。则X元素位于周期表的()
A．第4周期ⅢA族
B．第4周期ⅦA族
C．第3周期ⅣB族
D．第3周期ⅣA族
考点元素周期表在元素推断中的应用
题点根据原子结构推断
答案D
解析根据周期序数＝电子层数，主族序数＝最外层电子数，知D项正确。
8．下图各为元素周期表的一部分(数字为原子序数)，其中X为35的是()
答案D
解析依据“稀有气体定位法”，先写出各周期中稀有气体原子序数：2、10、18、36、54、86；其次根据第5周期有18种元素，即可确定元素X(35号)应为D中位置。
9．(2018•北京四中3月月考)据国外有关资料报道，在独居石(一种共生矿，化学成分为Ce、La、Nb等的磷酸盐)中，查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断116号元素应位于周期表的()
A．第6周期ⅣA族B．第7周期ⅥA族
C．第7周期ⅦA族D．第8周期ⅥA族
考点元素周期表在元素推断中的应用
题点根据0族元素原子序数推断
答案B
解析第7周期若排满，118号元素应为0族元素，而116号元素在0族向左第2列，故应为第ⅥA族元素，答案选B。
10．A、B、C均为短周期元素，它们在周期表中的位置如图所示，已知B、C两元素在周期表中族序数之和是A元素族序数的2倍；B、C两元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则符合A、B、C的一组元素是()
A．Be、Na、AlB．B、Mg、Si
C．O、P、ClD．C、Al、P
考点元素周期表在元素推断中的应用
题点根据元素在周期表中的位置推断
答案C
解析解答本题首先确定三种元素在元素周期表中的相对位置，再根据元素周期表中结构的关系列式求解。由于A、B、C为短周期元素，从A、B、C的图中位置看，A只能处在第2周期，而B、C处在第3周期。设A的原子序数为x，则B的原子序数为x＋8－1＝x＋7，C的原子序数为x＋8＋1＝x＋9，则x＋7＋x＋9＝4x，x＝8。所以，A、B、C的原子序数分别为8、15、17，对应的元素分别为O、P、Cl，代入族序数关系：5＋7＝2×6成立。
题组四周期表中部分元素的性质
11．某元素X的气态氢化物的化学式为XH3，则下列叙述中不正确的是()
A．该元素原子的最外电子层上有5个电子
B．该元素最高价氧化物的化学式为X2O5
C．该元素在元素周期表中位于第ⅤA族
D．该元素最高价氧化物对应的水化物的化学式H2XO3
答案D
解析X的气态氢化物的化学式为XH3，则X最外层有5个电子，位于第ⅤA族；其最高正化合价为＋5价，最高价氧化物的化学式为X2O5，最高价氧化物对应的水化物的化学式为HXO3或H3XO4。
12．某短周期元素原子最外层只有2个电子，则该元素()
A．一定是ⅡA族元素
B．一定是金属元素
C．一定在化合物中呈＋2价
D．可能是金属元素，也可能是非金属元素
答案D
解析元素原子最外层只有2个电子，若为主族元素，则在周期表中处于ⅡA族，为金属元素，在化合物中呈＋2价，若为He，则为0族元素。
[综合强化]
13．结合元素周期表回答下列问题：
(1)表中的实线是元素周期表的部分边界，请在图中用实线补全元素周期表的边界。
(2)表中所列元素，属于短周期元素的有____________，属于主族元素的有______________；g元素位于第________周期________族；i元素位于第______周期______族。
(3)元素f是第______周期______族元素，请在右边方框中按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量。
考点元素周期表的结构
题点元素周期表的综合应用
答案(1)
(2)a、b、c、d、e、f、ga、b、c、d、e、f304ⅡB
(3)3ⅥA
解析(1)根据元素周期表的结构知：第1周期有2种元素，第2、3周期各有8种元素，分列于第1、2、13～18列，第4、5、6、7周期为长周期，包括1～18列。由此可画出周期表的边界。
(2)画出周期表的边界，对照周期表，很容易找出各元素在周期表中的位置。
(3)第3周期ⅥA族元素为硫，原子序数为16，相对原子质量为32。
14.A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如右图所示。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。B原子核内质子数和中子数相等。
(1)写出A、B、C三种元素的名称____________________、______________、______________。
(2)B位于元素周期表中第________周期________族。
(3)C的原子结构示意图为________。
考点元素周期表在元素推断中的应用
题点根据元素在周期表中的位置推断
答案(1)氮硫氟
(2)3ⅥA
(3)
15．已知X、Y、Z都是短周期元素，它们的原子序数依次递增，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，而Z原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，Y和Z可以形成两种以上气态化合物。则
(1)X是________(填名称，下同)，Y是______________________________________________，Z是________。
(2)由Y和Z组成，且Y和Z质量比为7∶20的化合物的化学式是__________________。
(3)由X、Y、Z中的两种元素组成，且与X2Z分子具有相同电子数的两种离子是__________和__________。
(4)X、Y、Z可以形成一种盐，此盐中X、Y、Z元素的原子个数比为4∶2∶3，该盐的化学式是________________。
考点元素推断
题点元素综合推断
答案(1)氢氮氧(2)N2O5(3)NH＋4OH－(或其他合理答案)(4)NH4NO3
解析X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，说明X为氢元素。Z原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，说明Z为氧元素。能与氧元素形成两种以上气态化合物的是氮元素。

元素周期律学案（鲁科版必修2）

第1课时元素周期律
一、元素周期律

1．原子序数
(1)概念：元素在元素周期表中的序号。
(2)原子序数与元素的原子结构之间的关系：原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
2．原子核外电子排布的周期性变化
原子序数为1～18的元素原子最外层电子数变化如下图所示：
规律：随着原子序数的递增，同周期元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性变化(第一周期除外)。
3．原子半径的周期性变化
规律：随着原子序数的递增，同周期元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化。
4．元素化合价的周期性变化
原子序数为1～18的元素化合价的变化，如下图所示：
规律：随着原子序数的递增，元素的化合价呈周期性变化，即每周期，最高正价：＋1到＋7(O无最高正价、F无正价)，最低负价：－4到－1。
元素周期律
(1)含义：元素的性质随着元素原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。
(2)实质：元素性质周期性变化是核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。
例1下列各组元素性质的递变情况错误的是()
A．Na、Mg、Al、Si的最外层电子数依次增多
B．Si、P、S、Cl的原子半径依次减小
C．C、N、O、F元素的最高正化合价依次增大
D．F、Cl、Br、I的电子层数依次增多
答案C
解析同周期元素随着原子序数增大，原子的最外层电子数依次增多，A选项正确；同周期元素随着原子序数增大，原子半径依次减小，B选项正确；F没有正化合价，O没有最高正化合价，C选项错误；同主族元素随着原子序数增大，电子层数依次增多，D选项正确。
思维启迪——常见元素化合价的特点
(1)F：－1、0价，无正化合价。
(2)O：常见有－2、－1、0价，如CaO、Na2O2、O2，氧无＋6价，只有在OF2中显正化合价。
(3)H：＋1、－1、0价，如H2O、NaH、H2。
(4)金属元素只有正价无负价，非金属元素既有正价又有负价(F除外)，多数非金属元素的正化合价出现变价。
例2某元素X的最高价氧化物对应水化物的化学式是H2XO3，则X的简单气态氢化物的分子式为()
A．HXB．H2X
C．XH3D．XH4
答案D
解析X元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2XO3，则X的最高正化合价为＋4，说明X原子最外层有4个电子，最低负化合价为－4，形成的简单气态氢化物的分子式为XH4。
思维启迪——元素最高价与最低价的关系
(1)元素最高正化合价＝最外层电子数(O、F除外)
(2)最低负化合价＝最外层电子数－8(H除外)
(3)|最高正化合价|＋|最低负化合价|＝8(O、F、H除外)
二、微粒半径大小比较
1．同层——“序大径小”
规律：电子层数相同，原子序数越大，原子半径越小。
实例：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)。
2．同最外层电子数——“序大径大”
规律：最外层电子数相同，原子序数越大，原子(或离子)半径越大。
实例：r(Li)＜r(Na)＜r(K)，r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)；
r(F)＜r(Cl)＜r(Br)，r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)。
3．同元素——“电多径大”
规律：同种元素的不同微粒，其原子序数越多，半径就越大。
实例：r(Na＋)＜r(Na)，r(Cl－)＞r(Cl)；r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。
4．同结构——“序大径小”
规律：电子层结构相同的离子，原子序数越大，离子半径越小。
实例：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。
(1)稀有气体元素原子半径的测量依据与其他原子半径的测量依据不同，不能进行比较。
(2)微粒电子层数和核电荷数、电子数都不相同时，可以借助“桥元素”比较。如比较O和P原子半径时，P>N>O，或P>S>O。
例3(2018•雅安中学3月月考)下列各组元素中按微粒半径递增顺序排列的是()
A．KNaLiB．NOF
C．Ca2＋K＋Cl－D．Ba2＋Ca2＋Mg2＋
考点元素周期律
题点粒子半径的大小比较
答案C
解析原子最外层电子数相同时，电子层数越多原子半径越大，则原子半径大小为Li＜Na＜K，A错误；原子电子层数相同时，原子序数越大，则原子半径大小顺序为N＞O＞F，B错误；离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径大小为Ca2＋＜K＋＜Cl－，C正确；离子的最外层电子数相同，离子电子层越多，离子半径越大，则离子半径大小为Ba2＋＞Ca2＋＞Mg2＋，D错误。
例4已知原子序数小于18的元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是()
A．原子半径：A>B>D>C
B．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋
C．原子序数：d>c>b>a
D．原子的最外层电子数目：A>B>D>C
答案B
解析由4种离子具有相同的电子层结构可得a－2＝b－1＝c＋2＝d＋1，a>b>d>c，C项错误；原子的最外层电子数目D>C>A>B，D项错误；原子半径B>A>C>D，A项错误。
思维启迪
电子层结构相同的离子，
离子半径：序大径小；
原子最外层电子数：阴多阳少；
原子序数：阳大阴小。
1．元素的以下结构与性质，随着原子序数的递增不呈周期性变化的是()
A．化合价
B．原子半径
C．元素原子的最外层电子排布
D．相对原子质量
答案D
解析元素的化合价、原子半径、最外层电子排布等性质都随元素原子序数的递增而呈周期性变化，但相对原子质量的决定因素是原子中的质子数、中子数及同一元素的同位素原子在自然界中的百分数，故相对原子质量不呈周期性变化。
2．元素X、Y、Z的电子层数相同，原子序数依次增大，下列叙述一定正确的是()
A．X、Y、Z原子的核内质子数依次增大
B．X、Y、Z的最高正化合价依次升高
C．X、Y、Z原子的原子半径依次增大
D．X、Y、Z单质的金属活动性依次增大
答案A
解析元素的原子序数等于原子核内的质子数，A项正确；氟没有正价，氧没有最高正化合价，B项错误；电子层数相同的原子，原子序数越大，原子半径越小，C项错误；X、Y、Z中可能含有非金属，D项错误。
3．某主族元素的最高正价与最低负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为()
A．4B．5
C．6D．7
答案C
解析设该元素的最高正价为x，最低负价为y，则x＋y＝4x＋|y|＝8解得x＝＋6，y＝－2，因此该原子的最外层电子数为6。
4．(2017•衡水高一检测)下列粒子半径之比大于1的是()
A.rK＋rKB.rCarMg
C.rSrPD.rClrCl－
答案B
解析A项，r(K＋)＜r(K)，rK＋rK＜1；B项，r(Ca)＞r(Mg)，rCarMg＞1；C项，r(S)＜r(P)，rSrP＜1；D项，r(Cl)＜r(Cl－)，rClrCl－＜1。
5．X和Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构，X元素的阳离子半径大于Y元素的阳离子半径；Z和Y两元素的原子核外电子层数相同，Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径。X、Y、Z三种元素原子序数的关系是()
A．X>Y>ZB．Y>X>Z
C．Z>X>YD．Z>Y>X
答案D
解析已知电子层结构相同的阳离子，核电荷数大的则半径小；具有相同电子层数的原子，随着原子序数增大，原子半径减小。根据题意，X和Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构，X元素的阳离子半径大于Y元素的阳离子半径，则X的原子序数小于Y的原子序数；Z和Y元素的原子核外电子层数相同，且Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径，则Y和Z两元素同周期，Z的原子序数大于Y的原子序数。由此得出三种元素原子序数的关系为Z>Y>X。
6．已知Y为1～18号元素。在水溶液中，YOn－3和S2－发生反应的离子方程式为YOn－3＋3S2－＋6H＋===Y－＋3S↓＋3H2O，YOn－3中Y的化合价是________，Y元素原子的最外层电子数是__________，S2－的半径__________(填“大于”或“小于”)Y－的半径。
答案＋57大于
解析在氧化还原反应中得电子总数与失电子总数是相等的，即化合价升高总数等于降低总数。硫元素化合价升高总数为2×3＝6，则Y元素化合价降低总数也是6，由此可知YOn－3中Y的化合价是＋5价；由Y－可知，Y原子得到1个电子变为稳定结构，故Y元素原子的最外层电子数是7；因为Y是1～18号元素，又属于卤族元素，则Y是Cl，而Cl－与S2－具有相同的电子层结构但原子序数大于S2－，故其半径小于S2－的半径。
7．(1)有下列四种微粒：①188O②2311Na③2412Mg④147N(用序号填空)。
Ⅰ.按原子半径由大到小顺序排列是_______________________________________________。
Ⅱ.微粒中质子数小于中子数的是_________________________________________________。
Ⅲ.在化合物中呈现的化合价的数值最多的是_______________________________________。
Ⅳ.能形成X2Y2型化合物的是________，能形成X3Y2型的化合物的是________。
(2)已知An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－都具有相同的电子层结构，则A、B、C、D的离子半径由大到小的顺序是________________________________，原子序数由大到小的顺序是__________________。
(3)X元素最高价氧化物对应的水化物为H3XO4，则它对应的气态氢化物的化学式为________，R元素的气态氢化物化学式为H2R，此元素最高价氧化物对应水化物的化学式________。
答案(1)Ⅰ.②>③>④>①Ⅱ.①②Ⅲ.④Ⅳ.①②③④
(2)D(n＋1)－>Cn－>An＋>B(n＋1)＋B>A>C>D
(3)XH3H2RO4
解析(1)Ⅰ.由188O、147N具有2个电子层，而2311Na、2412Mg具有3个电子层，因此Na、Mg的原子半径大于O、N的原子半径，而对于11Na、12Mg来说，由于Mg的核电荷数大，因此r(Na)>r(Mg)，同样r(N)>r(O)，故原子半径由大到小排列为r(Na)>r(Mg)>r(N)>r(O)。
Ⅱ.由N＝A－Z得中子数分别为N(O)＝10、N(Na)＝12、N(Mg)＝12、N(N)＝7。
Ⅳ.能形成X2Y2型化合物，则X可呈＋1价而Y呈－1价，故为Na2O2；能形成X3Y2型化合物，则X呈＋2价，Y呈－3价，故为Mg3N2。
(2)当微粒具有相同电子层数时，核电荷数越大，核对最外层电子的吸引力就越大，其微粒半径就越小。设An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－具有电子数为x，则质子数分别为x＋n、x＋(n＋1)、x－n、x－(n＋1)，故离子半径由大到小的顺序为D(n＋1)－>Cn－>An＋>B(n＋1)＋。
(3)X元素的最高正价是＋5价，则其最低化合价为－3价，故X元素氢化物的化学式为XH3；R的最低化合价为－2价，其最高化合价为＋6价，此元素最高价氧化物对应水化物的化学式为H2RO4。
[对点训练]
题组一元素性质变化规律及应用
1．(2017•济南高一检测)结合元素周期律的知识分析下列说法，其中正确的是()
A．原子序数为15的元素的最高化合价为＋5
B．随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数总是从1到8重复出现
C．随着元素原子序数的递增，元素的最高化合价从＋1到＋7，最低化合价从－7到－1重复出现
D．B、C、N、O、F最高正价依次增加
答案A
解析A项，P原子最外层为5个电子，最高化合价为＋5，正确；B项，H、He电子由1个到2个，错误；C项，F无正价，负价从－4到－1，错误；D项，O无最高正价，F无正价，错误。
2．(2017•潍坊高一检测)下列关于各组元素性质的递变情况描述错误的是()
A．Li、Be、B原子最外层电子数依次增大
B．P、S、Cl元素最高正价依次升高
C．N、O、F原子半径依次增大
D．Na、K、Rb的电子层数逐渐增多
答案C
3．如图中横坐标均表示11～17号元素按由小到大顺序排列的原子序数。根据图像变化趋势判断，纵坐标表示其最高化合价的是()
答案C
解析11～17号元素，随原子序数的递增，最高化合价从＋1→＋7。
4．元素X、Y可组成化学式为XY3的化合物，则X、Y的原子序数不可能是()
A．3和9B．7和1
C．13和17D．15和17
答案A
解析A项，两元素分别为Li、F，只能形成化合物LiF；B项，两元素分别为N、H，可形成NH3分子；C项，两元素分别为Al、Cl，能形成化合物AlCl3；D项，两元素分别为P、Cl，可形成PCl3和PCl5两种化合物。
5．(2017•淮北高一检测)某元素原子L层电子数比K层的多5个，该元素的最高正化合价为()
A．＋5B．＋6
C．＋7D．无最高正化合价
答案D
解析据题意可知该元素原子的核外电子排布为，为氟元素，无最高正化合价。
6．如图是部分1～18号元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是()
A．原子半径：Z＞Y＞X
B．离子半径：Z＞Y＞X
C．元素W的最高价和最低价代数和为4
D．Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物不能相互反应
答案C
解析根据随原子序数递增化合价变化特点分析知，X为O，Y为Na，Z为Al。电子层数相同时，原子序数越大，半径越小；同族自上而下原子半径逐渐增大，则半径：Na＞Al，Al＞B，B＞O，则Na＞Al＞O，A项错误；Na、O、Al形成的离子核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，故离子半径：O2－＞Na＋＞Al3＋，B项错误；Na与Al的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3，两者能够反应，D项错误；根据化合价知W为S，其最高价和最低价代数和为4，C项正确。
题组二微粒半径大小比较
7．下列各元素原子半径依次增大的是()
A．Na、Mg、AlB．Na、O、F
C．P、Si、AlD．C、Si、P
答案C
解析比较元素原子半径的大小有两条规律：①具有相同电子层数的元素，随着原子序数的递增，原子半径递减；②具有相同最外层电子数的元素，随着电子层数的增加，原子半径增大。A项，r(Na)>r(Mg)>r(Al)；B项，r(Na)>r(O)>r(F)；D项，r(Si)>r(P)>r(C)。
8．(2017•淄博高一检测)下列微粒半径大小比较正确的是()
A．Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜O2－
B．Na＋＞Al3＋＞S2－＞Cl－
C．Na＜Mg＜Al＜S
D．Na＜K＜Rb＜Cs
考点元素周期律
题点微粒半径的大小比较
答案D
解析A项，4种离子核外电子数相同，随着核电荷数增多，离子半径依次减小，即Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜O2－，A项错误；因S2－、Cl－比Na＋、Al3＋多一个电子层，则S2－、Cl－半径比Na＋、Al3＋大，而S2－、Cl－和Na＋、Al3＋也分别适用“序小径大”的原则，则S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋，B项错误；Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小，C项错误；Na、K、Rb、Cs最外层电子数相同，电子层数依次增多，半径依次增大，D项正确。
9．构成下列化合物的阴离子和阳离子的半径比值最大的是()
A．LiIB．KCl
C．NaBrD．NaI
答案A
解析离子半径：r(Li＋)＜r(Na＋)题组三元素周期律的综合应用
10．(2018•清华大学附中月考)A、B、C三种元素的原子序数依次为a、b、c，它们的离子An＋、Bn－、Cm－具有相同的电子层结构，且n＞m，则下列关系正确的是()
A．a＞b＞cB．a＞c＞b
C．a＝b＋m＋nD．a＝c－n－m
答案B
解析离子An＋、Bn－、Cm－具有相同的电子层结构，则有a－n＝b＋n＝c＋m，n＞m，可知a＞c＞b，故A错误、B正确；由关系式可知a＝c＋m＋n，故C、D错误。
11．已知原子序数小于18的元素的离子aAm＋、bBn＋、cCm－、dDn－(m>n)都具有相同的电子层结构，则下列叙述中正确的是()
A．原子半径：A>B>C>D
B．原子序数：d>c>b>a
C．离子半径：Cm－>Dn－>Bn＋>Am＋
D．原子的最外层电子数目：A>B>D>C
答案C
解析四种离子具有相同的电子层结构，则阳离子对应的原子A、B比阴离子对应的原子C、D多1个电子层，且阳离子所带电荷数越多，其核电荷数越大，原子序数越大，原子半径越小；阴离子所带电荷数越多，其核电荷数越小，原子序数越小，原子半径越大。故有原子半径B>A>C>D，原子序数a>b>d>c，故A项和B项错误；四种离子电子层结构相同，依据核电荷数越大，离子半径越小可知，离子半径Cm－>Dn－>Bn＋>Am＋，故C项正确；原子的最外层电子数目D>C>A>B，故D项错误。
12．已知X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构，则下列叙述正确的是()
A．X的原子序数比Y的小
B．X原子的最外层电子数比Y的大
C．X的原子半径比Y的大
D．X元素的最高正价比Y的大
答案C
解析利用举例法解答。假设X为K元素，Y为Cl元素，则原子序数：K>Cl，最外层电子数：Cl>K，最高正化合价：Cl>K。

[综合强化]
13．在原子序数11～18的元素中：
(1)原子半径最小的是________(填元素符号，下同)；只有正化合价的是________；最高正化合价与最低负化合价绝对值之差为4的元素是________。
(2)与冷水剧烈反应生成H2的物质是________(填名称)。与水反应能生成具有漂白性物质是________(填名称)，反应的离子方程式是___________________________________________。
(3)化学性质最稳定的物质是_____________________________(填化学式)。
答案(1)ClNa、Mg、AlS(2)钠氯气Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO(3)Ar
解析(1)在11～18号原子中，半径最小的是Cl；金属元素Na、Mg、Al只有正化合价；S元素最高正化合价是＋6，最低负化合价是－2，绝对值之差是4。
(2)金属钠与冷水剧烈反应生成H2和NaOH;Cl2和水反应生成HCl和HClO，其中HClO有漂白性。
(3)稀有气体元素Ar原子最外层有8个电子，是稳定结构，通常不与其他物质发生反应，化学性质稳定。
14．原子序数是指元素在元素周期表中的序号，数值上等于原子核的核电荷数(即质子数)或原子的核外电子数。今有A、B两种元素，其原子序数分别为9和15。
(1)写出元素符号：A________，B________。
(2)A元素原子核外有______个电子层，最外层有______个电子。
(3)B元素最高正价为________，最低负价为________。
(4)A、B元素原子半径大小关系为r(A)________r(B)。
答案(1)FP(2)27(3)＋5－3(4)＜
15．有A、B、C、D四种元素，A的最高正价与其最低负价的绝对值之差为6；A、D次外层都是8个电子，A与D的化合物DA在水溶液中能电离出具有相同电子层结构的阴、阳离子；B有两个电子层，其最高正价与最低负价的代数和为0；C2－与氩原子具有相同的电子层结构。
(1)试写出上述各元素的符号：
A________，B________，C________，D________。
(2)画出下列粒子的结构示意图：
A__________________，C2－_________________________。
(3)写出A、D的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式：_______________________。
答案(1)ClCSK
(2)
(3)HClO4＋KOH===KClO4＋H2O
解析因为“A的最高正价与其最低负价的绝对值之差为6”，确定A为氯(Cl)；“B有两个电子层，最高正价与最低负价的代数和为0”，确定B为碳(C)；C2－的结构示意图为，确定C为硫(S)；再由A推出D为钾(K)。
16．有A、B、C、D、E五种元素，它们的原子序数按E、C、D、A、B依次增大，E原子最外层有4个电子；A－与B＋的核外电子排布相同；D的气态氢化物的化学式为H2D，最高价氧化物中D的质量分数为40%，且D原子核内质子数和中子数相等；C的原子序数比D少9，比B少12。
(1)写出五种元素的符号：A________，B________，
C________，D________，E________。
(2)画出A－、B＋的结构示意图：________、________。
(3)A、D最高价氧化物对应的水化物化学式分别为________、________。
(4)写出E的最高价氧化物与过量B的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)写出B、C最高价氧化物对应的水化物之间相互反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案(1)ClKNSC(2)(3)HClO4H2SO4(4)CO2＋2OH－===CO2－3＋H2O
(5)KOH＋HNO3===KNO3＋H2O
解析D的氧化物分子式为DO3，D的质量分数为40%，可推出D的相对原子质量为32，从而推出D为S元素；C原子序数比D少9，比B少12，则C为N元素，B为K元素；A－与B＋核外电子排布相同，则A为Cl元素；E原子最外层有4个电子，且原子序数按E、C、D、A、B依次增大，则E为C元素。

甲烷的性质与结构学案（鲁科版必修2）

第1课时　甲烷的性质与结构
一、甲烷的存在、用途及结构
1．有机化合物
(1)定义：有机化合物是指绝大多数含碳的化合物，但含碳的化合物不一定是有机化合物。
(2)性质：多数有机物具有较低的熔、沸点，难溶于水，可以燃烧。
2．甲烷的存在与用途
(1)甲烷的存在
甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。
(2)甲烷的主要用途
以甲烷为主要成分的天然气和沼气都是理想的清洁能源。甲烷还可用做化工原料。
3．甲烷的组成与结构
分子式电子式结构式分子模型
球棍模型填充模型
CH4

甲烷分子空间构型为正四面体形，碳原子位于中心，4个氢原子位于顶点，4个C—H键的长度和强度相等，夹角相等。
例1　下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中更能反映其真实存在状况的是()
答案　D
解析　在这几种形式中，分子结构示意图、球棍模型及填充模型均能反映甲烷分子的空间构型，但填充模型更能形象的表达出H、C的位置及所占比例；电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。
例2　下图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型图，下列说法正确的是()
A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
B．CH4、CCl4都是正四面体结构
C．CH4和CCl4中的化学键均为非极性键
D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同
考点　甲烷的组成和结构
题点　甲烷分子结构的拓展
答案　B
解析　CCl4的分子结构同CH4相似，为正四面体结构，CH3Cl中的C—H和C—Cl键不同，不是正四面体结构，而是四面体结构。
思维启迪
一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时：
(1)如果这4个原子相同，则分别在四面体的顶点上，构成正四面体。
(2)如果这4个原子不相同，则分别在四面体的顶点上，但不是正四面体。
(3)无论这4个原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。
二、甲烷的性质
1．甲烷的物理性质
甲烷是无色无味、极难溶于水、密度比空气小的气体。
2．甲烷的化学性质
(1)具有稳定性
通常情况下，甲烷性质比较稳定，与强酸、强碱不反应，与高锰酸钾溶液等强氧化剂也不反应。
(2)氧化反应——可燃性
将甲烷在空气中点燃，观察燃烧现象并检验燃烧产物：
燃烧现象检验产物
方法现象结论
淡蓝色
火焰在火焰上方罩一个干燥的烧杯烧杯内壁有液珠产生生成了水
在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯烧杯内壁变浑浊生成了二氧化碳

甲烷燃烧的化学方程式为CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O。
(3)取代反应
①实验探究甲烷与氯气的反应
实验操作
实验现象A装置：a.试管内气体黄绿色逐渐变浅，
b.试管内壁有油状液滴出现，
c.试管中有少量白雾生成，
d.试管内液面上升，
e.水槽中有固体析出；
B装置：无明显现象
实验结论甲烷与氯气在光照时才能发生化学反应
连续发生反应的化学方程式为
CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl；
CH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HCl；
CH2Cl2＋Cl2――→光CHCl3＋HCl；
CHCl3＋Cl2――→光CCl4＋HCl。

②取代反应的概念
有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团替代的反应。
甲烷取代反应的相关规律
反应条件甲烷与氯气无光照时，不发生反应；强光照射时会发生爆炸
反应物甲烷与卤素单质反应，且卤素单质通常为气态。如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应
生成物与氯气反应产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物，很难出现有机产物全部是某一种产物的现象，生成物中HCl的物质的量最大
物质的量关系每1mol氢原子被取代，消耗1mol氯气分子，同时生成1molHCl分子

例3　下列叙述中错误的是()
A．点燃甲烷不一定会爆炸
B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料
C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生
D．点燃甲烷前不必进行验纯
考点　甲烷的氧化反应
题点　甲烷的燃烧与爆炸
答案　D
解析　甲烷与氧气混合达到一定比例范围时，点燃会发生爆炸，因此，甲烷点燃前要进行验纯。
特别提醒
点燃甲烷前必须检验纯度。空气中的甲烷含量在4.9%～16%(体积)范围内时，遇火花将发生爆炸。
例4　(2017聊城高一检测)下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是()
A．甲烷与氯气以物质的量之比1∶1混合时发生取代反应只生成CH3Cl
B．甲烷与氯气的取代反应产物中CH3Cl最多
C．甲烷与氯气的取代反应产物为混合物
D．1mol甲烷生成CCl4，最多消耗2mol氯气
考点　甲烷的取代反应
题点　甲烷取代反应的原理
答案　C
解析　甲烷与氯气一旦反应，不会停止在某一步，四种有机产物都会产生，得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的取代反应每取代1molH原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产生的HCl最多，B错误；1mol甲烷生成CCl4最多消耗4mol氯气，D项错误。
特别提示
(1)无论甲烷和氯气的比例如何，发生取代反应的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。
(2)甲烷与氯气发生取代反应的产物中，CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3和CCl4为液体。
例5　下列反应属于取代反应的是()
A．CH4――→高温C＋2H2
B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2
C．CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O
D．C2H6＋Cl2――→光C2H5Cl＋HCl
考点　甲烷的取代反应
题点　取代反应类型判断
答案　D
解析　取代反应是指有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。选项A中的反应为分解反应；选项B中的反应为置换反应，不属于有机反应类型；选项C中的反应为甲烷的氧化反应。
思维启迪
无机反应中的置换反应不属于取代反应。
抓住取代反应“有上有下”的特点，看有机物中的原子或原子团是否被其他原子或原子团替换，若是，则为取代反应。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)某有机物完全燃烧只生成CO2和H2O，说明该有机物属于烃()
(2)甲烷与Cl2的反应属于置换反应()
(3)甲烷通入酸性KMnO4溶液中可使其退色()
(4)甲烷与氯水、溴水能发生取代反应()
(5)沼气就是纯净的甲烷气体()
(6)16gCH4分子中含有4NA个C—H键()
(7)天然气属于不可再生能源()
(8)通过燃烧法观察火焰颜色可鉴别CH4和CO()
(9)甲烷不能使酸性KMnO4溶液退色，故甲烷不能发生氧化反应()
(10)甲烷的一氯代物只有一种结构证明甲烷是正四面体结构而非平面正方形结构()
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√　(8)×　(9)×　(10)×
2．为验证甲烷分子中含有碳、氢两种元素，可将其燃烧产物通过①浓硫酸　②澄清石灰水　③无水硫酸铜。正确的顺序是()
A．①②③B．②③
C．②③①D．③②
考点　甲烷的氧化反应
题点　甲烷燃烧产物的检验
答案　D
解析　要证明CH4中含有碳、氢两种元素，可通过证明CO2和H2O的存在来证明，可选择②和③；但应注意检验的先后顺序，即先证明水后证明CO2。
3．(2017成都月考)若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照下得到的有机产物可能是①CH3Cl　②CH2Cl2　③CHCl3　④CCl4，其中正确的是()
A．只有①B．只有②
C．①②③的混合物D．①②③④的混合物
考点　甲烷的取代反应
题点　甲烷取代反应的原理
答案　D
解析　甲烷与氯气在光照的条件下，发生取代反应时总共有五种产物，①CH3Cl，②CH2Cl2，③CHCl3，④CCl4和HCl，因此答案选D。
4．如果使0.5mol甲烷完全跟Cl2发生取代反应并生成等物质的量的四种氯代物，则需要消耗氯气()
A．0.5molB．1mol
C．1.5molD．1.25mol
考点　甲烷的取代反应
题点　甲烷取代反应的原理
答案　D
解析　利用原子守恒法：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的，故这四种氯代物共0.5mol，每种氯代物均为0.125mol，含氯原子的物质的量为0.125mol×1＋0.125mol×2＋0.125mol×3＋0.125mol×4＝1.25mol。而从甲烷分子中每取代1mol氢原子，就消耗1molCl2。因此消耗的Cl2的物质的量也为1.25mol。
5．按如图所示装置进行实验，烧瓶内盛有等体积的CH4和Cl2，光照一段时间后，下列说法正确的是()
A．只能生成CH3Cl一种有机物和HCl
B．烧瓶内液面不可能上升
C．烧杯内的液体会分层
D．向水中加入紫色石蕊溶液后无变化
考点　甲烷的取代反应
题点　甲烷的取代反应实验
答案　C
解析　甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，A项错误；生成物中的氯化氢易溶于水，使烧瓶内压强减小，在外界大气压作用下，烧瓶内液面上升，B项错误；生成物中一氯甲烷为气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均为液体，它们都不溶于水，所以烧杯中液体会分层，C项正确；生成物中含有氯化氢，氯化氢溶于水电离生成氢离子，使溶液显酸性，可使紫色石蕊溶液变红，D项错误。
[对点训练]
题组一　甲烷的结构、存在与用途
1．(2017四川资阳高一期末)下列关于甲烷分子结构的说法正确的是()
A．甲烷分子的电子式为，分子中各原子都达到8电子稳定结构
B．甲烷分子中的化学键全部为非极性键
C．CH4分子比SiH4分子稳定，说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强
D．CH3Cl的四个价键的键长和强度相同，夹角相等
考点　甲烷的组成和结构
题点　甲烷的分子结构
答案　C
解析　甲烷分子中H原子最外层只有2个电子，不是8电子稳定结构，A项错误；甲烷分子中的化学键均为极性键，B项错误；元素的非金属性越强，其简单氢化物越稳定，反之也成立，C项正确；一氯甲烷中C—Cl键与C—H键的键长和强度不同，故四个键的键角也不完全相等，D项错误。
2．(2017宁波八校模拟)能够证明甲烷分子空间结构为正四面体的事实是()
A．甲烷的四个碳氢键的强度相等
B．甲烷的四个碳氢键的键长相等
C．甲烷的一氯代物只有一种
D．甲烷的二氯代物只有一种
考点　甲烷的组成和结构
题点　甲烷的分子结构
答案　D
解析　甲烷的结构式为，其分子的空间构型可能有两种：①平面正方形结构，②空间正四面体结构。A、B、C项成立并不能证明甲烷分子空间构型是①还是②。若是构型①，则二氯甲烷有两种结构：和；若是构型②，则二氯甲烷只有一种结构，故选D。
3．(2017济南高一检测)在我国的南海、东海海底已发现天然气(含甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。下列说法正确的是()
①甲烷属于烃类　②在相同条件下甲烷的密度大于空气③甲烷难溶于水　④可燃冰是一种极具潜力的能源
A．①②③B．②③④
C．①③④D．①②④
考点　甲烷的存在、物理性质与用途
题点　甲烷的存在、物理性质与用途
答案　C
解析　甲烷是最简单的烃，难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO2和H2O，所以可燃冰是一种极具潜力的能源，因此C项正确。
题组二　甲烷的燃烧及相关计算
4．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气等三种无色气体的方法是()
A．通入溴水―→通入澄清石灰水
B．点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯
C．点燃―→罩上干冷烧杯―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯
D．点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯―→通入溴水
考点　甲烷的氧化反应
题点　甲烷燃烧产物的判断
答案　C
解析　点燃，用干燥的烧杯可以检验出是否生成水，从而确定原气体是否含有氢元素；用涂有澄清石灰水的烧杯可检验出是否生成CO2，从而确定原气体中是否含有碳元素。
5．在标准状况下，11.2L甲烷和22.4L氧气混合后点燃，恢复到原状况时，气体的体积共()
A．11.2LB．22.4L
C．33.6LD．44.8L
考点　甲烷的氧化反应
题点　甲烷燃烧的计算
答案　A
解析　甲烷燃烧的化学方程式为CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O，当温度超过100℃时(即水为气态)，反应前后气体体积不变。而在标准状况下，水是液态，11.2L甲烷与22.4L氧气恰好完全反应，最后只剩下二氧化碳，其体积为11.2L。
6．(2017内蒙古包头九原区校级期中考试)一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体质量为49.6g，当其缓慢经过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2g，原混合气体中CO2的质量为()
A．12.5gB．13.2g
C．19.7gD．24.4g
考点　甲烷的氧化反应
题点　甲烷燃烧的计算
答案　B
解析　
题组三　甲烷的取代反应
7．在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气混合气体的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，下列叙述中正确的是()
A．反应产物物质的量最多的是CH3Cl
B．如果氯气过量，则最终产物只有一种
C．反应前后容器内压强不变
D．发生的反应都属于取代反应
考点　甲烷的取代反应
题点　甲烷的取代反应原理
答案　D
8．(2017四川宜宾期末考试)取一支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是()
A．反应过程中试管内黄绿色逐渐消失，试管壁上有油珠产生
B．甲烷和Cl2反应后的产物有4种
C．盛放饱和食盐水的水槽底部不会有晶体析出
D．CH4和Cl2完全反应后液面上升，液体充满试管
考点　甲烷的取代反应
题点　甲烷的取代反应实验
答案　A
解析　Cl2被消耗后，黄绿色消失，生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体，所以试管壁上有油珠产生，A项正确；CH4与Cl2反应生成4种有机物和1种无机物，共有5种产物，B项错误；CH4与Cl2反应后最多的产物是HCl，HCl溶于饱和食盐水会有NaCl晶体析出，C项错误；取代产物CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油状液体，而CH3Cl是气体，不溶于饱和食盐水，故液体不会充满试管，D项错误。
9．已知正四面体形分子E和单质分子G反应，生成四面体形分子L和分子M(组成E分子的元素的原子序数小于10，组成G分子的元素为第3周期的元素)，如图所示，则下列判断中不正确的是()
A．常温常压下，E、L均为气态有机物
B．E是一种含有10个电子的分子
C．上述反应的类型是置换反应
D．上述4种物质中有3种为共价化合物
考点　甲烷的取代反应
题点　取代反应类型的判断
答案　C
解析　正四面体形分子E，组成E分子的元素的原子序数都小于10，E由两种元素组成，灰色球只形成一个共价键，所以是H，黑色球表示C，所以E是甲烷；直线形分子G，组成G分子的元素为第3周期的元素，且G是双原子分子，所以G是Cl2，该反应是甲烷和氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，即L是一氯甲烷，M是氯化氢。常温常压下，甲烷、一氯甲烷均是气体，A项正确；E是甲烷分子，含有10个电子，B项正确；甲烷中的氢原子被氯原子取代生成一氯甲烷，属于取代反应，生成物中没有单质，不是置换反应，C项错误；四种物质中甲烷、一氯甲烷和HCl属于共价化合物，所以4种物质中有3种为共价化合物，D项正确。
10．在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。使1molCH4与Cl2反应，待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，则消耗的Cl2的物质的量为()
A．1.0molB．2.0molC．3.0molD．4.0mol
考点　甲烷的取代反应
题点　甲烷的取代反应原理
答案　C
解析　在光照条件下，CH4与Cl2发生取代反应时，生成1molCH3Cl消耗1mol氯气，生成1molCH2Cl2消耗2mol氯气，生成1molCHCl3消耗3mol氯气，生成1molCCl4消耗4mol氯气。四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，根据碳原子守恒可知，生成的n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分别是0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol，消耗的Cl2的物质的量为0.1mol＋2×0.2mol＋3×0.3mol＋4×0.4mol＝3.0mol。
题组四　甲烷性质的综合
11．(2017哈尔滨高一下期中)下列关于甲烷的说法正确的是()
A．实验室可用向上排空气法收集甲烷
B．甲烷点燃之前需要验纯
C．甲烷可以与溴水发生取代反应
D．甲烷在空气中燃烧只能生成CO2和H2O
考点　甲烷的化学性质
题点　甲烷化学性质综合
答案　B
解析　甲烷的密度小于空气，实验室可用向下排空气法收集甲烷，A项错误；甲烷是可燃性气体，点燃之前需要验纯，B项正确；甲烷与溴水不发生取代反应，与溴蒸气在光照条件下发生取代反应，C错误；若甲烷在空气中燃烧不完全，可能生成CO和H2O，D项错误。
12．(2017合肥高一检测)天然气的主要成分为甲烷。下列关于甲烷的叙述中，错误的是()
A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不反应
B．甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化
C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应
D．光照条件下甲烷与Cl2反应的四种有机产物都难溶于水
考点　甲烷的化学性质
题点　甲烷化学性质的综合
答案　B
解析　CH4的性质比较稳定，通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，但不是不能被任何氧化剂氧化(如能燃烧)，A项正确，B项错误；CH4在光照条件下与Cl2发生取代反应，生成4种有机产物，它们是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，且均难溶于水，故C、D项均正确。
[综合强化]
13．(2017南昌三校联考)如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：________________。
(2)若题目中甲烷与氯气体积之比为1∶1，则得到的产物为________(填字母，下同)。
A．CH3Cl　HCl
B．CCl4　HCl
C．CH3Cl　CH2Cl2
D．CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3　CCl4　HCl
(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水面变化是________。
A．升高B．降低C．不变D．无法确定
(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到的现象是____________________________。
(5)右端玻璃管的作用是__________________________________________________________。
考点　甲烷的取代反应
题点　甲烷的取代反应实验
答案　(1)CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HCl　(2)D　(3)B　(4)有白色胶状沉淀生成　(5)平衡气压
解析　(1)因Cl2足量，若充分反应且只产生一种有机物，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl：CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HCl。
(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。
(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应生成油状液滴，U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水。压强减小，U形管右端液面下降，左端液面上升。
(4)因左侧生成的HCl溶于水后发生反应：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。
(5)为了平衡气压，在U形管右侧插入一支玻璃管。
14．(2017锦州高一检测)燃烧法是测定有机化合物分子式的一种重要方法。以下是通过燃烧法推断物质组成的过程，请回答下列问题：
(1)某物质A在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水。则说明________(填字母)。
A．A一定含有C、H两种元素，肯定不含氧元素
B．A一定含有C、H两种元素，可能含有氧元素
C．A一定含有C、H、O三种元素
(2)甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若2.24L(标准状况下)甲烷完全燃烧后，将生成的气体通过足量碱石灰，那么碱石灰增重的质量是________g。
考点　甲烷的氧化反应
题点　甲烷燃烧的综合
答案　(1)B
(2)CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O　8
解析　(1)A在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水，说明A一定含有C、H两种元素，由于氧气参与反应，故无法确定是否含有氧元素。
(2)由甲烷完全燃烧的化学方程式CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O知，2.24L(0.1mol)甲烷完全燃烧生成0.1molCO2和0.2molH2O，通过碱石灰被完全吸收，碱石灰增重为0.1mol×44gmol－1＋0.2mol×18gmol－1＝8g。
15．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：
试回答下列问题：
(1)请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
有人认为E中有氯化氢产生，不能证明甲烷与氯气发生了取代反应，你认为他的看法________(填“正确”或“不正确”)。
(2)B装置有三种功能：①控制气流速率；②混匀混合气体；③________________。
(3)一段时间后发现D装置中的棉花由白色变为蓝色，则棉花上可能预先滴有________溶液。
(4)E装置中除盐酸外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为________(填字母)。
a．分液法b．蒸馏法c．结晶法
(5)将1molCH4与Cl2发生取代反应，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1mol，则参加反应的Cl2的物质的量为________，生成HCl的总物质的量为________。
考点　甲烷的综合应用
题点　实验综合
答案　(1)CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl　正确
(2)干燥气体　(3)淀粉KI　(4)a　(5)3mol　3mol
解析　(2)盛放的是浓硫酸，利用其吸水性，可做干燥剂。(3)蓝色一般可能是无水硫酸铜遇水变蓝，也可能是淀粉遇碘单质变蓝，根据装置图，只能是淀粉遇碘变蓝，因此棉花上预先滴有淀粉KI溶液，利用氯气把碘置换出来。(4)有机物为卤代物，不溶于水，可以采用分液的方法进行分离，故a正确。(5)设CH3Cl为xmol，则CH2Cl2为(x＋0.1)mol，CHCl3为(x＋0.2)mol，CCl4为(x＋0.3)mol，根据碳原子守恒，x＋x＋0.1＋x＋0.2＋x＋0.3＝1，解得x＝0.1，因此消耗氯气的物质的量为(0.1＋0.2×2＋0.3×3＋0.4×4)mol＝3mol，消耗氯气的物质的量等于生成HCl的物质的量，即3mol。

乙酸学案（鲁科版必修2）

第2课时　乙　酸
一、乙酸的组成、结构、物理性质与酸性
1．乙酸的分子结构
2．乙酸的物理性质
(1)乙酸俗称醋酸，是一种有强烈刺激性气味的无色液体，易溶于水和乙醇。
(2)熔点：16.6℃，温度低于熔点时，乙酸凝结成晶体，所以纯净的乙酸又称冰醋酸。
3．乙酸的酸性
(1)乙酸是一元弱酸，具有酸的通性。
写出乙酸与下列物质反应的离子方程式：
①Na：2Na＋2CH3COOH===2CH3COO－＋2Na＋＋H2↑。
②NaOH：CH3COOH＋OH－===CH3COO－＋H2O。
③Na2O：
2CH3COOH＋Na2O===2CH3COO－＋2Na＋＋H2O。
④Na2CO3：
2CH3COOH＋CO2－3===2CH3COO－＋H2O＋CO2↑。
(2)证明乙酸的酸性比碳酸强的方法

乙酸与碳酸、水和乙醇中羟基氢的活泼性比较
乙醇水碳酸乙酸
羟基氢的活泼性―――→逐渐增强

酸碱性中性中性弱酸性弱酸性
与Na反应反应反应反应
与NaOH不反应不反应反应反应
与NaHCO3不反应不反应不反应反应

例1　下列物质中不能用来区分乙酸、乙醇、苯的是()
A．金属钠B．溴水
C．碳酸钠溶液D．紫色石蕊溶液
答案　B
解析　A项，钠与乙酸的反应快于钠与乙醇的反应，苯不与Na反应，能区别；B项，溴水与乙醇、乙酸互溶，与苯萃取而使溴水层颜色变浅，不能区别；Na2CO3溶液与乙酸反应放出CO2气体，与乙醇混溶，与苯分层，C项能区分；紫色石蕊溶液与乙酸混合变红色，与乙醇混溶，与苯分层，D项可区分。
规律总结
鉴别乙醇和乙酸一般选用紫色石蕊溶液、NaHCO3溶液、Na2CO3溶液，氢氧化铜悬浊液和氧化铜粉末也能区别乙醇和乙酸。乙酸能与氢氧化铜和氧化铜反应，而乙醇不能。
例2　苹果酸的结构简式为。下列说法正确的是()
A．苹果酸中官能团有2种
B．1mol苹果酸可与3molNaOH发生中和反应
C．1mol苹果酸与足量金属Na反应生成1molH2
D．HOOC—CH2—CH(OH)—COOH与苹果酸互为同分异构体
答案　A
解析　苹果酸分子中含有羟基和羧基两种官能团，A项正确；羟基不能与NaOH发生中和反应，故1mol苹果酸可与2molNaOH发生中和反应，B项错误；羟基和羧基均能与金属Na反应，故1mol苹果酸与足量金属钠反应生成1.5molH2，C项错误；苹果酸的结构简式可写为或，即二者为同一物质，D项错误。
规律总结——羟基、羧基个数与生成气体的定量关系
(1)Na可以和所有的羟基反应，且物质的量的关系为2Na～2—OH～H2。
(2)Na2CO3、NaHCO3和—COOH反应产生CO2，物质的量的关系为Na2CO3～2—COOH～CO2，NaHCO3～—COOH～CO2。

二、乙酸的酯化反应
1．实验探究
(1)实验现象：饱和碳酸钠溶液的液面上有透明的不溶于水的油状液体产生，且能闻到香味。
(2)化学方程式：
。
2．酯化反应
(1)概念：酸与醇反应生成酯和水的反应。
(2)反应机理：酸脱羟基醇脱氢。
例3　将1mol乙醇(其中的羟基氧用18O标记)在浓硫酸存在并加热下与足量乙酸充分反应。下列叙述不正确的是()
A．生成的水分子中一定含有18O
B．生成的乙酸乙酯中含有18O
C．可能生成45g乙酸乙酯
D．不可能生成相对分子质量为88的乙酸乙酯
答案　A
解析　CH3CH218OH与CH3COOH发生酯化反应的原理为CH3CH218OH＋CH3COOH????浓H2SO4△，因此生成的水中不含18O，乙酸乙酯中含有18O，生成乙酸乙酯的相对分子质量为90。该反应为可逆反应，1molCH3CH218OH参加反应，生成酯的物质的量为0＜n(酯)＜1mol，即质量关系为0＜m(酯)＜90g。
思维启迪
酯化反应为可逆反应，酸脱羟基、醇脱氢，且反应物不可能完全转化为生成物。
例4　(2017许昌高一检测)某学习小组在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：
①配制2mL浓硫酸、3mL乙醇(含18O)和2mL乙酸的混合溶液。
②按如图连接好装置并加入混合液，用小火均匀加热3～5min。
③待试管乙收集到一定量产物后停止加热，撤出试管乙用力振荡，然后静置待分层。
④分离出乙酸乙酯，洗涤、干燥。
回答问题：
(1)装置中球形干燥管，除起冷凝作用外，另一重要作用是________________。
(2)步骤②安装好实验装置，加入药品前还应检查________________。
(3)反应中浓硫酸的作用是________________；写出能表示18O位置的制取乙酸乙酯的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是________(填字母)。
a．中和乙酸并吸收乙醇
b．中和乙酸和乙醇
c．减少乙酸乙酯的溶解
d．加速酯的生成，提高其产率
(5)步骤③所观察到的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
从试管乙中分离出乙酸乙酯的实验操作名称是
________________________________________________________________________。
答案　(1)防止倒吸
(2)装置的气密性
(3)催化剂、吸水剂　CH3COOH＋C2H185OH????浓硫酸△CH3CO18OC2H5＋H2O
(4)ac
(5)试管乙中的液体分成上下两层，上层无色，下层为红色液体，振荡后下层液体的红色变浅　分液
解析　(1)干燥管一是起冷凝的作用，二是起防倒吸的作用，因为乙酸和乙醇易溶于碳酸钠溶液。
(2)因为产生蒸气，因此加药品前，要检验装置的气密性。
(3)酯化反应的实质是酸去羟基醇去氢，其反应方程式为CH3COOH＋C2H185OH????浓硫酸△CH3CO18OC2H5＋H2O。
(4)乙酸乙酯中混有乙酸和乙醇，乙醇易溶于水，乙酸可以和碳酸钠反应，因此碳酸钠溶液的作用是除去乙酸、吸收乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度，即选项a、c正确。
(5)乙酸乙酯是不溶于水的液体，且密度小于水，现象：试管乙中出现液体分层，上层无色，下层为红色液体，振荡后下层液体的红色变浅；采用分液的方法进行分离。
规律小结
乙酸与乙醇的酯化反应是可逆反应，反应限度较小。由于乙酸乙酯的沸点比乙酸、乙醇都低，因此从反应物中不断蒸出乙酸乙酯，可提高其产率；使用过量的乙醇，可提高乙酸转化为乙酸乙酯的转化率。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)乙酸的官能团是羟基(×)
(2)可用紫色石蕊溶液鉴别乙醇和乙酸(√)
(3)乙酸是一种常见的弱酸，不能用来除去锅垢(以CaCO3为主)(×)
(4)制取乙酸乙酯时，适当增大乙醇的浓度，可使乙酸完全反应(×)
(5)可用NaOH溶液除去混在乙酸乙酯中的乙酸或乙醇(×)
(6)乙酸的分子式为C2H4O2，分子里含有4个氢原子，所以乙酸是四元酸(×)
(7)饱和Na2CO3溶液可以鉴别乙酸、乙醇和乙酸乙酯三种液体(√)
(8)乙醇和乙酸都能发生取代反应(√)
2.如图是某种有机物的简易球棍模型，该有机物中只含有C、H、O三种元素。下列有关于该有机物的说法中不正确的是()
A．分子式是C3H6O2B．不能和NaOH溶液反应
C．能发生酯化反应D．能使紫色石蕊溶液变红
答案　B
解析　该有机物的结构简式为，能和NaOH溶液反应。
3．下列说法错误的是()
A．乙醇和乙酸都是常用调味品的主要成分
B．乙醇和乙酸的沸点和熔点都比C2H6、C2H4的沸点和熔点高
C．乙醇能发生氧化反应而乙酸不能发生氧化反应
D．乙醇和乙酸之间能发生酯化反应，酯化反应是可逆的
答案　C
解析　乙醇、乙酸在常温下都是液体，而C2H6和C2H4在常温下为气体，B项正确；乙醇催化氧化制乙醛，乙醇和乙酸都能发生燃烧氧化生成CO2和H2O，C项错误；酯化反应是可逆反应，D项正确。
4．柠檬中含有大量的柠檬酸，因此被誉为“柠檬酸仓库”。柠檬酸的结构简式为，则1mol柠檬酸分别与足量的金属钠和NaOH溶液反应，最多可消耗Na和NaOH的物质的量分别为()
A．2mol、2molB．3mol、4mol
C．4mol、3molD．4mol、4mol
答案　C
解析　由柠檬酸的结构简式可知，1mol柠檬酸分子中含有1mol羟基和3mol羧基，羟基和羧基都能与金属钠发生反应，因此1mol柠檬酸最多消耗Na的物质的量为4mol；羧基能与NaOH溶液反应，而羟基不能和NaOH溶液反应，故消耗NaOH的物质的量最多为3mol，C项正确。
5．(2017合肥高一检测)我国本土药学家屠呦呦因为发现青蒿素而获得2015年的诺贝尔生理学或医学奖。已知二羟甲戊酸()是生物合成青蒿素的原料之一，下列关于二羟甲戊酸的说法正确的是()
A．与乙醇发生酯化反应反应产物的分子式为C8H18O4
B．能发生加成反应，不能发生取代反应
C．在铜催化下可以与氧气发生反应
D．标准状况下1mol该有机物可以与足量金属钠反应产生22.4LH2
答案　C
解析　A项，二羟甲戊酸结构中含一个—COOH，与乙醇发生酯化反应生成物中有一个酯基，其分子式为C8H16O4，错误；B项，不能发生加成反应，错误；C项，该物质含—CH2OH，在铜催化下能与氧气发生反应，正确；D项，1mol该有机物与足量金属钠反应可生成1.5mol氢气，错误。
6．下面是甲、乙、丙三位同学制取乙酸乙酯的过程。
(1)甲、乙、丙三位同学均采取乙醇、乙酸与浓硫酸混合共热的方法制取乙酸乙酯，该反应的化学方程式为__________________________________________________________________。
(2)甲、乙、丙三位同学分别设计了如下图所示三套实验装置，若从甲、乙两位同学设计的装置中选择一套做为实验室制取乙酸乙酯的装置，选择的装置应是________(填“甲”或“乙”)。丙同学将甲装置中的玻璃管改成了球形干燥管，除了起冷凝作用外，另一重要作用是________________________________________________________________________。
(3)甲、乙、丙三位同学按如下步骤实验：
A．按所选择的装置组装仪器，在试管①中先加入3mL95%的乙醇，再加入2mL冰醋酸，最后在摇动下缓缓加入2mL浓硫酸充分摇匀。
B．将试管固定在铁架台上。
C．在试管②中加入5mL饱和Na2CO3溶液。
D．用酒精灯对试管①加热。
E．当观察到试管②中有明显现象时停止实验。
请回答：步骤A组装好实验装置，加入样品前必需进行的操作是____________________，试管②中观察到的现象是____________________________，试管②中饱和Na2CO3溶液的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)CH3CH2OH＋CH3COOH????浓H2SO4△CH3COOC2H5＋H2O　(2)乙　防止倒吸　(3)检查装置的气密性　液体分为两层　溶解乙醇，中和乙酸，降低乙酸乙酯的溶解度
解析　反应过程产生的蒸气中含有乙酸、乙醇、乙酸乙酯和水，其中乙酸、乙醇都易溶于水，所以应该做到防止倒吸。蒸气进入到饱和碳酸钠溶液中，上层即是乙酸乙酯，下层是水层，溶解了乙酸钠、乙醇、碳酸钠等物质。
[对点训练]
题组一　乙酸的结构与酸性
1．(2017佛山一中高一段考)乙酸是生活中常见的一种有机物，下列关于乙酸的说法中正确的是()
A．乙酸的官能团为—OH
B．乙酸的酸性比碳酸弱
C．乙酸能够与金属钠反应产生氢气
D．乙酸能使紫色的石蕊溶液变蓝
答案　C
解析　乙酸的官能团为—COOH，A错误；乙酸的酸性比碳酸强，B错误；乙酸具有酸的通性，与钠反应产生氢气，C正确；乙酸能使紫色石蕊溶液变红，D错误。
2．(2016启东中学检测)下列关于乙酸的说法中不正确的是()
A．乙酸易溶于水和乙醇
B．无水乙酸又称冰醋酸，它是纯净物
C．乙酸是一种重要的有机酸，是有强烈刺激性气味的液体
D．乙酸分子中有四个氢原子，所以不是一元酸
答案　D
解析　乙酸是具有刺激性气味的液体；尽管乙酸分子中含有4个氢原子，但在水中只有羧基上的氢原子能发生部分电离：CH3COOH??CH3COO－＋H＋，因此乙酸是一元酸。
3．如图是某有机物分子的填充模型，黑色的是碳原子，白色的是氢原子，灰色的是氧原子。该物质不具有的性质是()
A．能与氢氧化钠反应
B．能与稀硫酸反应
C．能发生酯化反应
D．能使紫色石蕊溶液变红
答案　B
解析　乙酸(CH3COOH)显酸性，能使紫色石蕊溶液变成红色，能与NaOH反应，能发生酯化反应，但与稀硫酸不反应。
4．(2017广州高一检测)酒精和醋酸是生活里的常用品，下列方法不能将二者鉴别开的是()
A．闻气味
B．分别用来浸泡水壶中的水垢看是否溶解
C．分别滴加NaOH溶液
D．分别滴加紫色石蕊溶液
答案　C
解析　A项，酒精和醋酸气味不同，可用闻气味的方法鉴别，错误；B项，水垢的成分含CaCO3，与醋酸反应放出CO2，但不与酒精反应，可鉴别，错误；C项，酒精和NaOH溶液不反应，醋酸和NaOH溶液反应，但无明显现象，不能鉴别，正确；D项，醋酸能使紫色石蕊溶液变红，但酒精不能，可鉴别，错误。
5．若将转化为，可使用的试剂是()
A．NaB．NaOH
C．Na2CO3D．NaHCO3
答案　A
解析　—COOH和—OH均可与Na发生置换反应，可实现转化；—OH与NaOH、Na2CO3、NaHCO3均不反应。
6．有机物M的结构简式为，下列有关M性质的叙述中错误的是()
A．M与金属钠完全反应时，二者物质的量之比为1∶2
B．M与碳酸氢钠完全反应时，二者物质的量之比为1∶1
C．M与氢氧化钠完全反应时，二者物质的量之比为1∶2
D．M既能与乙酸反应，又能与乙醇反应
答案　C
解析　1molM与Na完全反应时—COOH、—OH各消耗1molNa，A项正确；1mol—COOH只与1molNaHCO3反应，B项正确；1mol—COOH消耗1molOH－，—OH不与OH－反应，C项错误；M中既含有—COOH，又含有—OH，所以既能与乙酸反应，又能与乙醇反应，D项正确。
题组二　酯化反应及其实验
7．(2017武威六中期末)实验室采用如图所示装置制备乙酸乙酯，实验结束后，取下盛有饱和碳酸钠溶液的试管，再沿该试管内壁缓缓加入紫色石蕊溶液1毫升，发现紫色石蕊溶液存在于饱和碳酸钠溶液层与乙酸乙酯层之间(整个过程不振荡试管)，下列有关该实验的描述，不正确的是()
A．制备的乙酸乙酯中混有乙酸和乙醇杂质
B．该实验中浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂
C．饱和碳酸钠溶液的主要作用是降低乙酸乙酯的溶解度及吸收乙醇、中和乙酸
D．石蕊层为三层环，由上而下是蓝、紫、红
答案　D
解析　A项，因为乙醇、乙酸都易挥发，所以制备的乙酸乙酯中含有乙醇和乙酸杂质，不符合题意；B项，制备乙酸乙酯的实验中，浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂，不符合题意；C项，乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度小于在水中的溶解度，同时碳酸钠溶液可以吸收乙醇、中和乙酸，不符合题意；D项，紫色石蕊处于中间位置，乙酸乙酯中混有的乙酸使石蕊变红色，所以上层为红色，中间为紫色，碳酸钠溶液呈碱性，所以下层为蓝色，符合题意。
8．(2017海口龙华区校级期末)羧酸和醇反应生成酯的相对分子质量为90，该反应的反应物是()
①和CH3CH2OH
②和CH3CH2—18OH
③和CH3CH2—18OH
④和CH3CH2OH
A．①②B．③④
C．②④D．②③
答案　C
解析　和CH3CH2OH反应后生成，相对分子质量为88，①不符合；和CH3CH2—18OH反应后生成，相对分子质量为90，②符合；和CH3CH2—18OH反应后生成，相对分子质量为92，③不符合；和CH3CH2OH反应后生成，相对分子质量为90，④符合。
9．已知某药物具有抗痉挛作用，制备该药物其中一步反应为
＋b――――→一定条件
＋H2O
下列说法不正确的是()
A．a中参加反应的官能团是羧基
B．生活中b可做燃料和溶剂
C．c极易溶于水
D．该反应类型为取代反应
答案　C
解析　由a、c的结构简式可知a含有羧基，c含有酯基，a、b发生酯化反应生成c，b为乙醇。a与b反应生成c含有酯基，则a中参加反应的官能团是羧基，A项正确；b为乙醇，可做燃料和溶剂，B项正确；c含有酯基，不溶于水，C项错误；反应类型为酯化反应，也为取代反应，D项正确。
题组三　多官能团性质的判断
10．(2017天津和平区高一下期中)某有机物M的结构简式为CH3CH==CHCH2COOH，下列有关说法正确的是()
A．能与乙醇发生酯化反应
B．不能使酸性高锰酸钾溶液退色
C．能与溴的四氯化碳溶液发生取代反应
D．1molM与足量Na完全反应能生成1molH2
答案　A
解析　有机物分子中含有羧基，能与乙醇发生酯化反应，A正确；有机物分子中含有碳碳双键，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液退色，B错误；有机物分子中含有碳碳双键，能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，C错误；1molM与足量Na完全反应能生成0.5molH2，D错误。
11．(2017广州高一检测)巴豆酸的结构简式为CH3—CH==CH—COOH。现有如下试剂：①氯化氢、②溴水、③纯碱溶液、④乙醇、⑤酸性高锰酸钾溶液，试根据巴豆酸的结构特点，判断在一定条件下，能与巴豆酸反应的物质是()
A．只有②④⑤B．只有①③④
C．只有①②③⑤D．①②③④⑤
答案　D
解析　巴豆酸中含有碳碳双键和羧基，碳碳双键能和HCl、溴水发生加成反应，碳碳双键能被酸性高锰酸钾溶液氧化，羧基能和纯碱、乙醇发生反应，故选项D正确。
12.分枝酸可用于生化研究。其结构简式如图。下列关于分枝酸的叙述正确的是()
A．分子中含有2种官能团
B．可与乙醇、乙酸反应，且反应类型相同
C．1mol分枝酸最多可与3molNaOH发生中和反应
D．可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液退色，且原理相同
答案　B
解析　A项，分子中含有羧基、碳碳双键、羟基、醚键共4种官能团，错误；B项，分枝酸分子中含有的羧基、羟基可分别与乙醇、乙酸发生酯化反应，正确；C项，只有羧基可与NaOH反应，故1mol分枝酸最多可与2molNaOH发生中和反应，错误；D项，使溴的四氯化碳溶液退色是因为碳碳双键与Br2发生了加成反应，使酸性高锰酸钾溶液退色是因为发生了氧化反应，错误。
[综合强化]
13．分子式为C2H4O2的有机化合物A具有如下性质：
①A＋Na―→迅速产生气泡；
②A＋CH3CH2OH????浓硫酸△有香味的物质。
(1)根据上述信息，对该化合物可做出的判断是_____________________________________(填字母)。
A．一定含有—OHB．一定含有—COOH
C．有机化合物A为乙醇D．有机化合物A为乙酸
(2)A与金属钠反应的化学方程式为________________________________________________。
(3)化合物A和CH3CH2OH反应生成的有香味的物质的结构简式为______________________。
(4)有机化合物B的分子式为C2H4O3，与Na反应迅速产生H2，且1molB与足量Na反应放出1molH2，则B的结构简式为__________________________________________________。
答案　(1)BD
(2)2CH3COOH＋2Na―→2CH3COONa＋H2↑
(3)CH3COOCH2CH3　(4)HO—CH2—COOH
解析　(1)根据A的分子式及A的化学性质推知A为乙酸。(3)乙醇和CH3COOH发生酯化反应生成乙酸乙酯。(4)与Na反应迅速，则含有—COOH，且产生的H2与消耗B的物质的量之比为1∶1，根据分子式，则必含—OH，B的结构简式为HOCH2COOH。
14．烃A的产量能衡量一个国家石油化工发展水平，F的碳原子数为D的两倍，以A为原料合成F，其合成路线如图所示：
(1)写出决定B、D性质的重要原子团的名称：
B________、D________。
(2)A的结构式为____________。
(3)写出下列反应的化学方程式并注明反应类型：
①________________________________________________________________________，
反应类型：__________；
②________________________________________________________________________，
反应类型：__________。
(4)实验室怎样区分B和D？___________________________________________________。
(5)除去F中少量B和D的最好试剂是________(填字母)。
A．饱和碳酸钠溶液B．氢氧化钠溶液
C．苯D．水
答案　(1)羟基　羧基　(2)
(3)①2CH3CH2OH＋O2――→Cu△2CH3CHO＋2H2O　氧化反应　②CH3COOH＋CH3CH2OH????浓硫酸△
CH3COOCH2CH3＋H2O　酯化反应(或取代反应)　(4)分别取少量待测液于试管中，滴加少量紫色石蕊溶液，若溶液变红，则所取待测液为乙酸，另一种为乙醇(答案合理均可)　(5)A
解析　衡量一个国家石油化工发展水平的是乙烯的产量，根据框图，B为乙醇，C为乙醛，F为某酸乙酯。因为F中碳原子数为D的两倍，所以D为乙酸。饱和碳酸钠溶液能溶解乙醇，吸收乙酸，同时降低乙酸乙酯的溶解度，所以除去乙酸乙酯中混有的少量乙酸和乙醇最好选用饱和碳酸钠溶液。
15．如图，在左试管中先加入2mL95%的乙醇，并在摇动下缓缓加入3mL浓硫酸，再加入2mL乙酸，充分摇匀。在右试管中加入5mL饱和Na2CO3溶液。按图连接好装置，用酒精灯对左试管小火加热3～5min后，改用大火加热，当观察到右试管中有明显现象时停止实验。
(1)写出左试管中主要反应的化学方程式：__________________________________________。
(2)加入浓硫酸的作用：__________________________________________________________。
(3)反应开始时用酒精灯对左试管小火加热的原因是__________________________________
(已知乙酸乙酯的沸点为77℃；乙醇的沸点为78.5℃；乙酸的沸点为117.9℃)；后改用大火加热的目的是__________________________________________________________________。
(4)分离右试管中所得乙酸乙酯和饱和Na2CO3溶液的操作为________(只填名称)，所需主要仪器为__________。
答案　(1)CH3COOH＋CH3CH2OH????浓硫酸△
CH3COOCH2CH3＋H2O
(2)催化剂、吸水剂
(3)加快反应速率，同时又防止反应物未来得及反应而挥发的损失　蒸出生成的乙酸乙酯，使可逆反应向右进行
(4)分液　分液漏斗
16．(2017乌鲁木齐校级期末考试)已知乳酸的结构简式为，试回答下列问题：
(1)乳酸分子中含有________和________(填写官能团名称)。
(2)乳酸与金属钠反应的化学方程式为_____________________________________________。
(3)乳酸与Na2CO3溶液反应的化学方程式为_______________________________________。
(4)当乳酸与浓硫酸共热时，能产生多种酯类化合物，任意写出两种酯类产物的结构简式：________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
答案　(1)羟基　羧基
(2)＋2Na―→
＋H2↑
(3)＋Na2CO3―→
＋H2O＋CO2↑
(4)
(合理即可)
解析　由乳酸的结构简式可知，分子中含有羟基和羧基，羟基能与钠反应，而羧基能与Na、NaOH和Na2CO3反应。