9.3 碱金属元素和卤族元素

A.碱金属元素

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
锂	\(Li\)	\(3\)		\(1\)	\(2\)	\(0.152\)
钠	\(Na\)	\(11\)		\(1\)	\(3\)	\(0.186\)
钾	\(K\)	\(19\)		\(1\)	\(4\)	\(0.227\)
铷	\(Rb\)	\(37\)		\(1\)	\(5\)	\(0.248\)
铯	\(Cs\)	\(55\)		\(1\)	\(6\)	\(0.265\)

a.颜色和硬度 除铯略带金色光泽外，其余都呈现银白色；硬度都较小
b.熔点与沸点 由上到下，熔沸点依次降低 \(Li > Na > K > Rb > Cs\)
c.密度 \(Li < K < Na < 水 < Rb < Cs\)

注意

K和Na的密度不是直接按照周期数排列的！！

d.化学性质

相似性	现象及产物	化学方程式
都与 \(O_2\) 反应	\(Li\)：反应不如 \(Na\) 剧烈，生成 \(Li_2O\)	\(4Li + O_2 \xlongequal{\Delta} 2Li_2O\)
	\(Na\)：剧烈燃烧，生成 \(Na_2O_2\)	\(2Na + O_2 \xlongequal{\Delta} Na_2O_2\)
	\(K\)：燃烧比 \(Na\) 剧烈，生成复杂的氧化物	\(K + O_2 = KO_2\)（超氧化钾）
	\(Rb\)、\(Cs\)：反应更剧烈，生成更复杂的氧化物	—
都与水或酸反应	\(Li\)：反应较慢，生成 \(H_2\)	—
	\(Na\)：反应剧烈，生成 \(H_2\)	\(2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2\uparrow\)
	\(K\)：反应剧烈，轻微爆炸，生成 \(H_2\)	\(2K + 2H_2O = 2KOH + H_2\uparrow\)
	\(Rb\)、\(Cs\)：遇水立即燃烧，爆炸，生成 \(H_2\)	—

  最高价氧化物对应的水化物碱性： \(LiOH < NaOH < KOH < RbOH < CsOH\)

B.卤族

a.原子结构

元素名称	氟	氯	溴	碘
元素符号	\(F\)	\(Cl\)	\(Br\)	\(I\)
原子结构示意图
原子半径/nm	\(0.071\)	\(0.099\)	\(1.14\)	\(1.33\)

b.和氢气反应

单质	条件	反应难度	化学方程式	氢化物稳定性	氰化物稳定性变化
\(F_2\)	在暗处能剧烈化合发生爆炸	由易到难	\(H_2 + F_2 = 2HF\) (在暗处能剧烈化合发生爆炸)	很稳定	从强稳定性到弱稳定性
\(Cl_2\)	光照或点燃发生反应		\(H_2 + Cl_2 \xlongequal{光照或点燃} 2HCl\)	较稳定
\(Br_2\)	加热一定温度才能反应		\(H_2 + Br_2 \xlongequal{\Delta} 2HBr\) (加热至一定温度才能反应)	不如氯化氢稳定
\(I_2\)	不断加热才能缓慢反应		\(H_2 + I_2 \xlongequal{\Delta} 2HI\) (不断加热才能缓慢反应)	不稳定，同一条件下同时分解

c.卤族单质之间的置换反应

注意

此处我们不考虑\(F_2\)。

静置后，液体分层，上层无色，下层橙红色	静置后，液体分层，上层无色，下层紫色	静置后，液体分层，上层无色，下层紫色
\(Cl_2 + 2Br^- = 2Cl^- + Br_2\)	\(Cl_2 + 2I^- = 2Cl^- + I_2\)	\(Br_2 + 2I^- = 2Br^- + I_2\)
卤素单质的氧化性强弱顺序：\(Cl_2 > Br_2 > I_2\)