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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 \(Li\) \(3\) Pasted image 20260805143128.png \(1\) \(2\) \(0.152\)
钠 \(Na\) \(11\) Pasted image 20260805143122.png \(1\) \(3\) \(0.186\)
钾 \(K\) \(19\) Pasted image 20260805143101.png \(1\) \(4\) \(0.227\)
铷 \(Rb\) \(37\) Pasted image 20260805143057.png \(1\) \(5\) \(0.248\)
铯 \(Cs\) \(55\) Pasted image 20260805143053.png \(1\) \(6\) \(0.265\)

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 Pasted image 20260805144541.png Pasted image 20260805144537.png Pasted image 20260805144533.png Pasted image 20260805144527.png
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\(F_2\)。

Pasted image 20260805145656.png Pasted image 20260805145646.png Pasted image 20260805145627.png
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:\(Cl_2 > Br_2 > I_2\)