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第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
第四课时 原子结构与元素的性质—卤素
【学习目标】1.通过阅读教材和实验探究，认识卤族元素性质的递变规律，并能用原子结构理论初步
加以解释同主族元素性质的递变规律，掌握元素性质与原子结构的关系，培养宏观辨识与微观探析的化学
核心素养。
2.通过分析卤族元素的相关性质的图表信息，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工，培养分
析、处理数据的能力，体会事物变化过程中量变引起质变的规律，落实证据推理与模型认知的化学核心素
养。
【学习重点】卤族元素性质的相似性和递变性
【学习难点】原子结构与卤族元素性质的关系
【课前预习】
旧知回顾：1.指出ⅦA族元素的元素符号及名称，并分别画出原子结构示意图。
【答案】 ⅦA族： F（氟） 、Cl（氯） 、Br（溴） 、I（碘）
2.碱金属都能与水反应，反应的通式为 2R + 2H O===2ROH + H ↑ 。随着核电荷数的增加，碱金属与
2 2
水反应越来越 剧烈 ，生成的ROH（最高价氧化物对应的水化物）的碱性越来越 强 。
新知预习：1.卤族元素为第 VIIA 族的元素，包括 氟 (F ) 、氯 (Cl ) 、溴 (Br ) 、碘 (I ) 、砹 (At ) 。最外层电
子数都是 7 ，容易 得到 一个电子形成最外层8电子我的结构。
2.卤族元素性质相似，如均能与氢气化合的通式为 X +H O==2HX ,与水反应的通式为
2 2
X+H O==HX+HXO （ F 除外）。从上到下，随核电荷数的增加，也表现出递变性如氢化物稳定性：
2 2
HF>HCl>HBr>HI ；还原性： HFHBrO>HIO 等。
4 4 4
【课中探究】
情景导入：
【溴和碘的发现之旅】
1824年，法国化学家巴拉尔(1802—1876)在研究盐湖中植物的时候，将从大西洋和地中海沿岸采集到
的黑角菜燃烧成灰，然后用浸泡的方法得到一种灰黑色的浸取液。他往浸取液中加入
氯水和淀粉，溶液即分为两层：下层显蓝色(这是由于淀粉与溶液中的碘生成了化合
物)；上层显棕黄色。为什么会出现这种现象呢？经巴拉尔的研究，认为可能有两种
情况：一是氯与溶液中的碘形成新的氯化碘，这种化合物使溶液呈棕黄色；二是氯把溶液中的新元素置换出来了，因而使上层溶液呈棕黄色。于是巴拉尔想了些办法，试图把新的化合物分
开，但都没有成功。所以他断定这是一种与氯、碘相似的新元素。1825年，德国海德堡大学学生罗威把家
乡克罗次纳的一种矿泉水通入氯气，产生一种红棕色的物质。这种物质用乙醚提取后，再将乙醚蒸发，则
得到红棕色的液溴。所以罗威也是独立发现溴的化学家。
一、卤素原子的结构特点及物理性质
活动一、卤素的概念及原子结构
任务一、查看元素周期表，阅读教材P102页中间自然段，思考什么是卤素元素？其原子结构有何特
点？可得到什么结论？
【温馨提示】①元素周期表中第ⅦA族元素称卤族元素（简称卤素），包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、
碘(I)、砹(At)、ti´an(Ts)六种元素（后两种具有放射性）。
②其原子结构具有相似性：最外层电子数都是7（大于4），从上到下即由F→I，随着核电荷数增
加，电子层数增多。
③结论：化学性质非常活泼的非金属，在自然界中都以化合态存在。
任务二、根据碱金属元素原子结构的特点及变化规律，结合表中数据，思考在周期表中，从上到下卤
族元素原子的核电荷数、原子半径的变化有什么特点？完成表格内容。
【温馨提示】
元素 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)
氟(F) 9 2 0.071
氯(Cl) 17 3 0.099
7
溴(Br) 35 4 1.12
碘(I) 53 5 1.32
①最外层电子数相等（均为7）；②从上到下，电子层数依次增加；③从上
结论
到下，原子半径依次增大。
【对应练习】1．已知某卤族元素位于周期表中第三周期，该元素原子结构示意图正确的是( )
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】该卤族元素是氯元素，位于元素周期表的第三周期ⅦA族，有三个电子层，为2、8、7排
列，故C正确；答案：C
2．关于原子序数为53的元素，以下说法正确的是（ ）A．位于第六周期 B．是金属元素
C．最外电子层含有6个电子 D．属于卤族元素
【答案】D
【解析】原子序数为53的元素比零族54号元素氙少一个质子，而氙位于第五周期，所以53号元素位
于第五周期、第ⅦA族，最外层含有7个电子，属于卤族元素，而卤族元素均是非金属元素，答案选D。
活动二、卤素单质的物理性质及变化规律
任务一、结合教材P102页表4-3（下表）种数据内容，归纳总结卤素单质的物理性质具有哪些相似性
和递变性？
卤素单质 颜色(常态) 密度 熔点/℃ 沸点/℃
淡黄绿色(气体) 1.69 g·L－1(15 ℃) －219.6 －188.1
F（ ）
2
黄绿色(气体) 3.214 g·L－1(0 ℃) －101 －34.6
Cl（ ）
2
深红棕色(液体) 3.119 g·cm－3(20 ℃) －7.2 58.78
Br （ ）
2
紫黑色(固体) 4.93 g·cm－3 113.5 184.4
I （ ）
2
【温馨提示】①相似性(原子结构的相似性)：都有颜色，有毒，在水中溶解度不大，熔、沸点较低。
②递变性(原子结构的递变性决定)：
a.卤素单质均为有色物质，且从F 到I，颜色逐渐加深。
2 2
b.从F 到I，熔、沸点依次升高。通常情况下，F、Cl 为气体，Br 由为液体，I 为固体。
2 2 2 2 2 2
c.从F 到I，密度逐渐增大。
2 2
d. 从F到I，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，单质氧化性逐渐减弱。
任务二、回顾氯气的溶解性，展示液溴（水封）、碘水样品，讨论交流 Cl 、Br 、I 的物理性质具有
2 2 2
哪些特殊性？完成表格内容。
【温馨提示】
气体 物理性质
F 淡黄绿色气体，与水会剧烈反应生成氢氟酸和氧气：2F+2H O==4HF+O ↑。
2 2 2 2
Cl 黄绿色有刺激性气味的有毒气体，能溶于水(1:2)，易液化，密度比空气大
2
深红棕色液体，易挥发，有刺激性气味，有毒，在水中溶解度不大，但在有机溶剂
Br
2 中溶解度较大，储存时要加水，水封，以防止挥发
I 紫黑色固体，有光泽，易升华，在水中溶解度不大，但在有机溶剂中溶解度较大
2
【对应练习】1．砹(At)是原子序数最大的卤族元素，对砹及其化合物的叙述，不正确的是A．与H 化合的能力：At HI>
HBr>HCl,③错误；④卤族元素由上到下相对原子质量增加，由于卤素单质都是分子晶体，相对分子质量越
大，沸点越高，④正确；⑤卤族元素由上到下非金属性减弱，因此阴离子的还原性增强，⑤正确；综上所
述，②④⑤正确；正确选项C。
二、卤素单质化学性质的相似性和递变性
活动一、预测卤素单质的化学性质
任务一、根据卤族元素原子结构的相似性和递变性，结合碱金属元素原子结构与性质的关系，推测卤
素元素性质的相似性和递变性是什么？
【温馨提示】①相似性：最外层电子数都是7，易得到1个电子形成最外层8电子稳定结构，具有较
强的非金属性。
②递变性：从F→I，核电荷数依次增大，电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，得到电子的能力逐
渐减弱，元素的非金属性逐渐减弱。
任务二、阅读教材P103页表4-4，结合卤素元素性质的相似性和递变性，推测卤素单质与氢气反应的
条件、产物的稳定性及化学方程式？完成表格内容。
【温馨提示】卤素单质与氢气反应
卤素单质 反应条件 化学方程式 产物稳定性
F 在暗处剧烈化合并发生爆炸 H＋F＝2HF 很稳定
2 2 2
Cl 光照或点燃 H＋Cl=======2HCl 较稳定
2 2 2
Br 加热 H＋Br ====2HBr 不如氯化氢稳定
2 2 2不稳定，同一条件下同时分
I 不断加热 H＋I 2HI
2 2 2
解
从F 到I，与H 化合越来越难，生成的氢化物稳定性逐渐减弱，元素的非金属性逐渐
2 2 2
结论
减弱。
【对应练习】1．下列关于F、Cl、Br、I的比较，不正确的是（ ）
A．它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
B．单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱
C．它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强
D．单质的颜色随核电荷数的增加而加深
【答案】C
【解析】A项，F、Cl、Br、I的原子核外电子层数分别为2、3、4、5，随核电荷数的增加而增多，正
确；B项，F、Cl、Br、I原子半径增大，原子核对电子的引力逐渐减小，单质的氧化性随核电荷数的增加
而减弱，正确；C项，元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，非金属性F＞Cl＞Br＞I， F、Cl、
Br、I原子半径增大，与氢原子的作用力逐渐减小，它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而减弱，错
误；D项，单质的颜色分别是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色和紫黑色，单质的颜色随核电荷数的增加而加
深，正确。
2．下列有关碱金属、卤素原子结构和性质的描述正确的是（ ）
A．随着核电荷数的增加，碱金属单质熔、沸点依次降低，密度依次减小
B．碱金属单质的金属性很强，均易与氧气发生反应，加热时生成氧化物R O
2
C．根据同主族元素性质的递变规律推测At与H 化合较难
2
D．根据F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱，可推出HF、HCl、HBr、HI的还原性及热稳定性依次减
弱
【答案】C
【解析】A项，碱金属单质的熔点、沸点均随着核电荷数的递增而降低，碱金属单质的密度随着核电
荷数的递增而逐渐增大，但是钠钾反常，错误；B项，碱金属金属性随原子序数的递增依次增强，碱金属
单质与氧气加热条件下反应，锂生成LiO、钠生成NaO、钾铷铯生成过氧化物、超氧化物等，错误；C
2 2 2
项，同主族元素从上到下非金属逐渐减弱，I 与H 需要持续加热才能化合，由此可推知At与H 更难化
2 2 2
合，正确；D项，根据F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱，可推出HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减
弱，HF、HCl、HBr、HI的还原性依次增强，错误。
活动二、实验探究卤素单质的化学性质
任务一、结合教材P104页【实验4-1】完成实验，观察比较卤素单质间的置换反应的实验现象，并分
析其原理，完成表格内容。
【温馨提示】卤素单质间的置换反应的实验探究（见PPT视频）
实验内容 操作方法 实验现象 化学方程式或解释将少量氯水滴入盛有KBr溶液的 无色变橙色，后 Cl＋2KBr===2KCl＋Br
2 2
氯置换溴 试管中，用力振荡试管，再滴加 上层无色，下层
CCl 4 振荡。 橙红色。 溴单质溶于CCl 4 呈橙红色
将少量氯水滴入盛有KI溶液的 无色变棕褐色， Cl＋2KI===2KCl＋I
2 2
氯置换碘 试管中，用力振荡试管，再滴加 后上层无色，下
CCl 4 振荡。 层紫红色。 碘单质溶于CCl 4 呈紫红色
将少量溴水滴入盛有KI溶液的 无色变棕褐色， Br ＋2KI===2KBr＋I
2 2
溴置换碘 试管中，用力振荡试管，再滴加 后上层无色，下
CCl 4 振荡。 层紫红色。 碘单质溶于CCl 4 呈紫红色
①氯能从可溶的溴化物和碘化物水溶液中置换出溴和碘，溴能置换出碘，即氯
比溴和碘活泼，溴比碘活泼，即卤素单质的氧化性顺序由强到弱依次是：
结论
Cl>Br >I ;卤素离子的还原性顺序由强到弱依次是：I->Br->Cl-.
2 2 2
②Br 、I 难溶于水，易溶于CCl 。
2 2 4
任务二、归纳总结：卤素元素化学性质的相似性和递变性有哪些？完成表格内容。
【温馨提示】①卤族元素性质的相似性
元素 F Cl Br I
最外层电子数 均为7
最高正价 均为7（F除外）
最低负价 均为-1
最高价氧化物 无 HClO HBrO HIO
4 4 4
对应水化物
气态氢化物 HF HCl HBr HI
自然界中状态 均以化合态形式存在
②卤素单质化学性质的递变性
化学性质 规律（按F、Cl、Br、I顺序）
原子得电子能力 逐渐减弱
非金属性 逐渐减弱
单质的氧化性 逐渐减弱
阴离子的还原性 逐渐增强
最高价氧化物对应水化物的酸性 逐渐减弱
单质与氢气化合的难易程度 越来越难
氢化物的稳定性 逐渐减弱
任务三、讨论交流：结合所学知识，你认为卤素还有哪些特殊性？
【温馨提示】①在常温下Br 是唯一的液态非金属单质，易挥发，在保存液溴时要加一些水进行“水
2
封”。
②碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I 变蓝。
2
③氟是最活泼的非金属，没有正化合价，氟单质与盐溶液反应时，先与水反应产生HF和O ：2F ＋
2 2
2HO＝4HF＋O。
2 2
④氢化物性质：氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，其水溶液的酸性逐渐增强，即：稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI；酸性：HF＜HCl＜HBr＜HI。
【对应练习】1．向KI溶液中加入氯水，发生Cl＋2I－＝2Cl－＋I。下列说法不正确的是（ ）
2 2
A．Cl 水导电但Cl 不是电解质
2 2
B．停止反应后，取少量溶液滴加淀粉溶液，溶液变蓝
C．溶液颜色变化说明
D．实验结果说明，氯的非金属性强于碘
【答案】C
【解析】A项，Cl 水导电是Cl 与HO反应生成了HCl和HClO，电解质是化合物而Cl 是单质不是是
2 2 2 2
电解质，正确；B项，向KI溶液中加入氯水，发生Cl＋2I－＝2Cl－＋I，有碘单质生成，淀粉遇碘变蓝，
2 2
所以取少量溶液滴加淀粉溶液，溶液变蓝，正确；C项，对于反应Cl＋2I－＝2Cl－＋I，其中氯元素化合
2 2
价降低，得电子，碘元素化合价升高，失电子，用单线桥表示为 ，错误；D项，根
据反应Cl＋2I－＝2Cl－＋I，氧化性：Cl＞I，所以非金属性：Cl＞I，正确。
2 2 2 2
2.验证氧化性强弱Cl＞Br ＞I，设计如下实验。(已知：稀溴水呈黄色；浓溴水呈红棕色；碘水呈棕黄
2 2 2
色；忽略氧气的影响)
实验① 实验② 实验③ 实验④
溶液变为浅黄绿色 溶液变为黄色 溶液变为棕黄色 溶液变为蓝色
下列说法不正确的是（ ）
A．实验①设计目的为：排除实验②③④水稀释的影响
B．实验②发生反应为：2Br－＋Cl＝Br ＋2Cl－
2 2C．实验③的现象可以证明氧化性：Cl＞I
2 2
D．实验④能证明氧化性：Br ＞I
2 2
【答案】D
【解析】A项，实验采用控制变量方法，因此实验①为对照实验，可排除实验②③④中水稀释对溶液
颜色变化的影响，正确；B项，将Cl 水滴入KBr溶液中，发生置换反应：2Br－＋Cl＝Br ＋2Cl－，由于
2 2 2
产生的溴水浓度较小，因此看到溶液变为黄色，正确；C项，将1 mL氯水加入KI溶液中，发生反应：Cl
2
＋2I－＝I＋2Cl－，产生的I 使溶液变为棕黄色，在反应中氧化剂是Cl，氧化产物是I，故可证明物质的
2 2 2 2
氧化性：Cl＞I，正确；D项，②反应后的溶液中可能含有过量的Cl 及反应产生的Br ，因此取②反应后
2 2 2 2
的溶液加入KI淀粉混合溶液中，溶液变为蓝色，可能发生反应：Cl＋2I－＝I＋2Cl－，也可能发生反应：
2 2
Br ＋2I－＝I＋2Br－，I 遇淀粉溶液变为蓝色，该实验不能证明氧化性：Br ＞I，错误。
2 2 2 2 2
【课后巩固】1．（易）教材作业：P106页练习3、4、5、6、8
2．卤族元素随原子核电荷数的增加，下列叙述不正确的是( )
A.原子半径依次增大 B.元素的非金属性依次减弱
C.单质的氧化性依次减弱 D.氢化物的稳定性依次增强
【答案】D
【解析】卤素单质(F →I)与氢气发生化合反应由易到难(反应由F 与H 不需要任何条件，到H 与I 加
2 2 2 2 2 2
热才化合，并且化合生成的HI同时分解)，生成的氢化物稳定性逐渐减弱。
3．下列关于碱金属元素和卤素的说法中错误的是( )
A.随核电荷数的增大,碱金属元素和卤素的原子半径都逐渐增大
B.碱金属元素中,锂原子失去最外层电子的能力最弱;卤素中,氟原子得电子能力最强
C.钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
D.单质溴与水的反应比氯气与水的反应更剧烈
【答案】D
【解析】由于Cl比Br非金属性强,故Cl 与HO的反应比Br 与HO的反应更剧烈,故D项错误。
2 2 2 2
4．关于卤素(用X表示)的下列叙述正确的是（ ）
A．卤素单质与水反应均可用X＋HO=HXO＋HX表示
2 2
B．还原性：Cl->Br-
C．卤素单质的密度从F→I 随相对分子质量增大而增大
2 2
D．F 可以从NaCl溶液中置换出Cl
2 2
【答案】C
【解析】A．F 与水反应的化学方程式为2F＋2HO=4HF＋O，A错误；B．因为单质的氧化性：
2 2 2 2Cl>Br ，故还原性：Cl-
