高一化学碱金属元素1

掌握碱金属的物理性质和化学性质，并能运用原子结构的初步知识来理解它们性质上的异同及其递变规律.2.掌握利用焰色反应检验金属钠和钾以及它们的离子的操作技能.3.通过学习碱金属性质的递变规律，进行辩证唯物主义教育.本节重点：碱金属元素的性质以及跟原子结构的关系.本节难点：碱金属元素的性质以及跟原子结构的关系.教材解读精华要义相关链接1.钠的原子结构钠原子核内有11个质子，核外有11个电子，分三层排布，最外层有1个电子，其原子结构示意图为：钠原子容易失去最外层的电子，形成8电子的稳定结构，表现出很强的还原性.2.钠的典型化学反应钠是活泼的金属单质，化学性质非常活泼，能够与多种物质反应.钠单质的化学性质主要表现为还原性.知识详解知识点1碱金属的原子结构从下表可以看出，锂、钠、钾、铷、铯的原子最外电子层的电子数是相同的，都是1个电子.这个电子对原子半径的大小是有影响的，一旦失去这个电子变成离子，离子半径就显著地比原子半径小了.例如，钠原子的半径是1.86×10-10m，钠离子的半径则为0.97×10-10m.碱金属的原子结构碱金属项目锂钠钾铷铯元素符号LiNaKRbCs电子层结构原子半径（10-10m）Ⅰ相同点：最外电子层上都只有1个电子Ⅱ递变规律(从锂到铯)：核电荷数逐渐增大；电子层数逐渐增多；原子半径逐渐增大.知识点2碱金属的物理性质碱金属元素在自然界里都以化合态存在，它们的金属由人工制得.下表列出了碱金属的主要物理性质.碱金属的主要物理性质碱金属项目LiNaKRbCs颜色和状态银白、柔软银白、柔软银白、柔软银白、柔软略带金色光泽、柔软密度（g/cm3）0.5340.970.861.5321.879熔点（℃）180.597.8163.6538.8928.40沸点（℃）1347882.9774688678.4小结①相似性：碱金属除铯略带金色光泽外，其余都呈银白色.碱金属都比较柔软，有延展性，它们的密度都比较小(Li、Na、K的密度小于1g/cm3，Rb、Cs的密度大于1g/cm3)，熔点较低(Li大于100℃，其余小于100℃)，铯在气温稍高的时候，就呈液态.它们的导热、导电的性能都很强.碱金属，特别是锂、钠、钾，是金属中比较轻的.②递变规律(从Li→Cs)：密度呈增大趋势(但KNa)；熔、沸点逐渐降低.思维拓展1.在实验室里怎样保存锂、钠、钾?点拨锂、钠、钾是活泼的金属，极易氧化变质甚至引起燃烧，它们又都能与水、水溶液等反应产生氢气，是易燃易爆的物质，存放它们要保证不与空气、水分接触，又因为它们的密度小：锂0.534g/cm3，钠0.97g/cm3，钾0.86g/cm3，所以锂只能保存在液体石蜡或封存在固体石蜡中，而钠、钾应保存在煤油中.(煤油密度为0.8g/cm3)2.自然界里最软的金属元素是什么?它有哪些特征?点拨铯是自然界中最软的金属.铯具有活泼的化学性质，它本来披着一件漂亮的略带金色的“外衣”，可是一与空气接触，马上就换成了灰蓝色，甚至不到一分钟就自动地燃烧起来，发出玫瑰般的紫红色或蓝色的光辉，把它投到水里，会立即发生强烈的化学反应，着火燃烧，有时还会引起爆炸.即使把它放在冰上，也会燃烧起来.正因为它这么地“不老实”，平时人们就把它“关”在煤油里，以免与空气、水接触.最有意思的是，铯的熔点很低，很容易就能变成液体.一般的金属只有在熊熊的炉火中才能熔化，可是铯却十分特别，熔点只有28.40℃，除了水银之外，它就是熔点最低的金属了.人体的正常温度是37℃，所以把铯放到手心里，它就会像冰块掉进热锅里那样很快地化成液体，当然，是不可以把它直接放到手心里的.知识点3碱金属的化学性质(重点、难点)我们知道，钠的化学性质很活泼.它的原子的最外电子层是1个电子，在化学反应中容易失去最外层电子.锂、钾、铷、铯等原子的最外电子层都是1个电子，都容易失去最外层电子，因此它们的化学性质都很活泼.失去电子是氧化反应，所以碱金属是强还原剂.Ⅰ跟非金属的反应碱金属都像钠一样能跟氧气起反应.锂跟氧气起反应，生成氧化锂：4Li+O2＝2Li2O钾、铷等跟氧气起反应，生成比过氧化物更复杂的氧化物.碱金属能够跟大多数的非金属起反应，表现出很强的金属性.实验2-8：钾与氧气的反应实验目的：通过钾的性质实验与钠的性质实验相比较，认识碱金属的通性.实验原理：碱金属单质都具有银白色光泽，并具有密度小、硬度小、熔点低、导电性强的特点，是典型的轻金属.碱金属的化学性质都很活泼，表现出很强的金属性、还原性.钾的化学性质比钠还活泼，钾在空气里燃烧时火焰呈浅紫色，生成物是黄色的过氧化钾(K2O2)和橙黄色的超氧化钾(KO2)的混合物.实验用品：小刀、镊子、酒精灯、石棉网、铁架台、钾、滤纸.实验步骤：(1)观察钾的外观时，采用与钠的性质实验同样的操作方法.(2)从钾块上切取绿豆大小一粒，用滤纸吸于煤油后，放在石棉网上，然后用酒精灯加热，钾熔化，燃烧时火焰呈紫色，生成物呈黄色.(如图2-17所示)实验现象：钾熔化为闪亮的液球(与钠相同)，钾球很快就剧烈燃烧起来(比钠燃烧更容易、更剧烈)，燃烧时有火焰(与钠燃烧相同)，火焰呈紫色(与钠燃烧不同).实验结论：在加热的条件下，钾在空气中燃烧且比钠更易燃烧.钾比钠更活泼，金属性更强.【注意】①取用钾要用镊子，切忌用手接触钾，以防手被腐蚀.②所取用的钾粒比黄豆粒略小就有很好的实验效果，过大的钾粒在燃烧时易发生爆炸.③在实验室里钾是保存在煤油中的，钾和煤油都易着火，所以实验过程中要加强防火.④切下的未用的钾要及时放回煤油中去.⑤实验用品中的小刀、镊子、石棉网和滤纸都必须干燥无水.⑥为了观察到应有的实验现象，待燃烧的钾要用滤纸吸干煤油.用过的滤纸要妥善处理，防止其燃烧失火.⑦盛放燃烧着的钾块的石棉网要无破损且干燥，要在铁圈上放平.Ⅱ跟水的反应碱金属都能跟水起反应。生成氢氧化物并放出氢气.这类氢氧化物都能使酚酞试液变成红色.钾跟水的反应比钠更剧烈，常使生成的氢气燃烧，并发生轻微爆炸.实验2-9：钾跟水的反应实验实验目的：通过钾的性质实验与钠的性质实验相比较，认识碱金属的通性.实验原理：钾跟水的反应比钠更剧烈，常使生成的氢气燃烧并发生轻微爆炸.实验用品：烧杯、小刀、镊子、酒精灯、钾、滤纸、表面皿、水、酚酞.实验步骤：将绿豆大小的一块金属钾用滤纸吸干煤油后投入盛有水(滴有酚酞溶液)的烧杯里，立即用表面皿盖好，观察实验现象并与钠跟水的反应进行比较.实验现象：钾与水反应时，钾熔化成闪亮的小球，浮在水面上，快速地四处游动，很快就消失了，同时有“嘶嘶”的响声、“啪啪”的爆炸声和燃烧现象，酚酞试液显红色.钠与水反应时，钠熔化成闪亮的小球，浮在水面上，快速地到处游动，消失得比钾慢，同时有“嘶嘶”的响声，但无爆炸声、无燃烧现象，酚酞试液显红色.实验结论：实验证明，同钠一样，钾也能与水起反应，生成氢气和氢氧化钾.钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，反应放出的热可以使生成的氢气燃烧，并发生轻微的爆炸，证明钾比钠的金属性更强.2K+2H2O=2KOH+H2↑思维拓展碱金属有哪些共同的化学性质?随着核电荷数增大，碱金属的性质发生怎样的变化?点拨碱金属单质的化学性质：碱金属的活泼性越强，金属与O2反应生成的氧化物的结构就越复杂，并且与水的反应就越剧烈.现将其性质归纳如下表：碱金属的化学性质平缓：2Li+2H2O=2LiOH+H2↑NaNaHNa2O、Na2O2剧烈：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑KKHK2O、K2O2、KO2剧烈并伴有燃烧现象：2K+2H2O=2KOH+H2↑RbRbH更为复杂剧烈并伴有爆炸现象：2Rb+2H2O=2RbOH+H2↑CsCsH更为复杂剧烈并伴有爆炸现象：2Cs+2H2O=2CsOH+H2↑【注意】在这几种碱金属中，由于原子的电子层数不同，核外电子层数越多的原子对核外电子的吸引力越小，电子就越容易失去.随着原子电子层数的增加，原子的半径增大，碱金属的活动性增强.以钠和钾为例，钾跟氧气、跟水的反应都比钠剧烈.这些事实都可说明原子结构跟性质的关系.碱金属性质的递变规律(难点)碱金属项目LiNaKRbCs金属性强弱鑫属原子失电子能力和卤素反应都可跟卤素单质反应，生成盐RX和水反应都生成碱并放出氢气最高价氧化物的水化物及其碱性LiOHNaOHKOHRbOHCsOH————————————————→碱性依次增强知识点4焰色反应和金属离子的检验由于碱金属的化合物一般均易溶于水，且其水溶液均为无色，因此不能通过沉淀反应来检验碱金属离子的存在.通常利用碱金属离子在火焰中所显示的不同颜色来检验.我们在炒菜的时候，偶尔有食盐或食盐水溅在煤气火焰或煤火上，火焰就呈现黄色.火焰呈现颜色的现象应用在科学实验上，可以检验一些金属或金属化合物.很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应.实验2-10：焰色反应实验目的：认识焰色反应并学会利用焰色反应检验碱金属离子的方法.实验原理：当金属(或它的化合物)在火焰上灼烧时，原子中的电子就被激发，从较高能级(激发态)跳回低能级时会放出能量，这些能量以一定波长的光的形式发射出来.原子的结构不同，发出光的波长就不同，焰色也各异.离子Li+Na+K+Rb+Cs+Ca2+Sr2+Ba2+焰色紫红黄紫紫紫红砖红洋红黄绿实验用品：酒精灯、铂丝、碳酸锂、碳酸钠、氯化钾、蓝色钴玻璃.实验步骤：(1)把铂丝用盐酸洗涤后灼烧，反复多次，直到火焰变为无色.然后用铂丝醮KCl粉末，放到酒精灯火焰的外焰部分灼烧，隔着蓝色钴玻璃观察火焰的颜色(如图2-18所示).(2)用干净的铂丝分别蘸Na2CO3粉末以及Na2CO3与KCl的混合粉末，放在酒精灯火焰的外焰部分灼烧.观察现象，在观察混合物的焰色反应时，先直接观察，再隔着蓝色钴玻璃观察.实验现象：灼烧KCl粉末时，透过蓝色钴玻璃看到火焰呈紫色.灼烧Na2CO3粉末时，火焰呈黄色.灼烧Na2CO3与KCl混合粉末时，直接观察看到火焰呈黄色，透过蓝色钴玻璃观察看到火焰呈紫色.【注意】①焰色反应所用火焰本身的颜色要浅，否则会干扰实验现象的观察，一般采用煤气灯较为理想，若用酒精灯火焰，则要使用外焰的侧面(因为焰心的颜色偏黄).②蘸取待测物的金属丝，最好用铂丝，也可用铁丝、镍丝、钨丝来代替，每次使用金属丝时，必须在火焰上灼烧至无色，以免对实验现象产生干扰.③若被鉴别的试样是水溶液则最好用浓溶液，对稀溶液要先进行浓缩.④在第一次做实验或更换被检验的试样之前，都必须先将铂丝进行净化，即用盐酸(不宜用其他酸)洗涤金属丝，这是因为金属氯化物灼烧时易汽化而挥发，若用H2SO4洗涤金属丝，则由于硫酸盐的熔、沸点较高而难以挥发，会对后一个实验产生干扰.洗涤铂丝后再在火焰上灼烧铂丝，直至火焰的颜色与最初时一致为止.⑤在观察钾的火焰颜色的时候，要透过蓝色的钴玻璃去观察，这样就可以滤去黄色的光，避免杂质钠所造成的干扰.小结①焰色反应：多种金属或它们的化合物在灼烧时，都会使火焰呈现出特殊的颜色，在化学上称为焰色反应.焰色反应是金属原子或离子的特征属