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第2课时元素的性质与原子结构学习目标重点难点1.了解碱金属元素和卤族元素原子结构的异同点。2.知道元素周期表中主族元素性质递变规律的相似性。3.掌握元素性质与原子结构的关系。1.元素性质的递变规律与元素组成微粒结构的联系。2.认识事物变化过程中量变引起质变的规律性。1.碱金属元素(1)参考元素周期表,完成下列表格。元素名称元素符号核电荷数最外层电子数电子层数原子半径nm碱金属元素锂Li3120.152钠Na11130.186钾K19140.227铷Rb37150.248铯Cs55160.265交流1结合以上数据分析:碱金属元素在原子结构上有什么异同点?答案:相同点:最外层都是1个电子;不同点:电子层数从上到下逐渐增多。(2)单质的物理性质。①相似性:都是银白色金属(除铯外),质地柔软(填“柔软”或“坚硬”),密度小,熔点低,导热性和导电性很好,有延展性。②差异性和递变性:随着Li、Na、K、Rb、Cs核电荷数的增加,碱金属熔、沸点逐渐降低,密度逐渐增大(Li、Na、K的密度小于1g·cm-3,Rb、Cs的密度大于1g·cm-3),特别注意ρ(K)ρ(Na)。(3)单质的化学性质:碱金属元素由于原子最外层电子数相同,所以它们的化学性质相似,例如都能与氧气、水反应。2Li+O22Li2O4Na+O22Na2O2Na+O2Na2O22Na+2H2O2NaOH+H2↑2K+2H2O2KOH+H2↑碱金属元素按照从上到下的顺序,与氧气或水反应时,越来越剧烈(填“剧烈”或“不剧烈”)。交流2已知同主族的两种金属元素X和Y,其原子序数XY,试分析两种金属与水反应的剧烈程度。答案:根据碱金属元素的性质变化规律可知,两种金属与水反应的剧烈程度X强于Y。2.卤族元素(1)卤素单质的物理性质。元素名称元素符号核电荷数最外层电子数电子层数单质的颜色和状态卤族元素氟F972淡黄绿色气体氯Cl1773黄绿色气体溴Br3574深红棕色液体碘I5375紫黑色固体Br2容易挥发,水封保存,其水溶液、蒸气为红棕色,其在苯、四氯化碳等有机溶剂中呈现橙红色;I2容易升华,其水溶液呈棕黄色,在苯、四氯化碳等有机溶剂中呈紫红色,淀粉溶液遇I2变蓝,这也是检验I2的一种方法。(2)卤素单质与氢气反应。H2+F22HF在暗处能剧烈化合并发生爆炸,生成的氟化氢很稳定H2+Cl22HCl光照或点燃发生反应,生成的氯化氢较稳定H2+Br22HBr加热至一定温度才能反应,生成的溴化氢不如氯化氢稳定H2+I22HI不断加热才能缓慢反应;碘化氢不稳定,在同一条件下同时分解,是可逆反应卤族元素单质按照从上到下的顺序,与氢气化合越来越难(填“难”或“容易”),生成的氢化物的稳定性越来越弱。卤族元素单质的氧化性越来越弱。交流3已知同主族的两种非金属元素X和Y,其原子序数XY,试分析两种非金属元素的单质与氢气化合的难易程度。答案:根据卤族元素单质的氧化性强弱可知,与氢气化合时,X元素的单质比Y元素的单质困难。元素的性质与原子结构有密切的关系,主要是与原子核外电子的排布,特别是最外层电子数有关。原子结构相似的一类元素,它们在化学性质上表现出相似性和递变性。在元素周期表中,同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,失去电子的能力逐渐增强,得到电子的能力逐渐减弱。所以,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。交流4分类和比较的方法是我们进行化学学习时常用的方法,在本课时的碱金属和卤族元素的学习中是怎样使用分类和比较的方法进行研究的?答案:碱金属元素和卤族元素的最外层电子数分别是1和7,在化学反应中分别作还原剂和氧化剂,因此我们将碱金属元素和卤族元素分别进行整体学习。在碱金属元素中,随着电子层数的递增和原子半径的增大,元素的性质有一定的变化规律,因此我们要在学习中发现碱金属性质的变化规律并试图从结构上解释性质的变化规律。卤族元素的学习也是这样,按照从共性到个性的思路进行分析和整合。问题导学即时检测一二一、碱金属元素及其性质1.观察碱金属的原子结构示意图,分析碱金属元素的原子结构的异同点。答案:碱金属元素原子的最外层都只有1个电子,从上到下电子层数依次增多,原子半径依次增大。2.将一干燥的坩埚加热,取一小块钾,擦干表面的煤油后,迅速投入到热坩埚中,观察现象并与金属钠和氧气的反应做对比。答案:钾在空气中迅速燃烧,比金属钠的反应更为剧烈。3.在培养皿中加入少量的水,取绿豆粒大的钾擦干煤油后投入水中观察现象,并与金属钠和水的反应做比较。答案:钾与水迅速反应,并有轻微的爆炸声,滴加酚酞溶液后溶液变为红色。比钠与水的反应更为剧烈。问题导学即时检测一二从上面的活动与探究中,你发现原子结构和元素的性质之间有什么联系吗?为什么要将锂、钠、钾等元素编在同一主族呢?答案:锂、钠、钾等元素在原子结构上相似,化学性质也相似,因此在元素周期表中将它们与最外层同样是1个电子的氢元素放在同一族中称为第ⅠA族。问题导学即时检测一二1.碱金属元素碱金属元素位于元素周期表的第ⅠA族,包括:Li、Na、K、Rb、Cs等元素。2.碱金属元素的原子结构(1)相似性:碱金属元素的原子最外层都只有1个电子,比较容易失去1个电子达到稳定结构。(2)相异性:原子核外电子层数分别是2、3、4、5、6,随着电子层数的增多,原子半径逐渐增大。问题导学即时检测一二3.单质的化学性质(1)相似性:与钠相似,都是活泼金属,都能与非金属单质(如O2、Cl2)、水和酸(非氧化性酸)的水溶液等反应。(2)差异性和递变性:从Li→Cs随着核电荷数的递增,原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱,失电子能力增强,单质的还原性逐渐增强,与水或氧气反应越来越剧烈。表现在:钾、铷、铯与水、O2的反应比钠更剧烈。例如钾与水反应剧烈,放出的热量可以使生成的氢气燃烧,并发生轻微的爆炸;铷、铯遇到空气会立即燃烧。与O2反应的产物:Li只生成Li2O;Na在常温下生成Na2O,燃烧时生成Na2O2。问题导学即时检测一二二、卤族元素及其性质1.卤族元素的原子结构如下所示,分析卤族元素的原子结构的异同点。答案:卤族元素的原子最外层电子数都是7,电子层数依次增加。问题导学即时检测一二2.阅读教材中的资料卡片,总结卤素单质的物理性质有何递变规律?答案:卤素单质从上到下由气态到液态再到固态,颜色逐渐加深,密度逐渐增大,熔沸点逐渐升高。3.卤素单质与氢气的化合有什么规律?答案:卤素单质与氢气化合的情况分别是:F2与氢气冷暗处爆炸;Cl2与氢气在光照或加热下化合;Br2与氢气加热到一定温度下才能反应;I2与氢气在不断加热下才能缓慢反应。生成的氢化物稳定性依次减弱。说明卤素单质的氧化性逐渐减弱。问题导学即时检测一二4.将少量新制的饱和氯水分别加入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中,用力振荡后加入少量四氯化碳,振荡。观察四氯化碳层和水层的颜色变化。试写出相应的化学方程式。答案:两支试管中的液体都分上下两层,盛有NaBr溶液的试管下层呈橙红色,上层接近无色,盛有KI溶液的试管下层呈紫红色,上层接近无色。2NaBr+Cl22NaCl+Br22KI+Cl22KCl+I2说明氯气的氧化性比Br2、I2强。5.将少量的溴水加入盛有KI溶液的试管中,用力振荡后加入少量的四氯化碳,振荡。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。答案:试管中的液体分成上下两层,下层呈紫红色,上层接近无色。说明Br2的氧化性比I2强。问题导学即时检测一二1.卤族元素卤族元素位于元素周期表中的第ⅦA族,包括F、Cl、Br、I等元素。2.卤族元素的原子结构(1)相似性:该族元素的原子最外层均有7个电子,在反应中易得1个电子,表现出很强的非金属性。(2)差异性和递变性:从上到下,电子层数由2依次递增到6,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。元素的非金属性逐渐减弱。问题导学即时检测一二3.卤族元素的化学性质(1)卤素单质与氢气的反应:H2+X22HX要点提示:卤素单质与氢气可以发生化合反应生成卤化氢,反应的剧烈程度依次减弱,生成的氢化物稳定性依次减弱。(2)卤素单质间的置换反应。①Cl2可以将Br2、I2从它们的盐溶液中置换出来。Cl2+2NaBr2NaCl+Br2Cl2+2KI2KCl+I2②Br2可以把I2从它的盐溶液中置换出来。Br2+2KI2KBr+I2综上可得氧化性Cl2Br2I2。问题导学即时检测1234561.(双选)下列关于钾、钠、铷、铯的叙述中不正确的是()。A.金属性最强的是铯B.氧化能力最强的是钠原子C.原子半径随核电荷数的增大而增大D.单质的密度均小于1解析:碱金属元素的原子都只有还原性而没有氧化性;碱金属的单质中Li、Na、K的密度小于1,Rb、Cs的密度大于1,所以A、C的叙述正确。答案:BD问题导学即时检测1234562.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它的原子半径比钠小③它的氧化物暴露于空气中易吸收二氧化碳④它的阳离子的最外层电子数和钠的相同⑤它是还原剂A.①B.③⑤C.②③D.①④解析:随着原子序数的递增,自上而下,碱金属元素的原子半径逐渐增大,金属性逐渐增强,与水反应的剧烈程度逐渐增强;在化学反应中碱金属都是还原剂,碱金属的氧化物都容易和二氧化碳反应。答案:D问题导学即时检测1234563.按F2、Cl2、Br2、I2的顺序,下列变化规律中不正确的是()。①单质颜色逐渐加深②密度逐渐增大③熔点与沸点逐渐升高④X2的氧化性增强⑤HX稳定性减弱⑥X-还原性减弱⑦与H2反应逐渐困难⑧与水反应逐渐困难A.①③B.②⑤C.④⑥D.⑦⑧问题导学即时检测123456解析:卤素单质性质变化是有规律的,从F2至I2,单质的物理性质变化规律如下:颜色逐渐加深,状态由气态到固态,密度逐渐增大,熔沸点逐渐升高。由于从F→I,其原子的电子层数增加,原子半径增大,得电子能力减弱,失电子能力增强,且由于它们最外层电子数相同,故其化学性质存在相似性和递变性。相似性表现在卤素单质均有很强或较强的非金属性,以氧化性为主要性质,可以与金属、某些非金属单质(如H2)、水和碱溶液反应。其气态氢化物均易溶于水形成氢卤酸。HX在空气中均可形成白雾。卤素X-最外层均为8电子稳定结构,只有还原性而无氧化性。问题导学即时检测123456其递变规律表示如下:单质(X2)的氧化性减弱卤素离子(X-)还原性增强与H2反应渐难气态氢化物(HX)稳定性减弱气态氢化物的还原性增强氢卤酸的酸性增强由以上性质变化可知④⑥是错误的。答案:C问题导学即时检测1234564.砹(At)是卤族元素中位于碘后的元素,推测砹和砹的化合物最不可能具备的性质是()。A.砹易溶于某些有机溶剂B.砹化氢很稳定不易分解C.砹是有色固体D.砹化银不溶于水或稀硝酸解析:根据卤族元素从上往下非金属性越来越弱,推知B项错误;由氯化银不溶于水或稀硝酸可推知D项正确。答案:B问题导学即时检测1234565.右图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系,则下列各性质中不符合图示关系的是()。A.还原性B.与水反应的剧烈程度C.熔点D.原子半径解析:由图可知,随着核电荷数的增大,碱金属的还原性呈增大趋势,而碱金属单质的熔点随核电荷数的增大而降低。答案:C问题导学即时检测1234566.最近,德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换,该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。已知铷是37号元素,质量数是85。根据材料回答下列问题:Ⅰ.铷位于元素周期表的第周期第族。Ⅱ.关于铷的下列说法中正确的是(填序号)。①与水反应比钠更剧烈②Rb2O在空气中易吸收水和二氧化碳③Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2④它是极强的还原剂⑤RbOH的碱性比同浓度的NaOH弱Ⅲ.现有铷和另一种碱金属形成的合金5g,与足量水反应时生成标准状况下的气体的体积为2.24L,则另一碱金属可能是(填元素符号)。问题导学即时检测123456解析:Ⅰ.Rb是37号元素,位于K的下面,它位于第五周期第ⅠA族。Ⅱ.Rb的结构性质与Na相似,且更活泼,对应的Rb2O、Rb2O2、RbOH的性质分别与N