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经典力学的局限性授课教师：docer读秀高中化学新人教版必修第一册4.1原子结构与原子周期表第4课时原子结构与元素性质我们知道，金属元素的原子最外层电子一般少于4个，在化学反应中容易失去电子，具有金属性；非金属元素的原子最外层电子一般多于4个，在化学反应中容易得到电子，具有非金属性。所以人们常说，原子结构决定元素的性质。人们经常把元素周期表中的同族元素放在一起研究，是因为他们之间存在着某种内在联系。那么，这种内在的联系是什么呢？我们将从他们的结构和性质的关系进行探讨。1.碱金属元素的原子结构元素名称锂钠钾铷铯元素符号____________________原子结构示意图_____________________原子半径/nm0.1520.1860.2270.2480.265LiNaKRbCs一、碱金属元素(1)由上表可知：在元素周期表中，碱金属元素原子的最外层电子数_____，随核电荷数的增大，电子层数依次_____，原子半径逐渐_____。(2)碱金属元素的原子最外层电子数为1，易失去电子而具有较强的金属性，其单质与钠类似，易与氧气、水等反应。相同增多增大一、碱金属元素2.碱金属单质的化学性质(1)钠、钾与氧气反应①实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃)，钾燃烧更剧烈。②反应方程式：___________________、________________。③实验结论：金属的活泼性：K____Na。2Na＋O2=====△Na2O2K＋O2=====△KO2＞一、碱金属元素(2)钠、钾与水反应不同点：钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。①实验现象：相同点：金属___在水面上；金属___成闪亮的小球；小球_________；发出__________；反应后的溶液呈__色。浮四处游动熔嘶嘶的响声红一、碱金属元素②化学方程式：__________________________；________________________。③实验结论：与水反应剧烈程度：K_____Na；金属的活泼性：K____Na。2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2K＋2H2O===2KOH＋H2↑＞＞一、碱金属元素3.碱金属单质的物理性质(1)碱金属单质具有硬度____、密度____、熔点低的特点。随着元素原子核电荷数的增加，碱金属单质的熔点和沸点逐渐_____。(2)碱金属单质具有良好的_______、导____性、导____性，液态钠可用作核反应堆的传热介质。小小降低延展性电热一、碱金属元素碱金属性质的相似性和递变性(1)相似性一、碱金属元素归纳总结(2)递变性具体情况如下：①与氧气反应从Li→Cs，与氧气反应越来越剧烈，产物越来越复杂。如Li与O2生成Li2O，Na与O2生成Na2O、Na2O2，K与O2生成K2O、KO2。②与H2O(或酸)的反应从Li→Cs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈。如K与H2O反应能发生轻微爆炸，则Rb、Cs遇水会发生爆炸。归纳总结一、碱金属元素(1)从锂到铯，碱金属元素单质的密度依次增大()(2)碱金属元素的单质与氧气反应的产物属于同种类型()(3)碱金属元素随核电荷数增大，其单质与水反应越来越剧烈()(4)碱金属元素单质都应该保存在煤油中()(5)金属钾能从NaCl溶液中置换出钠()(6)碱金属元素在自然界中能以游离态存在()正误判断××√×××一、碱金属元素1.从碱金属原子结构的角度解释。(1)碱金属元素的化学性质具有相似性。提示碱金属元素的最外层电子数相同，都是1个电子，故它们的化学性质相似。(2)碱金属元素的性质具有递变性。提示随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失电子的能力逐渐增强。一、碱金属元素深度思考2.据报道，我国科学家通过与多个国家进行科技合作，成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟，标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯位于元素周期表中第六周期ⅠA族，根据铯在元素周期表中的位置，推断下列内容：(1)铯的原子核外共有____个电子层，最外层电子数为____，铯的原子序数为____。(2)铯单质与水剧烈反应，放出____色气体，同时使紫色石蕊溶液显______色，因为__________________________(写出化学方程式)。(3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性____(填“弱”或“强”)。强6155无蓝2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑一、碱金属元素解析根据原子核外电子排布规律，结合铯在元素周期表中的位置知，铯原子核外电子分六层排布，分别是2、8、18、18、8、1，原子序数是55，最外层只有1个电子。铯与钠同主族，具有极强的金属性，与水反应生成氢气和氢氧化铯：2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑，氢氧化铯是强碱，使紫色石蕊溶液变蓝色。一、碱金属元素1.卤素单质的物理性质卤素单质颜色和状态密度熔点/℃沸点/℃F2淡黄绿色气体1.69g·L－1(15℃)－219.6－188.1Cl2黄绿色气体3.214g·L－1(0℃)－101－34.6Br2深红棕色液体3.119g·cm－3(20℃)－7.258.78I2紫黑色固体4.93g·cm－3113.5184.4分析上表可知，从F2到I2，颜色逐渐_____，熔、沸点逐渐_____，密度逐渐_____。加深升高增大二、卤族元素2.卤族元素的原子结构元素名称氟氯溴碘元素符号FClBrI原子结构示意图原子半径/nm0.0710.0991.141.33二、卤族元素(1)由上表可知：卤族元素的原子最外层电子数都是_____的，随核电荷数的增大，电子层数依次_____，原子半径逐渐_____。(2)卤族元素原子最外层电子数为7，易得到电子而具有较强的非金属性，其单质与氯气类似，能与金属、非金属单质、水等发生反应。相同增多增大二、卤族元素3.卤素单质的化学性质(1)与氢气反应①卤素单质与氢气反应的条件及生成物的稳定性卤素单质F2Cl2Br2I2与H2反应条件暗处光照或点燃加热至一定温度不断加热氢化物稳定性很稳定较稳定不如HCl稳定不稳定、易分解②随原子序数的递增，卤素单质与H2化合越来越____，生成的氢化物的稳定性逐渐_____，元素的非金属性逐渐_____。难减弱减弱二、卤族元素(2)卤素单质间的置换反应实验①中：试管内液体静置后分层，上层为无色，下层为橙红色，反应的化学方程式：_________________________；实验②中：试管内液体静置分层，上层为无色，下层为紫红色，反应的化学方程式：_____________________；实验③中：试管内液体静置分层，上层为无色，下层为紫红色，反应的化学方程式：____________________。由实验①②③得出结论：Cl2→I2氧化性逐渐减弱，相应卤素离子还原性逐渐_____。Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br22KI＋Br2===2KBr＋I22KI＋Cl2===2KCl＋I2增强二、卤族元素卤族元素原子结构和性质的相似性和递变性(1)卤族元素原子结构和性质的相似性：①最外层均有7个电子；②最高正价除F外均显＋7价，最低负价为－1价；③气态氢化物的通式为HX(X表示卤素)；④最高价氧化物对应水化物的通式为HXO4(F除外)。(2)卤族元素原子结构和性质的递变性：二、卤族元素归纳总结结构及性质规律原子半径单质的氧化性阴离子的还原性与H2化合的难易程度氢化物的稳定性最高价氧化物对应水化物的酸性—————————→FClBrI原子半径逐渐增大———————→F2Cl2Br2I2氧化性逐渐减弱—————————→F－Cl－Br－I－还原性逐渐增强————————→F2Cl2Br2I2与H2化合越来越难—————————→HFHClHBrHI稳定性逐渐减弱——————————→HClO4HBrO4HIO4酸性逐渐减弱二、卤族元素1.卤素都是典型的非金属元素，其单质(X2)都具有氧化性。(1)卤素易形成X－的原因是_________________________________________________________。(2)X2与H2化合的化学方程式是______________________，其反应条件难易规律是____________________________________。(3)将氯气通入碘化钾溶液中反应的离子方程式是____________________。(4)举例说明氯气的氧化性比单质溴的氧化性强：_____________________________________________________________________。卤素原子的最外层都是7个电子，易得到1个电子形成H2＋X2===2HX随原子序数的增大，与H2化合越来越难Cl2＋2I－===2Cl－＋I2稳定结构氯气能从溴化钾溶液中置换出溴：Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2(答案合理均可)二、卤族元素深度思考2.砹(At)属于卤族元素，下列关于砹(At)及其化合物具有的性质推测不正确的是______(填字母)。A.单质砹易溶于某些有机溶剂B.AgAt是难溶于水的有色固体C.HAtO4的酸性比HClO4的弱D.HAt难溶于水，且受热很难分解D二、卤族元素同主族元素的原子结构与性质的关系二、卤族元素思维建模1.随着碱金属元素原子序数的增大，下列递变规律正确的是A.原子半径逐渐增大B.最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱C.单质熔、沸点逐渐升高D.单质的氧化性逐渐增强√解析随着碱金属元素原子序数的增大，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，单质熔、沸点逐渐降低，单质的还原性逐渐增强。2.下列有关碱金属元素的性质判断正确的是A.K与H2O反应最剧烈B.Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出NaC.碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性D.从Li到Cs都易失去最外层1个电子，且失电子能力逐渐增强√解析A项，在碱金属元素中，K不是最活泼的元素；B项，Rb先与水反应，不会置换出Na；C项，碱金属的阳离子很稳定，不具有强氧化性。3.下列事实不能用于判断金属性强弱的是A.金属单质间发生的置换反应B.1mol金属单质在反应中失去电子的多少C.金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱D.金属元素的单质与水或酸反应置换出氢气的难易程度√解析金属单质在反应中失去电子的多少，不能作为判断金属性强弱的依据，如1molAl反应失去的电子比1molNa多，但Al的金属性比Na弱。4.部分卤族元素的某种性质A随核电荷数的变化趋势如图所示，则A可能表示A.原子半径B.氢化物的稳定性C.原子的电子层数D.单质的密度√解析从氯到碘，原子半径逐渐增大，A项不符合题意；从HCl到HI，稳定性逐渐减弱，B项符合题意；从Cl到I，原子的电子层数逐渐增多，C项不符合题意；从Cl2到I2，单质的密度逐渐增大，D项不符合题意。5.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X2＋H2O===HXO＋HX表示B.HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强C.卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深D.X－的还原性依次为F－Cl－Br－I－，因此相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从它的盐溶液里置换出来√解析A项，F2与H2O反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2，不能用X2＋H2O===HXO＋HX表示；B项，HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱；D项，F2的性质极为活泼，遇盐溶液先和水反应，故不能将相对分子质量大的卤素从它的盐溶液里置换出来。6.下列说法中，不符合第ⅦA族元素性质特征的是A.从上到下元素的非金属性增强B.易形成－1价离子C.从上到下最高价氧化物对应水化物的酸性减弱(F除外)D.从上到下氢化物的还原性依次增强√解析同主族元素，从上到下元素的非金属性逐渐减弱，选项A错误；第ⅦA族元素最外层有7个电子，易得1个