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第3课时原子结构与元素的性质一、元素的性质1.金属性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_________,具有_______。即金属元素的金属性是指金属元素的原子所具有的_________的能力。失去电子金属性失去电子2.非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_________,具有_________。即非金属元素的非金属性是指非金属元素的原子所具有的_________的能力。得到电子非金属性得到电子【想一想】氢气与氧气反应生成水,氢元素显正价,能证明氢元素有一定的金属性吗?提示:不能。氢元素在反应中显正价,说明氢气具有还原性,不能说氢元素具有金属性。金属性是从微观角度来讲原子的失电子能力;还原性是从宏观上来讲物质具有的失电子能力。二、碱金属元素1.碱金属元素的原子结构元素名称_______________元素符号______________LiNaKRbCs锂钠钾铷铯原子结构示意图原子半径/nm0.1520.1860.2270.2480.265结论(1)碱金属元素的原子最外层电子数都是__。(2)碱金属元素的原子随核电荷数逐渐增大,电子层数逐渐_____,原子半径逐渐_____。1增多增大2.碱金属单质的化学性质(1)钠、钾与氧气反应比较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,钾燃烧更剧烈。②反应方程式:2Na+O2Na2O2、K+O2KO2。③实验结论:金属的活泼性:K__Na。△====△====(2)钠、钾与水反应的比较碱金属单质钠钾实验操作碱金属单质钠钾实验现象相同点________________________________________________________________________________不同点____________________________________金属浮在水面上;熔成闪亮的小球;小球四处游动;发出嘶嘶的响声;反应后的溶液呈红色钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧碱金属单质钠钾实验原理__________________________________________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↑【巧判断】(1)碱金属元素即ⅠA元素。()提示:×。第ⅠA元素包括氢元素和碱金属元素。(2)从上到下,碱金属单质密度依次增大,熔、沸点依次降低。()提示:×。钾的密度比钠小。(3)K比Na活泼,故K可以从钠盐溶液中置换出Na。()提示:×。钠、钾均与水反应,两者不能在溶液中发生金属间的置换反应。【情境·思考】钾与水剧烈反应,甚至在冰上也能着火,生成氢氧化钾和氢气,反应时放出的热量能使金属钾熔化,并引起钾和氢气燃烧。(1)钾失火,应采取什么方法灭火?提示:用沙土、石棉等覆盖。(2)钾燃烧时为什么看到的是黄色火焰而不是紫色火焰?提示:生产生活中常见物质中大多数含有钠元素,其焰色试验为黄色,黄色能掩盖紫色。3.碱金属单质的物理性质元素Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大)相同点除铯外,其余都呈_____色,它们都比较软,有延展性,密度较___,熔点较___,导电、导热性强银白小低递变规律密度逐渐_____(钠、钾反常)熔、沸点逐渐_____个性特点①铯略带金属光泽;②锂的密度比煤油的小;③钠的密度比钾大增大降低【想一想】金属钠、钾在实验室中如何保存?提示:少量的钠和钾可保存在煤油中,并密封存放。三、卤族元素1.卤素单质的物理性质F2Cl2Br2I2颜色、状态_______色气体_____色气体_______色液体_____色固体密度逐渐_____熔、沸点逐渐_____淡黄绿黄绿深红棕紫黑增大升高2.卤素的原子结构特点相同点①卤族元素位于周期表第____族;②最外层上都有__个电子。递变性从F→I核电荷数依次_____,电子层数依次_____,原子半径依次_____。ⅦA7增大增多增大3.卤素单质的化学性质(1)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F2暗处____________很稳定Cl2光照或点燃___________________较稳定H2+F2====2HFH2+Cl22HCl卤素单质反应条件化学方程式产物稳定性Br2加热______________不如氯化氢稳定I2不断加热____________不稳定结论从F2到I2,与H2反应所需要的条件逐渐_____,反应剧烈程度依次_____,生成气态氢化物的稳定性依次_____。H2+Br22HBrH2+I22HI升高减弱减弱△====△【巧判断】(1)HX都极易溶于水,它们的热稳定性随核电荷数增加而增强()提示:×。HX的热稳定性随核电荷数增加而减弱。(2)卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深()提示:√。从F2→I2卤素单质的颜色逐渐加深。(2)卤素单质之间的置换反应实验操作实验现象化学方程式静置后,液体分层,上层接近无色,下层呈_____色____________________Cl2+2KBr====2KCl+Br2橙红实验操作实验现象化学方程式静置后,液体分层,上层接近无色,下层呈_____色__________________紫红Cl2+2KI====2KCl+I2实验操作实验现象化学方程式静置后,液体分层,上层接近无色,下层呈_____色__________________结论Cl2→I2氧化性逐渐_____,相应的卤素离子还原性逐渐_____紫红Br2+2KI====2KBr+I2减弱增强【情境·思考】氟是一种反应性能极高的元素,被称为“化学界顽童”。但氟一旦与其他元素结合,就会成为耐热、难以被药品和溶剂侵蚀的具有“高度安全性能”的化合物。氟的化合物化学性质稳定,氟具有很强的非金属性。氟树脂等高分子化合物具有防粘、防水、防油、润滑、弯曲率低、电气性能好等优异性能。氟元素被广泛应用于家庭用品、办公自动化设备、半导体、汽车等领域。(1)卤素单质中氧化性最强的是哪种单质?提示:F2。(2)F在化合物中有无正价?提示:F在化合价中只显示-1价,无正价。四、同主族元素的性质与原子结构的关系知识点一碱金属单质化学性质的相似性和递变性【重点释疑】1.相似性2.递变性(1)单质的还原性与离子的氧化性递变规律(2)具体表现LiNaKRbCs单质与氧气反应越来越剧烈,产物越来越复杂Li2ONa2O、Na2O2K2O、K2O2、KO2氧化物更复杂LiNaKRbCs单质与水反应越来越剧烈反应缓慢剧烈反应轻微爆炸剧烈爆炸化合物碱性强弱:LiOHNaOHKOHRbOHCsOH【思考·讨论】(1)碱金属单质的化学性质为什么具有相似性?提示:结构决定性质,碱金属元素的原子结构相似,最外层均有1个电子,均易失电子,化学性质活泼,故它们的单质具有较强的还原性,能与氧气等非金属及水、酸反应。(2)碱金属单质的化学性质为什么具有递变性?提示:碱金属原子结构存在递变性。从Li到Cs,随核电荷数的增加,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,元素金属性逐渐增强,故单质的还原性逐渐增强,离子的氧化性逐渐减弱。【案例示范】【典例】(2019·衡水高一检测)下列说法中正确的是()A.碱性:LiOHNaOHKOHRbOHB.金属性:RbKNaLiC.Fe、Na分别和稀盐酸反应时,每个铁原子失去2个电子,每个钠原子失去1个电子,所以Fe的金属活动性强于NaD.Rb不易与水反应放出H2【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)明确金属性强弱与最高价氧化物的水化物的碱性强弱的关系;(2)明确金属性与失电子的多少无关。【解析】选B。因为金属性LiNaKRb,所以碱性LiOHNaOHKOHRbOH,Rb比K更易与水反应,B项正确,A、D两项错误;每个原子失去电子的数目不能作为判断金属活动性强弱的依据,根据常见金属活动性顺序来看,Fe比Na的金属活动性弱,C项错误。【方法规律】金属性强弱的判断依据(1)据元素周期表判断。同一主族,从上到下:元素的金属性逐渐增强。(2)据金属活动性顺序判断。金属单质的活动性减弱,元素的金属性也减弱。(3)据单质及其化合物的性质判断。①金属单质与水或酸反应越剧烈,元素的金属性越强。②最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,元素的金属性越强。(4)金属单质间的置换反应。较活泼的金属将较不活泼的金属从其盐溶液中置换出来:如Zn+Cu2+====Zn2++Cu,则金属性:ZnCu。(5)据离子的氧化性强弱判断。金属阳离子的氧化性越强,元素的金属性越弱。如氧化性:Cu2+Fe2+,则金属性:CuFe。【母题追问】(1)请预测Rb与水反应的现象。提示:钠与水反应剧烈,钾与水反应轻微爆炸,Rb更加活泼,反应更加剧烈,故可预测Rb与水反应的现象为剧烈爆炸、燃烧。(2)你能根据常见的碱的溶解性预测LiOH、NaOH、KOH、RbOH的溶解度大小吗?说明理由。提示:LiOH、NaOH、KOH、RbOH属于同主族元素形成最高价氧化物的水化物,可通过其他主族的最高价氧化物的水化物的溶解性证明,如Mg(OH)2(难溶于水)、Ca(OH)2(微溶于水)、Ba(OH)2越来越易溶,故LiOH、NaOH、KOH、RbOH的溶解度越来越大。【迁移·应用】1.(2019·张家界高一检测)下列有关第ⅠA族元素性质的递变规律不正确的是()A.Na、K、Rb、Cs单质的失电子能力依次增强B.Na、K、Rb、Cs的原子半径依次增大C.NaOH、KOH、RbOH、CsOH碱性依次增强D.Na、K、Rb、Cs最外层电子数依次增多【解析】选D。同一主族元素,元素的金属性越强,其单质的失电子能力越强,碱金属族元素,Na、K、Rb、Cs的金属性依次增强,则其单质失电子能力依次增强,A正确;同一主族元素,其原子半径随着原子序数增大而增大,Na、K、Rb、Cs原子序数依次增大,其原子半径依次增大,B正确;元素的金属性越强,其最高价氧化物的水化物的碱性越强,Na、K、Rb、Cs金属性依次增强,则NaOH、KOH、RbOH、CsOH碱性依次增强,C正确;同一主族元素最外层电子数相同,所以Na、K、Rb、Cs的最外层电子数相同,都是1,D错误。2.(2019·沧州高一检测)可能存在的第119号未知元素,有人称为“类钫”。根据周期表结构及元素性质变化趋势,下列有关“类钫”的预测中错误的是()A.单质有较高的熔点B.“类钫”在化合物中呈+1价C.“类钫”具有放射性D.“类钫”单质的密度大于1g·cm-3【解析】选A。119号元素在周期表中位于第八周期ⅠA族,所以性质与钫相似:具有“软、轻、低(熔、沸点)”的特点,A项错误,B项正确;84号元素Po后都是放射性元素,C项正确;碱金属虽然都是轻金属,但同主族从上到下密度的变化趋势是逐渐增大的,Li、Na、K比水轻,Rb、Cs、Fr比水重,D项正确。【素养提升】《后武林旧事》记有宋孝宗观海潮放烟火的情景说:“淳熙十年八月十八日,上诣德寿宫,共请两殿往浙江观潮……管军命于江面分布五阵,乘骑弄旗,标枪舞刀,如履平地。点放五色烟炮满江,及烟收、炮息,则诸船尽藏,不见一只。”烟花的颜色是由于不同金属灼烧,发生焰色试验颜色不同造成的。碱金属灼烧时火焰呈现特殊颜色。(1)Li在空气中加热时的产物是什么?提示:Li2O。(2)碳酸铯受热能分解吗?提示:碱金属的碳酸盐很稳定,受热难分解。知识点二卤素单质的相似性和递变性【重点释疑】1.相似性2.递变性(1)卤素单质的氧化性及卤离子的还原性递变规律(2)具体表现物质性质单质与H2反应越来越难与变价金属反应:F2、Cl2、Br2生成高价金属卤化物,I2生成低价金属碘化物物质性质氢化物稳定性:HFHClHBrHI还原性:HFHClHBrHI酸性:HFHClHBrHI最高价氧化物的水化物酸性:HClO4HBrO4HIO4