新教材适用2024-2025学年高中化学第4章物质结构元素周期律第1节原子结构与元素周期表第3课时原子结构与元素的性质学案新人教版必修第一册

第3课时原子结构与元素的性质学习目标1．以碱金属元素为例，了解主族元素性质的递变规律。2．能初步运用原子结构理论理解碱金属性质的相像性和递变性。核心素养1．能从原子水平相识碱金属的结构、性质和改变，形成“结构确定性质”的观念，并理解其性质的递变规律，培育宏观辨识与微观探析实力。2．以ⅠA族的碱金属为例，通过试验探究相识同主族元素性质的递变规律，并能用原子结构理论加以说明，培育科学探究与创新意识。一、元素化学性质与原子结构的关系1．金属性金属元素的原子最外层电子一般少于_4__个，在化学反应中简单_失去电子__，具有_金属性__。即元素的金属性是指元素的原子所具有的_失去电子__的实力。2．非金属性非金属元素的原子最外层电子一般多于_4__个，在化学反应中简单_得到电子__，具有_非金属性__。即元素的非金属性是指元素的原子所具有的_得到电子__的实力。3．稀有气体稀有气体元素的原子最外层电子数为_8__(氦为_2__)个，在化学反应中既不简单_得到__电子，也不简单_失去__电子，化学性质稳定。结论：原子结构确定元素的_化学性质__。正误推断(1)最外层电子数为2的元素肯定为金属元素。(×)(2)金属元素的最外层电子数肯定小于4。(×)(3)非金属元素原子都易得电子。(×)应用体验1．已知某元素的原子结构示意图如图所示：(1)该元素在周期表中的位置：_第五周期第ⅦA族__。(2)预料该元素的单质在化学反应中简单_得到1个__电子，常表现为_－1__价。2．下列原子结构示意图中：(1)易形成阳离子的是_CD__(填字母，下同)。(2)易形成阴离子的是_A__。(3)易与氯气化合组成XY2型化合物的是_D__。二、碱金属元素1．碱金属元素的原子结构元素名称_锂___钠___钾___铷___铯__元素符号_Li___Na___K___Rb___Cs__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_1__，均易_失去__电子，有较强_还原性__，碱金属元素的化学性质_相像__。(2)碱金属元素的原子随核电荷数渐渐增大，电子层数渐渐_增多__，原子半径渐渐_增大__2．碱金属化学性质比较(1)钠、钾与氧气的反应试验现象在空气中燃烧，钠产生_黄色__火焰，钾产生_紫色__火焰，钾燃烧更猛烈化学方程式2Na＋O2_Na2O2__K＋O2多种氧化物(产物中金属均为＋1价)试验结论钾原子半径比钠原子_大__，对最外层电子的引力_弱__，钾比钠更_活泼__，同理，锂可以与O2反应，但不如钠猛烈。4Li＋O22Li2O(2)钠、钾与水反应的比较碱金属单质钠钾试验操作试验现象相同点_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不同点_钾与水的反应有稍微爆炸声并着火燃烧__试验原理2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2K＋2H2O=2KOH＋H2↑试验结论与水反应猛烈程度：K_>__Na；金属的活泼性：K_>__Na【结论】(1)碱金属元素化学性质的相像性：碱金属元素的原子最外层都有_1__个电子，且易_失去__，可与氧气、水等物质反应，产物中碱金属元素的化合价均为_＋1__价。(2)碱金属元素化学性质的递变性：随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数渐渐_增多__，原子半径渐渐_增大__，原子核对最外层电子的引力渐渐_减弱__，原子失去最外层电子的实力渐渐_增加__，元素的金属性渐渐增加。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_银白__色，它们都比较软，有延展性，密度较_小__，熔点较_低__，导电、导热性强递变规律密度渐渐_增大__(钠、钾反常)熔、沸点渐渐_降低__特性特点①铯略带金属色光泽；②锂的密度比煤油的小；③钠的密度比钾大正误推断(1)从锂到铯，碱金属元素单质的密度依次增大。(×)(2)Li、Na、K在空气中燃烧均生成过氧化物。(×)(3)碱金属元素原子随核电荷数增加，其单质与水反应越来越猛烈。(√)(4)碱金属元素单质都应当保存在煤油中。(×)(5)K比Na活泼，故K可以从钠盐溶液中置换出Na。(×)(6)碱金属元素在自然界中能以游离态存在。(×)应用体验1．下列关于铯及其化合物的说法中不正确的是(D)A．氢氧化铯是一种强碱，比KOH的碱性强B．铯与水或酸溶液反应猛烈，都生成氢气C．Cs的还原性比Na强，故Na＋的氧化性大于Cs＋D．Cs2CO3不易溶于水解析：Cs的最外层电子数是1，电子层数比K的多，故Cs的金属性比K强，CsOH的碱性比KOH强，A项正确；铯与Na性质相像，与水或酸反应更猛烈，都生成H2，B项正确；Cs的还原性比Na强，所以Na＋的得电子实力比Cs＋强，C项正确；因为Na2CO3、K2CO3均易溶于水，所以Cs2CO3也易溶于水，D项错误。2．锂(Li)是一种银白色的金属元素，质软，是密度最小的金属。用于原子反应堆、制轻合金及电池等，锂电池或锂离子电池备受人们推崇。锂(Li)不行能具有的性质是(D)A．锂在空气中燃烧只会生成氧化锂B．锂很软，用小刀可以切割C．锂的熔点比金属铯高D．金属锂可以保存在煤油或液体石蜡中解析：锂较其他碱金属活泼性差，燃烧生成氧化锂，A项正确；碱金属都很软，可用小刀切割，B项正确；碱金属由Li到Cs熔点渐渐降低，C项正确；金属锂的密度比煤油的小，所以不能保存在煤油中，D项不正确。三、卤族元素1．卤素单质的物理性质卤素单质颜色(常态)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，颜色渐渐_加深__，熔、沸点渐渐_上升__，密度渐渐_增大__。2．卤族元素的原子结构元素名称氟氯溴碘元素符号_F___Cl___Br___I__原子结构示意图原子半径/nm0.0710.0991.121.32依据上表分析卤族元素原子结构的相像性和递变性：(1)相像性：最外层电子数都是_7__，易_得到__电子而具有较强的非金属性。(2)递变性：F→I，核电荷数依次_增加__，电子层数依次_增多__，原子半径渐渐_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H2＋F2=2HF很稳定Cl2光照或点燃H2＋Cl22HCl较稳定Br2加热H2＋Br22HBr不如氯化氢稳定I2不断加热H2＋I22HI不稳定结论从F2到I2，与H2反应所须要的条件渐渐_上升__，反应猛烈程度依次_减弱__，生成气态氢化物的稳定性依次_减弱__(2)卤素单质之间的置换反应试验操作试验现象化学方程式静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈_橙红__色Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈_紫红__色Cl2＋2KI=2KCl＋I2静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈_紫红__色Br2＋2KI=2KBr＋I2结论Cl2→I2氧化性渐渐_减弱__，相应的卤素离子还原性渐渐_增加__正误推断(1)卤素单质都是双原子分子。(√)(2)单质At2是白色固体。(×)(3)同主族元素的单质熔、沸点肯定是随核电荷数增加而上升。(×)(4)同主族元素从上至下非金属性渐渐增加。(×)(5)第ⅡA族的锶的硫酸盐(SrSO4)是易溶于水的白色固体。(×)应用体验1．常温下，下列卤素单质中为液体的是(C)A．氟 B．氯C．溴 D．碘2．砹(At)是卤族元素中位于碘后面的元素，推想砹和砹的化合物正确的是(C)A．与H2化合的实力：At2＞I2B．砹在常温下是白色固体C．砹原子的最外层上有7个电子D．砹不能与氢气反应解析：从F到At元素的非金属性减弱，与H2化合实力减弱，A项错误；从F到At单质颜色渐渐加深，砹在常温下不行能为白色固体，B项错误，At为第ⅦA元素，最外层上有7个电子，C项正确；At在加热条件下可与H2反应，D项错误。3．(1)F2通入水中会猛烈反应，且有另一种单质气体生成，请依据氧化还原反应理论书写化学方程式：2F2＋2H2O=4HF＋O2。(2)氧化性F2>Cl2，那么能否用F2与NaCl溶液反应置换Cl2?_否，F2与H2O先反应，无法置换出Cl2。__归纳总结1．卤素的特别性(1)在常温下Br2是唯一的液态非金属单质，易挥发。(2)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝。(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O2。2．同主族元素的递变规律1．单片铯钾防火玻璃，是通过特别化学处理在高温状态下进行二十多小时离子交换，替换了玻璃表面的金属钠，形成的低膨胀硅酸盐玻璃，具备高效的抗热性能，同时通过物理处理后，玻璃表面形成高强的压力，大大提高了抗冲击强度，当玻璃破裂时呈现微小颗粒状态，削减对人体的损害。关于这种防火玻璃中铯的叙述，正确的是(A)A．CsOH是一种可溶于水的强碱B．Cs在空气中燃烧，生成一种氧化物Cs2OC．Cs与水反应，能发生爆炸，并放出O2D．加热Cs2CO3，可生成氧化铯和二氧化碳2．镭是元素周期表中第七周期ⅡA族元素，关于其叙述不正确的是(A)A．镭的金属性比钙弱B．单质能与水反应生成H2C．在化合物中呈＋2价D．碳酸镭难溶于水解析：同主族金属元素从上至下金属性增加，镭位于钙下面，镭的金属性比钙强，所以选A。3．下列关于卤素(F、Cl、Br、I)叙述正确的是(C)A．其单质在常压下的沸点，随着卤素核电荷数的增多渐渐降低B．单质和水反应通式：X2＋H2O=HX＋HXO(用X表示卤素)，猛烈程度随着核电荷数的增多而减弱C．单质和氢气反应的通式：X2＋H2=2HX(条件不同)，猛烈程度随着卤素核电荷数的增多而减弱D．随着卤素核电荷数的增多，单质的氧化性渐渐增加解析：卤素单质在常压下的沸点，随着卤素核电荷数的增多渐渐上升，A项不正确；单质氟和水反应生成HF和氧气，B项不正确；同主族自上而下非金属性渐渐减弱，所以与H2反应的猛烈程度渐渐减弱，C项正确；随着卤素核电荷数的增多，单质的氧化性渐渐减弱，D项不正确。4．A、B、C、D为按依次排列的前四种卤素单质，细致分析下表中的数据，回答有关问题。卤素单质密度沸点/℃熔点/℃A1.69g·L－1(0℃)－188.1－219.6B3.214g·L－1(0°C)－34.6－101C3.119g·cm－3(20℃)58.78－7.2D4.93g·cm－3184.4113.5(1)在标准状况下为液体的卤素单质是_C__(填字母，下同)，为固体的卤素单质是_D__。(2)A的相对分子质量为_38__(保留整数)。(3)写出B与水反应的化学方程式Cl2＋H2O=HCl＋HClO。(4)卤素单质B、C、D的氧化性由大到小的依次为_