第4章 物质结构 元素周期律 第1节 第3课时 原子结构与元素的性质-2024-2025高一化学必修第一册（人教版）配套课件

第3课时原子结构与元素的性质一、原子结构与元素性质的关系1.金属元素: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

。

2.非金属元素: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

。

二、碱金属元素1.碱金属元素的原子结构。结论:碱金属元素原子结构的共同点是

最外层电子数均为1

,不同点是

电子层数和原子半径不同

,其变化规律是随着核电荷数的增加,电子层数逐渐

增多

,原子半径逐渐

增大

。微判断1(1)碱金属元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。(

)(2)碱金属元素原子的最外层电子数都是1。(

)

√√2.碱金属的化学性质。(1)钠、钾与氧气反应的比较。①钠与氧气反应:常温下钠可被氧气氧化生成

氧化钠

;加热时钠可在空气中燃烧发出黄色火焰,生成

淡黄

色粉末Na2O2。反应的化学方程式分别为

4Na+O2═2Na2O

,

2Na+O2Na2O2

。

②钾与氧气反应:钾在空气中燃烧比钠更剧烈,产生紫色火焰,产物也比过氧化物复杂。(2)钠、钾与水反应的比较。

(3)碱金属元素的化学性质与原子结构之间的关系。①碱金属化学性质的相似性。碱金属元素最外层电子数

相同

,均为

1

个电子,因此它们的化学性质

相似

,都能与氧气等非金属单质以及水反应。

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

,原子失去最外层电子的能力逐渐

增强

。即从锂到铯,金属性逐渐

增强

。

微思考

K比Na活泼,K可以从钠盐溶液中置换出Na吗?为什么?提示:不可以。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。3.碱金属单质的主要物理性质比较。(1)相似性:除铯略带金色光泽外,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。

(2)递变性:从锂到铯,密度逐渐

增大

(K的密度反常),熔点和沸点逐渐

降低

。

三、卤族元素卤族元素(简称卤素)是典型的

非金属

元素,它们在自然界中都以

化合

态存在。

1.卤素单质的物理性质。2.卤素的原子结构特点。(1)相同点:最外层均有7个电子。(2)递变性:从氟到碘核电荷数依次增大,电子层数依次增多,原子半径依次

增大

。

3.卤素单质的化学性质。(1)卤素单质与氢气的反应。(2)卤素单质之间的置换反应。

4.卤族元素化学性质与原子结构的关系。(1)相似性:最外层均为7个电子,易得电子。(2)递变性:从F到I,随着核电荷数的增加,卤族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

,原子得电子的能力逐渐减弱

。即从F到I,非金属性逐渐

减弱

。

微判断2(1)卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深。(

)(2)随核电荷数增加,卤素单质的熔、沸点逐渐降低。(

)(3)随核电荷数增加,卤素单质的氧化性逐渐增强。(

)(4)Cl2可以从KI溶液中置换出I2。(

)√××√一碱金属元素性质的相似性和递变性问题探究碱金属是锂﹑钠﹑钾﹑铷﹑铯﹑钫六种金属元素的统称。除了氢氧化锂是中强碱之外,其余碱金属的氢氧化物均是强碱。(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,最外层均有一个电子,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,能与氧气等非金属单质及水反应。(2)如何从结构上理解碱金属元素从上到下金属性逐渐增强?提示:从上到下,碱金属元素原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,原子失电子变得越来越容易,故从上到下,金属性逐渐增强。(3)铯(Cs)位于元素周期表中第六周期第ⅠA族。铯投入CuCl2溶液中,能置换出Cu吗?为什么?提示:不能,Cs在溶液中先与H2O反应生成CsOH,2CsOH+CuCl2══2CsCl+Cu(OH)2↓。归纳总结碱金属元素原子结构与性质的关系1.相似性(用R表示碱金属元素)。

2.递变性。随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强,金属性逐渐增强。(2)与O2的反应越来越剧烈,产物更加复杂,如Li与O2反应只能生成Li2O,Na与O2反应还可以生成Na2O2,而K与O2反应能够生成KO2等。(3)与H2O的反应越来越剧烈,如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸,Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。(4)最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。典例剖析【例1】

下列各组比较不正确的是(

)。A.锂与水反应不如钠与水反应剧烈B.还原性:K>Na>Li,故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠C.熔点:Li>Na>KD.碱性:LiOH<NaOH<KOH答案:B解析:A中锂的金属活动性比钠弱,与水反应不如钠剧烈;B中还原性K>Na>Li,但K不能置换出NaCl溶液中的Na,而是先与H2O反应;C中碱金属元素从Li到Cs,单质的熔点逐渐降低,即单质的熔点顺序为Li>Na>K>Rb>Cs;D中从Li到Cs,碱金属元素的金属性逐渐增强,最高价氧化物对应水化物的碱性依次增强,即碱性LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。学以致用1.下列关于碱金属元素按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序的叙述中不正确的是(

)。A.碱金属元素原子最外层都只有一个电子,在化学反应中容易失电子表现出强还原性B.单质的熔点和沸点依次递减C.单质都能与水反应生成碱,都能在空气中燃烧生成过氧化物D.原子半径逐渐增大,单质与水反应的剧烈程度逐渐增强C解析:金属锂在空气中燃烧只生成氧化物。2.铯是碱金属元素,下列关于铯及其化合物的叙述中,不正确的是(

)。A.Cs的密度比水的小B.Cs与水反应十分剧烈,甚至会发生爆炸C.Cs2CO3加热时不易分解D.CsOH是强碱,其碱性比KOH的强答案:A解析:Cs的密度比水的大,A错误。二卤素的原子结构与化学性质的关系问题探究已知常温下KClO3与浓盐酸反应放出氯气,现按如图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴加过不同溶液的白色棉球,反应一段时间后①②③④处的颜色分别为黄绿色、橙色、蓝色、白色。回答下列问题:(1)②处颜色变化的原因是什么?写出离子方程式。可得出的结论是什么?提示:生成了Br2,Cl2+2Br-══Br2+2Cl-,Cl2的氧化性大于Br2的氧化性。(2)③处变蓝的原因是什么?写出可能的离子方程式。可得出的结论是什么?提示:生成了I2,I2遇淀粉变蓝色。Cl2+2I-══I2+2Cl-或Br2+2I-══I2+2Br-。Cl2的氧化性比I2的强或Br2的氧化性比I2的强。归纳总结从原子结构角度认识卤素性质的递变规律1.相似性(X表示卤素)。2.递变性。(1)与H2反应越来越难,对应氢化物的热稳定性逐渐减弱,还原性逐渐增强,即热稳定性HF>HCl>HBr>HI;还原性:HF<HCl<HBr<HI。(2)最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱,即酸性:HClO4>HBrO4>HIO4。3.卤素的特性。(1)氟元素无正价,无含氧酸。F-的还原性极弱。(2)溴单质在常温下是唯一的一种液态非金属单质。(3)碘为紫黑色固体,易升华,淀粉溶液遇I2变蓝色。(4)氢氟酸为弱酸,而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。典例剖析【例2】

下列关于卤族元素的比较中,不正确的是(

)。A.卤离子的还原性:F-<Cl-<Br-<I-B.从上到下,卤素原子的电子层数依次增多C.从上到下,卤素单质与氢气化合逐渐变难D.简单氢化物的稳定性:HF<HCl<HBr<HI答案:D解析:卤族元素从上到下,随着原子序数的增大,单质的氧化性逐渐减弱,其阴离子的还原性逐渐增强,所以卤离子的还原性:F-<Cl-<Br-<I-,A正确;卤族元素从上到下,随着原子序数的增大,卤素原子的电子层数依次增多,B正确;卤族元素从上到下,随着原子序数的增大,非金属性逐渐减弱,与氢气化合越来越难,简单氢化物越来越不稳定,C正确,D错误。学以致用3.下列关于卤素(用X表示)的叙述中正确的是(

)。A.卤素单质与水反应均可用X2+H2OHXO+HX表示B.HX的热稳定性随卤素核电荷数的增加而增强C.卤素单质的颜色从F2到I2逐渐加深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其盐溶液中置换出来答案:C解析:2F2+2H2O══O2+4HF,A错误;HX的热稳定性随卤素核电荷数的增加而减弱,B错误;F2优先与水反应,故F2不能从其他卤化物的溶液中置换出卤素单质,D错误。4.关于卤素单质(X2)的下列叙述中正确的是(

)。A.都能与氢气因剧烈化合而爆炸B.都能与铁反应生成FeX3C.都能与钠反应生成NaXD.最高化合价都是+7价答案:C解析:碘单质与氢气在不断加热的条件下才能缓慢反应,A错误;Fe3+的氧化性大于I-的氧化性,所以碘单质与Fe反应时生成FeI2,B错误;钠的还原性很强,卤素单质都能与钠反应生成NaX,C正确;F元素无正化合价,D错误。1.下列不属于碱金属单质通性的是(

)。A.都比较柔软,有延展性

B.导热、导电性能强C.焰色试验中火焰颜色相近D.强还原性答案:C2.元素硒(Se)可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂、动物体必需的营养元素和植物有益的营养元素等,已知硒是第四周期第ⅥA族元素。则下列关于硒的叙述正确的是(

)。A.非金属性比硫强B.气态氢化物的化学式为H2SeC.稳定性:H2Se>H2OD.最高价氧化物的化学式是SeO2答案:B3.部分卤族元素的某种性质X随核电荷数的变化趋势如图所示,则性质X可能表示(

)。A.原子半径B.氢化物的稳定性C.原子核外的电子层数D.单质的密度答案:B4.下列有关碱金属元素和卤素的说法中不正确的是(

)。A.溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈B.碱金属元素中,锂原子失去最外层电子的能力最弱,卤素中,氟原子得电子的能力最强C.钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈D.随核电荷数的增加,碱金属单质和卤素单质的熔、沸点都逐渐降低答案:D5.向含有NaBr和KI的混合溶液中通入过量Cl2,充分反应后将溶液蒸干并灼烧所得物质,最后剩余的固体是(

)。A.NaCl和KI B.NaCl、KCl、I2C.KCl和NaBr D.KCl和NaCl答案:D6.下表为元素周期表的一部分。

周期族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA1①

2②