2024-2025学年新教材高中化学第四章物质结构元素周期律1.3原子结构与元素的性质学案新人教版必修1

PAGE14-原子结构与元素的性质【学法指导】1.初步了解碱金属和卤族元素的结构特点。2.以碱金属和卤族元素为例，通过试验探究从宏观层面归纳同主族元素性质改变规律。3.结合原子结构，从微观角度探析元素性质改变规律的实质，并找出原子结构与元素性质的关系。【基础梳理】▶学问回顾1.元素的化学性质由元素原子的确定的。2.一般地，金属元素原子最外层电子数4，简单失电子，具有。非金属元素原子最外层电子数4，简单得电子，具有。3.碱金属元素是第除之外的特别活泼的金属元素，在自然界都以化合态存在，包括、、、、、钫。4.钠原子的最外层只有1个电子，易失电子，具有强的还原性，易于O2、H2O反应。钠与水反应的离子方程式为。钠与氧气在常温柔加热条件下反应得到的产物分别为、。一、碱金属元素的认知◕活动一、填写表中的信息，并思索探讨下列问题。元素名称元素符号核电荷数原子结构示意图最外层电子数电子层数原子半径/nm锂0.152钠0.186钾0.227铷0.248铯0.265问题一：在周期表中，从上到下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径的改变有什么特点？问题二：视察碱金属元素的原子结构示意图，它们的原子核外电子排布有什么特点？从哪一点推断出碱金属元素的化学性质具有相像性？◕活动二、钠、钾与氧气的反应钾钠试验操作试验现象

原理

结论金属活动性：K

Na总结▶相同条件下，碱金属从Li到Cs,与O2反应越来越猛烈，产物越来越困难，说明金属越来越活泼。◕活动三、钠、钾与水反应比较钾钠试验操作试验现象钾浮于水面；快速熔化成银色小球；四处游动；反应猛烈；有稍微

；反应后滴入酚酞；溶液变红。

浮在水面上；熔成光亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶的响声；反应后的溶液呈红色

。原理2Na+2H2O=

.2K+2H2O=

.结论金属活动性：K

Na总结▶碱金属都能与水反应，生成氢氧化物并放出氢气；由锂到铯与水反应越来越猛烈。

☑学问点归纳☞学问点1.碱金属元素原子的结构特点☞学问点2.碱金属元素原子结构与性质的关系◕活动四、视察表中的信息，思索碱金属物理性质有什么特点？碱金属单质颜色（常态）密度/g·cm-3熔点/℃沸点/℃Li银白色0.534180.51347Na银白色0.9797.81882.9K银白色0.8663.65774Rb银白色1.53238.89688Cs略带金属光泽1.87928.40678.4☑学问点归纳☞学问点3.碱金属的物理性质【微思索1】对碱金属的单质来说,若对应元素的原子序数越大,其单质的密度是否肯定越大?【典型例题1】下列有关锂、钠、钾、铷、铯说法不正确的是（）A.核电荷数依次增大B.最外层电子数依次增多C.核外电子层数依次增多D.原子半径依次增大答案：B解析：锂、钠、钾、铷、均在第ⅠA族，由上到下电子层数依次增多，核电荷数依次增大，故A正确；B.最外层电子数相同，故B错误；C.核外电子层数依次增多，故C正确；D原子半径依次增大，故D正确。【典型例题2】钾和钠的性质相像，下列说法中能较好地说明这个事实的是（）A.最外层电子数相同B.都是金属元素C.原子半径相差不大D.最高化合价相同答案：A解析：A.钠和钾都位于周期表第ⅠA族，最外层电子数相同，性质相像，故A正确；B金属元素有许多种，但性质不完全相像，故B错误；C.同主族元素原子半径相差较大，但性质相像，同周期元素原子半径相差不大，但性质不同，故C错误；D.最高化合价相同的元素性质不肯定相像，如Mg、Cu最高化合价都为＋2价，但性质不相像，故D错误。【典型例题3】下列关于碱金属某些性质的排列中，不正确的是（）A.原子半径:B.熔点:C.密度:D.沸点:答案：C解析：A.Li、Na、K都是同主族的元素，且原子序数依次增大，原子半径:，A正确；B碱金属元素的单质的熔沸点从上到下渐渐减小，则熔点:，B正确C.碱金属元素单质的密度从上到下呈递增趋势，但Na的密度大于K，C错误；D.碱金属元素的单质的熔沸点从上到下渐渐减小，则沸点:，D正确。【典型例题4】钠、钾、铯均是碱金属元素，下列有关其单质或化合物的说法中正确的是（）A.单质遇水均能猛烈反应，并在水面上四处游动B.单质在空气中均能猛烈燃烧并生成过氧化物C.等质量的碳酸盐与足量盐酸反应生成的气体量依次增加D.它们的氧化物、氢氧化物在熔融状态下均能导电答案：D解析：A.碱金属从锂到铯，单质密度呈增大趋势，其中的密度比水大，沉在水底反应，故A错误；B钾、燃烧时生成比过氧化物组成更困难的物质，故B错误；C.等质量的碳酸盐与足量盐酸反应生成的量依次减小，故C错误；D.它们的氧化物、氢氧化物均是离子化合物，熔融状态下均能导电，故D正确。二、卤族元素的认知◕活动一、相识卤族元素原子的结构元素名称元素符号质子数原子结构示意图最外层电子数电子层数原子半径/nm氟F9120.152氯Cl17130.186溴Br35140.227碘I53150.248◕活动二、相识卤族元素单质的物理性质卤素单质颜色（常态）密度熔点/℃沸点/℃F2

（易液化）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（易升化）紫黑色固体4.93g·cm-3113.5184.4☑学问点归纳☞学问点1.卤族元素原子结构特点☞学问点2.卤族单质的物理性质◕活动三、相识卤族元素单质与氢气的反应F2Cl2Br2I2与H2反应条件______________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、易分解结论F2→I2：与H2化合越来越_____，氢化物稳定性渐渐_______◕活动四、卤素单质间的置换反应试验名称操作现象结论氯置换溴氧化性：氯置换碘氧化性：溴置换碘氧化性：☞学问点3.卤族元素的化学性质归纳随着核电荷数增加，卤素单质与H2反应的猛烈程度渐渐，生成的气态氢化物的稳定性渐渐，卤素单质的氧化性渐渐。即氧化性：。单质间的置换反应：①Cl2与NaBr溶液反应:。②Cl2与KI溶液反应:。③Br2与KI溶液反应:。Cl2、Br2、I2的氧化性由强到弱的依次为。☞学问点4.卤族原子的结构与化学性质的关系卤素原子结构卤素的性质相像性最外层电子数都是7都易得电子，达到8电子稳定结构，具有较强的氧化性递变性随着核电荷数的增多，电子层数渐渐增多，原子半径渐渐增大原子核最外层电子的吸引力渐渐减小，从F到I，原子得电子的实力渐渐减弱，元素的非金属性渐渐减弱，即氧化性渐渐减弱。【典型例题5】氟、氯、溴、碘四种元素原子结构的相同点是（）A.最外层电子数相同B.电子层数相同C.核外电子总数相同D.都易失去电子答案：A【典型例题6】下列关于卤族元素结构和性质的说法错误的是（）A.F、Cl、Br、I原子半径依次增大B.F、Cl、Br、I的电子层数渐渐增多C.F、Cl、Br、I离子的还原性依次减弱D.的氧化性渐渐减弱答案：C解析：第ⅦA族元素中，随着原子序数的增大，原子半径依次增大、得电子实力渐渐减弱、氢化物的酸性渐渐增加、单质的沸点渐渐增大、单质的氧化性渐渐减弱、氢化物的还原性渐渐增加、单质与氢气化合渐渐困难、氢化物的沸点渐渐增大（HF除外）、氢化物的稳定性渐渐减弱。【典型例题7】关于卤素的下列叙述中正确的是（）A.卤素是典型的非金属元素，因此不能与其他非金属元素化合B.卤素单质越活泼，其熔、沸点越高C.卤素各单质都能和水猛烈反应D.卤素单质都能与化合答案：D解析：A.卤素单质具有氧化性，能与具有还原性的非金属单质反应，在肯定条件下与、P等反应，故A错误；B卤族元素的非金属性越强对应的单质越活泼，卤族元素从上到下对应单质的熔沸点渐渐上升，活泼性减弱，故B错误；C.元素的非金属性越弱，越难以与水反应，和冷水猛烈反应，但与水反应缓慢，故C错误；D.卤素单质都具有氧化性，可与氢气发生化合反应，故D正确。【典型例题8】下列有关卤族元素的说法中，正确的是（）A.原子半径:F＞Cl＞Br＞IB.最外层电子数:F＞Cl＞Br＞IC.熔、沸点:D.热稳定性:HF＞HCl＞HBr＞HI答案：D解析：同主族从上到下原子半径渐渐增大，则原子半径:，A错误；B.同主族元素的最外层电子数相同，则最外层电子数:F＝Cl＝Br＝I，B错误；C.同主族从上到下卤素单质的熔、沸点渐渐上升，则熔沸点:，C错误；D.同主族从上到下非金属性渐渐减弱，非金属性越强，氢化物越稳定，则热稳定性:，D正确。▏重难谨记▏▎✔重难点剖析▶重难点剖析1碱金属化学性质的相像性和递变性1.碱金属单质的相像性2、碱金属单质的递变性①与O2反应：从Li→Cs,与O2反应越来越猛烈，产物越来越困难。②与H2O反应：从从Li→Cs,与H2O反应越来越猛烈。③最高价氧化物对应水化物的碱性碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH▶重难点剖析2卤素单质化学性质的相像性和递变性1.碱金属单质的相像性①与H2反应：X2+H22HX②与活泼金属反应：2Na+X22NaX③与H2O反应：X2＋H2O=HX＋HXO、2F2＋2H2O=4HF＋O2④与NaOH溶液反应：X2＋2NaOH=NaX＋NaXO＋H2O2、碱金属单质的递变性①与H2反应的猛烈程度：F2＞Cl2＞Br2＞I2②氢化物的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI③最高价氧化物对应水化物的酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4▶重难点剖析3同主族元素的性质与原子结构的关系【课后练习】1.关于碱金属单质的下列叙述中，正确的是（）A.从锂→铯密度渐渐增大B.在钠、钾、铯三种单质中铯的熔点最低C.铷的密度比钾大，熔点比钾高D.金属钫的熔点比金属钠的熔点高2.关于碱金属单质的性质叙述错误的（）A.都能够在空气中燃烧B.都能够与水猛烈反应C.都是松软的银白色金属（铯略带金色）D.都可以保存在煤油中3.以下各项叙述中错误的是（）A.原子半径由小到大的依次是B.同一种碱金属元素的离子半径比原子半径小C.碱金属单质的密度比较为D.碱金属离子的氧化性比较为4.关于碱金属元素的表述正确的是（）A.碱金属是对应周期中金属性最强的元素B.从上至下单质氧化性渐渐减弱C.Li、Na、K单质均应保存在煤油中D.Li、Na、K燃烧均生成过氧化物5.试依据碱金属元素性质的递变规律推想下列说法，其中不正确的是（）A.碳酸铯比碳酸氢铯稳定B.氢氧化铯是一种强碱C.可能存在过氧化铯D.铯在金属活动性依次中排在钾后面6.下列关于碱金属元素的叙述中错误的是（）A.单质在空气中燃烧的产物中，碱金属元素均呈＋1价B.单质都能与水反应生成氢气和碱C.从锂到铯，原子半径渐渐增大，金属性渐渐增加D.单质中锂的密度最小、的熔点最高7.卤素单质与氢气都能反应，反应产物是卤化氢（），这是卤素性质的相像性；但其反应条件不同，从“黑暗中即可猛烈爆炸”→“不断加热才能缓慢反应”，这是其性质的递变性，其性质递变性缘由是（）A.最外层电子数相同B.都是双原子分子C.电子层数不同D.卤化氢中卤素都是一1价8.下列关于卤素（用X表示）的叙述正确的是（）A.卤素单质与水反应的通式为B.卤化氢都易溶于水，其水溶液都是强酸C.卤素单质都有颜色，都有毒D.卤素最高价含氧酸的通式为9.下列关于卤素（用X表示）的叙述中正确的是（）A.卤素单质的颜色从随相对分子质量增大而渐渐加深B.HX都极易溶于水，HX热稳定性随X的核电荷数增加而增加C.卤素单质与水反应均可用表示D.离子的还原性依次为:，因此相对分子质量小的卤素单质均可将相对分子质量大的卤素从其盐溶液中置换出来10.为探究同主族非金属元素性质的递变规律,某探讨性学习小组的甲同学设计了如图所示的试验装置,其中A装置内可生成。（1）甲同学的部分试验记录如下:B处棉花变成蓝色;C处棉花变成橙红色。甲同学由此现象得出的结论是同主族从上到下元素的非金属性减弱。

①B处发生反应的化学方程式为__________。

②甲同学的结论是__________(填“正确”或“不正确”)的,理由是__________。

（2）乙同学认为应将甲同学试验中B、C两处的棉花调换位置,用氯气先置换出溴,然后溴再与KI接触,以推断与KI能否发生反应。该设想是__________(填“合理”或“不合理”)的,缘由是__________。

（3）丙同学在甲同学的试验结束后,取出C处的棉花,将其与另一个沾有淀粉—KI溶液的棉花(E)接触,发觉E渐渐出现蓝色,结合甲的试验现象,他认为可以确定同主族元素非金属性的递变规律,你同意此种观点吗?__________(填“同意”或“不同意”),理由是__________。

（4）丁同学综合分析了前面几位同学的试验,认为若将沾有溶液的棉花置于玻璃管中适当的位置,此试验还可以同时探究同周期元素性质的递变规律,他提出此观点的依据是__________,预期的现象与结论是__________,相应反应的离子方程式为__________。答案及解析1.答案：B解析：碱金属元素随着原子序数的增大，其单质的熔点、沸点依次降低，密度有增大趋势（但钾反常）；钠、钾、三种单质中，钠的熔点最高，铯的熔点最低碱金属单质中，钫的熔点最低，与钾相比较，铷的密度比钾大，熔点比钾低。2.答案：D解析：A.碱金属在空气中能燃烧生成氧化物、过氧化物或超氧化物等，即碱金属都能够在空气中燃烧，故A正确；B.碱金属性质活泼，都能够置换水中的氢，故B正确；C.除铯外，碱金属单质均为银白色金属，质软，有延展性，故C正确；D.Li的密度小于煤油，L不能保存在煤油中，其他的碱金属可以保存在煤油中，故D错误。3.答案：D解析：A.同主族元素，从上到下电子层数渐渐增加，原子半径渐渐增大，所以原子半径由小到大的依次是，故A正确；B.碱金属原子失去最外层电子形成离子，同一种碱金属元素的离子半径比原子半径小故B正确；C碱金属单质的密度从上到下有反常的改变（Na与K的位置颠倒），所以碱金属单质的密度比较为，故C正确；D.碱金属单质从上到下失电子实力渐渐增加，还原性增加，对应阳离子的氧化性渐渐减弱，故D错误。4.答案：A解析：A.同一周期，从左向右，金属性渐渐减弱，则碱金属元素是同周期中金属性最强的元素，A正确；B.碱金属元素的单质只能失去电子，体现还原性，能得到电子，故不能体现氧化性，故B错误；C.Li的密度小于煤油，所以L应当用石蜡油保存，故C错误；D.Li燃烧生成氧化锂，不能生成过氧化锂，故D错误。5.答案：D解析：A.碱金属的正盐比酸式盐稳定，故碳酸比碳酸氢铯稳定，A项正确；B.Cs的金属性很强，所以氢氧化铯是一种强碱，B项正确；C.由同族过氧化钠和过氧化钾可知，可能存在过氧化铯，C项正确；D.与钾同主族且在钾下面，铯的金属性比钾强，铯在金属活动性依次中排在钾前面，D项错误。6.答案：D解析：A.碱金属原子最外层只有一个电子，在反应时失去最外层的这个电子，因此燃烧产物中金属元素均呈＋1价，A正确；B.碱金属单质都是活泼的金属，可以与水发生置换反应生成氢气和相应的碱，B正确；C.从锂到，随着原子核外电子层数的增多，原子半径渐渐增大原子失去电子的实力渐渐增加，因此元素的金属性也渐渐增加，C正确；D.从上到下碱金属单质的密度呈增大趋势，所以锂的密度最小，而碱金属单质的熔沸点随原子序数的增大而减小，所以铯的熔点最低，D错误。7.