人教版高中化學必修一 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表第3課時原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

自主預習探新知4失去電子金屬性4得到電子非金屬性Li312Na1113K1914Rb3715Cs556最外層電子數(shù)均為1電子層數(shù)和原子半徑不同增多增大金屬浮在水面上；熔成閃亮的小球；小球鉀與水的反應有輕微爆炸聲并著火燃燒四處游動；發(fā)出嘶嘶的響聲；反應后的溶液呈紅色2NaOH＋H2↑

2KOH＋H2↑

＞＞銀白小低增大降低升高淡黃綠黃綠深紅棕紫黑增大增大ⅦA7增多橙紅Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2

紫紅Cl2＋2KI===2KCl＋I2

紫紅Br2＋2KI===2KBr＋I2

增強減弱核心突破攻重難

堿金屬元素性質(zhì)的相似性和遞變性

鹵素的原子結(jié)構(gòu)與化學性質(zhì)的關(guān)系當堂達標提素養(yǎng)Thankyouforwatching!第3課時原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

一、元素的性質(zhì)1.金屬性金屬元素的原子最外層電子一般少于4個,在化學反應中容易_________,具有_______。即金屬元素的金屬性是指金屬元素的原子所具有的_________的能力。失去電子金屬性失去電子2.非金屬性非金屬元素的原子最外層電子一般多于4個,在化學反應中容易_________,具有_________。即非金屬元素的非金屬性是指非金屬元素的原子所具有的_________的能力。得到電子非金屬性得到電子【想一想】

氫氣與氧氣反應生成水,氫元素顯正價,能證明氫元素有一定的金屬性嗎?提示:不能。氫元素在反應中顯正價,說明氫氣具有還原性,不能說氫元素具有金屬性。金屬性是從微觀角度來講原子的失電子能力;還原性是從宏觀上來講物質(zhì)具有的失電子能力。二、堿金屬元素1.堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)元素名稱_______________元素符號______________LiNaKRbCs鋰鈉鉀銣銫原子結(jié)構(gòu)示意圖原子半徑/nm0.1520.1860.2270.2480.265結(jié)論(1)堿金屬元素的原子最外層電子數(shù)都是__。(2)堿金屬元素的原子隨核電荷數(shù)逐漸增大,電子層數(shù)逐漸_____,原子半徑逐漸_____。1增多增大2.堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)(1)鈉、鉀與氧氣反應比較①實驗現(xiàn)象:都能在空氣中燃燒,鈉產(chǎn)生黃色火焰,鉀產(chǎn)生紫色火焰,鉀燃燒更劇烈。②反應方程式:2Na+O2Na2O2、K+O2KO2。③實驗結(jié)論:金屬的活潑性:K__Na?！?===△====>(2)鈉、鉀與水反應的比較堿金屬單質(zhì)鈉鉀實驗操作

堿金屬單質(zhì)鈉鉀實驗現(xiàn)象相同點________________________________________________________________________________不同點____________________________________金屬浮在水面上;熔成閃亮的小球;小球四處游動;發(fā)出嘶嘶的響聲;反應后的溶液呈紅色鉀與水的反應有輕微爆炸聲并著火燃燒堿金屬單質(zhì)鈉鉀實驗原理__________________________________________實驗結(jié)論與水反應劇烈程度:K__Na;金屬的活潑性:K__Na。2Na+2H2O====2NaOH+H2↑2K+2H2O====2KOH+H2↑>>【巧判斷】(1)堿金屬元素即ⅠA元素。 (

)提示:×。第ⅠA元素包括氫元素和堿金屬元素。(2)從上到下,堿金屬單質(zhì)密度依次增大,熔、沸點依次降低。 (

)提示:×。鉀的密度比鈉小。(3)K比Na活潑,故K可以從鈉鹽溶液中置換出Na。

(

)提示:×。鈉、鉀均與水反應,兩者不能在溶液中發(fā)生金屬間的置換反應?！厩榫场に伎肌库浥c水劇烈反應,甚至在冰上也能著火,生成氫氧化鉀和氫氣,反應時放出的熱量能使金屬鉀熔化,并引起鉀和氫氣燃燒。(1)鉀失火,應采取什么方法滅火?提示:用沙土、石棉等覆蓋。(2)鉀燃燒時為什么看到的是黃色火焰而不是紫色火焰?提示:生產(chǎn)生活中常見物質(zhì)中大多數(shù)含有鈉元素,其焰色試驗為黃色,黃色能掩蓋紫色。3.堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)元素Li、Na、K、Rb、Cs(原子序數(shù)增大)相同點除銫外,其余都呈_____色,它們都比較軟,有延展性,密度較___,熔點較___,導電、導熱性強銀白小低遞變規(guī)律密度逐漸_____(鈉、鉀反常)熔、沸點逐漸_____個性特點①銫略帶金屬光澤;②鋰的密度比煤油的小;③鈉的密度比鉀大增大降低【想一想】

金屬鈉、鉀在實驗室中如何保存?提示:少量的鈉和鉀可保存在煤油中,并密封存放。三、鹵族元素1.鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)F2Cl2Br2I2顏色、狀態(tài)_______色氣體_____色氣體_______色液體_____色固體密度逐漸_____熔、沸點逐漸_____淡黃綠黃綠深紅棕紫黑增大升高2.鹵素的原子結(jié)構(gòu)特點相同點①鹵族元素位于周期表第____族;②最外層上都有__個電子。遞變性從F→I核電荷數(shù)依次_____,電子層數(shù)依次_____,原子半徑依次_____。ⅦA7增大增多增大3.鹵素單質(zhì)的化學性質(zhì)(1)鹵素單質(zhì)與氫氣反應鹵素單質(zhì)反應條件化學方程式產(chǎn)物穩(wěn)定性F2暗處____________很穩(wěn)定Cl2光照或點燃___________________較穩(wěn)定H2+F2====2HFH2+Cl22HCl鹵素單質(zhì)反應條件化學方程式產(chǎn)物穩(wěn)定性Br2加熱______________不如氯化氫穩(wěn)定I2不斷加熱____________不穩(wěn)定結(jié)論從F2到I2,與H2反應所需要的條件逐漸_____,反應劇烈程度依次_____,生成氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次_____。H2+Br22HBrH2+I22HI升高減弱減弱△====△【巧判斷】(1)HX都極易溶于水,它們的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而增強 (

)提示:×。HX的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而減弱。(2)鹵素單質(zhì)的顏色從F2→I2按相對分子質(zhì)量增大而加深 (

)提示:√。從F2→I2鹵素單質(zhì)的顏色逐漸加深。(2)鹵素單質(zhì)之間的置換反應實驗操作實驗現(xiàn)象化學方程式

靜置后,液體分層,上層接近無色,下層呈_____色____________________Cl2+2KBr====2KCl+Br2橙紅實驗操作實驗現(xiàn)象化學方程式

靜置后,液體分層,上層接近無色,下層呈_____色__________________紫紅Cl2+2KI====2KCl+I2實驗操作實驗現(xiàn)象化學方程式

靜置后,液體分層,上層接近無色,下層呈_____色__________________

結(jié)論Cl2→I2氧化性逐漸_____,相應的鹵素離子還原性逐漸_____紫紅Br2+2KI====2KBr+I2減弱增強【情境·思考】氟是一種反應性能極高的元素,被稱為“化學界頑童”。但氟一旦與其他元素結(jié)合,就會成為耐熱、難以被藥品和溶劑侵蝕的具有“高度安全性能”的化合物。氟的化合物化學性質(zhì)穩(wěn)定,氟具有很強的非金屬性。氟樹脂等高分子化合物具有防粘、防水、防油、潤滑、彎曲率低、電氣性能好等優(yōu)異性能。氟元素被廣泛應用于家庭用品、辦公自動化設備、半導體、汽車等領域。(1)鹵素單質(zhì)中氧化性最強的是哪種單質(zhì)?提示:F2。(2)F在化合物中有無正價?提示:F在化合價中只顯示-1價,無正價。四、同主族元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系知識點一堿金屬單質(zhì)化學性質(zhì)的相似性和遞變性【重點釋疑】1.相似性2.遞變性(1)單質(zhì)的還原性與離子的氧化性遞變規(guī)律(2)具體表現(xiàn)LiNaKRbCs單質(zhì)與氧氣反應越來越劇烈,產(chǎn)物越來越復雜Li2ONa2O、Na2O2K2O、K2O2、KO2氧化物更復雜LiNaKRbCs單質(zhì)與水反應越來越劇烈反應緩慢劇烈反應輕微爆炸劇烈爆炸化合物堿性強弱:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH【思考·討論】(1)堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)為什么具有相似性?提示:結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)相似,最外層均有1個電子,均易失電子,化學性質(zhì)活潑,故它們的單質(zhì)具有較強的還原性,能與氧氣等非金屬及水、酸反應。(2)堿金屬單質(zhì)的化學性質(zhì)為什么具有遞變性?提示:堿金屬原子結(jié)構(gòu)存在遞變性。從Li到Cs,隨核電荷數(shù)的增加,電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大,原子核對最外層電子的引力逐漸減弱,元素金屬性逐漸增強,故單質(zhì)的還原性逐漸增強,離子的氧化性逐漸減弱?！景咐痉丁俊镜淅?2019·衡水高一檢測)下列說法中正確的是

(

)A.堿性:LiOH>NaOH>KOH>RbOHB.金屬性:Rb>K>Na>LiC.Fe、Na分別和稀鹽酸反應時,每個鐵原子失去2個電子,每個鈉原子失去1個電子,所以Fe的金屬活動性強于NaD.Rb不易與水反應放出H2【解題指南】解答本題需注意以下兩點:(1)明確金屬性強弱與最高價氧化物的水化物的堿性強弱的關(guān)系;(2)明確金屬性與失電子的多少無關(guān)?！窘馕觥窟xB。因為金屬性Li<Na<K<Rb,所以堿性LiOH<NaOH<KOH<RbOH,Rb比K更易與水反應,B項正確,A、D兩項錯誤;每個原子失去電子的數(shù)目不能作為判斷金屬活動性強弱的依據(jù),根據(jù)常見金屬活動性順序來看,Fe比Na的金屬活動性弱,C項錯誤?！痉椒ㄒ?guī)律】金屬性強弱的判斷依據(jù)(1)據(jù)元素周期表判斷。同一主族,從上到下:元素的金屬性逐漸增強。(2)據(jù)金屬活動性順序判斷。金屬單質(zhì)的活動性減弱,元素的金屬性也減弱。(3)據(jù)單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)判斷。①金屬單質(zhì)與水或酸反應越劇烈,元素的金屬性越強。②最高價氧化物對應的水化物的堿性越強,元素的金屬性越強。(4)金屬單質(zhì)間的置換反應。較活潑的金屬將較不活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來:如Zn+Cu2+====Zn2++Cu,則金屬性:Zn>Cu。(5)據(jù)離子的氧化性強弱判斷。金屬陽離子的氧化性越強,元素的金屬性越弱。如氧化性:Cu2+>Fe2+,則金屬性:Cu<Fe?！灸割}追問】(1)請預測Rb與水反應的現(xiàn)象。提示:鈉與水反應劇烈,鉀與水反應輕微爆炸,Rb更加活潑,反應更加劇烈,故可預測Rb與水反應的現(xiàn)象為劇烈爆炸、燃燒。(2)你能根據(jù)常見的堿的溶解性預測LiOH、NaOH、KOH、RbOH的溶解度大小嗎?說明理由。提示:LiOH、NaOH、KOH、RbOH屬于同主族元素形成最高價氧化物的水化物,可通過其他主族的最高價氧化物的水化物的溶解性證明,如Mg(OH)2(難溶于水)、Ca(OH)2(微溶于水)、Ba(OH)2越來越易溶,故LiOH、NaOH、KOH、RbOH的溶解度越來越大?！具w移·應用】1.(2019·張家界高一檢測)下列有關(guān)第ⅠA族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律不正確的是 (

)A.Na、K、Rb、Cs單質(zhì)的失電子能力依次增強B.Na、K、Rb、Cs的原子半徑依次增大C.NaOH、KOH、RbOH、CsOH堿性依次增強D.Na、K、Rb、Cs最外層電子數(shù)依次增多【解析】選D。同一主族元素,元素的金屬性越強,其單質(zhì)的失電子能力越強,堿金屬族元素,Na、K、Rb、Cs的金屬性依次增強,則其單質(zhì)失電子能力依次增強,A正確;同一主族元素,其原子半徑隨著原子序數(shù)增大而增大,Na、K、Rb、Cs原子序數(shù)依次增大,其原子半徑依次增大,B正確;元素的金屬性越強,其最高價氧化物的水化物的堿性越強,Na、K、Rb、Cs金屬性依次增強,則NaOH、KOH、RbOH、CsOH堿性依次增強,C正確;同一主族元素最外層電子數(shù)相同,所以Na、K、Rb、Cs的最外層電子數(shù)相同,都是1,D錯誤。2.(2019·滄州高一檢測)可能存在的第119號未知元素,有人稱為“類鈁”。根據(jù)周期表結(jié)構(gòu)及元素性質(zhì)變化趨勢,下列有關(guān)“類鈁”的預測中錯誤的是 (

)A.單質(zhì)有較高的熔點B.“類鈁”在化合物中呈+1價C.“類鈁”具有放射性D.“類鈁”單質(zhì)的密度大于1g·cm-3【解析】選A。119號元素在周期表中位于第八周期ⅠA族,所以性質(zhì)與鈁相似:具有“軟、輕、低(熔、沸點)”的特點,A項錯誤,B項正確;84號元素Po后都是放射性元素,C項正確;堿金屬雖然都是輕金屬,但同主族從上到下密度的變化趨勢是逐漸增大的,Li、Na、K比水輕,Rb、Cs、Fr比水重,D項正確?！舅仞B(yǎng)提升】《后武林舊事》記有宋孝宗觀海潮放煙火的情景說:“淳熙十年八月十八日,上詣德壽宮,共請兩殿往浙江觀潮……管軍命于江面分布五陣,乘騎弄旗,標槍舞刀,如履平地。點放五色煙炮滿江,及煙收、炮息,則諸船盡藏,不見一只?！睙熁ǖ念伾怯捎诓煌饘僮茻?發(fā)生焰色試驗顏色不同造成的。堿金屬灼燒時火焰呈現(xiàn)特殊顏色。(1)Li在空氣中加熱時的產(chǎn)物是什么?提示:Li2O。(2)碳酸銫受熱能分解嗎?提示:堿金屬的碳酸鹽很穩(wěn)定,受熱難分解。知識點二鹵素單質(zhì)的相似性和遞變性【重點釋疑】1.相似性2.遞變性(1)鹵素單質(zhì)的氧化性及鹵離子的還原性遞變規(guī)律(2)具體表現(xiàn)物質(zhì)性質(zhì)單質(zhì)與H2反應越來越難與變價金屬反應:F2、Cl2、Br2生成高價金屬鹵化物,I2生成低價金屬碘化物物質(zhì)性質(zhì)氫化物穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr>HI還原性:HF<HCl<HBr<HI酸性:HF<HCl<HBr<HI最高價氧化物的水化物酸性:HClO4>HBrO4>HIO4(F沒有最高價含氧酸)3.特殊性(1)氟元素無正價,無含氧酸,而氯、溴、碘元素有最高正價和含氧酸。(2)X2+H2O====HX+HXO,而2F2+2H2O====4HF+O2。(3)溴單質(zhì)在常溫下是唯一一種液態(tài)非金屬單質(zhì)。(4)碘為紫黑色固體,易升華,淀粉遇I2變藍色。(5)氫氟酸為弱酸,而鹽酸、氫溴酸、氫碘酸為強酸。【知識拓展】溴和碘在有機溶劑中的顏色溴和碘在有機溶劑中濃度不同,顏色不同。碘在水中一般為黃色到褐色,在有機溶劑中一般為紫色到紫紅色;溴在水中一般為黃色到棕色,在有機溶劑中一般為橙色到橙紅色。在一定條件下,溶液顏色可以作為判斷是否有相應物質(zhì)生成的依據(jù)。【思考·討論】(1)相對分子質(zhì)量小的鹵素單質(zhì)一定能將相對分子質(zhì)量大的鹵素單質(zhì)從鹵化物溶液中置換出來嗎?提示:不一定。F2通入溶液中時通常與水反應置換出氧氣。(2)為什么鹵化氫的穩(wěn)定性越來越弱?提示:從F到I,隨核電荷數(shù)的增加,電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大,原子核對最外層電子的引力逐漸減弱,得電子能力逐漸減弱,元素非金屬性逐漸減弱,故氫化物越來越不穩(wěn)定?！景咐痉丁俊镜淅?826年,法國的一位青年波拉德把海藻燒成灰,用熱水浸取,再往里通氯氣,這時,就得到紫黑色的固體——碘晶體。他發(fā)現(xiàn)在提取后的母液底部,總沉著一層深褐色的液體,這液體具有刺鼻的臭味。詳細地進行研究后證明,這深褐色的液體,是一種人們還未發(fā)現(xiàn)的新元素。科學家把這種新元素稱為“溴”。德國著名的化學家李比希也做過和波拉德相似的實驗,看到過這一奇怪的現(xiàn)象,所不同的是,李比希沒有深入地鉆研下去,只憑空地斷定這深褐色的液體只不過是氯化碘(ICl)——通氯氣時,氯和碘形成的化合物。因此,他只是往瓶子上貼了一張“氯化碘”的標簽就完了,從而與溴元素失之交臂,沒有發(fā)現(xiàn)這一新的元素。(1)寫出波拉德獲得溴、碘單質(zhì)的離子方程式。(宏觀辨識與微觀探析)提示:Cl2+2Br-====Br2+2Cl-,Cl2+2I-====I2+2Cl-。(2)比較Cl-、Br-、I-的還原性強弱,并從原子結(jié)構(gòu)角度解釋原因。(宏觀辨識與微觀探析)提示:Cl-、Br-、I-的還原性:Cl-<Br-<I-。按Cl-、Br-、I-順序,離子的電子層數(shù)逐漸增多,離子半徑逐漸增大,原子核對最外層電子的吸引力逐漸減小,失去電子的能力逐漸增強,故Cl-、Br-、I-離子的還原性逐漸增強?！疽?guī)律方法】非金屬性強弱的判斷依據(jù)(1)據(jù)元素周期表判斷。同一主族,從上到下:元素的非金屬性逐漸減弱。(2)據(jù)單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)判斷。①單質(zhì)與氫氣化合越容易(或氫化物越穩(wěn)定),元素的非金屬性越強。②最高價氧化物對應的水化物的酸性越強,元素的非金屬性越強。(3)非金屬單質(zhì)間的置換反應:活潑的非金屬將較不活潑的非金屬從其鹽溶液中置換出來:如Cl2+2Br-====2Cl-+Br2,則非金屬性:Cl>Br。(4)據(jù)離子的還原性強弱判斷:非金屬陰離子的還原性越強,元素的非金屬性越弱。如還原性:Cl-<I-,非金屬性:Cl>I?！具w移·應用】

(教材改編題)下列說法正確的是 (

)A.氟、氯、溴原子的最外層電子數(shù)都是7,次外層電子數(shù)都是8B.從HF、HCl、HBr、HI酸性遞增的事實,推出F、Cl、Br、I的非金屬性遞增規(guī)律C.酸性:HFO4>HClO4>HBrO4>HIO4D.砹是原子序數(shù)最大的鹵族元素,根據(jù)鹵素性質(zhì)的相似性,砹微溶于水,易溶于CCl4【解析】選D。F的次外層電子數(shù)為2,Br的次外層電子數(shù)為1