新教材高中化學(xué)第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律第一節(jié)第3課時原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)課件新人教版必修第一冊

第3課時原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)一、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系1.金屬元素:原子最外層電子一般少于

4

個,在化學(xué)反應(yīng)中容易

失去電子

,具有

金屬性

。

2.非金屬元素:原子最外層電子一般多于

4

個,在化學(xué)反應(yīng)中容易

得到電子

,具有

非金屬性

。

二、堿金屬元素1.堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)。結(jié)論:堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)的共同點是

最外層電子數(shù)均為1

,不同點是

電子層數(shù)和原子半徑不同

,其變化規(guī)律是隨著核電荷數(shù)的增加,電子層數(shù)逐漸

增多

,原子半徑逐漸

增大

。

微判斷1(1)堿金屬元素原子的次外層電子數(shù)都是8。(

)(2)堿金屬元素的原子半徑隨核電荷數(shù)的增大而增大。(

)(3)堿金屬元素原子的最外層電子數(shù)都是1。(

)×√√2.堿金屬的化學(xué)性質(zhì)。(1)鈉、鉀與氧氣反應(yīng)的比較。①鈉與氧氣反應(yīng):常溫下鈉可被氧氣氧化生成

氧化鈉

;加熱時鈉可在空氣中燃燒發(fā)出黃色火焰,生成

淡黃

色粉末Na2O2。反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為

4Na+O2═2Na2O

,

2Na+O2Na2O2

。

②鉀與氧氣反應(yīng):鉀在空氣中燃燒比鈉更劇烈,產(chǎn)生紫色火焰,產(chǎn)物也比過氧化物復(fù)雜。(2)鈉、鉀與水反應(yīng)的比較。

(3)堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。①堿金屬化學(xué)性質(zhì)的相似性。堿金屬元素最外層電子數(shù)

相同

,均為

1

個電子,因此它們的化學(xué)性質(zhì)

相似

,都能與氧氣等非金屬單質(zhì)以及水反應(yīng)。

②堿金屬元素化學(xué)性質(zhì)的遞變性。隨著核電荷數(shù)的增加,堿金屬元素原子的電子層數(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

,原子失去最外層電子的能力逐漸

增強(qiáng)

。即從鋰到銫,金屬性逐漸

增強(qiáng)

。

3.堿金屬單質(zhì)的主要物理性質(zhì)比較。(1)相似性:除銫略帶金色光澤外,其余都呈

銀白

色,它們都比較軟,有延展性,密度較

小

,熔點較

低

,導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強(qiáng)。

(2)遞變性:從鋰到銫,密度逐漸

增大

(K的密度反常),熔點和沸點逐漸

降低

。

微訓(xùn)練1.堿金屬元素都是典型的活潑金屬,其原因是(

)。A.密度小,熔、沸點低B.在自然界中都以化合態(tài)存在C.常溫下易液化D.最外層只有一個電子,容易失去答案:D解析:結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),因為堿金屬元素原子的最外層只有一個電子,很容易失去,所以化學(xué)性質(zhì)活潑。2.下列關(guān)于堿金屬單質(zhì)的性質(zhì)敘述正確的是(

)。A.在空氣中加熱的生成物都是過氧化物B.與水反應(yīng)都能生成堿和氫氣C.熔、沸點隨原子序數(shù)增加而升高D.還原性隨原子核外的電子層數(shù)的增加而減弱答案:B解析:堿金屬單質(zhì)在空氣中加熱生成的產(chǎn)物不都是過氧化物,如Li在空氣中加熱生成Li2O;堿金屬單質(zhì)都能與水反應(yīng)生成堿和氫氣;堿金屬單質(zhì)的熔、沸點隨原子序數(shù)的增大而降低,還原性隨原子核外的電子層數(shù)的增加而逐漸增強(qiáng)。三、鹵族元素鹵族元素(簡稱鹵素)是典型的

非金屬

元素,它們在自然界中都以

化合

態(tài)存在。

1.鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)。2.鹵素的原子結(jié)構(gòu)特點。(1)相同點:最外層均有7個電子。(2)遞變性:從氟到碘核電荷數(shù)依次增大,電子層數(shù)依次增多,原子半徑依次

增大

。

3.鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。(1)鹵素單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)。(2)鹵素單質(zhì)之間的置換反應(yīng)。

4.鹵族元素化學(xué)性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。(1)相似性:最外層均為7個電子,易得電子。(2)遞變性:從F到I,隨著核電荷數(shù)的增加,鹵族元素原子的電子層數(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

,原子得電子的能力逐漸減弱

。即從F到I,非金屬性逐漸

減弱

。

微判斷2(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(qiáng)。(

)(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。(

)(3)隨核電荷數(shù)增加,鹵素單質(zhì)的熔、沸點逐漸降低。(

)(4)隨核電荷數(shù)增加,鹵素單質(zhì)的氧化性逐漸增強(qiáng)。(

)(5)Cl2可以從KI溶液中置換出I2。(

)(6)Br2可以從NaCl溶液中置換出Cl2。(

)(7)鹵族元素按F、Cl、Br、I的順序非金屬性逐漸減弱的原因主要是隨著核電荷數(shù)增加電子層數(shù)逐漸增多。(

)×√××√×√一

堿金屬元素性質(zhì)的相似性和遞變性重難歸納堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系1.相似性(R表示堿金屬元素)。原子都容易失去最外層的一個電子,化學(xué)性質(zhì)活潑,它們的單質(zhì)都具有較強(qiáng)的還原性,它們都能與氧氣等非金屬單質(zhì)及水反應(yīng)。堿金屬與水反應(yīng)的通式為2R+2H2O═2ROH+H2↑。2.遞變性。隨著原子序數(shù)的遞增,原子半徑逐漸增大,原子核對最外層電子的引力逐漸減弱,堿金屬元素的原子失電子能力逐漸增強(qiáng),金屬性逐漸增強(qiáng)。(2)與O2的反應(yīng)越來越劇烈,產(chǎn)物更加復(fù)雜,如Li與O2反應(yīng)只能生成Li2O,Na與O2反應(yīng)還可以生成Na2O2,而K與O2反應(yīng)能夠生成KO2等。(3)與H2O的反應(yīng)越來越劇烈,如K與H2O反應(yīng)可能會發(fā)生輕微爆炸,Rb與Cs遇水發(fā)生劇烈爆炸。(4)最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性逐漸增強(qiáng)。鉀與水劇烈反應(yīng),甚至在冰上也能著火,生成氫氧化鉀和氫氣,反應(yīng)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(yīng)采取什么方法滅火?(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:(1)用沙土、石棉等覆蓋。(2)生產(chǎn)生活中常見物質(zhì)中大多數(shù)含有鈉元素,燃燒時焰色為黃色,黃色能掩蓋紫色。典例剖析下列各組比較不正確的是(

)。A.鋰與水反應(yīng)不如鈉與水反應(yīng)劇烈B.還原性:K>Na>Li,故K可以從NaCl溶液中置換出金屬鈉C.熔點:Li>Na>KD.堿性:LiOH<NaOH<KOH答案:B解析:A中鋰的金屬活動性比鈉弱,與水反應(yīng)不如鈉劇烈;B中還原性K>Na>Li,但K不能置換出NaCl溶液中的Na,而是先與H2O反應(yīng);C中堿金屬元素從Li到Cs,單質(zhì)的熔點逐漸降低,即單質(zhì)的熔點順序為Li>Na>K>Rb>Cs;D中從Li到Cs,堿金屬元素的金屬性逐漸增強(qiáng),最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性依次增強(qiáng),即堿性LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。學(xué)以致用1.下列關(guān)于堿金屬元素按Li、Na、K、Rb、Cs的順序的敘述中不正確的是(

)。A.堿金屬元素原子最外層都只有一個電子,在化學(xué)反應(yīng)中容易失電子表現(xiàn)出強(qiáng)還原性B.單質(zhì)的熔點和沸點依次遞減C.單質(zhì)都能與水反應(yīng)生成堿,都能在空氣中燃燒生成過氧化物D.原子半徑逐漸增大,單質(zhì)與水反應(yīng)的劇烈程度逐漸增強(qiáng)答案:C解析:金屬鋰在空氣中燃燒只生成氧化物。2.銫是堿金屬元素,下列關(guān)于銫及其化合物的敘述中,不正確的是(

)。A.Cs的密度比水的小B.Cs與水反應(yīng)十分劇烈,甚至?xí)l(fā)生爆炸C.Cs2CO3加熱時不易分解D.CsOH是強(qiáng)堿,其堿性比KOH的強(qiáng)答案:A解析:Cs的密度比水的大,A項錯誤。二

鹵素的原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系重難歸納從原子結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識鹵素性質(zhì)的遞變規(guī)律1.相似性(X表示鹵素)。鹵素原子都容易得到一個電子使其最外層達(dá)到8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),它們的單質(zhì)都是活潑的非金屬單質(zhì),都具有較強(qiáng)的氧化性。(1)與H2在一定條件下反應(yīng)。(3)與H2O反應(yīng)。①X2+H2O═HX+HXO(X=Cl、Br、I);②例外:2F2+2H2O═4HF+O2。(4)與NaOH溶液反應(yīng)。X2+2NaOH═NaX+NaXO+H2O(X=Cl、Br、I)。2.遞變性。(1)與H2反應(yīng)越來越難,對應(yīng)氫化物的熱穩(wěn)定性逐漸減弱,還原性逐漸增強(qiáng),即熱穩(wěn)定性HF>HCl>HBr>HI;還原性:HF<HCl<HBr<HI。(2)最高價氧化物的水化物的酸性逐漸減弱,即酸性:HClO4>HBrO4>HIO4。3.鹵素的特性。(1)氟元素?zé)o正價,無含氧酸。F-的還原性極弱。(2)溴單質(zhì)在常溫下是唯一的一種液態(tài)非金屬單質(zhì)。(3)碘為紫黑色固體,易升華,淀粉溶液遇I2變藍(lán)色。(4)氫氟酸為弱酸,而鹽酸、氫溴酸、氫碘酸為強(qiáng)酸。氟是一種反應(yīng)性能極高的元素,被稱為“化學(xué)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,氟具有很強(qiáng)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(yīng)用于家庭用品、辦公自動化設(shè)備、半導(dǎo)體、汽車等領(lǐng)域。(1)鹵素單質(zhì)中氧化性最強(qiáng)的是哪種?(2)氯氣能從NaBr溶液中置換出Br2,F2比Cl2活潑,F2能否從NaBr溶液中置換出Br2?提示:(1)F2。(2)因為F2能與H2O發(fā)生反應(yīng)(2F2+2H2O══4HF+O2),所以F2不能從NaBr溶液中置換出Br2。典例剖析下列說法正確的是(

)。A.F、Cl、Br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.密度:F2<Cl2<Br2<I2答案:D解析:F的次外層電子數(shù)為2,Br的次外層電子數(shù)為18,A項錯誤。元素的非金屬性強(qiáng)弱可以根據(jù)其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱比較,不能根據(jù)氫化物的酸性強(qiáng)弱比較,B項錯誤。F在化合物中無正化合價,不能形成HFO4,C項錯誤。由鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)可知,D項正確。學(xué)以致用1.下列關(guān)于鹵素(用X表示)的敘述中正確的是(

)。

A.鹵素單質(zhì)與水反應(yīng)均可用X2+H2O══HXO+HX表示B.HX的熱穩(wěn)定性隨鹵素核電荷數(shù)的增加而增強(qiáng)C.鹵素單質(zhì)的顏色從F2到I2逐漸加深D.X-的還原性依次為F-<Cl-<Br-<I-,因此相對分子質(zhì)量小的鹵素單質(zhì)可將相對分子質(zhì)量大的鹵素從其鹽溶液中置換出來答案:C解析:2F2+2H2O══O2+4HF,A項錯誤;HX的熱穩(wěn)定性隨鹵素核電荷數(shù)的增加而減弱,B項錯誤;F2優(yōu)先與水反應(yīng),故F2不能從其他鹵化物的溶液中置換出鹵素單質(zhì),D項錯誤。2.下列關(guān)于鹵族元素的說法正確的是(

)。A.F、Cl、Br、I的最高化合價都為+7價B.鹵族元素的單質(zhì)只有氧化性C.從F到I,原子的得電子能力依次減弱D.鹵素單質(zhì)與H2化合的難易程度按F2、Cl2、Br2、I2的順序由難變易答案:C解析:鹵素原子的最外層電子數(shù)都是7,除F元素外最高化合價均為+7價,F元素沒有正價,A項錯誤。氯氣、溴和碘等均既有氧化性又有還原性,B項錯誤。從F到I,原子核對最外層電子的吸引能力逐漸減弱,原子得電子能力逐漸減弱,C項正確。元素的非金屬性越強(qiáng),對應(yīng)的單質(zhì)越容易與氫氣化合,鹵素單質(zhì)與H2化合由易到難的順序為F2、Cl2、Br2、I2,D項錯誤。1.下列不屬于堿金屬單質(zhì)通性的是(

)。A.都比較柔軟,有延展性

B.導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能強(qiáng)C.焰色試驗中火焰顏色相近D.強(qiáng)還原性答案:C解析:堿金屬元素在焰色試驗中火焰顏色并不相同,如鈉為黃色、鉀為紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃觀察)等,C項符合題意。2.2019年諾貝爾化學(xué)獎頒給幾位在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。鋰單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與鈉類似,活動性比鈉略差。它的密度為0.534g·cm-3,鋰元素的焰色為紫紅色。將綠豆大的鋰投入水中,下列實驗現(xiàn)象合理的有(

)。①鋰沉入水中②鋰浮在水面上③水中有大量氣泡④反應(yīng)后在水中加入幾滴紫色石蕊溶液,溶液變紅⑤反應(yīng)劇烈,發(fā)出紫紅色火焰⑥鋰四處游動A.②⑥ B.①③C.②③⑤ D.②④⑤⑥答案:A解析:鋰單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與鈉類似,活動性比鈉略差,密度為0.534

g·cm-3,比水的密度小,所以將綠豆大的鋰投入水中,鋰浮在水面上,與水反應(yīng)生成LiOH和氫氣,則鋰四處游動,加入幾滴紫色石蕊溶液,溶液變藍(lán),故②⑥正確。3.部分鹵族元素的某種性質(zhì)X隨核電荷數(shù)的變化趨勢如圖所示,則性質(zhì)X可能表示(

)。A.原子半徑B.氫化物的穩(wěn)定性C.原子核外的電子層數(shù)D.單質(zhì)的密度答案:B解析:從Cl到I,原子半徑逐漸增大,A項不符合題意;從Cl到I,氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱,B項符合題意;從Cl到I,原子的核外電子層數(shù)逐漸增多,C項不符合題意;從Cl到I,單質(zhì)的密度逐漸增大,D項不符合題意。4.下列有關(guān)堿金屬元素的敘述正確的是(

)。A.堿金屬單質(zhì)均為銀白色,密度均小于水B.堿金屬單質(zhì)從Li到Cs,熔點依次升高C.氫氧化銫的堿性強(qiáng)于氫氧化鈉的D.堿金屬元素形成的陽離子,從Li+到Cs+的氧化性依次增強(qiáng)答案:C解析:Rb和Cs的密度大于水,Cs略帶金色光澤,Li、Na、K和Rb都是銀白色的,A項錯誤。堿金屬單質(zhì)從Li到Cs,熔點依次降低,還原性依次增強(qiáng),形成的陽離子的氧化性依次減弱,對應(yīng)的氫氧化物堿性依次增強(qiáng),C項正確,B、D項錯誤。5.向含有NaBr和KI的混合溶液中通入過量Cl2,充分反應(yīng)后將溶液蒸干并灼燒所得物質(zhì),最后剩余的固體是(

)。A.NaCl和