人教版高中化學(xué)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(shí)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

自主預(yù)習(xí)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(yīng)有輕微爆炸聲并著火燃燒四處游動(dòng)；發(fā)出嘶嘶的響聲；反應(yīng)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＋I(xiàn)2

紫紅Br2＋2KI===2KBr＋I(xiàn)2

增強(qiáng)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(xué)性質(zhì)的關(guān)系當(dāng)堂達(dá)標(biāo)提素養(yǎng)Thankyouforwatching!第3課時(shí)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(gè),在化學(xué)反應(yīng)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(gè),在化學(xué)反應(yīng)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(yīng)生成水,氫元素顯正價(jià),能證明氫元素有一定的金屬性嗎?提示:不能。氫元素在反應(yīng)中顯正價(jià),說(shuō)明氫氣具有還原性,不能說(shuō)氫元素具有金屬性。金屬性是從微觀角度來(lái)講原子的失電子能力;還原性是從宏觀上來(lái)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(hào)______________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(xué)性質(zhì)(1)鈉、鉀與氧氣反應(yīng)比較①實(shí)驗(yàn)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(yīng)方程式:2Na+O2Na2O2、K+O2KO2。③實(shí)驗(yàn)結(jié)論:金屬的活潑性:K__Na。△====△====>(2)鈉、鉀與水反應(yīng)的比較堿金屬單質(zhì)鈉鉀實(shí)驗(yàn)操作

堿金屬單質(zhì)鈉鉀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同點(diǎn)________________________________________________________________________________不同點(diǎn)____________________________________金屬浮在水面上;熔成閃亮的小球;小球四處游動(dòng);發(fā)出嘶嘶的響聲;反應(yīng)后的溶液呈紅色鉀與水的反應(yīng)有輕微爆炸聲并著火燃燒堿金屬單質(zhì)鈉鉀實(shí)驗(yàn)原理__________________________________________實(shí)驗(yàn)結(jié)論與水反應(yīng)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(diǎn)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(yīng),兩者不能在溶液中發(fā)生金屬間的置換反應(yīng)?！厩榫场に伎肌库浥c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(shí)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?提示:用沙土、石棉等覆蓋。(2)鉀燃燒時(shí)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(jiàn)物質(zhì)中大多數(shù)含有鈉元素,其焰色試驗(yàn)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(diǎn)除銫外,其余都呈_____色,它們都比較軟,有延展性,密度較___,熔點(diǎn)較___,導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強(qiáng)銀白小低遞變規(guī)律密度逐漸_____(鈉、鉀反常)熔、沸點(diǎn)逐漸_____個(gè)性特點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(diǎn)相同點(diǎn)①鹵族元素位于周期表第____族;②最外層上都有__個(gè)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(xué)性質(zhì)(1)鹵素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)鹵素單質(zhì)反應(yīng)條件化學(xué)方程式產(chǎn)物穩(wěn)定性F2暗處____________很穩(wěn)定Cl2光照或點(diǎn)燃___________________較穩(wěn)定H2+F2====2HFH2+Cl22HCl鹵素單質(zhì)反應(yīng)條件化學(xué)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(yīng)所需要的條件逐漸_____,反應(yīng)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(qiáng) (

)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(duì)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(yīng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式

靜置后,液體分層,上層接近無(wú)色,下層呈_____色____________________Cl2+2KBr====2KCl+Br2橙紅實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式

靜置后,液體分層,上層接近無(wú)色,下層呈_____色__________________紫紅Cl2+2KI====2KCl+I2實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式

靜置后,液體分層,上層接近無(wú)色,下層呈_____色__________________

結(jié)論Cl2→I2氧化性逐漸_____,相應(yīng)的鹵素離子還原性逐漸_____紫紅Br2+2KI====2KBr+I2減弱增強(qiáng)【情境·思考】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(huì)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(shù)脂等高分子化合物具有防粘、防水、防油、潤(rùn)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(dòng)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)的是哪種單質(zhì)?提示:F2。(2)F在化合物中有無(wú)正價(jià)?提示:F在化合價(jià)中只顯示-1價(jià),無(wú)正價(jià)。四、同主族元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系知識(shí)點(diǎn)一堿金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性【重點(diǎn)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(yīng)越來(lái)越劇烈,產(chǎn)物越來(lái)越復(fù)雜Li2ONa2O、Na2O2K2O、K2O2、KO2氧化物更復(fù)雜LiNaKRbCs單質(zhì)與水反應(yīng)越來(lái)越劇烈反應(yīng)緩慢劇烈反應(yīng)輕微爆炸劇烈爆炸化合物堿性強(qiáng)弱:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH【思考·討論】(1)堿金屬單質(zhì)的化學(xué)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(gè)電子,均易失電子,化學(xué)性質(zhì)活潑,故它們的單質(zhì)具有較強(qiáng)的還原性,能與氧氣等非金屬及水、酸反應(yīng)。(2)堿金屬單質(zhì)的化學(xué)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(duì)最外層電子的引力逐漸減弱,元素金屬性逐漸增強(qiáng),故單質(zhì)的還原性逐漸增強(qiáng),離子的氧化性逐漸減弱?！景咐痉丁俊镜淅?2019·衡水高一檢測(cè))下列說(shuō)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(yīng)時(shí),每個(gè)鐵原子失去2個(gè)電子,每個(gè)鈉原子失去1個(gè)電子,所以Fe的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于NaD.Rb不易與水反應(yīng)放出H2【解題指南】解答本題需注意以下兩點(diǎn):(1)明確金屬性強(qiáng)弱與最高價(jià)氧化物的水化物的堿性強(qiáng)弱的關(guān)系;(2)明確金屬性與失電子的多少無(wú)關(guān)?！窘馕觥窟xB。因?yàn)榻饘傩訪i<Na<K<Rb,所以堿性LiOH<NaOH<KOH<RbOH,Rb比K更易與水反應(yīng),B項(xiàng)正確,A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤;每個(gè)原子失去電子的數(shù)目不能作為判斷金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱的依據(jù),根據(jù)常見(jiàn)金屬活動(dòng)性順序來(lái)看,Fe比Na的金屬活動(dòng)性弱,C項(xiàng)錯(cuò)誤?！痉椒ㄒ?guī)律】金屬性強(qiáng)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(qiáng)。(2)據(jù)金屬活動(dòng)性順序判斷。金屬單質(zhì)的活動(dòng)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(yīng)越劇烈,元素的金屬性越強(qiáng)。②最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性越強(qiáng),元素的金屬性越強(qiáng)。(4)金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)。較活潑的金屬將較不活潑的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái):如Zn+Cu2+====Zn2++Cu,則金屬性:Zn>Cu。(5)據(jù)離子的氧化性強(qiáng)弱判斷。金屬陽(yáng)離子的氧化性越強(qiáng),元素的金屬性越弱。如氧化性:Cu2+>Fe2+,則金屬性:Cu<Fe。【母題追問(wèn)】(1)請(qǐng)預(yù)測(cè)Rb與水反應(yīng)的現(xiàn)象。提示:鈉與水反應(yīng)劇烈,鉀與水反應(yīng)輕微爆炸,Rb更加活潑,反應(yīng)更加劇烈,故可預(yù)測(cè)Rb與水反應(yīng)的現(xiàn)象為劇烈爆炸、燃燒。(2)你能根據(jù)常見(jiàn)的堿的溶解性預(yù)測(cè)LiOH、NaOH、KOH、RbOH的溶解度大小嗎?說(shuō)明理由。提示:LiOH、NaOH、KOH、RbOH屬于同主族元素形成最高價(jià)氧化物的水化物,可通過(guò)其他主族的最高價(jià)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(lái)越易溶,故LiOH、NaOH、KOH、RbOH的溶解度越來(lái)越大。【遷移·應(yīng)用】1.(2019·張家界高一檢測(cè))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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng),其單質(zhì)的失電子能力越強(qiáng),堿金屬族元素,Na、K、Rb、Cs的金屬性依次增強(qiáng),則其單質(zhì)失電子能力依次增強(qiáng),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(qiáng),其最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng),Na、K、Rb、Cs金屬性依次增強(qiáng),則NaOH、KOH、RbOH、CsOH堿性依次增強(qiáng),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(cuò)誤。2.(2019·滄州高一檢測(cè))可能存在的第119號(hào)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(shì),下列有關(guān)“類鈁”的預(yù)測(cè)中錯(cuò)誤的是 (

)A.單質(zhì)有較高的熔點(diǎn)B.“類鈁”在化合物中呈+1價(jià)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(hào)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(diǎn))”的特點(diǎn),A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;84號(hào)元素Po后都是放射性元素,C項(xiàng)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(shì)是逐漸增大的,Li、Na、K比水輕,Rb、Cs、Fr比水重,D項(xiàng)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(shuō):“淳熙十年八月十八日,上詣德壽宮,共請(qǐng)兩殿往浙江觀潮……管軍命于江面分布五陣,乘騎弄旗,標(biāo)槍舞刀,如履平地。點(diǎn)放五色煙炮滿江,及煙收、炮息,則諸船盡藏,不見(jiàn)一只?！睙熁ǖ念伾怯捎诓煌饘僮茻?發(fā)生焰色試驗(yàn)顏色不同造成的。堿金屬灼燒時(shí)火焰呈現(xiàn)特殊顏色。(1)Li在空氣中加熱時(shí)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(shí)點(diǎn)二鹵素單質(zhì)的相似性和遞變性【重點(diǎn)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(yīng)越來(lái)越難與變價(jià)金屬反應(yīng):F2、Cl2、Br2生成高價(jià)金屬鹵化物,I2生成低價(jià)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(jià)氧化物的水化物酸性:HClO4>HBrO4>HIO4(F沒(méi)有最高價(jià)含氧酸)3.特殊性(1)氟元素?zé)o正價(jià),無(wú)含氧酸,而氯、溴、碘元素有最高正價(jià)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(lán)色。(5)氫氟酸為弱酸,而鹽酸、氫溴酸、氫碘酸為強(qiáng)酸。【知識(shí)拓展】溴和碘在有機(jī)溶劑中的顏色溴和碘在有機(jī)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(jī)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(jī)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(yīng)物質(zhì)生成的依據(jù)?！舅伎肌び懻摗?1)相對(duì)分子質(zhì)量小的鹵素單質(zhì)一定能將相對(duì)分子質(zhì)量大的鹵素單質(zhì)從鹵化物溶液中置換出來(lái)嗎?提示:不一定。F2通入溶液中時(shí)通常與水反應(yīng)置換出氧氣。(2)為什么鹵化氫的穩(wěn)定性越來(lái)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(duì)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(lái)越不穩(wěn)定?！景咐痉丁俊镜淅?826年,法國(guó)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(shí),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(xì)地進(jìn)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?？茖W(xué)家把這種新元素稱為“溴”。德國(guó)著名的化學(xué)家李比希也做過(guò)和波拉德相似的實(shí)驗(yàn),看到過(guò)這一奇怪的現(xiàn)象,所不同的是,李比希沒(méi)有深入地鉆研下去,只憑空地?cái)喽ㄟ@深褐色的液體只不過(guò)是氯化碘(ICl)——通氯氣時(shí),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(biāo)簽就完了,從而與溴元素失之交臂,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一新的元素。(1)寫(xiě)出波拉德獲得溴、碘單質(zhì)的離子方程式。(宏觀辨識(shí)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(qiáng)弱,并從原子結(jié)構(gòu)角度解釋原因。(宏觀辨識(shí)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(duì)最外層電子的吸引力逐漸減小,失去電子的能力逐漸增強(qiáng),故Cl-、Br-、I-離子的還原性逐漸增強(qiáng)?！疽?guī)律方法】非金屬性強(qiáng)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(qiáng)。②最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性越強(qiáng),元素的非金屬性越強(qiáng)。(3)非金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng):活潑的非金屬將較不活潑的非金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái):如Cl2+2Br-====2Cl-+Br2,則非金屬性:Cl>Br。(4)據(jù)離子的還原性強(qiáng)弱判斷:非金屬陰離子的還原性越強(qiáng),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(yīng)用】

(教材改編題)下列說(shuō)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(shí),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