新教材適用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第4章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律第1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)學(xué)案新人教版必修第一冊

第3課時(shí)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．以堿金屬元素為例，了解主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。2．能初步運(yùn)用原子結(jié)構(gòu)理論理解堿金屬性質(zhì)的相像性和遞變性。核心素養(yǎng)1．能從原子水平相識堿金屬的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和改變，形成“結(jié)構(gòu)確定性質(zhì)”的觀念，并理解其性質(zhì)的遞變規(guī)律，培育宏觀辨識與微觀探析實(shí)力。2．以ⅠA族的堿金屬為例，通過試驗(yàn)探究相識同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，并能用原子結(jié)構(gòu)理論加以說明，培育科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。一、元素化學(xué)性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系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)中簡單_失去電子__，具有_金屬性__。即元素的金屬性是指元素的原子所具有的_失去電子__的實(shí)力。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)中簡單_得到電子__，具有_非金屬性__。即元素的非金屬性是指元素的原子所具有的_得到電子__的實(shí)力。3．稀有氣體稀有氣體元素的原子最外層電子數(shù)為_8__(氦為_2__)個(gè)，在化學(xué)反應(yīng)中既不簡單_得到__電子，也不簡單_失去__電子，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。結(jié)論：原子結(jié)構(gòu)確定元素的_化學(xué)性質(zhì)__。正誤推斷(1)最外層電子數(shù)為2的元素肯定為金屬元素。(×)(2)金屬元素的最外層電子數(shù)肯定小于4。(×)(3)非金屬元素原子都易得電子。(×)應(yīng)用體驗(yàn)1．已知某元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示：(1)該元素在周期表中的位置：_第五周期第ⅦA族__。(2)預(yù)料該元素的單質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中簡單_得到1個(gè)__電子，常表現(xiàn)為_－1__價(jià)。2．下列原子結(jié)構(gòu)示意圖中：(1)易形成陽離子的是_CD__(填字母，下同)。(2)易形成陰離子的是_A__。(3)易與氯氣化合組成XY2型化合物的是_D__。二、堿金屬元素1．堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)元素名稱_鋰___鈉___鉀___銣___銫__元素符號_Li___Na___K___Rb___Cs__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_1__，均易_失去__電子，有較強(qiáng)_還原性__，堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)_相像__。(2)堿金屬元素的原子隨核電荷數(shù)漸漸增大，電子層數(shù)漸漸_增多__，原子半徑漸漸_增大__2．堿金屬化學(xué)性質(zhì)比較(1)鈉、鉀與氧氣的反應(yīng)試驗(yàn)現(xiàn)象在空氣中燃燒，鈉產(chǎn)生_黃色__火焰，鉀產(chǎn)生_紫色__火焰，鉀燃燒更猛烈化學(xué)方程式2Na＋O2_Na2O2__K＋O2多種氧化物(產(chǎn)物中金屬均為＋1價(jià))試驗(yàn)結(jié)論鉀原子半徑比鈉原子_大__，對最外層電子的引力_弱__，鉀比鈉更_活潑__，同理，鋰可以與O2反應(yīng)，但不如鈉猛烈。4Li＋O22Li2O(2)鈉、鉀與水反應(yīng)的比較堿金屬單質(zhì)鈉鉀試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象相同點(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)后的溶液呈紅色不同點(diǎn)_鉀與水的反應(yīng)有稍微爆炸聲并著火燃燒__試驗(yàn)原理2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2K＋2H2O=2KOH＋H2↑試驗(yàn)結(jié)論與水反應(yīng)猛烈程度：K_>__Na；金屬的活潑性：K_>__Na【結(jié)論】(1)堿金屬元素化學(xué)性質(zhì)的相像性：堿金屬元素的原子最外層都有_1__個(gè)電子，且易_失去__，可與氧氣、水等物質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)物中堿金屬元素的化合價(jià)均為_＋1__價(jià)。(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)漸漸_增多__，原子半徑漸漸_增大__，原子核對最外層電子的引力漸漸_減弱__，原子失去最外層電子的實(shí)力漸漸_增加__，元素的金屬性漸漸增加。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_銀白__色，它們都比較軟，有延展性，密度較_小__，熔點(diǎn)較_低__，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強(qiáng)遞變規(guī)律密度漸漸_增大__(鈉、鉀反常)熔、沸點(diǎn)漸漸_降低__特性特點(diǎn)①銫略帶金屬色光澤；②鋰的密度比煤油的小；③鈉的密度比鉀大正誤推斷(1)從鋰到銫，堿金屬元素單質(zhì)的密度依次增大。(×)(2)Li、Na、K在空氣中燃燒均生成過氧化物。(×)(3)堿金屬元素原子隨核電荷數(shù)增加，其單質(zhì)與水反應(yīng)越來越猛烈。(√)(4)堿金屬元素單質(zhì)都應(yīng)當(dāng)保存在煤油中。(×)(5)K比Na活潑，故K可以從鈉鹽溶液中置換出Na。(×)(6)堿金屬元素在自然界中能以游離態(tài)存在。(×)應(yīng)用體驗(yàn)1．下列關(guān)于銫及其化合物的說法中不正確的是(D)A．氫氧化銫是一種強(qiáng)堿，比KOH的堿性強(qiáng)B．銫與水或酸溶液反應(yīng)猛烈，都生成氫氣C．Cs的還原性比Na強(qiáng)，故Na＋的氧化性大于Cs＋D．Cs2CO3不易溶于水解析：Cs的最外層電子數(shù)是1，電子層數(shù)比K的多，故Cs的金屬性比K強(qiáng)，CsOH的堿性比KOH強(qiáng)，A項(xiàng)正確；銫與Na性質(zhì)相像，與水或酸反應(yīng)更猛烈，都生成H2，B項(xiàng)正確；Cs的還原性比Na強(qiáng)，所以Na＋的得電子實(shí)力比Cs＋強(qiáng)，C項(xiàng)正確；因?yàn)镹a2CO3、K2CO3均易溶于水，所以Cs2CO3也易溶于水，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．鋰(Li)是一種銀白色的金屬元素，質(zhì)軟，是密度最小的金屬。用于原子反應(yīng)堆、制輕合金及電池等，鋰電池或鋰離子電池備受人們推崇。鋰(Li)不行能具有的性質(zhì)是(D)A．鋰在空氣中燃燒只會(huì)生成氧化鋰B．鋰很軟，用小刀可以切割C．鋰的熔點(diǎn)比金屬銫高D．金屬鋰可以保存在煤油或液體石蠟中解析：鋰較其他堿金屬活潑性差，燃燒生成氧化鋰，A項(xiàng)正確；堿金屬都很軟，可用小刀切割，B項(xiàng)正確；堿金屬由Li到Cs熔點(diǎn)漸漸降低，C項(xiàng)正確；金屬鋰的密度比煤油的小，所以不能保存在煤油中，D項(xiàng)不正確。三、鹵族元素1．鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)鹵素單質(zhì)顏色(常態(tài))密度熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃F2淡黃綠色(氣體)1.69g·L－1(15℃)－219.6－188.1Cl2黃綠色(氣體)3.214g·L－1(0℃)－101－34.6Br2深紅棕色(液體)3.119g·cm－3(20℃)－7.258.78I2紫黑色(固體)4.93g·cm－3113.5184.4分析上表可知，從F2到I2，顏色漸漸_加深__，熔、沸點(diǎn)漸漸_上升__，密度漸漸_增大__。2．鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)元素名稱氟氯溴碘元素符號_F___Cl___Br___I__原子結(jié)構(gòu)示意圖原子半徑/nm0.0710.0991.121.32依據(jù)上表分析鹵族元素原子結(jié)構(gòu)的相像性和遞變性：(1)相像性：最外層電子數(shù)都是_7__，易_得到__電子而具有較強(qiáng)的非金屬性。(2)遞變性：F→I，核電荷數(shù)依次_增加__，電子層數(shù)依次_增多__，原子半徑漸漸_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H2＋F2=2HF很穩(wěn)定Cl2光照或點(diǎn)燃H2＋Cl22HCl較穩(wěn)定Br2加熱H2＋Br22HBr不如氯化氫穩(wěn)定I2不斷加熱H2＋I(xiàn)22HI不穩(wěn)定結(jié)論從F2到I2，與H2反應(yīng)所須要的條件漸漸_上升__，反應(yīng)猛烈程度依次_減弱__，生成氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次_減弱__(2)鹵素單質(zhì)之間的置換反應(yīng)試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式靜置后，液體分層，上層接近無色，下層呈_橙紅__色Cl2＋2KBr=2KCl＋Br2靜置后，液體分層，上層接近無色，下層呈_紫紅__色Cl2＋2KI=2KCl＋I(xiàn)2靜置后，液體分層，上層接近無色，下層呈_紫紅__色Br2＋2KI=2KBr＋I(xiàn)2結(jié)論Cl2→I2氧化性漸漸_減弱__，相應(yīng)的鹵素離子還原性漸漸_增加__正誤推斷(1)鹵素單質(zhì)都是雙原子分子。(√)(2)單質(zhì)At2是白色固體。(×)(3)同主族元素的單質(zhì)熔、沸點(diǎn)肯定是隨核電荷數(shù)增加而上升。(×)(4)同主族元素從上至下非金屬性漸漸增加。(×)(5)第ⅡA族的鍶的硫酸鹽(SrSO4)是易溶于水的白色固體。(×)應(yīng)用體驗(yàn)1．常溫下，下列鹵素單質(zhì)中為液體的是(C)A．氟 B．氯C．溴 D．碘2．砹(At)是鹵族元素中位于碘后面的元素，推想砹和砹的化合物正確的是(C)A．與H2化合的實(shí)力：At2＞I2B．砹在常溫下是白色固體C．砹原子的最外層上有7個(gè)電子D．砹不能與氫氣反應(yīng)解析：從F到At元素的非金屬性減弱，與H2化合實(shí)力減弱，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從F到At單質(zhì)顏色漸漸加深，砹在常溫下不行能為白色固體，B項(xiàng)錯(cuò)誤，At為第ⅦA元素，最外層上有7個(gè)電子，C項(xiàng)正確；At在加熱條件下可與H2反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．(1)F2通入水中會(huì)猛烈反應(yīng)，且有另一種單質(zhì)氣體生成，請依據(jù)氧化還原反應(yīng)理論書寫化學(xué)方程式：2F2＋2H2O=4HF＋O2。(2)氧化性F2>Cl2，那么能否用F2與NaCl溶液反應(yīng)置換Cl2?_否，F(xiàn)2與H2O先反應(yīng)，無法置換出Cl2。__歸納總結(jié)1．鹵素的特別性(1)在常溫下Br2是唯一的液態(tài)非金屬單質(zhì)，易揮發(fā)。(2)碘為紫黑色固體，易升華，淀粉遇I2變藍(lán)。(3)氟是最活潑的非金屬，沒有正化合價(jià)，氟單質(zhì)與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，先與水反應(yīng)產(chǎn)生HF和O2。2．同主族元素的遞變規(guī)律1．單片銫鉀防火玻璃，是通過特別化學(xué)處理在高溫狀態(tài)下進(jìn)行二十多小時(shí)離子交換，替換了玻璃表面的金屬鈉，形成的低膨脹硅酸鹽玻璃，具備高效的抗熱性能，同時(shí)通過物理處理后，玻璃表面形成高強(qiáng)的壓力，大大提高了抗沖擊強(qiáng)度，當(dāng)玻璃破裂時(shí)呈現(xiàn)微小顆粒狀態(tài)，削減對人體的損害。關(guān)于這種防火玻璃中銫的敘述，正確的是(A)A．CsOH是一種可溶于水的強(qiáng)堿B．Cs在空氣中燃燒，生成一種氧化物Cs2OC．Cs與水反應(yīng)，能發(fā)生爆炸，并放出O2D．加熱Cs2CO3，可生成氧化銫和二氧化碳2．鐳是元素周期表中第七周期ⅡA族元素，關(guān)于其敘述不正確的是(A)A．鐳的金屬性比鈣弱B．單質(zhì)能與水反應(yīng)生成H2C．在化合物中呈＋2價(jià)D．碳酸鐳難溶于水解析：同主族金屬元素從上至下金屬性增加，鐳位于鈣下面，鐳的金屬性比鈣強(qiáng)，所以選A。3．下列關(guān)于鹵素(F、Cl、Br、I)敘述正確的是(C)A．其單質(zhì)在常壓下的沸點(diǎn)，隨著鹵素核電荷數(shù)的增多漸漸降低B．單質(zhì)和水反應(yīng)通式：X2＋H2O=HX＋HXO(用X表示鹵素)，猛烈程度隨著核電荷數(shù)的增多而減弱C．單質(zhì)和氫氣反應(yīng)的通式：X2＋H2=2HX(條件不同)，猛烈程度隨著鹵素核電荷數(shù)的增多而減弱D．隨著鹵素核電荷數(shù)的增多，單質(zhì)的氧化性漸漸增加解析：鹵素單質(zhì)在常壓下的沸點(diǎn)，隨著鹵素核電荷數(shù)的增多漸漸上升，A項(xiàng)不正確；單質(zhì)氟和水反應(yīng)生成HF和氧氣，B項(xiàng)不正確；同主族自上而下非金屬性漸漸減弱，所以與H2反應(yīng)的猛烈程度漸漸減弱，C項(xiàng)正確；隨著鹵素核電荷數(shù)的增多，單質(zhì)的氧化性漸漸減弱，D項(xiàng)不正確。4．A、B、C、D為按依次排列的前四種鹵素單質(zhì)，細(xì)致分析下表中的數(shù)據(jù)，回答有關(guān)問題。鹵素單質(zhì)密度沸點(diǎn)/℃熔點(diǎn)/℃A1.69g·L－1(0℃)－188.1－219.6B3.214g·L－1(0°C)－34.6－101C3.119g·cm－3(20℃)58.78－7.2D4.93g·cm－3184.4113.5(1)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為液體的鹵素單質(zhì)是_C__(填字母，下同)，為固體的鹵素單質(zhì)是_D__。(2)A的相對分子質(zhì)量為_38__(保留整數(shù))。(3)寫出B與水反應(yīng)的化學(xué)方程式Cl2＋H2O=HCl＋HClO。(4)鹵素單質(zhì)B、C、D的氧化性由大到小的依次為_