4.1.3 碱金属元素的结构和性质 讲义 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

碱金属元素的结构和性质 【核心素养发展目标】 1．知道碱金属元素的原子结构及特点，能说出碱金属元素化学性质的相似性及递变性，能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变规律，形成“结构决定性质”的观念，强化“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养 2．能设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性，提升“科学探究与创新意识”的学科核心素养 【主干知识梳理】 一、碱金属元素的原子结构特点 【思考与交流】填写下表中的信息，并思考在周期表中，从上到下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径的变化有什么特点？ 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 碱 金 属 元 素 锂 Li 3 1 2 0.152 钠 Na 11 1 3 0.186 钾 K 19 1 4 0.227 铷 Rb 37 1 5 0.248 铯 Cs 55 1 6 0.265 结论 碱金属元素原子结构的共同点是最外层电子数均为1，不同点是电子层数依次递增，其变化规律是随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大 1．在周期表中的位置：第ⅠA族 2．相似性：碱金属元素原子的最外层都有1个电子，很容易失去，因此碱金属元素的最高正价为＋1价，最高价氧化物对应的水化物均为强碱(所以称为碱金属)，典型的活泼金属元素 3．递变性：随着原子序数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大 【对点训练1】 1．下列关于碱金属元素的叙述中正确的是(　　) A．原子的最外层电子数都是1，次外层电子数都是8 B．单质的化学性质活泼，易失电子发生还原反应 C．除锂外均以化合态存在于自然界中 D．化合物中碱金属元素的化合价都为＋1价 2．钾和钠的化学性质相似，下列说法能较好地解释这个事实的是(　　) A．原子最外层电子数相同 B．都是金属元素 C．原子半径相差不大 D．最高化合价相同 3．锂(Li)是自然界中最轻的金属，它属于碱金属的一种。下列关于碱金属的说法正确的是(　　) A．和锂在同一主族的都是金属元素 B．Na＋比Li多一个电子层 C．Li、Na、K、Rb＋的最外层都只有一个电子 D．Li是碱金属原子中半径最小的原子 二、碱金属单质的性质 1．碱金属单质的主要物理性质 物质名称 颜色和状态 密度/g·cm－3 熔点/℃ 沸点/℃ 锂 银白色，柔软 0.534 180.5 1 347 钠 银白色，柔软 0.97 97.81 882.9 钾 银白色，柔软 0.86 63.65 774 铷 银白色，柔软 1.532 38.89 688 铯 略带金色光泽，柔软 1.879 28.40 678.4 (1)相似性：碱金属单质都有银白色的金属光泽(铯略带金色光泽)、硬度小、密度小、熔沸点较低，良好的导电、导热性，有延展性，钠钾合金为液态，可做原子反应堆的导热剂 (2)递变性：在碱金属内，随着元素原子核电荷数的增加，单质的熔点和沸点逐渐降低，密度呈增大趋势(但ρNa＞ρK)，且Li、Na、K的密度小于1；Rb、Cs的密度大于1 2．碱金属的化学性质——与钠相似 (1)钠、钾与氧气反应 实验过程 将干燥的坩埚加热，同时切取一块绿豆粒大的钾，用镊子夹取并迅速投到热坩埚中。继续加热片刻，待钾熔化后立即撤掉酒精灯，观察现象 实验操作 实验现象 都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产生紫色火焰，钾燃烧更剧烈 化学方程式 2Na＋O2eq \o(=====,\s\up7(△))Na2O2、K＋O2eq \o(=====,\s\up7(△))KO2 实验结论 金属的活泼性：K＞Na ①Li与O2反应：4Li＋O2eq \o(=====,\s\up7(△))2Li2O (Li与氧气不管常温还是加热都只能生成Li2O) ②Na与O2反应：4Na+O2===2Na2O (常温) 2Na+O2eq \o(=====,\s\up7(△))Na2O2 ③K与O2反应：4K+O2===2K2O (常温) 2K+O2eq \o(=====,\s\up7(点燃))K2O2 K+O2eq \o(=====,\s\up7(点燃))KO2 (超氧化钾) 【微点拨】 ①碱金属与O2反应越来越剧烈，加热时产物更加复杂，如：Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应