第1节 第3课时 原子结构与元素的性质（课件）-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中化学必修第一册（人教版2019）

第四章　 物质结构　元素周期律 第一节　原子结构与元素周期表 第3课时　原子结构与元素的性质 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 失去 得到 非金属 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 1 增多 增大 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 ＜ 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 红色 钾 第四章　物质结构　元素周期律 ＜ 第四章　物质结构　元素周期律 相同 相似 增多 增大 减弱 增强 增强 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 7 增加 增多 增大 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 浅黄绿色 黄绿色 深红棕 紫黑 增大 第四章　物质结构　元素周期律 升高 第四章　物质结构　元素周期律 H2＋F2===2HF 较稳定 不稳定 第四章　物质结构　元素周期律 升高 逐渐减弱 减弱 第四章　物质结构　元素周期律 橙 2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2 第四章　物质结构　元素周期律 棕黄 2KI＋Cl2===2KCl＋I2 第四章　物质结构　元素周期律 棕黄 2KI＋Br2===2KBr＋I2 减弱 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 学习目标 核心素养 1．了解碱金属元素的结构和性质。 2．了解卤族元素的结构和性质。 3．运用原子结构理论解释同主族元素性质的递变规律。 1．微观探析：从原子、分子水平认识物质的结构和性质，形成“结构决定性质”的观念。 2．科学探究：设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性。 一、碱金属元素 1．金属元素的原子最外层电子一般少于4个，在化学反应中容易____电子，具有金属性；非金属元素的原子最外层电子一般多于4个，在化学反应中容易____电子，具有______性。 2．碱金属元素的原子结构 元素 Li Na K Rb Cs 原子结构 示意图 原子半径 (nm) 0.152 0.186 0.227 0.248 0.265 元素 Li Na K Rb Cs 结构 特点 相同点 最外层电子数都是__ 递变性 从Li到Cs，核电荷数逐渐增加，电子层数逐渐____，原子半径逐渐____ 3.碱金属单质的性质 (1)碱金属单质的物理性质 (2)碱金属单质的化学性质 ①钠、钾与O2反应的比较 实验操作 实验现象 化学方程式 实验结论 钠 剧烈燃烧，有黄色火焰，生成淡黄色固体 2Na＋O2 eq \o(=====,\s\up15(△),\s\do15(　)) Na2O2 与O2反应的剧烈程度：Na__K，生成产物越来越复杂 钾 比钠的燃烧更剧烈，火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察) 钾与氧气反应生成比K2O2更复杂的化合物 ②钾、钠与H2O反应的比较 钾 钠 实验 操作 钾 钠 实验现象 共同点 A．金属浮在水面上 B．金属熔化成光亮的小球 C．小球四处游动 D．发出“嘶嘶”的响声 e.反应后滴加酚酞溶液变____ 不同点 __与水反应更剧烈，伴有轻微的爆炸声 钾 钠 化学方程式 2K＋2H2O===2KOH＋H2↑ 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 实验结论 金属的活动性：Na__K (3)碱金属元素的化学性质与原子结构之间的关系 ①碱金属元素的化学性质相似。碱金属元素的原子最外层电子数____，都是1个电子，它们的化学性质____，都能与O2等非金属单质以及水反应。 ②碱金属元素的化学性质具有递变性。从Li→Cs，核电荷数增加，电子层数逐渐____→原子半径逐渐____→原子核对最外层电子的引力逐渐____→元素的原子失电子能力逐渐____→元素的金属性逐渐____。 [特别提醒]　一般情况下，元素的金属性强弱可以从以下两个方面判断：①单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度；②最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱。 1．下列关于碱金属的描述中正确的是(　　) A．都可以保存在煤油中 B．硬度小、密度小、熔点低 C．在空气中加热均能生成多种氧化物 D．与水反应时均能漂浮在水面上 答案　B 二、卤族元素 1．原子结构特点 (1)原子结构示意图 F Cl Br I (2)结构特点 ①相同点：最外层都有__个电子。 ②递变性：从F→I，核电荷数逐渐____，电子层数逐渐____，原子半径逐渐____。 2．卤素单质物理性质的相似性和递变性 单质 eq \o(――――――――→,\s\up15(F2　Cl2　Br2　I2)) 相似性 颜色 都有颜色 毒性 都有毒 溶解性 都不易溶于水，易溶于CCl4等有机溶剂(F2易和水发生反应) 单质 eq \o(――――――――→,\s\up15(F2　Cl2　Br2　I2)) 递变性 通常状态 气体→气体→液体→固体 颜色 通常颜色 ________→______→______色→____色 变化规律 逐渐加深 密度变化规律 逐渐____ 单质 eq \o(――――――――→,\s\up15(F2　Cl2　Br2　I2)) 递变性 熔、沸点变化规律 逐渐____ 在水中溶解度 变化规律 逐渐减小 3.卤素单质的化学性质 (1)与H2的反应 ①X2与H2反应的比较： 条件 产物稳定性 化学方程式 F2 暗处 很稳定 ______________________ Cl2 光照或点燃 ______ _________________________ Br2 加热至 一定温度 稳定性差 ________________________ I2 不断加热 ______ ______________________ H2＋Cl2 eq \o(===========,\s\up15(光照或点燃),\s\do15(　)) 2HCl H2＋Br2 eq \o(=====,\s\up15(△),\s\do15(　)) 2HBr H2＋I2 2HI ②结论： 从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐____，剧烈程度：________。 从F2到I2，氢化物的稳定性：逐渐____。 (2)卤素单质间的置换反应 实验装置 实验现象 化学方程式 振荡，溶液变为__色 _________________________________ 实验装置 实验现象 化学方程式 振荡，溶液变为____色 ____________________________________ 实验装置 实验现象 化学方程式 振荡，溶液变为____色 __________________________________ 结论：Cl2、Br、I2的氧化性逐渐____ [特别提醒]　一般情况下，元素的非金属性强弱可以从以下两个方面判断：①单质与氢气生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性；②最高价氧化物的水化物的酸性强弱。 2．随着卤族元素原子半径的增大，下列递变规律正确的是(　　) A．单质的熔点逐渐降低 B．卤素离子的还原性逐渐增强 C．气态氢化物的稳定性逐渐增强 D．单质的氧化性逐渐增强 答案　B 要点一　碱金属的性质 1．锂、钠、钾在加热条件下与O2反应的产物类型相同吗？试分别写出产物的化学式。 提示　不相同。产物分别是Li2O、Na2O2、KO2。 2．钾比钠活泼，钾能否从NaCl溶液中置换出钠？ 提示　不能。因为钾与NaCl溶液中的水发生反应而不是与NaCl反应。 3．你能根据钠、钾单质及其化合物的性质推测出氯化铯和碳酸铯能否溶于水吗？ 提示　能。碱金属单质及其化合物的性质具有相似性，依据NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水可推测出CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。 1．碱金属的相似性(用R表示碱金属元素) 2．碱金属的递变性 (1)与O2的反应 从Li→Cs，与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂，如Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2等。 (2)与H2O(或酸)的反应 从Li→Cs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。 (3)最高价氧化物对应的水化物的碱性 碱性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。 3．从原子结构角度认识碱金属元素性质的递变规律 [例1]　下列有关碱金属单质的性质的说法错误的是(　　) A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈 B．Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出Na C．熔、沸点：Li>Na>K D．碱性：LiOH<NaOH<KOH [解析]　锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，A正确；Rb和NaCl溶液反应时首先和水反应而不是置换出金属钠，B错误；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而逐渐降低，C正确；从锂到铯，碱金属元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性依次增强，D正确。 [答案]　B 1．(全国高一专题练习)下列关于碱金属的叙述中，错误的是(　　) A．单质具有强还原性 B．单质可从硫酸铜稀溶液中置换出铜 C．单质与水反应生成氢氧化物和氢气 D．在自然界中没有游离态 解析　A．碱金属单质的原子最外层只有1 个电子，都易失去电子，都具有强还原性，故A正确；B．碱金属单质不能从硫酸铜稀溶液中置换出铜，碱金属单质先与溶液中的水反应生成氢气和碱，碱再与硫酸铜反应，故B错误；C．碱金属性质活泼，碱金属单质与水反应都生成氢氧化物和氢气，故C正确；D．碱金属性质活泼，在自然界中没有游离态，只有化合态，故D正确。综上所述，答案为B。 答案　B 要点二　卤族元素单质的性质 卤族元素的单质都是双原子分子，它们的物理性质改变都是很有规律的，随着相对分子质量的增大，卤素单质的颜色变深，熔点、沸点、密度依次递增。卤素都有氧化性，氟单质的氧化性最强。 问题探究 1．氯气能从NaBr溶液中置换出Br2，F2比Cl2活泼，F2能否从NaBr溶液中置换出Br2? 提示　不能。F2能与NaBr溶液中的水反应生成HF和O2，不能从NaBr溶液中置换出Br2。 2．已知还原性I－>Br－>Cl－>F－，试从原子结构的角度分析原因。 提示　离子的半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大，失去电子的能力逐渐减弱，故还原性逐渐减弱。 1．相似性 (1)与H2反应：X2＋H2 eq \o(=========,\s\up15(一定条件),\s\do15(　)) 2HX (2)与活泼金属(如Na)反应： 2Na＋X2 eq \o(=====,\s\up15(△),\s\do15(　)) 2NaX (3)与H2O反应： X2＋H2O===HX＋HXO(X＝Cl、Br、I) 2F2＋2H2O===4HF＋O2 2．递变性 (1)氧化性与还原性 (2)与H2反应的难易程度及对应氢化物稳定性(由F2→I2) ①与H2反应越来越难，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强。 ②氢化物中HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高。 (3)卤素单质与变价金属(如Fe)反应 2Fe＋3X2===2FeX3(X＝F、Cl、Br) Fe＋I2===FeI2 3．特殊性 (1)溴是常温常压下唯一的液态的非金属单质。 (2)卤素单质都有毒，溴具有很强的腐蚀性，液溴易挥发，保存时要加一些水进行“水封”。碘可升华，遇淀粉溶液变蓝(检验I2)。 (3)Cl2、Br2、I2易溶于有机溶剂苯、CCl4、汽油等。 (4)①F无正化合价；②活泼的卤素单质能置换出较不活泼的卤素单质，但F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质，因为F2能与H2O发生反应(2F2＋2H2O===4HF＋O2)。 [例2]　下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是(　　) A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示 B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强 C．卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深 D．X－的还原性强弱依次为F－<Cl－<Br－<I－，因此相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从它的盐溶液里置换出来 [解析]　 A F2与H2O的反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2，不可用X2＋H2O===HXO＋HX表示 × B HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱 × C 卤素单质的颜色从F2→I2分别为淡黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色 √ D F2性质极为活泼，遇盐溶液先和水反应，故不能将相对分子质量大的卤素从它的盐溶液里置换出来 × [答案]　C 2．下列关于卤族元素的说法正确的是(　　) A．从HF、HCl、HBr、HI的酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律 B．卤族元素的单质只有氧化性 C．从F到I，原子得电子能力逐渐减弱 D．卤素单质与H2化合的难易程度按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由难变易 解析　F、Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱，但HF、HCl、HBr、HI的酸性逐渐增强，A项错误；氯气、溴、碘既有氧化性又有还原性，B项错误；从F到I，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，原子得电子的能力逐渐减弱，C项正确；元素的非金属性越强，其单质与氢气越容易化合，非金属性F>Cl>Br>I，所以卤素单质与氢气化合按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由易变难，D项错误。 答案　C 1．下列说法正确的是(　　) A．碱性：LiOH>NaOH>KOH>RbOH B．金属性：Rb>K>Na>Li C．碱金属与氧气均能反应，都能生成过氧化物 D．Rb不易与水反应放出H2 解析　因为金属性：Li<Na<K<Rb，所以碱性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH，Rb比K更易与水反应，B项正确，A、D两项错误；Li与O2反应只生成Li2O，不能生成过氧化锂，C项错误。 答案　B 2．下列关于卤族元素由上到下性质递变的叙述中，正确的是(　　) ①单质的氧化性增强　②单质的颜色加深 ③气态氢化物的稳定性增强　④单质的沸点升高　⑤阴离子的还原性增强 A．①②③ B．②③④ C．②④⑤ D．④⑤ 解析 eq \a\vs4\al(卤族,元素,（由上,到下）) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(物理性质\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(单质的颜色加深→②正确,单质的沸点升高→④正确)),化学性质\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(单质的氧化性减弱→①错误,阴离子的还原性增强→⑤正确,气态氢化物的稳定性减弱→③错误)))) 答案　C 3．砹(At)原子序数为85，与F、Cl、Br、I同族，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是(　　) A．砹是有色固体 B．非金属性：At<I C．HAt非常稳定 D．I2能从砹的可溶性盐溶液中置换出At2 解析　同主族从上到下，元素的单质状态变化为气态→液态→固态，且颜色加深，则砹是有色固体，故A正确；同一主族元素，其非金属性随着原子序数增大而减小，所以非金属性At<I，故B正确；同一主族元素，其非金属性随着原子序数增大而减小，则其相应氢化物的稳定性逐渐减弱，所以HAt很不稳定，故C错误；同一主族元素，其单质的氧化性随着原子序数增大而减弱，所以I2可以把砹从砹的可溶性盐溶液中置换出来，故D正确。 答案　C 4．(1)常见卤素氢化物中最不稳定的是________(写化学式)。 (2)下列单质的熔、沸点随原子序数递增而升高的是________(填字母，下同)。 A．碱金属元素 B．卤族元素 (3)下列反应中，更剧烈的是________。 A．钠与水反应 B．钾与水反应 (4)取下列溶液分别装于两试管中，再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳，用力振荡、静置后，四氯化碳层显紫红色的是________。 A．溴化钠溶液 B．碘化钾溶液 解析　常见卤素中碘元素的非金属性最弱，氢化物最不稳定的是HI；碱金属元素的单质熔、沸点随原子序数的递增而降低，卤素单质熔、沸点随原子序数的递增而升高；钾比钠活泼，与水反应更剧烈；氯水与NaBr、KI溶液分别生成Br2、I2，而二者的四氯化碳溶液分别为橙红色、紫红色。 答案　(1)HI　(2)B　(3)B　(4)B $$