4.1.3 原子结构与元素性质 课件 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第四章 物质结构 元素周期律 容山中学 化学科组 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 主讲人：郭 静 目 录 CONTENTS 1 2 碱金属 卤族 新课导入 经过不断的研究，科学家们最终制定出了元素周期表，那么，其是如何揭示元素之间的关联？ 原子 最外层电子数特点 得失电子情况 化学性质 稀有气体元素 都为8(氦为2) 不易_____ _____ 金属元素 一般_____4 易_____ _______ 非金属元素 _____4 易_____ ______ 得失 稳定 少于 失去 不稳定 多于 得到 不稳定 原子的最外层电子数决定原子的化学性质。 任务一 碱金属元素的结构与性质的关系 一、碱金属元素的原子结构规律 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 锂 0.152 钠 0.186 钾 0.227 铷 0.248 铯 0.265 Li Na K Rb Cs 3 11 19 37 55 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 任务一 碱金属元素的结构与性质的关系 碱金属原子结构特点 1 增多 增大 决定 【问题和性质预测】 (1)回忆第二章学过的知识，钠有哪些化学性质?体现了什么性质？ (2)结合锂、钠和钾的原子结构特点，预测锂、钾可能具有哪些相似化学性质？ 与O2、水、酸、盐溶液反应 还原性 锂、钠和钾最外层都只有1个电子，都易失去最外层电子，表现出较强的还原性。锂、钾和钠相似，都能与O2、水、酸、盐溶液反应。 任务一 碱金属元素的结构与性质的关系 二、碱金属元素化学性质的递变性 【观察并思考】Na与K分别与水、O2反应现象有何不同？试从原子结构角度解释。 任务一 碱金属元素的结构与性质的关系 【实验1】碱金属与O2的反应 二、碱金属单质的化学性质 现象：剧烈燃烧 发出黄色火焰 生成淡黄色固体 现象：剧烈燃烧 发出紫色火焰 生成黄色固体 浮、熔、游、响、红 浮、熔、游、响、烧、爆、红 2Na+2H2O=2NaOH+H2 ↑ 2K+2H2O=2KOH+H2↑ 【实验2】碱金属与H2O的反应 任务一 碱金属元素的结构与性质的关系 单质 与氧气反应的产物 反应程度 活泼性 结论 Li Na K Rb Cs 更为复杂 K2O、K2O2、KO2 Li2O 更为复杂 Na2O、Na2O2 1.与O2的反应 越来越复杂 越来越活泼 从Li—Cs，单质的还原性逐渐增强；金属元素的金属性逐渐增强。 越来越剧烈 任务一 碱金属元素的结构与性质的关系 单质 与水反应的现象 反应程度 活泼性 结论 Li Na K Rb Cs 2.与H2O的反应 越来越剧烈 越来越活泼 从Li—Cs，单质的还原性逐渐增强；金属元素的金属性逐渐增强。 剧烈，生成H2 更剧烈，生成H2 轻微的爆炸，生成H2 遇水立即燃烧，爆炸 遇水立即燃烧，爆炸 2M+2H2O=2MOH+H2↑ 任务一 碱金属元素的结构与性质的关系 三、碱金属化学性质与原子结构的关系 元素符号 原子结构示意图 原子半径/nm Li 0.152 Na 0.186 K 0.227 Rb 0.248 Cs 0.265 碱金属元素原子 最外层只有一个电子 原子结构的相似性 元素性质的相似性 决定 在化合物中化合价+1 易失电子，表现金属性（还原性） 随核电荷数增加 电子层数逐渐增大 原子结构的递变性 元素性质的递变性 决定 原子半径逐渐增大 元素的金属性逐渐增强单质的还原性逐渐增强 原子失电子能力 逐渐增强 金属性：元素原子失去电子的性质 一般情况下，元素的金属性强弱可以从其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度，以及它们的最高价氧化物的水化物一氢氧化物的碱性强弱来判断。 任务一 碱金属元素的结构与性质的关系 锂(Li) 钠(Na) 钾(K) 铷(Rb) 铯(Cs) 随着核电荷数增加，碱金属的性质逐渐增强 与水反应越来越剧烈，生成氢气速率越来越快； 通式： 2M+2H2O=2MOH+H2↑ 碱性：LiOH ＜ NaOH ＜ KOH ＜ RbOH ＜ CsOH 元素金属性逐渐增强，单质还原性逐渐增强 任务一 碱金属元素的结构与性质的关系 四、碱金属单质的物理性质 元素名称 元素符号 核电荷数 颜色和状态 密度g/cm3 熔点℃ 沸点℃ 锂 Li 3 银白色, 柔软 0.534 180.5 1347 钠 Na 11 银白色, 柔软 0.97 97.81 882.9 钾 K 19 银白色, 柔软 0.86 63.65 774 铷 Rb 37 银白色, 柔软 1.532 38.89 688 铯 Cs 55 略带金色光泽,柔软 1.879 28.40 678.4 递增 注意：锂是最轻的金属，保存在石蜡里；其他保存在煤油中。 递增 递减 递减 钠钾反常 【补充了解】认识碱金属的用途 1.锂电池是一种高能电池。锂是有机化学中重要的催化剂。锂是制造氢弹不可缺少的材料，是优质的高能燃料（已经用于宇宙飞船、人造卫星和超声速飞机）。 4．铷铯主要用于制备光电管、真空管。铯原子钟是目前最准确的计时仪器。 2．钠——高压钠灯；钾和钠的合金(液态)——核反应堆的传热介质。 3．钾的化合物最大用途是做钾肥、硝酸钾还用于做火药 任务一 碱金属元素的结构与性质的关系 学习评价 1、下列关于Li、Na、K、Rb、Cs的叙述均正确的一组是( ) ① 金属性最强的是锂 ② 形成的离子中，氧化性最强的是锂离子 ③ 在自然界中均以化合态形式存在 ④ Na在空气中久置后，成分为Na2CO3 ⑤ 均可与水反应，产物均为MOH和H2 ⑥ 它们在氧气中燃烧的产物都有M2O和M2O2两种形式 ⑦ 粒子半径：Rb+>K+>Na+，Cs>Cs+ A. ①②③④⑤ B. ③④⑤⑥⑦ C. ①②④⑥⑦ D. ②③④⑤⑦ D 学习评价 (1)碱金属单质的密度均小于水( ) (2)碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低( ) (3)碱金属元素的原子半径逐渐增大，金属性依次增强( ) (4)钾比钠原子半径大，钾比钠活泼，所以钾可以从氯化钠溶液中置换出钠单质( ) × √ √ × 2、判断正误 3、已知铷是37号元素。根据相关知识回答下列问题: (1)铷(Rb)位于元素周期表的第　　　周期　　　族。  (2)关于铷的结构和性质判断正确的是　　　　　　(填序号)。  ①与水反应比钠剧烈　 ②原子半径比钠小 　③氧化物暴露在空气中易吸收CO2　 ④阳离子最外层电子数和镁原子相同 　⑤是还原剂 (3)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g,当它与足量水反应时,放出标准状况下的氢气22.4 L,这种碱金属可能是　　　　(填字母)。 a.Li b.Na c.K d.Cs  ab 五 ⅠA　 ①③⑤ 课堂小结 元素符号 原子结构示意图 原子半径/nm Li 0.152 Na 0.186 K 0.227 Rb 0.248 Cs 0.265 元素化学性质主要取决于 。 此外，还与 的关系密切。 原子的最外层电子数 原子的半径 碱金属元素原子结构既有相同点也有相异点，这决定了碱金属元素的性质既有相似性又有递变性。 相似性 递变性 除铯外都为银白色金属，质软，熔沸点低，密度小 密度依次增大，熔沸点依次降低 都易和氧气反应 核电荷数越大反应更剧烈，生成物越来越复杂 都和水反应生成碱（强碱）放出氢气 核电荷数越大反应越来越剧烈，生成的碱碱性越来越强 都表现很强的还原性、金属性，是典型的金属 随原子半径递增，还原性递增，金属性递增，活泼性增强 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 位于元素周期表VIIA族(第17纵列)的元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At) Ts 都能与Na、K、Ca、Mg等金属化合成盐，所以统称为卤素(成盐元素之意)。 卤族元素(简称卤族)是典型的非金属元素，它们在自然界中都以化合态存在。 卤 族 元 素 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 一、卤素单质的物理性质 卤素单质 颜色和状态 密度(g.cm3) 熔点(℃) 沸点(℃) F2 淡黄绿色， 气体 1.69 -219.6 -188.1 Cl2 黄绿色， 气体 3.214 -101 -34.6 Br2 深红棕色， 液体 3.119 -7.2 58.78 I2 紫黑色， 固体 4.93 113.5 184.4 密度增大 颜色加深 熔点升高 沸点升高 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 元素 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) 氟(F) 0.071 氯(Cl) 0.099 溴(Br) 1.12 碘(I) 1.32 结论 9 17 35 53 7 2 3 4 5 二、碱金属元素的原子结构规律 ① 相似性： 。 ② 递变性：从上到下，随着核电荷数的逐渐 ，原子的电子层数 逐渐 ，原子半径逐渐 。 原子的最外层电子数均为7 增加 增多 增大 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 『思考与讨论』根据卤素的原子结构，请你试着推测氟、氯、溴、碘在化学性质上表现出的相似性和递变性。 F Cl Br I 结 构 相似：最外层 电子数都是7 递变：核电荷数(Z)增加， 电子层数(n)增多， 原子半径(r)增大。 相似性:容易得到1个电子 强氧化性 (似Cl2，与金属、H2、水、碱、卤化物反应) 递变性： 得电子能力逐渐减弱 单质氧化性逐渐减弱 与H2、水等反应越来越难 化学性质 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 三、卤素单质的化学性质 卤素单质 反应条件 化学方程式 产物稳定性 F2 Cl2 Br2 I2 暗处 H2＋F2===2HF 很稳定 光照或点燃 较稳定 加热 不如氯化氢稳定 不断加热 不稳定 1.卤素单质与氢气的反应 递变性 ①与氢气反应的难易程度： ②生成的氢化物的稳定性： ③卤素的非金属性强弱： 逐渐变得困难 逐渐减弱 逐渐减弱 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 三、卤素单质的化学性质 2.卤素单质间的置换反应 实验 现象 化学方程式 KBr+氯水 振荡 KI+氯水 振荡 KI+溴水 振荡 溶液变为橙黄色 溶液变为棕黄色 溶液变为棕黄色 2KBr + Cl2 = 2KCl +Br2 2KI + Cl2 = 2KCl +I2 2KI + Br2 = 2KBr +I2 2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2 2I－＋Cl2 = 2Cl－＋I2 2I－＋Br2 = 2Br－＋I2 参考课本P104，完成【实验4-1】 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 三、卤素单质的化学性质 2Br－＋Cl2 = 2Cl－ ＋ Br2 2I－＋Cl2 = 2Cl－ ＋ I2 2I－＋ Br2 = 2Br－ ＋ I2 氧化性 还原性 氧化剂 氧化产物 还原剂 还原产物 Cl2>Br2 Cl-<Br - 氧化剂 氧化产物 还原剂 还原产物 氧化剂 氧化产物 还原剂 还原产物 Cl2>I2 Cl-<I- Br2>I2 Br -<I- Cl-<Br -<I- Cl2>Br2>I2 卤素离子还原性： 卤素单质氧化性： 从氯到碘， 单质的氧化性逐渐减弱。 从氯到碘， 离子的还原性逐渐增强。 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 三、卤素单质的化学性质 3.卤素单质与水反应 X2＋H2O===HX＋HXO Cl2＋H2O=== HCl ＋HClO X2为Cl2、Br2、I2 Br2＋H2O=== HBr ＋HBrO I2＋H2O=== HI ＋HIO 2F2 + 2H2O = 4HF + O2 强酸 弱酸 氟是最活泼的非金属，没有正化合价，F无含氧酸，氟单质具有强氧化性。 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 卤族元素原子结构和性质的递变性小结 结构及性质 规律 原子半径 单质的氧化性 阴离子的还原性 与H2化合的难易程度 氢化物的稳定性 最高价氧化物对应水化物的酸性 判断元素非金属性强弱（即元素原子的得电子的难易）的方法 任务二 卤族元素的结构与性质的关系 （1）Br2为深红棕色液体，在常温下是唯一的液态非金属单质，易挥发。 会腐蚀橡胶，故用玻璃塞。密闭保存，加水液封。 （2）I2为紫黑色固体，易升华(用于分离、提纯碘晶体)，淀粉遇I2变蓝色(用于碘、淀粉相互检验)。食盐中加入的是KIO3 （3）溶解性：除了F2外，卤族单质在水中的溶解性均不大，且在水中发生歧化反应：H2O+X2=HX+HXO(X表示Cl、Br、I),而F2与水发生置换反应：H2O+F2=2HF+O2。但卤族单质都易溶于有机溶剂（CCl4等）。 （4）AgF可溶于水，AgCl(白色)、 AgBr(浅黄色)和AgI(黄色)均难溶于水。AgX(X表示Cl、Br、I)，根据沉淀颜色的不同，可用来检验溶液中的卤素原子。 四、卤素单质的特殊性 课堂小结 锂 Li 钠 Na 钾 K 铷 Rb 铯 Cs 卤族元素 ⅦA 氟 氯 溴 碘 碱金属元素ⅠA 半径递增 电子层数递增 失电子能力递增 得电子能力递减 金属性递增 非金属性递减 同主族元素的性质与原子结构的关系 F Cl Br I 最外层电子数相同 学习评价 4．下列关于卤族元素（从F→I）性质递变的叙述，正确的( ) （1）单质的氧化性增强； （2）单质的颜色加深； （3）气态氢化物稳定性增强；（4）单质的沸点升高。 A．(1)(2)(3) B．(2)(3)(4） C．(2)(4） D．(1)(3)(5） C 5. At砹是核电荷数最大的卤族元素，推测砹及其化合物最不可能具有的性质是( ) A.HAt 很不稳定 B.砹是白色固体 C.AgAt不溶于水 D.砹易溶于某些有机溶剂 B 学习评价 6．类推是一种常采用的科研和学习方法，下列类推结论合理的是（ ） A．由单质铁和氯气反应生成FeCl3，推出单质铁和碘单质反应生成FeI3 B．由元素周期表中从上到下，卤族元素单质熔沸点逐渐升高，推出碱 金属元素单质熔沸点逐渐升高 C．最高价氧化物的水化物的酸性，由N的强于P的，推出F的强于Cl的 D．由Na在常温下与水剧烈反应，推出K在常温下也能与水剧烈反应 D Lavf58.12.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 H2＋I22HI $$