4.1.3 原子结构与元素的性质-【优化探究】2025-2026学年高中化学必修第一册同步导学案配套课件 人教版（2019）单选

优化探究 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 任务一　碱金属元素 任务二　卤族元素 课时作业　巩固提升 任务一　碱金属元素 1.元素化学性质与原子结构的关系 根据初中所学原子结构的知识,填写表格: 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 一般　　　　4  易　　  　　 　  由表格可知,原子结构决定元素的　　　　。  得失　 稳定　 少于 　失去 金属性 多于　 得到　 非金属性　 性质 2.碱金属元素的原子结构 元素名称 锂 钠 钾 铷 铯 元素符号 　　　  　　　  　　  　　  　　  核电荷数 3 11 19 37 55 原子结构 示意图           原子半 径/nm 0.152 0.186 0.227 0.248 0.265 相同点 最外层均有　　个电子,均有较强　　　　性  递变性 从Li到Cs,随着核电荷数的增加,电子层数逐渐　　　　,原子半径逐渐　　　　  Li　 Na　 K　 Rb　 Cs　 1 还原　 增多　 增大 3.碱金属化学性质的比较 实验和观察:(1)锂、钠、钾与氧气反应   实验 现象 受热后先熔化,然后与氧气剧烈反应,钠产生 　　　　火焰,钾产生　　　　火焰(透过蓝色钴玻璃观察),　　　反应更剧烈  反应方 程式 　　　　　　　　　　　　　　(钾与氧气反应生成多种氧化物,在中学阶段不作介绍)  实验 结论 金属的活泼性:K　　　Na  锂与氧气反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　。  黄色 　紫色　 钾 2Na+O2Na2O2　 >　 4Li+O22Li2O　 (2)钠、钾与水反应 反应 钠与水的反应 钾与水的反应 操作 在烧杯中加入一些水,滴入几滴酚酞溶液。切取一块绿豆大的钠或钾,用镊子夹取并投入水中 预期 现象 相同点 金属浮在水面上;金属熔成闪亮的小球;小球不停游动;发出嘶嘶的响声;反应后的溶液呈红色 不同点 钾与水反应有轻微爆炸声或着火燃烧 化学方 程式 钠:　　　　　　　　　　　　　　　  钾:2K+2H2O===2KOH+H2↑　 　 结论 与水反应剧烈程度:K　　Na;金属的活泼性:K　　Na  2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ > > 4.碱金属物理性质的比较 银白色 较小 降低 1.(1)在元素周期表中从上到下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径如何变化? 提示:核电荷数逐渐增大,原子半径逐渐增大。 (2)在元素周期表中从上到下,碱金属元素的原子核外电子排布有什么特点?从哪一点能推断出碱金属元素的化学性质具有相似性? 提示:最外层都只有一个电子,在元素周期表中从上到下电子层数逐渐增多;最外层都只有一个电子。 2.(1)回忆第二章学过的知识,钠有哪些化学性质? 提示:钠可以与氧气、水、酸、盐溶液等物质反应。 (2)结合锂、钠和钾的原子结构特点,请你预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质。剧烈程度如何变化? 提示:锂、钾也可以与氧气、水、酸、盐溶液等物质反应。Li、Na、K反应剧烈程度逐渐增强。 3.(1)根据钾、钠与水反应的现象,推断锂与水反应的难易程度。 提示:由钾、钠与水反应的现象,推测锂与水反应的程度不如钾、钠剧烈。 (2)根据上述实验,结合碱金属元素的原子结构推断出碱金属元素化学性质的相似性和递变规律。完成下列填空: 1　 失去　 +1 增多 增大 减弱 增强 增强 剧烈 1.易错辨析 (1)从锂到铯,碱金属元素单质的密度依次增大。(　　) (2)碱金属元素的单质与氧气反应的产物属于同种类型。 (　　) (3)碱金属元素随核电荷数增大,其单质与水反应越来越剧烈。 (　　) (4)碱金属元素单质都应该保存在煤油中。(　　) (5)金属钾能从NaCl溶液中置换出钠。 (　　) (6)碱金属元素在自然界中能以游离态存在。(　　) × × √ × × × 2.我国科学家通过与多个国家进行科技合作,成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟,标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯位于元素周期表中第六周期第ⅠA族,根据铯在元素周期表中的位置,推断下列内容: (1)铯的原子核外共有　　　　个电子层,最外层电子数为　　　　,铯的原子序数为　　　　。  6　 1　 55 (1)根据原子核外电子排布规律,结合铯在元素周期表中的位置知,铯原子核外有6个电子层,电子层上排列的电子数分别是2、8、18、18、8、1,最外层只有1个电子,原子序数是55。 (2)铯单质与水剧烈反应,放出　　色气体,同时生成物能使紫色石蕊溶液变　　　　色,原因是　 　　　　　　　　　　　　(写化学方程式)。  无 蓝　 2Cs+2H2O===2CsOH+H2↑ (2)铯与钠同主族,具有极强的金属性,与水反应生成氢气和氢氧化铯:2Cs+2H2O===2CsOH+H2↑,氢氧化铯是强碱,使紫色石蕊溶液变蓝色。 (3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性　　　　(填“弱”或“强”)。  强 (3)同主族元素从上到下金属性依次增强,铯位于钠的下方,二者是同一主族元素,所以铯的金属性强于钠,其单质的还原性强于钠单质。 任务二　卤族元素 1.卤族元素:简称卤素,是典型的非金属元素,它们在自然界中都 以　　　　　　存在。  化合态 2.卤素单质的主要物理性质 　　元素 项目　　 F2 Cl2 Br2 I2 颜色、 状态 　　　  色气体 　　　  色气体 　　　  色液体 　　  色固体 密度 1.69 g/L (15 ℃) 3.214 g/ L(0 ℃) 3.119 g/ cm3(20 ℃) 4.93 g/cm3 熔、沸点 逐渐　　　  溶解性 在水中溶解度小(F2与H2O反应),在有机溶剂中溶解度大 淡黄绿　 黄绿　 深红棕 紫黑　 升高 3.卤素单质的化学性质 (1)与氢气反应 卤素 单质 反应条件 化学方程式 产物 稳定性 F2 在暗处能剧烈化合并发生爆炸 　　　　　 　　　　　  很稳定 Cl2 光照或点燃 　　　　　 　　　　　  较稳定 H2+F2===2HF H2+Cl2 2HCl　 卤素单质 反应条件 化学方程式 产物稳定性 Br2 加热到一定温度 　　　　　 　　　  不如氯化氢稳定 I2 不断加热 H2+I2 2HI 不稳定,在同一条件下同时分解为H2和I2 结论 从F2到I2,与H2化合越来越　　　,生成的氢化物稳定性逐渐　　　　,元素的非金属性逐渐　　　　  H2+Br22HBr 难　 减弱 减弱 (2)卤素单质间的置换反应 实验操作       实验现象 振荡静置后,溶液由无色变为橙黄色 振荡静置后,溶液由无色变为棕红色 振荡静置后,溶液由无色变为棕褐色 离子方程式 　　　　   　　　　　　　　  　　　　　　　　  结论 氧化性:　　　　　　　  2Br-+Cl2===Br2+2Cl- 2I-+Cl2===I2+2Cl- 2I-+Br2===I2+2Br- Cl2>Br2>I2 4.卤素单质化学性质规律 (1)相似性:卤素原子都能得一个电子。 X2+H2O (2)递变性 ①与H2反应越来越难,对应的氢化物稳定性逐渐减弱。 ②Cl2、Br2、I2与H2O反应越来越微弱。 ③ (3)熟记卤素的特殊性 ①在常温下Br2是唯一的液态非金属单质,易挥发。 ②碘为紫黑色固体,易升华,淀粉溶液遇I2变蓝色。 ③氟是最活泼的非金属,没有正化合价,氟单质与盐溶液反应时,先与水反应产生HF和O2。 哪些实验事实可以证明非金属性:Cl>Br,并用原子结构的有关知识加以解释。 提示:可以证明非金属性:Cl>Br的实验事实: ①与H2化合的难易程度:Cl2+H2 2HCl,光照或点燃时可发生反应;Br2+H22HBr,加热至一定温度时才能反应。 ②简单气态氢化物的稳定性:HCl较稳定;HBr不如HCl稳定。 ③最高价氧化物对应的水化物(最高价含氧酸)的酸性:HClO4的酸性大于HBrO4。 ④单质间的置换反应:Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。 Cl、Br元素的原子最外层均有7个电子,但由于Br原子有4个电子层,而Cl原子有3个电子层,因此Cl原子的半径比Br原子的半径小,原子核对核外电子的吸引力:Cl>Br,所以非金属性:Cl>Br。 2. 1.易错辨析 (1)卤素单质都是双原子分子。 (　　) (2)单质At2是白色固体。 (　　) (3)同主族的单质熔、沸点一定是随核电荷数增加而升高。 (　　) (4)同主族元素从上至下非金属性逐渐增强。(　　) √ × × × 2.根据Cl2+2Br-===Br2+2Cl-,Br2+2I-===I2+2Br-可知,单质氧化性:　　　　　　　　　,阴离子还原性:　　　　　　　　　。  Cl2>Br2>I2　 Cl-<Br-<I- 3.在硬质玻璃管中的A、B、C处依次放有浸有KBr溶液、KI溶液、淀粉溶液的三个棉球(如图所示)。由左端导入Cl2,在B处加热,可观察到A处棉球呈　　　色,B处棉球呈　　　色,C处棉球呈　　　　色。试管冷却后,在B、C之间的玻璃管内壁上有　　　　色的　　　　,这是因为 　 　　　 　　　　。  红棕　 紫红　 蓝　 紫黑　 固体 I2在B处生成,受热后升华,冷却后冷凝为固体 非金属性:Cl>Br>I,则单质的氧化性:Cl2>Br2>I2,Cl2与KBr溶液、KI溶液反应分别生成Br2和I2。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 对点训练 题组一　碱金属元素 1.下列钾的性质与少量的钾保存在煤油中无关的是(　　) A.单质钾的密度比煤油大 B.可用小刀片切割金属钾 C.钾易与空气反应 D.单质钾的还原性很强 9 10 B 11 12 13 14 钾保存在煤油中说明其密度比煤油大,A项有关;可用小刀片切割金属钾,说明钾的硬度较小,B项无关;单质钾的还原性很强,钾保存在煤油中是为了防止其与空气中的氧气、水蒸气等反应,C、D项有关。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 14 结构决定性质,影响金属化学性质的主要因素是其原子核外电子排布情况,尤其是最外层电子数。钾原子和钠原子的最外层电子数均为1,故对应单质的化学性质相似,A项符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 3.下列关于碱金属的叙述错误的是(　　) A.都能在空气中燃烧生成M2O(M指碱金属元素) B.都能与水反应生成氢气和碱 C.随着核电荷数的递增,碱金属元素所形成的阳离子的氧化性依次减弱 D.碱金属中密度最小的是锂 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 14 Na在空气中燃烧生成过氧化钠,K在空气中燃烧生成超氧化钾,A项错误;碱金属与水反应的产物均是碱和氢气,只是剧烈程度不同,B项正确;随着核电荷数的递增,碱金属元素所形成的阳离子的氧化性依次减弱,C项正确;随着原子序数的递增,碱金属的密度呈增大趋势(K反常),密度最小的是锂,D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 4.已知金属钾有如下性质:①钾的密度比水小;②钾的熔点低;③钾与水反应时放出热量;④钾与水反应后溶液呈碱性。某同学将一小块金属钾投入滴有酚酞溶液的水中,这一实验能证明上述四点性质中的(　　) A.①④　　　　　　　　　　 B.①②④ C.①③④ D.①②③④ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 钾浮在水面上,说明钾的密度比水小,故①正确;钾熔化成小球,说明钾的熔点低,故②正确;钾熔化,说明钾与水反应时放出热量,故③正确;溶液变红,说明钾与水反应后溶液呈碱性,故④正确,故选D。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 5.下列事实不能用于判断金属性强弱的是(　　) A.金属间发生的置换反应 B.1 mol金属单质在反应中失去电子的多少 C.金属元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱 D.金属元素的单质与水(或酸)反应置换出氢气的难易程度 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 金属性强弱与金属在反应中失去电子的难易程度有关,与失去电子的多少无关,B项符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 6.可能存在的第119号元素被称为“类钫”,据元素周期表结构及元素性质变化趋势,有关“类钫”的预测说法正确的是 (　　) A.“类钫”在化合物中呈+1价 B.“类钫”属于过渡元素,具有放射性 C.“类钫”单质的密度小于1 g·cm-3 D.“类钫”单质有较高的熔点 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 14 第119号元素应位于第八周期第ⅠA族,属于碱金属元素,故“类钫”在化合物中呈+1价,A正确;结合A项可知,“类钫”不属于过渡元素,B错误;根据碱金属元素密度的递变规律可知,随着原子序数增大,密度呈增大趋势(K反常),C错误;根据碱金属元素熔、沸点的递变规律,随着原子序数增大,熔、沸点递减,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 题组二　卤族元素 7.下列各组物质的性质比较正确的是(　　) A.还原性:HF>HCl>HBr>HI B.稳定性:HF<HCl<HBr<HI C.与水反应由易到难:Cl2>Br2>I2>F2 D.密度:F2<Cl2<Br2<I2 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 A项应为HI>HBr>HCl>HF,错误;B项应为HF>HCl>HBr>HI,错误;C项应为F2>Cl2>Br2>I2,错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 8.下列关于卤族元素由上到下性质递变规律的叙述,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.①③⑤ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 F2、Cl2、Br2、I2的氧化性依次减弱,其对应的阴离子F-、Cl-、Br-、I-的还原性依次增强,故①叙述错误,⑤叙述正确;F2、Cl2、Br2、I2的颜色由淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色逐渐加深,故②叙述正确;HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱,故③叙述错误;F2、Cl2、Br2、I2在通常情况下其状态变化为气→液→固,则沸点逐渐升高,故④叙述正确,故选C。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 9.部分卤族元素的某种性质A随核电荷数的变化趋势如图所示,则A可能表示(　　)   A.原子半径 B.氢化物的稳定性 C.原子的电子层数 D.单质的密度 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 A项,从Cl到I,原子半径逐渐增大,不符合题意;B项,从HCl到HI,稳定性逐渐减弱,符合题意;C项,从Cl到I,原子的电子层数逐渐增多,不符合题意;D项,从Cl2到I2,密度逐渐增大,不符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 10.向含有NaBr和KI的混合溶液中通入过量Cl2,充分反应后将溶液蒸干并灼烧所得物质,最后剩余的固体是(　　) A.NaCl和KI B.NaCl、KCl、I2 C.KCl和NaBr D.KCl和NaCl 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 过量的Cl2将I-、Br-从溶液中完全置换出来,在蒸干、灼烧过程中溴挥发、碘升华,最后剩余的固体为NaCl和KCl,D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 综合强化 11.如图所示是氯气的制备以及氯、溴、碘的非金属性比较实验,充分反应一段时间后,打开装置C的活塞,将装置C中少量溶液加入装置D中,振荡,观察实验现象,已知卤族元素的单质易溶于有机溶剂苯,苯的密度比水的小。下列说法正确的是(　　) A.F2能与NaCl溶液反应置换出氯气 B.装置B中可盛放水,吸收氯气中的HCl气体 C.装置D上层呈现紫红色 D.装置D中有机溶剂层呈现紫红色,能说明非金属性:Br>I 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 C A项,F2极易与水反应生成氟化氢和氧气,所以F2不能与NaCl溶液反应置换出氯气,错误;B项,氯气易与水反应生成次氯酸和盐酸,所以不能用水吸收氯气中的杂质,应用饱和食盐水,错误;C项,苯的密度比水的小,应在上层,所以装置D上层呈现紫红色,正确;D项,过量的氯气会氧化碘离子生成碘单质,对实验造成干扰,所以不能说明非金属性:Br>I,错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 12.下列有关碱金属元素和卤素的说法错误的是(　　) A.溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈 B.碱金属元素中,锂原子失去最外层电子的能力最弱;卤素中,氟原子得电子的能力最强 C.钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈 D.随核电荷数的增加,碱金属元素单质和卤素单质的熔、沸点都逐渐降低 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D 溴的非金属性强于碘,故溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈,A项正确;碱金属元素中,锂的金属性最弱,故锂原子失去最外层电子的能力最弱;卤素中,氟的非金属性最强,故氟原子得电子的能力最强,B项正确;钾的金属性比钠强,故钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈,C项正确;随核电荷数的增加,碱金属元素单质的熔、沸点逐渐降低,卤素单质的熔、沸点逐渐升高,D项不正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 13.甲元素的原子序数是19,乙元素原子核外有2个电子层,最外层上有6个电子;丙是元素周期表第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素。由此推断: (1)甲元素在元素周期表中的位置是  　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 第四周期第ⅠA族 甲元素的原子序数是19,则甲是K;乙元素原子核外有2个电子层,最外层上有6个电子,因此乙的原子序数是8,即乙是O;丙是元素周期表第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素,则丙是Li。(1)钾元素在元素周期表中的位置是第四周期第ⅠA 族。 (2)甲的单质与水反应的离子方程式为  　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2K+2H2O===2K++2OH-+H2↑ (2)甲的单质与水反应的离子方程式为2K+2H2O===2K++2OH-+H2↑。 (3)乙单质与丙单质反应的化学方程式为  　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 4Li+O22Li2O　 (3)乙单质与丙单质反应的化学方程式为4Li+O22Li2O。 (4)甲元素和丙元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性较强的是 　　　　(填化学式)。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 KOH (4)金属性:K>Li,元素的金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,则最高价氧化物对应的水化物的碱性较强的是KOH。 14.在1861年,科学家发现了一种新的碱金属元素,根据已学知识解答下列问题。 (1)该元素单质的密度比水的密度大,则该元素可能是　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 Rb、Cs、Fr (1)在碱金属元素形成的单质中,Li、Na、K的密度都小于水的密度,Rb、Cs、Fr的密度都大于水的密度,故该元素可能是Rb、Cs、Fr。 (2)该元素的单质与水反应比钾与水反应剧烈,但没有铯与水反应剧烈,由此可确定该元素是　　　　。其确定依据是______________________ 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 Rb 碱金属元素的单质按Li、 Na、K、Rb、Cs的顺序金属性逐渐增强 (2)碱金属元素的单质根据Li、Na、K、Rb、Cs的顺序金属性逐渐增强,因此可以根据单质与水反应的剧烈程度,得出该元素为Rb。 (3)人类制备出该元素的单质比制备钠单质要晚得多,分析其中的原因: 　 　 　　　　 　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 Rb+的氧化性比Na+的氧化性弱,不易被还原 (3)Rb和Na在自然界中全部以化合态存在,因此要制备它们的单质,需要把Rb+和Na+从其化合物中还原出来。由于金属单质的还原性越强,其阳离子的氧化性就越弱,越不易被还原,因此单质Rb比单质Na制备得晚。 1. $$