4.1原子结构与元素周期表 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 元素周期表 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 揭秘锂电池到钠电池开发的本质 ——碱金属元素 1 元素化学性质与原子结构的关系 易得到电子，非金属性 易失去电子，金属性 不易得失电子，最为稳定 稀有气体元素的原子最外层电子为8（He为2） 原子结构决定元素的化学性质 。 经常把元素周期表中的同族元素放在一起研究，是因为它们之间存在着某种内在的联系。 碱金属元素 碱金属元素 碱金属元素都位于周期表的第ⅠA族（元素Fr是一种放射性元素，高中阶段不探讨），化学性质很活泼，在自然界中都以化合态存在。 【课本P99】观察分析下表中的信息，并思考和讨论下列问题。 (1)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 锂 钠 钾 铷 铯 元素符号 核电荷数 原子结构 示意图           原子半径 0.152 nm 0.186 nm 0.227 nm 0.248 nm 0.265 nm Li Na K Rb Cs 3 11 19 37 55 碱金属元素 (2)观察碱金属元素的原子结构示意图，它们的原子核外电子排布有什么特点？从哪一点推断出碱金属元素的化学性质具有相似性？ 随核电荷数的增加，电子层数_____，原子半径_____。 递变性 增多 增大 决定了化学性质的差异性。 最外层均只有__个电子。 相同点 1 决定了化学性质的相似性。 碱金属元素 （1）回忆第二章学过的知识，钠有哪些化学性质？ （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？ ①2Na＋O2 Na2O2(淡黄色) ②2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ ③2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑ 4Na＋O2 === 2Na2O(白色) 锂、钠和钾最外层都只有1个电子，都容易失去最外层电子，表现出比较强的还原性。锂、钾和钠相似，都能与氧气、水发生化学反应。 11 Na 22.99 钠 Li Na K 碱金属元素的化学性质 【实验回顾】回忆钠与氧气、水反应的实验现象 11 Na 22.99 钠 钠先熔化，然后剧烈燃烧，火焰呈黄色，最后生成淡黄色固体。 钠与氧气反应 碱金属元素的化学性质 钠浮在水面上、熔化成闪亮的小球、在水面上四处游动、发出嘶嘶的响声、反应后的溶液呈红色。 钠与水的反应 19 K 39.10 钾 【实验探究】钾与氧气、水反应的实验 （1）将干燥的坩埚加热，同时切取一块绿豆大的钾，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。 （2）在烧杯中加入一些水，滴入几滴酚酞溶液。切取一块绿豆大的钾，用镊子夹取并投入水中，观察现象。 碱金属元素的化学性质 钠、钾的化学反应的比较 钾的性质 钠的性质 与氧气反应 常温：表面变暗，发生反应。 常温：表面变暗，生成氧化钠。 加热：剧烈燃烧，黄色火焰，生成过氧化钠。 4Na+2O2 2Na2O2 与水反应(滴有酚酞) 钠浮在水面上，熔成小球，四处游动，溶液变为红色。 2Na+2H2O == 2NaOH+H2↑ △ 金属活泼性：钾＞钠 钾与水的反应与钠相比更剧烈 碱金属元素的化学性质 加热：反应剧烈，紫色火焰，产物为黄色固体。生成复杂的氧化物。 钾浮在水面上，熔成小球，四处游动，并伴有爆炸声和火焰，溶液变为红色。 2K+2H2O == 2KOH+H2↑ 钾和钠都可以与 水和氧气发生反应 钾的反应更为剧烈 原子最外层电子相同 原子半径较大 强还原性（失电子） 失电子能力更强 金属性（还原性）更强 元素符号 原子结构示意图 原子半径/nm Na 0.186 K 0.227 碱金属元素的化学性质 【思考】Na与K分别与水、O2反应现象不同，试从原子结构角度解释。 3 Li 6.941 锂 碱金属元素的化学性质 55 Cs 132.9 铯 37 Rb 85.47 铷 【思考】 根据钠、钾与氧气反应实验，预测锂、铷、铯与O2、与H2O反应剧烈程度？ 金属 Li Na K Rb Cs 与O2反应 产物 规律 与H2O反应 剧烈程度 更为复杂 Li2O 更为复杂 Na2O Na2O2 K2O K2O2 KO2 反应越来越剧烈，产物越来越复杂 反应越来越剧烈 （2）碱金属元素的化学性质的递变性： 随着核电荷数递增，碱金属元素的原子电子层增加，原子半径增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失去最外层电子的能力逐渐增强，即由锂到铯，金属性逐渐增强。 碱金属元素的化学性质 只有Li2O一种氧化物 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 金属性（还原性）逐渐增强 原子失电子能力 逐渐增强 碱金属元素的化学性质 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 金属性强弱的比较方法： 元素的单质与水（或酸）反应置换出氢的难易程度。 元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。 LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH 从Li到Cs与水反应原来越剧烈 （3）元素的金属性： 元素气态原子在反应中失去电子的性质 碱金属元素的化学性质 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 碱金属元素的物理性质 锂电池是一种高能电池。 锂有机化学中重要的催化剂。 锂制造氢弹不可缺少的材料。 锂是优质的高能燃料（已经 用于宇宙飞船、人造卫星和 超声速飞机）。 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。 钾的化合物最大用途是做钾肥。 硝酸钾还用于做火药。 液态钠可作为核反应堆的传热介质。 碱金属元素的用途 结构 性质 位置 最外层电子数 均为1个。 IA族 能与O2、H2O反应生成+1价化合物。 周期序数逐渐增大 电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。 与O2、H2O反应更容易，也更剧烈。 决定 相似性 递变性 金属性（还原性） 均易失去电子 失电子能力增强 周期序数=电子层数 主族序数=最外层电子数 课堂总结 【例】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 课堂练习 Lavf58.46.101 eq \o(=====,\s\up17(△)) Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $$