第1节 第3课时 原子结构与元素的性质 碱金属元素（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一化学同步精品课堂（人教版2019必修第一册）

第一节 原子结构与元素周期表 课时3 原子结构与元素的性质 碱金属元素 人教版2019必修第一册 第四章 物质结构 元素周期律 素养目标 宏观辨识与微观探析： 通过观察实验现象，分析实验原理，探究认识碱金属元素性质的递变规律，能用原子结构理论初步加以解释同主族元素性质的递变规律，初步掌握元素性质与原子结构的关系，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 证据推理与模型认知： 通过碱金属元素的相关性质的图表信息，培养分析、处理数据的能力，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工，落实证据推理与模型认知的化学核心素养。 科学探究与创新意识： 通过完成碱金属性质的探究实验，初步体验科学探究在化学学科的学习中的重要地位，了解科学探究的基本方法，培养初步的科学探究能力。 教学目标 本节重点 碱金属元素的结构和性质，能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变规律。 本节难点 设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性。 1.知道碱金属元素的结构和性质，能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变规律。 2.能设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性。 新课导入 你知道吗？ 你知道钠电池吗？钠电池的开发有什么样的前景和局限性？ 美国某大学的研究人员研制出了一种可以服食的钠电池电子药丸，这种电子药丸能在患者体内检测体征情况。这项技术的出现预计将大大改变癌症、胃病等一系列慢性病症的治疗方案。 观看 新课导入 你知道吗？ 如果要研制钠电池我们要从哪里入手? 为什么能从锂电池联想到开发钠电池？ 5 原子结构与化学性质 壹 碱金属的原子结构 贰 知识导航 碱金属性质的相似性和递变性 叁 课堂思考 请你思考！ 为什么能从锂电池联想到开发钠电池？ 元素化学性质相似 元素化学性质与原子结构有什么关系呢？ 观看 01 原子结构与化学性质 课堂思考 请你观察！ 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？ 9 课堂思考 请你思考！ 结合所学知识，试想哪些易得电子，哪些易失电子？ 易失去电子 易得到电子 不易得失电子 观看 课堂探究 一、原子结构与化学性质 重点理解 1.元素化学性质与原子最外层电子数的关系 对比学习 ①元素分为金属元素何非金属元素（包括稀有气体元素）。金属性最强的元素是铯（Cs不包括放射性元素)，非金属属性最强的元素是氟（F）。 Cs F 课堂探究 一、原子结构与化学性质 重点理解 1.元素化学性质与原子最外层电子数的关系 对比学习 ②金属元素的原子最外层电子数一般小于或等于4，容易失去电子形成稳定结构，化学性质活泼，表现出金属性。 失去1个电子 钠离子 带1个单位正电荷 钠原子 金属性 课堂探究 一、原子结构与化学性质 重点理解 1.元素化学性质与原子最外层电子数的关系 对比学习 ③非金属元素的原子最外层电子数一般大于或等于4，容易得到电子形成稳定结构，化学性质活泼，表现出非金属性。 失去1个电子 带1个单位负电荷 非金属性 氯原子 氯离子 课堂探究 一、原子结构与化学性质 重点理解 1.元素化学性质与原子最外层电子数的关系 对比学习 ④稀有气体原子最外层电子数除氦为2个电子稳定结构外，都为8电子稳定结构，既不易得到电子，也不易失去电子，化学性质稳定。 最外层电子数决定元素的化学性质 典例精讲 【例1】下列结构示意图表示的原子中： A. B. C. D. (1)易变为阳离子的是_____(填字母，下同)。 (2)易变为阴离子的是____。 (3)易与氯气化合组成XY2型化合物的是____。 CD A D 【例2】已知某元素的原子结构示意图如图所示： (1)该元素在周期表中的位置：______________。 (2)预测该元素的单质在化学反应中容易________电子，常表现为____价。 第五周期ⅦA族 得到1个 －1 课堂思考 请你观察！ 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？ 碱 金 属 元 素 卤族 元 素 16 02 碱金属的原子结构 课堂思考 请你思考！ (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？ (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？ 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 思考与讨论 填写下表中 的信息，并思考和讨论下列问题。 二、碱金属的原子结构 课堂探究 重点理解 对比学习 1.在周期表中，从上到下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径的变化特点. 19 课堂思考 请你思考！ (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？ (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？ 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 思考与讨论 填写下表中 的信息，并思考和讨论下列问题。 Li Na K Rb Cs 3 11 19 37 55 增大 增大 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 课堂探究 重点理解 二、碱金属的原子结构 对比学习 2.在周期表中，从上到下碱金属元素原子的核电荷数递增，原子半径逐渐增大. ①元素周期表中第ⅠA族元素（除氢外）又称碱金属元素，包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)六种元素。 ②其原子结构具有相似性：最外层电子数都是1（小于4），从上到下即由Li→Cs，随着核电荷数增加，电子层数增多。 从结构推断碱金属元素的性质也具有相似性 典例精讲 【例1】下列关于碱金属元素的说法正确的是(　　) ①原子结构的相同点是最外层电子数相同，都为1； ②原子结构的不同点是随核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大； ③具有相似的化学性质，都是活泼金属； ④都具有强还原性，在化合物中显＋1价； ⑤化学性质有差别，从Li到Cs，失电子能力逐渐增强 A．①③④ B．①③⑤ C．②④⑤ D．全部 D 03 碱金属性质的相似性和递变性 课堂思考 请你回忆！ 回忆第二章学过的知识，思考金属钠具有哪些化学性质？ 氯化铁 溶液 结构 性质 +11 2 8 1 易失电子 +11 2 8 Na Na+ 决定 Na O2 Na2O Na2O2 O2 点燃 H2O NaOH、H2 CuSO4 决定 用途 银白色 ρ=0.97g/cm3 质软 熔点 97.8℃ 课堂思考 请你预测！ 结合碱金属的的原子结构特点，预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质？ 已有知识：钠的化学性质 与氧气反应： 与水反应： 4Na + O2 = 2Na2O 2Na + O2 Na2O2 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 最外层都有1个电子→易失去1个电子→单质具有强还原性，都以化合态存在。元素均具有较强的金属性，单质均体现较强的还原性； 锂、钾与氧气、水应该都能发生反应 课堂探究 观察现象 三、碱金属性质的相似性和递变性 实验探究 1.碱金属化学性质的比较 （1）钠与氧气反应 (淡黄色) 2Na＋O2===Na2O2 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 观察现象 实验探究 （2）钠与水反应 钠浮在水面上，熔成小球，四处游动，溶液变为红色。(水中滴有酚酞) 2Na + 2H2O == 2NaOH + H2 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 实验探究 探究学习 （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。 探究 碱金属化学性质的比较 【分析和结论】 （1）通过实验、观察，讨论并总结钠、鉀有哪些相似的化学性质，与你最初根据原子结构特点进行的预测是否一致？ （2）从实验现象比较钾、钠与水反应的难易程度。由此，你能推断出锂与水反应的难易程度吗？ （3）通过比较碱金属与水反应的难易程度，你能发现与它们的原子结构有什么关系吗？由此，你能推断出碱金属元素化学性质的相似性和递变规律吗？ 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 观察现象 实验探究 （3）钾与氧气、水反应 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 重点理解 实验探究 （3）钾与氧气、水反应 常温下，金属钾与氧气反应 4K＋O2===2K2O (白色) 加热时，金属钾与氧气反应 2K+O2 K2O2 点燃 (过氧化钾） ②钾与水反应 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。 (水中滴有酚酞) 2K+2H2O 2KOH+H2↑ ①钾与氧气反应 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 重点理解 ， 实验探究 2.比较钾与钠化学性质的相似性和递变性 （1）相似性 都从0价转化为+1价 都能与水反应生成碱和氢气 都能与氧气剧烈反应 （2）递变性 钾与水反应比钠与水反应更剧烈 钾燃烧的产物比钠的复杂 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 实验探究 重点理解 3.钾与钠化学性质的相似性和递变性的原因 结构 性质 决定 钠(Na) 钾(K) 原子的最外层均为1个电子，易失电子，形成稳定结构 钾比钠多一个电子层，半径更大，更易失电子 课堂思考 请你思考！ 你能预测锂、铷、铯的化学性质？ 4Li＋O2=2Li2O 2Na＋O2=Na2O2 2Na＋2H2O=2NaOH ＋H2↑ 2K＋2H2O=2KOH ＋H2↑ 2R＋2H2O===2ROH＋H2↑ 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 重点理解 实验探究 4.实验验证锂、铷、铯的化学性质 34 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 重点理解 实验探究 4.实验验证锂、铷、铯的化学性质 35 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 重点理解 实验探究 4.实验验证锂、铷、铯的化学性质 36 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 重点理解 实验探究 5.碱金属化学性质的相似性 ①碱金属与氧气反应比较 更为复杂 K2O、K2O2、KO2 Li2O 更为复杂 Na2O、Na2O2 Cs K Li Rb Na 反应程度 与O2反应 单质 越来越剧烈 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 重点理解 实验探究 5.碱金属化学性质的相似性 ②碱金属与水反应比较 2Na + 2H2O ＝ 2NaOH + H2↑ 2K + 2H2O ＝ 2KOH + H2↑ 通式：2R +2H2O = 2ROH + H2↑ 钾与水反应更剧烈 锂与水反应很缓慢 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 重点理解 6.碱金属化学性质的递变性 探究学习 ①碱金属与氧气反应比较 从Li→Cs，与氧气反应越来越剧烈，产物越来越复杂。 K2O、K2O2、KO2 Li2O Na2O、Na2O2 Rb，Cs遇空气立即燃烧，生成更复杂的氧化物 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 重点理解 实验探究 6.碱金属化学性质的递变性 ②碱金属单质与水反应的比较 课堂探究 重点理解 三、碱金属性质的相似性和递变性 探究学习 6.碱金属化学性质的递变性 ②碱金属单质与水反应的比较 从Li→Cs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈。 如K与H2O反应能发生轻微爆炸，则Rb、Cs遇水会发生剧烈爆炸。 7.碱金属性质的相似性和递变性与其原子结构的关系 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，所以原子失电子能力增加，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。 典例精讲 【例2】下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　) A．Li与H2O反应最剧烈 B．碱金属元素的阳离子没有还原性，所以有强氧化性 C．Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出Na D．从Li到Cs都易失去最外层1个电子，且失电子能力逐渐增强 D 课堂思考 请你思考！ 阅读课本P95 表4-2，试着归纳碱金属物理性质的相似性和递变性 碱金属单质 颜色和状态 密度 (g.cm3) 熔点 (℃) 沸点(℃) Li 银白色，柔软 0.534 180.5 1347 Na 银白色，柔软 0.97 97.81 882.9 K 银白色，柔软 0.86 63.65 774 Rb 银白色，柔软 1.532 38.89 688 Cs 略带金属光泽，柔软 1.879 28.40 678.4 表4--2 碱金属单质的主要物理性质 熔沸点逐渐降低 最轻的金属，保存在石蜡里 密度反常，比钠的密度小 43 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 难点掌握 8.碱金属物理性质的相似性和递变性 探究学习 Rb 课堂探究 三、碱金属性质的相似性和递变性 难点掌握 探究学习 8.碱金属物理性质的相似性和递变性 碱金属单质 Li Na K Rb Cs 相似性 颜色 硬度 密度 熔沸点 导电导热性 递变性 密度变化 熔沸点变化 柔软 较小 较低 强 逐渐增大（K特殊） 逐渐降低 均为银白色（Cs略带金色） 45 课堂小结 碱金属元素 最外层电子数 电子层数 核电荷数 原子半径 原子 结构 相似性 递变性 元素 性质 I A 同主族——ⅠA族 周期表 位置 决 定 反 映 原子失电子能力 “位置—结构—性质”模型 46 课堂小结 碱金属元素 按照锂、钠、钾、铷、铯的顺序从上到下： 核电荷数 电子层数 原子半径 原子失去电子能力 元素的金属性 逐渐增大 逐渐增加 逐渐增大 逐渐增强 逐渐增强 金 属 性 逐 渐 增 强 47 典例精讲 【例3】已知：金属镁能与水和氧气反应： 1.请预测钙的性质 2.请设计实验验证镁与钙金属性的强弱 (1)从周期表位置判断 (2)从元素单质及其化合物相关性质判断 (3)根据金属活动性顺序判断 (4)根据离子氧化性判断 典例精讲 【例3】已知：金属镁能与水和氧气反应： 1.请预测钙的性质 2.请设计实验验证镁与钙金属性的强弱 元素符号 核电荷数 原子结构示意图 原子半径 nm Be 4 0.111 Mg 12 0.160 Ca 20 0.197 Sr 38 0.215 Ba 56 0.217 最外层均为2个电子 原子易失去2个电子 电子层数越来越多 原子半径越来越大 失电子能力逐渐增强 金属性逐渐增强 元素金属性都较强 随堂演练 1．下列说法中，正确的是（ ） A．碱金属单质的化学性质活泼，易从盐溶液中置换其它金属 B．碱金属单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物 C．随核电荷数增加，碱金属单质溶、沸点降低 D．碱金属的原子半径越大，越易失电子，其还原性越弱 C 2．据报道、德国科学家实现了铷(Rb)原子气体超流体态与绝 缘态的可逆转换，该成果将给量子计算机的研究带来重大突破。已 知铷在元素周期表中位于第五周期IA族。下列说法不正确的是( ) A．铷的原子序数为37 B．铷放到水中会比钠跟水反应更剧烈 C．铷的氧化物暴露在空气中易与CO2反应 D．铷的氢氧化物是弱碱 D 50 随堂演练 3.据报道，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____。 (2)铯单质与水剧烈反应，放出____色气体，同时使紫色石蕊溶液显____色，原因是___________________________(写出化学方程式)。 (3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性_____(填“弱”或“强”)。 6 1 55 无 蓝 2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑ 强 51 演示完毕 感谢聆听 https://www.zxxk.com/user/13354804 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $$