4.1.3 原子结构和元素性质-卤素 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 第一节 原子结构和元素周期表 课时3 原子结构和元素性质 素养目标 宏观辨识与微观探析： 认识卤族元素性质的递变规律，并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，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： 通过分析卤族元素的相关性质的图表信息，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工，培养分析、处理数据的能力，体会事物变化过程中量变引起质变的规律，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： 能设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性，提升“科学探究与创新意识”的学科核心素养。 壹 贰 2. 卤族元素的原子结构 1. 卤素单质的物理性质 知识导航 3. 卤素单质的化学性质 叁 课堂导入 4 在化学元素史上，参加人数最多、危险最大、工作最难的研究课题，莫过于 氟 元素的发现。自1768年德国化学家马格拉夫（Marggraf,A.S.1709-1782）发现 氢 氟酸以后，到1886年法国化学家莫瓦桑（Moissan,H.1852－1907）制得单质的 氟 ，历时118年之久。在这当中不少化学家损害了健康，甚至献出了生命，可以说是一段极其悲壮的化学元素史。 氟、氯、溴和碘的发现之旅 课堂导入 5 Cl2 1774年，瑞典化学家舍勒发现：软锰矿与盐酸混合后加热就会生成一种令人窒息的黄绿色气体。当时，舍勒及许多化学家都坚信拉瓦锡的观点，认为这种黄绿色的气体是一种化合物，所以舍勒称它为“氧化盐酸”。1810年，戴维证明了所谓的氧化盐酸不是一种化合物，而是一种化学元素的单质。他将这种元素命名为“Chlorine”。它的希腊文原意是“绿色”。中文译名为氯。 氟、氯、溴和碘的发现之旅 6 氟、氯、溴和碘的发现之旅 Br2 1824年，法国青年学生巴拉尔，在研究提取结晶盐后的母液时，当通入氯气时，母液变成红棕色。他断定这是和氯以及碘相似的新元素。1826年8月14日法国科学院组成委员会审查巴拉尔的报告，肯定了他的实验结果，将其命名为：葡萄牙文brōmos(恶臭)，因为溴具有刺激性臭味。溴的拉丁名和元素符号Br由此而来。 课堂导入 7 氟、氯、溴和碘的发现之旅 1947年前苏联出版的一期《自然》杂志中，其中提到碘的发现说：“……在工作中的库尔图瓦放着两个玻璃瓶，一个是他制药用的，里面盛着海草灰和酒精，另一个里面盛着铁在硫酸中的溶液。库尔图瓦在吃饭，一只公猫撞倒了硫酸瓶和并列在一起的药瓶。器皿被打破了，液体混合起来，一缕蓝紫色的气体从地面上升起……” 课堂导入 课堂导入 8 易得到电子 卤族元素结构性质如何？ 知识点1：卤素单质的物理性质 9 观察卤素单质的颜色状态并阅读P102的表格 Br2 Cl2 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 溴是常温常压下唯一的液态非金属单质 碘易升华遇淀粉溶液变蓝色 知识点1：卤素单质的物理性质 10 1.相似性 都有颜色，有毒，在水中溶解度不大，易溶于有机溶剂，熔、沸点较低。 2.递变性 单质 颜色和状态 密度 熔点 ℃ 沸点 ℃ F2 淡黄绿色 气体 1.69g/L -219.6 -188.1 Cl2 黄绿色气体 3.124g/L -101 -34.6 Br2 深棕色液体 3.119g/cm3 7.2 58.78 I2 紫黑色固体 4.93g/cm3 113.5 184.4 密度逐渐增大 熔点逐渐升高 颜色逐渐加深 知识点2：卤族元素的原子结构 11 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 ①最外层电子数相等(均为7)； ②从上到下，电子层数依次增加； ③从上到下，原子半径依次增大。 12 知识点2：卤族元素的原子结构 请你试试！ 请推测一下氟氯溴碘在化学性质上的相似性和递变性 最外层7个电子 原子结构 性质 决定 具有氧化性 容易得1个电子 相似性： 递变性： 核电荷数递增 电子层数递增 原子半径依次增大 得电子能力逐渐减弱 单质的氧化性逐渐减弱 知识点3：卤素单质的化学性质 13 1.化学性质的相似性 氯气的化学性质 (1)与金属反应 如：3Cl2+2Fe=2FeCl3 (2)与H2反应 Cl2+H2=2HCl(强光照射爆炸) (3)与水反应 Cl2+H2O ⇌HCl+HClO (4)与碱反应 Cl2+ 2NaOH = NaCl + NaClO +H2O (1)都能与金属反应生成金属卤化物 (2)都能与氢气反应生成卤化氢(HX) (3)都能与水反应 (4)都能与碱反应 卤素单质的化学性质 知识点3：卤素单质的化学性质 14 (1)X2与金属单质反应 通式： X2+金属 金属卤化物 2Na +Cl2=2NaCl 2Na+Br2=2NaBr 2Na+I2=2NaI 得到电子的能力逐渐减弱 1.化学性质的相似性 特殊： I2与变价金属生成低价盐 Fe+I2=FeI2 2Cu+I2=2CuI 知识点3：卤素单质的化学性质 15 1.化学性质的相似性 (2)卤素单质与水反应 Br2＋ H2O ⇌HBr＋HBrO 2F2＋2H2O ===4HF＋O2 (特例) Cl2 ＋H2O ⇌HCl＋HClO 通式：X2 ＋ H2O ⇌HX＋HXO (X:Cl、Br、I) I2 ＋H2O ⇌HI＋HIO 反应越来越难以发生 知识点3：卤素单质的化学性质 16 1.化学性质的相似性 (3)卤素单质与碱反应 Br2＋ 2NaOH ==NaBr＋NaBrO + H2O Cl2 ＋2NaOH ==NaCl＋NaClO + H2O 通式：X2 ＋ 2NaOH ==NaX＋NaXO + H2O (X:Cl、Br、I) I2 ＋2NaOH ==NaI＋NaIO + H2O 知识点3：卤素单质的化学性质 17 (4)卤素单质与氢气反应 1.化学性质的相似性 知识点3：卤素单质的化学性质 18 (4)卤素单质与氢气反应 卤素单质 反应条件 化学方程式 产物稳定性 F2 暗处 很稳定 Cl2 光照或点燃 较稳定 Br2 加热 不如氯化氢稳定 I2 不断加热 不稳定，同一条件下同时分解 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＋F2===2HF 难 减弱 减弱 H2＋I2 2HI △ 1.化学性质的相似性 知识点3：卤素单质的化学性质 19 (1)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。 (2)根据卤素单质与氢气的反应事实，讨论随着原子核电荷数的增多，卤素单质与氢气反应的规律性变化。 F2 Cl2 Br2 I2 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； X2＋H2===2HX 相似性：与氢气反应生成相应的氢化物： 知识点3：卤素单质的化学性质 20 2.化学性质的递变性 递变性：规律：F2 Cl2 Br2 I2 与氢气反应难易程度：依次___________ 与氢气反应剧烈程度：依次______________ 生成氢化物的稳定性：依次_________________________ 卤素的非金属性强弱：依次_________________________ 减弱 减弱 易→难 减弱 随着核电荷数递增，卤族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，原子得电子的能力逐渐减弱，即由氟到碘，非金属性逐渐减弱。 知识点3：卤素单质的化学性质 21 请你思考！如何设计实验证明卤素单质间的氧化性强弱 Br2 1824年，法国青年学生巴拉尔，在研究提取结晶盐后的母液时，当通入氯气时，母液变成红棕色。他断定这是和氯以及碘相似的新元素。1826年8月14日法国科学院组成委员会审查巴拉尔的报告，肯定了他的实验结果，将其命名为：葡萄牙文brōmos(恶臭)，因为溴具有刺激性臭味。溴的拉丁名和元素符号Br由此而来。 Cl2 置换 知识点3：卤素单质的化学性质 22 3.卤素间的置换反应 分别向盛有4 mL KBr溶液和4 mL KI溶液的两支试管中加入1mL氯水，振荡，观察溶液的颜色变化，并与氯水的颜色进行比较。写出反应的化学方程式。 向盛有4 mL. KI溶液的试管中加入1mL溴水，振荡，观察溶液的颜色变化，并与溴水的颜色进行比较。写出反应的化学方程式。 【实验4-1】 知识点3：卤素单质的化学性质 23 3.卤素间的置换反应 知识点3：卤素单质的化学性质 24 4.卤素间置换反应的现象及结论 (1)分别向KBr和KI溶液中滴加氯水，观察现象 滴加氯水 滴加氯水 KBr溶液 KI溶液 溶液由无色变为橙色 溶液由无色变为橙红色 2KBr + Cl2 = Br2 + 2KCl 2KI + Cl2 = I2 + 2KCl 2Br－ + Cl2 = Br2 + 2Cl－ 氧化性：Cl2＞Br2 还原性：Br－＞Cl－ 2I－ + Cl2 = I2 + 2Cl－ 氧化性：Cl2＞I2 还原性：I－＞Cl－ 知识点3：卤素单质的化学性质 25 4.卤素间置换反应的现象及结论 (2)向KI溶液中滴加溴水，观察现象 滴加溴水 KI溶液 溶液由无色变为棕红色 2KI + Br2 = I2 + 2KBr 2I－ + Br2 = I2 + 2Br－ 氧化性：Br2＞I2 还原性：I－＞Br－ 由上得到氧化性：Cl2＞Br2＞I2；还原性：I－＞Br－＞Cl－ 随着核电荷数的增加，卤族元素单质的氧化性，按照F2、Cl2、Br2、I2的顺序依次减弱 知识点3：卤素单质的化学性质 26 实验操作 实验现象 离子反应方程式 结论 溶液分层，上层无色，下层为橙红色 溶液分层，上层无色，下层为紫红色 溶液分层，上层无色，下层为紫红色 Cl2＋ 2I－== 2Cl－＋I2 Cl2＋2Br－==2Cl－＋Br2 Br2+２I－ ==２Br－＋I2 Cl2＞Br2 Cl2＞I2 Br2＞I2 4.卤素间置换反应的现象及结论 知识点3：卤素单质的化学性质 27 卤素单质化学性质的递变性 化学性质 规律(从上到下) 原子得电子能力 非金属性 单质的氧化性 阴离子的还原性 单质与氢气化合的难易程度 氢化物的稳定性 最高价氧化物对应水化物的酸性 逐渐减弱 逐渐减弱 逐渐减弱 逐渐增强 逐渐减弱 越来越难 逐渐减弱 知识点3：卤素单质的化学性质 28 高氯酸简介 知识点3：卤素单质的化学性质 29 (1)氟元素无正价，无含氧酸。F-的还原性极弱。 (2)X2＋H2O ⇌HX＋HXO 而 2F2＋2H2O===4HF＋O2。 (3)Br2在常温下是唯一的一种 液态 非金属单质。 (4)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇 I2 变蓝色。 (5)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。 (6)除氟化银外，其余卤化银均为沉淀。氟化银、氯化银为白色，溴化银为淡黄色，碘化银为黄色。 卤素的特性 知识点3：卤素单质的化学性质 30 非金属性： 单质与氢气化合的难易程度(易—难) 气态氢化物的稳定性(强—弱) 最高价氧化物对应水化物的酸性强弱(强—弱) 非金属单质间的置换反应(以强制弱) 阴离子还原性越强,单质的氧化性(非金属性)越弱 根据元素在周期表中的位置，同主族从上到下，非金属性逐渐减弱 5. 元素非金属性强弱的判断 知识点3：卤素单质的化学性质 31 同主族元素的原子结构与性质的关系 【思维建模】 课堂小结 32 原子序数递增原子半径增大 元素原子失电子能力增强， 元素原子得电子能力减弱。 元素的金属性逐渐增强， 元素的非金属性逐渐减弱。 谢谢观看 THANKS Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf59.27.100 Lavf58.20.100 $$