4.1 原子结构与元素周期表 第二课时 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 原子结构与元素周期表 “碳”索神秘世界 质子数(Z) 中子数(N) 质量数(A) 原子名称 原子符号 1 0 1 氕 1 1 2 氘 1 2 3 氚 氢元素的三种原子 元素 核素 核素 核素 同位素 或D 或T 核素 同位素 （一）元素、核素、同位素： 教材P97 1.概念辨析 (1)元素：具有相同 的一类 的总称。 如： H、Si、Fe等。(只讲种类不讲数目) (2)核素：具有一定数目 和一定数目 的一种原子。 如： 11H、21H、126C、136C等。 (3)同位素： 相同而 不同的同一 的不同原子互称为同位素(即同一 的不同 )。 如： 11H(氕)、21H(氘)、31H(氚)互称为同位素。 三、核素 2.同位素的特征 同位素 氢元素 ①质子数相同、元素相同；中子数不同、原子不同。 ②位置：在周期表里占据同一位置。 ③性质：化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异。 ④存在：天然存在的同位素，相互之间保持一定的比率。即各同位素原子所占原子的百分比一般是不变的。 【思考】至今已发现了118种元素，能否说人们已发现了118种原子？ 3、同位素的应用： 同位素在日常生活、工农业生产和科学研究中有着重要的用途。 是造原子弹及核反应堆的材料； 92 U 235 如：考古时利用 测定一些文物的年代； 可用于示踪原子； 8 O 18 用于制造氢弹； 2 1H 3 1H 、 思考：O2和O3互为同位素吗？H2O和D2O互为同位素吗？ 1、美国科学家将两种元素铅和氪的原子核对撞，获得了一种质子数为118，质量数为293的超重原子，该原子原子核内的中子数和核外电子数之差是（ ） A. 175 B. 47 C. 57 D. 118 3、核内中子数为N的R3+离子，其质量数为A，它的m g氧化物中所含电子的物质的量是（ ） 2、某元素的某种离子X2-核外共有a个电子，核内有b个中子，表示该X原子的下列符号中正确的是（ ） 讨论：判断是否互称同素异形体： A.H2O和D2O B.H和D C.H2、D2、HD、HT、DT D .S2、S4、S6、S8 同种元素形成的不同的单质。 4、同素异形体: 同素异形体在一定条件下能互相转化 1、硼元素的平均相对原子质量为10.8，则硼在自然界中的两种同位素10B和11B的原子个数比（ ） A、1:1 B、1:2 C、1:3 D、1:4 2、相同温度下，等体积的两个集气瓶分别盛12C、14N、18O三种原子构成的CO和N2，下列说法正确的是（ ） A、质量和分子数相同 B、质量和分子数都不同 C、若压强相同，则含有相同的质子数，但质量不同 D、若压强相同，则含有相同的原子、质子、中子和电子 四．原子结构与元素的性质 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_____ _______ 最外层电子数决定化学性质 即原子结构决定元素的性质 元素的金属性、非金属性强弱的判断： 金属性：金属元素的原子失电子的能力 非金属性：非金属元素的原子得电子的能力 ① 其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度； ② 它们的最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱来判断； ③ 活泼金属置换不活泼金属； ④ 金属阳离子的氧化性越强，则对应金属元素的金属性越弱。 金属性强弱的比较，关键是比较原子失去电子的难易 ① 其最高价氧化物的水化物的酸性强弱； ② 与氢气生成气态氢化物的难易程度； ③ 氢化物的稳定性来判断； ④ 活泼非金属置换不活泼非金属。 非金属性强弱的比较，关键是比较原子得到电子的难易 （一）碱金属元素 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 碱 金 属 锂 钠 钾 铷 铯 1、在周期表中的位置： 2、原子结构特点 相同点： 不同点： 原子核外最外层电子数都为1 从上到下随原子序数递增，原子核外电子层数递增，原子半径递增。 3、碱金属化学性质的比较 （1）与O2等非金属反应 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 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。 （2）与水反应 （现象：浮、熔、游、燃、红） 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 注意：均为可溶于水的强碱； 且对应碱的碱性逐渐增强。 思考与交流 通过以上比较，思考钠和钾的性质有什么相似性和不同。这与它们的原子结构有关系吗？ 相似性： 核电荷数增多 电子层数增多 原子半径增大 它们具有相似的化学性质——强还原性 原子的最外层均只有一个电子 递变性： 结论：碱金属都具有强还原性，且随核电荷数的增加，元素的金属性逐渐增强。 （3）碱金属的主要物理性质及递变规律 相似性 单质的熔、沸点降低 ρ（Li、Na、K）<ρ（水） ρ（Rb、Cs）>ρ（水） ρ（Li）<ρ（煤油） 密度逐渐增大 递变性 注 意： （ρ（Na） > ρ（K）） 大多为银白色（铯略带金色），质软， 密度较小，熔点较低，导热、导电性强。 Li Na K Rb Cs P101表4-2 思考与交流 讨论2：碱金属与盐酸反应？ 2R+2H+= 2R++H2↑ 讨论3：碱金属与盐溶液的反应？ 先与水反应 讨论4：Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+也具有强还原性吗？ 没有， 有较弱的氧化性。 氧化性： Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+ 讨论1：Li与K 应如何保存？ Li封存于固体石蜡中， 少量K保存于煤油中。 【碱金属元素的用途】 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 液态钠钾合金可作为核反应堆的传热介质。 （二）卤族元素 1、卤素单质的物理性质 递 变 性 相 似 性 颜色 状态 熔沸点 密度 F2 Cl2 Br2 I2 P102表4-3 不易溶于水(除F2) 熔沸点较低 都有颜色 易溶于有机溶剂 （1）在周期表中的位置 相同点: 不同点: 核电荷数依次增多 原子半径依次增大 电子层数依次增多 最外层７个电子 第ⅦA 族 （2）原子结构特点 根据卤素的原子结构，试着推测一下氟、氯、溴、碘在化学性质上的相似性和递变性。 思考与交流 2、卤素的原子结构 反应条件和方程式 生成氢化物稳定性 F2 Cl2 Br2 I2 反应的剧烈程度逐渐减弱 生成的气态氢化物的稳定性逐渐减弱。 均可生成气态氢化物(HX) 。 相似性： （1）卤素与氢气反应 3、卤素单质的化学性质 递变性： 实验4-1 现象 方程式 结论 KBr+氯水 振荡 氧化性： 还原性： KI+氯水 振荡 氧化性： 还原性： KI+溴水 振荡 氧化性： 还原性： （2）卤素单质间的置换反应 滴加氯水 溶液变为橙色 滴加氯水 溶液变为橙红色 滴加溴水 溶液变为棕红色 注意：在无水情况下，F2能把氯、溴、碘从它们的卤化物中置换出来。 氧化性逐渐减弱 F2 Cl2 Br2 I2 还原性逐渐增强 F - Cl - Br - I - 结论 思考：下列装置能否达到实验目的？ 比较氧化性：Br2＞I2 比较氧化性：Cl2＞Fe3+＞I2 与水反应 F2 剧烈反应，生成氟化氢和氧气 2F2+2H2O＝4HF+O2 Cl2 与水缓慢反应 Cl2+H2O＝HCl+HClO Br2 与水反应更弱 Br2+H2O＝HBr+HBrO I2 与水只微弱反应 I2+H2O＝HI+HIO 都能与水反应 相似性： 与水反应的剧烈程度递减。 递变性： X2+H2O＝HX+HXO (除F2外) （3）卤素与水反应 思考：卤素单质与碱溶液反应的情况？ 通式：X2 +2NaOH== NaX＋NaXO+H2O（ X= Cl、Br、I ） 反应规律：与碱得两盐 特例(了解)：2F2＋2NaOH == 2NaF＋H2O+OF2 与金属反应 2Fe + 3Cl2== 2FeCl3 △ 2Fe + 3Br2== 2FeBr3 △ Fe + I2 == FeI2 △ 注意：I2与变价金属反应多生成低价金属碘化物。 补充: 卤素 原子 半径 原子得电 子能力 单质的 氧化性 结合氢 的能力 最高价氧化物对 应水化物的酸性 F Cl Br I 离子的 还原性 Li Na K Rb Cs 碱金属 原子 半径 原子失电 子能力 单质的 还原性 置换氢 的能力 氢氧化物 的碱性 离子的 氧化性 金属性增强 非金属性减弱 总结：碱金属元素、卤族元素的原子结构和性质上的相似性和递变性？ 归纳总结 原子核外电子层数依次增多 原子半径逐渐增大 失电子能力逐渐增强 得电子能力逐渐减弱 金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱 同主族最外层电子数相同 1、砹（At）原子序数85，与F、Cl、Br、I同族，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是（ ） A、砹易溶于某些有机溶剂 B、砹能与水剧烈反应 C、HAt非常不稳定 D、砹氧化性弱于碘 2、 3、已知： 2Fe2++Br2＝2Fe3++2Br-，现向离子浓度均为0.1 mol·L-1的K+、Fe2+、Cl-、Br-、I-组成的混合溶液50 mL中，加入0.025 mol·L-1的溴水200 mL，充分反应后溶液中离子数目明显减少的是 ；离子浓度减小而离子数目不变的是 ；离子数目增多而离子浓度减小的是 。 Lavf58.28.100 Lavf55.33.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$