第4章 第1节 第3课时 原子结构与元素的性质-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第一册五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第3课时　原子结构与元素的性质 学业水平目标 学科核心素养 1.能利用碱金属元素、卤族元素在周期表中的位置和原子结构，分析、预测、比较元素及其化合物的性质 2．能结合实验及事实说明碱金属元素、卤族元素性质的递变规律 3．了解碱金属，卤素性质的相似性与递变性，并能初步运用原子结构理论解释 1.知道碱金属元素、卤族元素的结构和性质，能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变规律，形成“结构决定性质”的观念，强化“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养 2．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 [基础梳理] 　　元素的性质 1．金属性 金属元素的原子最外层电子一般少于　4　个，在化学反应中容易　失去电子　，具有　金属性　。即金属元素的金属性是指金属元素的原子所具有的　失去电子　的能力。 2．非金属性 非金属元素的原子最外层电子一般多于　4　个，在化学反应中容易　得到电子　，具有　非金属性　。即非金属元素的非金属性是指非金属元素的原子所具有　得到电子　的能力。 　　碱金属元素 1．碱金属元素的原子结构 元素名称 　锂　 　钠　 　钾　 　铷　 　铯　 元素符号 　Li　 　Na　 　K　 　Rb　 　Cs　 原子 结构 示意 图 原子半径/nm 0.152 0.186 0.227 0.248 0.265 结论 (1)碱金属元素的原子最外层电子数都是　1　。 (2)碱金属元素的原子随核电荷数逐渐增大，电子层数逐渐　增多　，原子半径逐渐　增大　。 2.碱金属单质的化学性质 (1)钠、钾与氧气反应比较 ①实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产生紫色火焰，钾燃烧更剧烈。 ②反应的化学方程式：2Na＋O2Na2O2、K＋O2KO2。 ③实验结论：金属的活泼性：K　＞　Na。 (2)钠、钾与水反应的比较 碱金属单质 钠 钾 实验操作 实验现象 相同点 　金属浮在水面上；熔成闪亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶的响声；反应后的溶液呈红色　 不同点 　钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧　 实验原理 　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2 ↑ 2K＋2H2O===2KOH＋H2↑ 实验结论 与水反应剧烈程度：K　＞　Na；金属的活泼性：K　＞　Na。 3.碱金属单质的物理性质 元素 Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大) 相同点 除铯外，其余都呈　银白　色，它们都比较软，有延展性，密度较　小　，熔点较　低　，导电、导热性强 递变 密度 逐渐　增大　(钠、钾反常) 规律 熔、沸点 逐渐　降低　 个性特点 ①铯略带金属光泽；②锂的密度比煤油的小；③钠的密度比钾大 , 卤族元素 1．卤素单质的物理性质 F2 Cl2 Br2 I2 颜色、状态 　淡黄绿　色气体 　黄绿　色气体 　深红棕　色液体 　紫黑　色固体 密度 逐渐　增大　 熔、沸点 逐渐　升高　 2.卤素的原子结构特点 相同点 ①卤族元素位于周期表第　ⅦA　族； ②最外层上都有　7　个电子。 递变性 从F→I核电荷数依次　增大　，电子层数依次　增多　，原子半径依次　增大　。 3.卤素单质的化学性质 (1)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 　H2＋F2===2HF　 很稳定 Cl2 光照或点燃 　H2＋Cl22HCl　 较稳定 Br2 加热 　H2＋Br22HBr　 不如氯化氢稳定 I2 不断加热 不稳定 结论 从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐　升高　，反应剧烈程度依次　减弱　，生成气态氢化物的稳定性依次　减弱　。 (2)卤素单质之间的置换反应 Cl2→I2氧化性逐渐　减弱　，相应卤素离子还原性逐渐　增强　。 　　　 同主族元素的性质与原子结构的关系 [预习质检] 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)碱金属元素即第ⅠA族元素。( × ) (2)卤素单质与水反应均可用X2＋H2OHXO＋HX表示。( × ) (3)从上到下，碱金属单质密度依次增大，熔、沸点依次降低。( × ) (4)HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强。( × ) (5)卤素单质的颜色从F2―→I2按相对分子质量增大而加深。( √ ) (6)K比Na活泼，故K可以从钠盐溶液中置换出Na。( × ) (7)将F2通入NaCl溶液中可置换出Cl2。( × ) 　　　　 碱金属单质化学性质的相似性和递变性 1．相似性 2.递变性 (1)单质的还原性与离子的氧化性递变规律 (2)具体表现 Li Na K Rb Cs 单质 与氧气 反应越来越剧烈，产物越来越复杂 Li2O Na2O、Na2O2 K2O、K2O2、KO2 更复杂氧化物 与水 反应越来越剧烈 反应缓慢 剧烈反应 轻微爆炸 剧烈爆炸 化合物 碱性强弱：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH ◆[典例示范] [例1]　下列关于铯及其化合物的说法中不正确的是(　　) A．氢氧化铯是一种强碱，比KOH的碱性强 B．铯与水或酸溶液反应剧烈，都生成氢气 C．Cs的还原性比Na强，故Na＋的氧化性大于Cs＋ D．Cs2CO3不易溶于水 [解题指南]　解答本题要注意以下三点： (1)碱金属随着原子序数递增，金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。 (2)金属性越强，原子的失电子能力越强。 (3)碱金属的碳酸盐(正盐)物理性质相似。 [解析]　Cs的最外层电子数是1，电子层数比K的多，故Cs的金属性比K强，CsOH的碱性比KOH强，A项正确；铯与Na性质相似，与水或酸反应更剧烈。都生成H2，B项正确；Cs的还原性比Na强，所以Na＋的得电子能力比Cs＋强，C项正确；因为Na2CO3、K2CO3均易溶于水，所以Cs2CO3也易溶于水，D项错误。 [答案]　D ◆[学以致用] 1．第ⅠA族金属元素习惯上又称为碱金属元素，下列关于碱金属元素某些性质的排列中，正确的是(　　) A．原子半径：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs B．单质的密度：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs C．单质的熔、沸点：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs D．单质的还原性：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs 解析：A　[A.Li、Na、K、Rb、Cs是同主族元素，且原子序数依次增大，原子半径：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs，A正确； B．碱金属元素单质的密度从上到下呈递增趋势，但Na的密度大于K，B错误； C．碱金属元素单质的熔、沸点从上到下逐渐降低，即熔、沸点：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，C错误； D．同主族元素从上到下，单质的还原性依次增强，即还原性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs，D错误；故答案为A。] 　　　　 卤素单质化学性质的相似性和递变性 1．相似性 2.递变性 (1)卤素单质的氧化性及卤素离子的还原性递变规律 (2)具体表示现 物质 性质 单质 与H2反应越来越难(从F→I) 与变价金属反应：F2、Cl2、Br2生成高价金属卤化物，I2生成低价金属碘化物 氢化物 稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI 还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI 酸性：HF＜HCl＜HBr＜HI 最高价氧化物的水化物 酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4(F没有最高价含氧酸) 3.特殊性 (1)氟元素无正价，无含氧酸，而氯、溴、碘元素有最高正价和含氧酸。 (2)X2＋H2O===HX＋HXO(X＝Cl、Br、I)而2F2＋2H2O===4HF＋O2。 (3)溴单质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。 ◆[典例示范] [例2]　下列关于卤素(F、Cl、Br、I)叙述正确的是(　　) A．其单质在常压下的沸点，随着卤素核电荷数的增多逐渐降低 B．单质和水反应通式：X2＋H2O===HX＋HXO(用X表示卤素)，剧烈程度随着核电荷数的增多而减弱 C．单质和氢气反应的通式：X2＋H2===2HX(条件不同)，剧烈程度随着卤素核电荷数的增多而减弱 D．随着卤素核电荷数的增多，单质的氧化性逐渐增强 [解题指南]　解答本题应注意以下两点： (1)明确卤族元素的相似性和递变性，注意氟的特殊性。 (2)明确卤族元素单质的物理性质。 [解析]　卤素单质在常压下的沸点，随着卤素核电荷数的增多逐渐升高，A项不正确。单质氟和水反应生成HF和氧气，B项不正确。同主族自上而下非金属性逐渐减弱，所以与H2反应的剧烈程度逐渐减弱，C项正确。随着卤素核电荷数的增多，单质的氧化性逐渐减弱，D项不正确。 [答案]　C ◆[学以致用] 2．下列说法正确的是(　　) A．氟、氯、溴原子的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8 B．从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律 C．酸性：HFO4>HClO4>HBrO4>HIO4 D．砹属于卤族元素，位于第六周期，根据卤素性质的相似性，砹微溶于水，易溶于CCl4 解析：D　[F的次外层电子数为2，Br的次外层电子数为18，A项错误；元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，不能根据氢化物的酸性强弱比较，B项错误；F无正化合价，不能形成HFO4，C错误；由碘微溶于水、易溶于四氯化碳可推知，砹微溶于水，易溶于CCl4，D正确。] 　铷元素广泛用于特种玻璃、医学、能源等领域。其中在高科技领域显示了广阔的应用前景。锂云母是提取铷的重要原料。我国的锂云母主要分布于江西宜春、湖南正冲、广西栗木等地。 已知铷是37号元素。根据相关知识回答下列问题： (1)铷(Rb)位于元素周期表的第　________　周期　________　族。 (2)关于铷的结构和性质判断正确的是　________　(填序号)。 ①与水反应比钠剧烈 ②原子半径比钠小 ③氧化物暴露在空气中易吸收CO2 ④阳离子最外层电子数和镁原子相同 ⑤是还原剂 (3)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4 L，这种碱金属可能是　________　(填字母)。 a．Li　　　　　　　 B．Na c．K D．Cs 解析：(1)由Rb的原子序数是37可推知Rb位于第五周期ⅠA族。(2)由Rb的原子结构示意图可知②④不正确；又因Na和Rb同主族，根据同主族元素性质的递变规律知，Rb的金属性比Na强，故①③⑤正确。(3)设该合金的平均相对原子质量为M，则根据得失电子守恒得×1＝×2，M＝25，因Mr(Rb)＞25，则另一种碱金属的相对原子质量应小于25，可能为Li或Na。 答案：(1)五　ⅠA　(2)①③⑤　(3)ab 1．下列有关第ⅠA族元素性质的递变规律不正确的是(　　) A．Na、K、Rb、Cs单质的失电子能力依次增强 B．Na、K、Rb、Cs的原子半径依次增大 C．NaOH、KOH、RbOH、CsOH碱性依次增强 D．Na、K、Rb、Cs最外层电子数依次增多 答案：D 2．下列说法正确的是(　　) A．氟、氯、溴原子的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8 B．从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律 C．酸性：HFO4>HClO4>HBrO4>HIO4 D．砹是原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的相似性，砹微溶于水，易溶于CCl4 解析：D　[F的次外层电子数为2，Br的次外层电子数为18，A项错误；元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，不能根据氢化物的酸性强弱比较，B项错误；F无正化合价，不能形成HFO4，C错误；由碘微溶于水，易溶于四氯化碳可推知，砹微溶于水，易溶于CCl4，D正确。] 3．下列关于卤素(从F→I)的说法正确的是(　　) A．单质的颜色逐渐加深 B．气态氢化物的稳定性逐渐增强 C．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子的得电子能力依次增强 D．卤素单质与水反应，均发生自身氧化还原反应 答案：A 4．下列关于碱金属元素和卤素的说法中错误的是(　　) A．随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的原子半径都逐渐增大 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，氟原子得电子能力最强 C．钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈 D．溴单质与水的反应比氯单质与水的反应更剧烈 答案：D 5．最新报道，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，使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒，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______层电子，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，同时使紫色石蕊试液显______色，因为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(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”)。 解析：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：铯原子核外电子分六层排布，分别是2、8、18、18、8、1，原子序数是55，最外层只有1个电子。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，使紫色石蕊试液变蓝色。 答案：(1)6　1　55　(2)无　蓝 2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑　(3)强 [课堂小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$