4.1.3 原子结构与元素的性质 课件 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

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 第3课时 原子结构与元素的性质 通渭一中 授课人：李丽萍 【学习目标与核心素养】 2 宏观辨识与微观探析 知道碱金属元素、卤族元素的原子结构及特点。 能说出碱金属元素、卤族元素化学性质的相似性及递变性。 证据推理与模型认知 初步学会根据原子结构的特点，推测元素的化学性质。 元素化学性质与原子结构的关系 原子结构决定元素性质，元素性质反映原子结构 【思考】哪些易失电子，哪些易得电子？ 最外层电子数＜4 最外层电子数≥4 易失电子 易得电子 金属性 非金属性 不易得失电子 四、原子结构与元素的性质 3 （一）碱金属元素 碱金属元素是一类化学性质非常活泼的金属，在自然界中都以化合态存在 填写下表中的信息，并思考和讨论下列问题 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 Li Na K Rb Cs 3 11 19 37 55 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 1. 碱金属元素的原子结构 （1）从上到下碱金属元素的核电荷数、原子半径的变化有什么特点？ 核 电 荷 数 逐 渐 增 大 原子半径逐渐增大 最 外 层 只 有 一 个 电 子 电子层数逐渐增多 （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？ 从哪一点可以推测出碱金属元素化学性质具有相似性？ 最外层电子数相同 5 2. 碱金属元素的化学性质的比较 已有知识回顾：钠的化学性质 提示：钠可以与O2 、水、酸、盐溶液等物质反应。 合理推测：结合锂、钠、钾的原子结构特点，预测锂、钾可能具有的与钠相似的化学性质。 提示：锂、钠、钾的原子核外最外层电子数都是1个，应该表现相似的化学性质，所以锂、钾也可以与O2 、水、酸、盐溶液等物质反应。 反应的剧烈程度如何变化呢？ 6 【实验探究 分析·思考】（1）通过钠、钾与氧气反应的实验，观察，对比，分析并总结碱金属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？你能推测锂与氧气反应的剧烈程度吗？ 【实验——钠、钾与氧气的反应】 (1) 与O2的反应 空气中缓慢氧化 空气中加热 Li Na K 4Li + O2 == 2Li2O 4Li + O2 == 2Li2O △ 4Na + O2 == 2Na2O 2Na + O2 == Na2O2 △ 2K + O2 == K2O2 △ K + O2 == KO2 △ （氧气不足，钾不完全燃烧生成过氧化钾） （氧气充足，钾完全燃烧生成超氧化钾） 4K+O2 == 2K2O ※ 8 【实验探究 分析·思考】 （2）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？ 【实验——碱金属与水的反应】 2Na + 2H2O ＝ 2NaOH + H2↑(剧烈) 2K + 2H2O ＝ 2KOH + H2↑(更剧烈) (2) 与H2O的反应 ① 碱金属元素的相似性 【结论】 碱金属元素的原子最外层都只有1个电子，在化学反应中容易失去，所以他们的化学性质相似，都能与氧气、水反应 ② 碱金属元素的递变性 随着核电荷数递增，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失电子能力逐渐增强，即由锂到铯，金属性逐渐增强，单质还原性逐渐增强。 ①与O2反应越来越剧烈，产物更加复杂 ②与H2O反应越来越剧烈 ③最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强（CsOH的碱性最强） 10 金属性：元素原子失去电子的性质 一般情况下，元素的金属性强弱可以从： ① 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 ③单质的还原性或对应阳离子的氧化性强弱。 （越容易反应，元素的金属性越强） （最高价氧化物的水化物的碱性越强，元素的金属性越强。 如：碱性 CsOH > RbOH > KOH > NaOH> LiOH） （单质的还原性越强，对应金属阳离子的氧化性越弱，元素的金属性越强） 3. 碱金属元素的物理性质的比较 表4-2 碱金属元素的主要物理性质 元素名称 元素符号 核电荷数 颜色和状态 密度 g/cm3 熔点 OC 沸点 OC 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 12 相 似 点 递变性 颜色 硬度 密度 熔沸点 导电导热性 密度变化 熔沸点变化 Li Na K Rb Cs 均为银白色（Cs略带金色） 柔软 较小 较低 强 逐渐增大（K特殊） 单质的熔沸点逐渐降低 3. 碱金属元素的物理性质的比较 （二）卤族元素 卤族元素(简称卤素) 是典型的非金属元素，它们在自然界中都以化合态存在 14 1. 卤素单质的物理性质 卤素单质 颜色和状态 密度 熔点/℃ 沸点/℃ F2 淡黄绿色(气体) 1.69 g·L－1(15 ℃) －219.6 －188.1 Cl2 黄绿色(气体) 3.214 g·L－1(0 ℃) －101 －34.6 Br2 深红棕色(液体) 3.119 g·cm－3(20 ℃) －7.2 58.78 I2 紫黑色(固体) 4.93 g·cm－3 113.5 184.4 分析上表可知，从F2到I2，颜色逐渐 ，熔、沸点逐渐 ，密度逐渐 ，水溶性逐渐 。 加深 增大 升高 减小 2 Br2 I2 Cl2 【思考与讨论】 (1)根据卤素原子结构，推测 氟、氯、溴、碘在化学性质上所表现的相似性和递变性？ 相似性：容易得到1个电子 强氧化性 (似Cl2，与金属、H2、水、碱等反应) 递变性： 得电子能力逐渐减弱 单质氧化性逐渐减弱 与H2、水等反应越来越难 化学性质 相似：最外层 电子数都是7 递变：核电荷数(Z)增加， 电子层数(n)增多， 原子半径(r)增大。 F Cl Br I 结 构 （1）卤素单质与氢气的反应。 卤素单质 反应条件 化学方程式 产物稳定性 F2 Cl2 Br2 I2 暗处 H2＋F2 == 2HF 很稳定 光照或点燃 较稳定 加热 不如氯化氢稳定 不断加热 不稳定 2. 卤素单质的化学性质 H2＋Cl2 ========== 2HCl 光照或点燃 H2＋Br2 === 2HBr △ H2＋I2 2HI △ 可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应的方向进行的反应，叫做可逆反应 【思考与讨论】 （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。 从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐 ，反应剧烈程度依次 ，生成气态氢化物的稳定性依次 。 升高 减弱 减弱 (2) 卤素单质间的置换反应 【实验探究】 实验操作 实验现象 化学方程式 2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2 ①溶液由无色变为橙黄色 ②加CCl4静置后，液体分层，上层无色，下层橙红色 ①溶液由无色变为棕黄色 ②加CCl4静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色 2Br－ + Cl2 = Br2 + 2Cl－ 2I－ + Cl2 = I2 + 2Cl－ 2KI＋Cl2===2KCl＋I2 【实验探究】 由上述实验可知，Cl2、Br2、I2三种卤素单质的氧化性由强到弱的顺序是 ，相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是 。 Cl2＞Br2＞I2 I－＞Br－＞Cl－ 2KI＋Br2===2KBr＋I2 ①溶液由无色变为棕黄色 ②加CCl4静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色 2I－ + Br2 = I2 + 2Br－ Br2＋ H2O == HBr＋HBrO 反应越来越难以发生 2F2＋2H2O == 4HF＋O2 （特例） Cl2 ＋H2O == HCl＋HClO I2 ＋H2O == HI＋HIO （3）卤素单质与 H2O 反应 卤素原子结构的相似性，决定了单质化学性质的相似性： 与金属反应，生成卤化物。 与氢气反应，生成卤化氢。 与水反应，生成卤化氢和次卤酸。(F2除外) 卤素原子结构的递变性（从F到I，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大），决定了卤素化学性质的递变性： 与氢反应的能力渐弱 氢化物的稳定性渐弱 与水反应的能力渐弱 特性 碘遇淀粉显蓝色。 氟气和水的反应： 2F2 +2H2O=4HF+ O2 【归纳总结】 单质的氧化性逐渐减弱，对应阴离子的还原性逐渐增强。元素的非金属性逐渐减弱。 非金属性：元素原子得到电子的性质 一般情况下，元素的非金属性强弱可以从： ①其单质与氢气生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性来判断； ②它们的最高价氧化物的水化物——最高价含氧酸的酸性强弱； ③单质的氧化性或对应阴离子的还原性强弱。 （与氢气化合越容易，生成的气态氢化物越稳定，元素的非金属性越强） （最高价氧化物的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强。 如：酸性HClO4>HBrO4>HIO4） （单质的氧化性越强，对应非金属阴离子的还原性越弱，元素的非金属性越强） 小结：同主族元素的性质与原子结构的关系 同主族元素 原子结构 元素性质 相似性： 递变性： 最外层电子数相同 相似性： 递变性： 从上到下电子层数逐渐增多，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 单质的化学性质相似 从上到下金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱 1．随着碱金属元素原子序数的增大，下列递变规律正确的是(　　) A．原子半径逐渐增大 B．碱性逐渐减弱 C．单质熔、沸点逐渐升高 D．单质的氧化性逐渐增强 【课后练习】 A 2．下列关于碱金属的叙述正确的是(　　) A．钾与氧气或水反应比钠的反应剧烈，铷、铯的反应更剧烈 B．碱金属的密度随着原子序数的递增逐渐减小 C．碱金属元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性随着原子序数的 递增依次减弱 D．碱金属元素的阳离子的氧化性随着原子序数的递增依次增强 A 3．关于铯及其化合物的以下各种说法中不正确的是(　　) 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＋的氧化性强于Cs＋ D．Al的金属性大于Cs的金属性 D 4．随着卤族元素原子序数递增，下列说法正确的是( ) A．单质的熔、沸点逐渐降低 B．最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱(F除外) C．单质的氧化性逐渐增强 D．气态氢化物的稳定性逐渐增强 B 5．下列对卤素的说法不符合递变规律的是 A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱 B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱 C．F－、Cl－、Br－、I－的还原性逐渐增强 D．卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变浅，密度增大 D 6．下列说法正确的是 A．F、Cl、Br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．卤素按F、Cl、Br、I的顺序，其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数增加电子层数增大起主要作用 D．砹是原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的递变规律，砹易溶于水，难溶于CCl4 C 感谢聆听！ FormatFactory : www.pcfreetime.com Lavf52.78.5 Lavf58.33.100 Lavf58.33.100 Lavf58.33.100 Lavf58.33.100 $$