4.1 原子结构与元素周期律 第三课时 课件- 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

2025/08/20 碱金属元素 授课人：阿离 物质结构 元素周期律 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。(重点) 01 能设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性。（难点） 02 核心素养发展目标 2 问题导入 请你观察下面的元素周期表，碱金属位置在哪里，各 元素之间有什么关系？ 碱 金 属 元 素 卤族 元 素 3 碱金属元素的原子结构 01 阅读教材： 阅读课本，思考与讨论下列问题。 自学•沉浸思考 5 分 钟 思考1：阅读教材P99页“思考与讨论”，并完成相关问题？ 碱金属 碱金属是元素周期表第IA族的元素（除氢外），包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）。它们的氧化物水溶液呈强碱性，因此得名碱金属。 碱金属的定义 碱金属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。 存在方式 碱金属位于元素周期表的第IA族，从锂到钫，原子序数逐渐增大。它们在周期表中的位置决定了其独特的性质和反应规律。 周期表中的位置 6 观察下列表格，找出在周期表中，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？   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 碱金属元素 锂( ) 0.152 钠( ) 0.186 钾( ) 0.227 铷( ) 0.248 铯( ) 0.265 Li 3 1 2 1 3 Na 11 1 4 1 5 1 6 K 19 Rb 37 Cs 55 【结论】①最外层电子数相等；②从上到下，电子层数依次增加；原子半径依次增大。 碱金属的原子结构 牛刀小试 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 碱金属元素的化学性质 02 阅读教材： 阅读课本P100--101页，思考与讨论下列问题。 自学•沉浸思考 5 分 钟 思考2：碱金属元素有哪些化学性质？它们的化学性质之间有哪些相似性和递变性？ 与非金属反应 碱金属与氧气反应生成不同类型的氧化物。锂生成氧化锂（Li₂O），钠生成过氧化钠（Na₂O₂），钾生成超氧化钾（KO₂）。化学方程式分别为4Li + O₂ → 2Li₂O、2Na + O₂ → Na₂O₂、4K + O₂ → 2KO₂。 与氧气反应 碱金属与卤素反应剧烈，生成卤化物。例如，钠与氯气反应生成氯化钠（NaCl），化学方程式为2Na + Cl₂ → 2NaCl。 与卤素反应 碱金属与硫加热生成硫化物。例如，钾与硫反应生成硫化钾（K₂S），化学方程式为2K + S → K₂S。 与硫反应 反应的剧烈程度与碱金属的活泼性有关，活泼性越强，反应越剧烈。这些反应在工业和实验室中广泛应用，例如氯化钠用于食盐生产，硫化钾用于有机合成。 反应剧烈程度 11 碱金属与水反应的剧烈程度从锂（Li）到铯（Cs）递增。锂反应平缓，钠可能燃烧，而钾、铷、铯反应极剧烈甚至爆炸。 化学方程式为2M + 2H₂O → 2MOH + H₂↑（M代表碱金属）。 与水反应特性 反应剧烈的原因是碱金属的还原性增强，氢氧化物的碱性增强也与金属离子半径和电荷有关。氢氧化物易吸收空气中的CO₂和水分，需密封保存。 反应原因 反应生成氢氧化物和氢气。氢氧化物的碱性强弱与元素位置有关，碱性从锂到铯逐渐增强。 反应产物 反应剧烈程度 12 与酸反应情况 碱金属与非氧化性酸（如盐酸HCl）反应生成盐和氢气。例如，钠与盐酸反应生成氯化钠和氢气，化学方程式为2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂↑。 与非氧化性酸反应 碱金属与氧化性酸（如硝酸HNO₃）反应较为复杂。例如，钠与浓硝酸可能生成氮氧化物，化学方程式为3Na + 8HNO₃（稀）→ 3NaNO₂ + 4H₂O，Na + 4HNO₃（浓）→ NaNO₃ + 2H₂O + 2NO₂↑。反应复杂性的原因在于氧化性酸的强氧化性。 与氧化性酸反应 13 知识总结：碱金属元素化学性质的相似性 ①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； ②与非金属单质反应：如与O2反应生成相应的氧化物（Li2O、K2O)、与Cl2反应 生成LiCl和KCl、与H2O反应，能置换出H2O中的氢，反应通式为：2R＋2H2O== 2ROH＋H2↑等。 ③与非氧化性酸反应，生成H2，反应通式为：2R＋2H＋===2R＋＋H2↑(R表示碱 金属Li、K，下同)。 ④与水反应生成相应的碱和氢气，其通式为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑等。 碱金属元素原子的最外层电子数都相等，但从Li到Cs，随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子核对核外电子的吸引能力逐渐减弱；失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。具体表现： a.由Li→Cs，单质的还原性逐渐增强，离子的氧化性逐渐减弱。 b.与O2的反应的程度越来越剧烈。 c.与H2O的反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。 d.最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强_。 知识总结：碱金属元素化学性质的递变性 趁热打铁 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 碱金属元素的物理性质 03 阅读教材： 阅读课本P101页，思考与讨论下列问题。 自学•沉浸思考 3 分 钟 思考2：碱金属元素有哪些物理性质？它们的物理性质之间有哪些相似性和递变性？ 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 19 碱金属新切开的表面具有银白色的金属光泽。这种光泽是其典型的物理特征之一，反映了其金属的本质。 新切面的光泽 由于碱金属的活泼性，新切面会迅速与空气中的氧气反应，表面逐渐变暗，生成氧化物或过氧化物涂层。这一变化直观地体现了其化学性质的活泼性。 与空气反应后的变化 MAIN CONTENT 颜色与光泽 20 硬度与质地 碱金属的质地柔软且具有延展性，其中钠和钾的质地类似蜡。 质地柔软 从锂到铯，碱金属的硬度逐渐降低。这种规律与原子半径增大和金属键减弱有关，是其物理性质变化的重要体现。 硬度变化规律 碱金属的硬度较低，可以用小刀轻易切割。这与大多数金属的硬度较高形成鲜明对比，体现了其独特的物理性质。 硬度低 21 碱金属属于轻金属，密度较小。锂、钠、钾的密度比水小，可以浮在水面上。 密度较小 从锂到铯，碱金属的密度呈增大趋势，但钠的密度略大于钾是一个例外。 密度变化趋势 密度 22 碱金属的熔点和沸点较低，主要原因是其原子半径较大且金属键较弱。这种键合特性使得它们在较低温度下就能从固态转变为液态或气态。 熔点和沸点低的原因 从锂到铯，碱金属的熔点和沸点逐渐降低。这一趋势反映了金属键强度随原子半径增大的减弱规律，是其物理性质的重要特征。 变化趋势 熔点和沸点 02 01 23 碱金属是热和电的良导体，具有良好的导电性和导热性。然而，由于其化学性质活泼，一般不用于制作导线，以避免与空气中的成分发生反应。 导电性和导热性特点 导电性和导热性 24 ①相似性：银白色金属(Cs略带金色光泽)，质地较软，有延展性，密度较小， 熔点较低，均为电和热的良导体（如钠钾合金—室温呈液态）可用作核反应 堆的传热介质。 ②递变性：由Li→Cs，随原子半径逐渐增大，密度逐渐增大(K反常)，熔沸 点逐渐降低；熔点、沸点逐渐降低等。 【注意】锂是最轻的金属，保存在石蜡里；其他保存在煤油中。 知识总结：碱金属元素物理性质的相似性和递变性 牛刀小试 下列关于碱金属的叙述中，正确的是（ ） A．碱金属单质的密度随原子序数的增大而增大 B．碱金属随着原子序数增大，与水反应越剧烈 C．碱金属的原子半径越大，越易失电子，其还原性越弱 D．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 课堂小结 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 当堂检测 28 THE END 谢谢 $$