4.1 原子结构与元素周期表（第3课时 ）课件-2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

该高中化学课件聚焦碱金属与卤族元素的原子结构及性质递变规律，通过门捷列夫预言未知元素性质的问题导入，衔接上节课元素周期表知识，以“结构决定性质”为核心构建学习支架。 其亮点在于结合实验探究（如碱金属与水反应、卤族单质置换）培养科学探究与实践能力，通过原子结构分析性质递变落实宏观辨识与微观探析，利用数据表格比较归纳强化科学思维。实例丰富如钙的性质预测及验证，小结系统梳理规律，助力学生构建知识体系，也为教师提供结构化的素养培养教学资源。

第3课时 原子结构与元素性质 第四章 原子结构与元素周期表 第一节 原子结构与元素周期表 1 1.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。 2.知道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。 3.能设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性。。 学习目标 1、通过观察实验现象，分析实验原理，探究认识碱金属元素 和卤族元素性质的递变规律，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，初步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。 2、 通过分析碱金属元素和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。 3、 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。 素养目标 课堂导入 在上一节课中，我们提到了门捷列夫绘制出了第一张元素周期表。 第一张元素周期表中实际是有很多空格的，门捷列夫预言其中很多未知元素的性质。 那么门捷列夫是根据什么预言未知元素的性质的呢？ 结构决定性质，当元素具有相同的结构时，就会具有类似的性质，例如讨论分类的时候，金属元素容易失电子，非金属元素容易得电子，你能总结其中原因吗？ 结合所学知识，试想哪些易得电子，哪些易失电子？ 易失去电子 易得到电子 不易得失电子 金属性 元素原子失电子的能力 非金属性 元素原子得电子的能力 结构决定性质 元素性质与最外层电子 失e-的能力 元素的金属性 单质的还原性 得e-的能力 元素的非金属性 单质的氧化性 元素的性质 单质的性质 一、碱金属元素 定义：碱金属元素为第ⅠA族（除氢）的元素。包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs），钫（Fr），其中钫为放射性元素(中学阶段不讨论)。 族 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 Na K Rb Cs 3 11 19 37 55 1 2 3 4 5 6 +3 2 1 3 +11 2 8 1 11 +19 2 8 8 1 19 +37 2 8 18 8 1 37 +55 2 8 18 18 8 1 55 1、从上到下，核电荷数、原子半径有什么变化？ 2、核外电子排布有什么特点？ 思考与讨论P99 从上到下，核电荷数递增，原子半径逐渐增大 随着核电荷数递增，电子层数增加，但最外层电子数都是1 最外层电子数相同 1、碱金属元素的原子结构 随核电荷数的增加，电子层数_____，原子半径_____ 递变性 增多 增大 决定了化学性质的差异性 最外层均只有__个电子 相似性 1 决定了化学性质的相似性 思考：从结构推断碱金属元素的化学性质是否也具有相似性？ 实验探究：碱金属元素的化学性质的比较 P100 （1）回忆第二章学过的知识，钠有哪些化学性质？（用化学方程式表示） （2）结合锂、钠和钾的原子结构特点，预测锂、钾可能具有哪些相似化学性质？ ①2Na＋O2 Na2O2 ②2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ ③2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑ 4Na＋O2 === 2Na2O 锂、钠和钾最外层都只有1个电子，都容易失去最外层电子，表现出比较强的还原性。锂、钾和钠相似，都能与氧气、水发生化学反应。 还原性 【问题和预测】 2、碱金属的化学性质   钠与O2 钾与O2 钠与H2O 钾与H2O 实验视频 实验现象 实验原理   结论 先熔化成小球，后燃烧，反应剧烈，火焰呈黄色，生成淡黄色固体 先熔化成小球，后燃烧，反应比钠更剧烈，火焰呈紫色 金属活泼性：钾＞钠 浮、熔、游、响、红 浮、熔、游、响、红，有轻微爆炸声并着火燃烧 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 2K + 2H2O = 2KOH + H2↑ 【实验和观察】 根据锂、钠、钾与O2反应剧烈程度，预测铷、铯与O2的反应程度？根据钠、钾与水反应剧烈程度，预测锂、铷、铯与水的反应程度？ 钾、钠分别与水及氧气反应的剧烈程度比较时，发现钾反应更剧烈，预测锂与水及氧气反应的难易程度没有钠容易。 Na与K分别与水、O2反应现象有何不同？试从原子结构角度解释。 碱金属元素随着核电荷数的增加，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力减弱。原子失去最外层电子的能力逐渐增强。即从锂到铯金属性逐渐增强。 【分析和结论】 (1) 根据钠、钾与氧气反应实验，预测锂、铷、铯与氧气反应剧烈程度。 碱金属 化学反应方程式 反应剧烈程度 产物复杂程度 活泼性 结论 Li Na K Rb Cs 越来越剧烈 越来越复杂 越来越活泼 只生成一种氧化物 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。 常温下自发燃烧，产物复杂 常温下自发燃烧，产物复杂 【分析和结论】 (2) 根据钠、钾与H2O反应实验，预测锂、铷、铯与H2O反应剧烈程度？ Li Na K Rb Cs 与H2O反应 更剧烈，生成H2 轻微的爆炸， 生成H2 产物 与结论 剧烈，生成H2 遇水立即燃烧，爆炸 遇水立即燃烧，爆炸 生成对应的碱和氢气 从Li—Cs，单质的还原性逐渐增强；金属性逐渐增强。 2R+2H2O=2ROH+H2 R=Li、Na、K、Rb、Cs 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； 碱性：LiOH ＜ NaOH ＜ KOH ＜ RbOH ＜ CsOH 元素符号 原子结构示意图 原子半径/nm Li 0.152 Na 0.186 K 0.227 Rb 0.248 Cs 0.265 碱金属元素原子 最外层只有一个电子 原子结构的相似性 元素性质的相似性 决定 在化合物中化合价+1 易失电子，表现金属性（还原性） 随核电荷数增加 电子层数逐渐增大 原子结构的递变性 元素性质的递变性 决定 原子半径逐渐增大 元素的金属性逐渐增强单质的还原性逐渐增强 原子失电子能力 逐渐增强 （3）通过探究碱金属与氧气、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？ 3、碱金属的物理性质 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 略带金色光泽，柔软 1.879 28.40 678.4 反常 沸点降低 熔点降低 密度增大 锂（Li） 钠（Na） 钾（K） 铷（Rb） 铯（Cs） 液态钠钾合金可做原子反应堆的导热剂。 碱金属单质都有银白色的金属光泽（但铯略带金色光泽）、 比较柔软、有延展性，密度都比较小、熔点也都较低，导电、导热性良好。 相似性： 递变性： 随着核电荷数的增加，单质的熔点和沸点逐渐降低， 密度逐渐增大，（但ρK＜ρNa），且Li、Na、K的密度小于水， Rb、Cs的密度大于水。 注意：锂是最轻的金属，保存在石蜡里；其他保存在煤油中。 【补充了解】认识碱金属的用途 1、锂电池是一种高能电池。锂是有机化学中重要的催化剂。锂是制造氢弹不可缺少的材料，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）。 2、钠——高压钠灯； 钾和钠的合金(液态)——核反应堆的传热介质。 3、钾的化合物最大用途是做钾肥。 硝酸钾还用于做火药。 4、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。 小结 总结：元素金属性强弱的判断依据 金属性： 单质与水或酸反应置换出氢气的难易程度（易—强） 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱（强—强） 金属活动顺序表 金属单质间的置换反应（以强制弱） 阳离子氧化性越强，单质的还原性越弱 根据元素在周期表中的位置，同主族从上到下，金属性逐渐增强 【方法导引】 预测 (课本P102) 最外层电子数 电子层数 核电荷数 原子半径 原子 结构 相似性 递变性 元素 性质 周期表 位置 决 定 反 映 原子失电子能力 “位置—结构—性质”模型 预测路径 周期序数 族序数 已知镁分别能与氧气和水反应。 1、请预测钙的性质 2、请设计实验验证镁与钙金属性的强弱 结构 性质 位置 最外层电子数2 IIA族 能与O2、H2O反应。生成+2价化合物 周期序数4 电子层数（4）比Mg多一层 与水或氧气反应更容易，也更剧烈 与Mg相似 决定 金属性 预测钙的性质 【学以致用】 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1) 碱金属元素Li、Na、K都可保存在煤油中 (　　) (2) 钠、氧化钠、碳酸钠的焰色反应均显黄色 (　　) (3) Li、Na、K、Rb单质的密度、熔、沸点依次升高 (　　) (4) 碱金属元素随核电荷数递增，氢氧化物的碱性依次增强 (　　) (5) 金属钾可以制备钠，因为钾比钠活泼 (　　) (6) 碱金属元素即ⅠA元素。 (　　) 课堂练习 × √ × √ × × 同步练习册 P154 例1 同步练习册 P154 变式训练1 同步练习册 P154 变式训练2 同步练习册 P157 T9 二、卤族元素 卤族 元 素 　 位于元素周期表VIIA族(第17纵列)的元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)都能与Na、K、Ca、Mg等金属化合成盐，所以统称为卤素(成盐元素之意)。 卤族元素是典型的非金属元素，它们在自然界中都以化合态存在。 砹（At）和石田（Ts），砹和石田都是放射性元素，在中学阶段不讨论。 卤素单质 颜色和状态 密度 熔点/℃ 沸点∕℃ F2 淡黄绿色气体 1.69g/L(15℃) -219.6 -188.1 Cl2 黄绿色气体 3.214g/L（0℃) -101 -34.6 Br2 深红棕色液体 3.119g/cm3（20℃） -7.2 58.78 I2 紫黑色固体 4.93g/cm3 113.5 184.4 1、卤族元素的物理性质 从F2→Cl2→Br2→I2，颜色逐渐加深；熔点和沸点逐渐升高；密度逐渐增大。 递变性 有刺激性气味，有毒；易溶于乙醇、苯、CCl4等有机溶剂，在水中溶解度小。 相似性 碘易升华，形成紫色蒸气，遇淀粉溶液变蓝色 溴是常温常压下唯一的液态非金属单质 2、卤族元素的原子结构 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 相似性： 。 ② 递变性：从上到下，随着核电荷数的逐渐 ，原子的电子层数 逐渐 ，原子半径逐渐 。 原子的最外层电子数均为7 增加 增多 增大 相似性:易得1个电子，强氧化性 (似Cl2，与金属、H2、水、碱、卤化物反应) 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 3、卤族单质的化学性质 （1）卤族单质与H2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 HF很稳定 光照或点燃 HCl稳定 加热 HBr较稳定 不断加热 HI不稳定 H2＋Cl2 ========== 2HCl 光照或点燃 H2＋Br2 === 2HBr △ H2＋I2 2HI △ 从F2→Cl2→Br2→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_______。 递变性 卤族元素原子最外层都有7个电子，均易得电子，单质与H2反应都做氧化剂。 相似性 难 减弱 减弱 27 【实验4-1】（P104） （2）卤族单质间的置换反应 实验内容 操作方法 实验现象 化学方程式或解释 氯置换溴 将少量氯水滴入盛有KBr溶液的试管中，用力振荡试管，再滴加CCl4振荡。 氯置换碘 将少量氯水滴入盛有KI溶液的试管中，用力振荡试管，再滴加CCl4振荡。 溴置换碘 将少量溴水滴入盛有KI溶液的试管中，用力振荡试管，再滴加CCl4振荡 无色变橙色，振荡后 上层无色， 下层橙红色。 Cl2＋2KBr = 2KCl＋Br2 溴单质溶于CCl4呈橙红色 无色变棕褐色，振荡后 上层无色， 下层紫红色。 Cl2＋2KI = 2KCl＋I2　 碘单质溶于CCl4呈紫红色 无色变棕褐色，振荡后 上层无色， 下层紫红色。 Br2＋2KI = 2KBr＋I2　 碘单质溶于CCl4呈紫红色 卤素单质间的置换反应离子方程式 ① Cl2＋ 2Br－ = 2Cl－＋Br2 ② Cl2＋ 2I－ = 2Cl－＋I2 ③ Br2 + 2I－ = 2Br－＋I2 ①卤素单质的氧化性顺序由强到弱依次是：F2 > Cl2>Br2>I2; ②卤素离子的还原性顺序由强到弱依次是：I->Br->Cl- >F- 根据上述实验中得出： 颜色 Cl2 Br2 I2 水溶液 CCl4溶液 单质 浅黄绿色 黄→橙色 深黄→褐色 黄绿色 橙→橙红色 紫色 黄绿色 深红棕色 紫黑色 （3）卤族单质与金属单质的反应 通式： X2+金属 金属卤化物 特殊： I2 与变价金属生成低价盐 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 ∆ 2Na +Cl2=2NaCl 2Na+Br2=2NaBr 2Na+I2=2NaI ∆ ∆ ∆ Fe+I2=FeI2 2Cu+I2=2CuI ∆ ∆ （4）卤族单质与H2O的反应 反应越来越难以发生 通式：X2 ＋H2O HX＋HXO（X:Cl、Br、I） 特殊： F2 与水反应 2F2＋2H2O = 4HF＋O2 （特例） （能反应） （很弱） （极弱） Cl2 + H2O 　HCl + HClO Br2 + H2O 　 HBr + HBrO I2 + H2O 　 HI + HIO 所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质 （5）卤族单质与碱溶液的反应 通式：X2 ＋2OH– = X– ＋XO– +H2O（X:Cl、Br、I） 特殊： F2 与NaOH溶液反应 2F2＋2NaOH （浓）=== 2NaF＋ OF2↑ +H2O 20℃ Cl2 + 2NaOH= NaCl + NaClO + H2O 卤素最高价氧化物对应的水化物的酸性 资 料 卡 片 高氯酸(HClO4)在水溶液中几乎完全离解，形成H+和ClO4-，所以HClO4在无机酸中具有最强的酸性。HBrO4也是强酸，但HIO4是中强酸。HClO4，HBrO4 ，HIO4的酸性逐渐减弱。 最高价氧化物对应水化物酸性强弱： 从氟到碘， 元素的非金属性逐渐______， 单质的氧化性逐渐________。 减弱 减弱 HClO4 HBrO4 HIO4 > > 元素非金属性强弱判断方法之二： 最高价氧化物的水化物的酸性强弱 4、卤素的特性 (1) 氟元素无正价，无含氧酸。F－的还原性极弱，HF能腐蚀玻璃，保存在塑料瓶或铅皿中。 (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，极易挥发，有毒，需用水封保存。 (4) 碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇 I2 变蓝色，食盐加入的是KIO3。I2的氧化性较弱，与变价金属反应，生成较低价态的化合物。 (5) 酸性强弱：HClO4＞HBrO4＞HIO4（非金属性强弱） HF＜HCl＜HBr＜HI（仅HF为弱酸） (6) AgX：AgCl、AgBr、AgI均不溶于水，也不溶于稀硝酸。除AgF外，均有感光性，其中AgBr作为感光材料，可用于照相，AgI可用于人工降雨。AgF、AgCl为白色，AgBr为淡黄色，AgI为黄色。 总结：元素非金属性强弱的判断依据 ③单质的氧化性越弱，对应阴离子的还原性强，元素的非金属性越弱。 非金属性： 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 与H2化合越容易，生成的氢化物越稳定，则元素的非金属性越强。 ②它们的最高价氧化物对应的水化物——最高价含氧酸的酸性强弱 最高价含氧酸的酸性越强，元素的非金属性越强。 ④在盐溶液中，元素的非金属性强的单质可置换比它弱的单质。 小结 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 随堂练习 1. 判断正误： (1) 卤素单质都是双原子分子(　　) (2) 单质At2是白色固体(　　) (3) 同主族元素从上至下非金属性逐渐增强(　　) (4) 第ⅡA族的锶的硫酸盐(SrSO4)是易溶于水的白色固体(　　) (5) 随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素单质的熔沸点都逐渐降低(　　) × √ × × × 2. 含有元素硒(Se)的保健品已开始进入市场。已知它是第四周期ⅥA族元素。则下列关于硒的叙述中，正确的是(　　 ) A．非金属性比硫强 B．气态氢化物的化学式为H2Se C．稳定性：H2Se>H2O D．最高价氧化物的化学式是SeO2 B 绘制元素周期表，标出周期、族、1-36元素，七个主族元素、0族元素。 同步练习册 P155 例2 同步练习册 P156 变式训练4 同步练习册 P156 变式训练3 随堂练习 eq \o(=====,\s\up17(△)) Lavf58.12.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) Lavf58.19.101 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $