内容正文:
专题5 微观结构与物质的多样性
第一单元
课时3 同主族元素的性质
元素周期表的应用
学习目标
1.知道碱金属、卤素的结构和性质,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(重点)。
2.能设计实验方案,探究同主族元素性质的递变规律,提升科学探究与创新意识的学科核心素养(难点)。
3.了解元素周期表的应用。
2
内容索引
目标一 碱金属
目标二 卤素
目标二 元素周期表的应用
新课导入
结合前18号原子结构示意图,试分析同主族元素原子结构的异同?
同主族元素,最外层电子数相同,电子层数递增。
一、碱金属
1. 碱金属的物理性质
Li
K
Rb
Cs
Li
Na
K
Rb
Cs
相似性
银白色金属单质,硬度小,密度和熔点较低,延展性好,具有良好的导电导热性
(铯略带金色光泽)
递变性
从Li到Cs,熔、沸点逐渐降低,密度逐渐增大[Na、K反常,ρ(K)<ρ(Na)]。
一、碱金属
2.原子结构
(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。
一、碱金属
3. 碱金属的化学性质
(1)相似性:
②碱金属的最高价氧化物(R2O)的水化物(ROH),一般都具有强碱性。
①单质(R)
与非金属单质(O2、Cl2)均能反应
通式:2R + 2H+===2R+ + H2↑
与H+
通式:2R+2H2O===2ROH+H2↑
与H2O
都是活泼金属,均易失去1个电子,在化合物中均为+1价。
思 考 1
碱金属与O2反应的产物都是一种吗?
从Li→Cs与O2反应越来越剧烈,产物越来越复杂,
Li与O2反应只能生成Li2O,
Na与O2反应生成Na2O或Na2O2,
K与O2反应生成K2O、K2O2或KO2等。
一、碱金属
碱金属 Li Na K Rb Cs
与水
反应
现象
✪规律:ⅠA族元素(H除外),随着核电荷数的递增,元素的金属性越来越强。
3.碱金属的化学性质
(2)递变性:
反应较为缓和,锂浮在水面,并以稳定、适中的速度释放出气体 反应迅速并放热、钠融化成小球 反应迅速,伴有燃烧,轻微爆炸 剧烈反应,发生爆炸 剧烈反应,发生剧烈爆炸
思 考 2
根据钠、钾单质及其化合物的性质推测氯化铯和碳酸铯能否溶于水?
能。碱金属单质及其化合物的性质具有相似性,依据NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水推测CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。
判断正误
(1)金属钾能从氯化钠溶液中置换出钠
(2)由于Li、Na、K都能和O2、H2O反应,故实验室中三者都应保存在煤油中
(3)Li、Na、K在空气中燃烧均生成过氧化物
(4)从Li→Cs,对应阳离子的氧化性依次减弱
×
×
√
×
二、卤素
1. 卤族元素
指周期表中ⅦA族元素,包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At),简称卤素。
2.原子结构
元素名称 氟 氯 溴 碘
原子序数
最外层电子数
电子层数
9
17
35
53
7
7
7
7
2
3
4
5
二、卤素
3. 卤素单质的物理性质
颜色和状态 密度 熔点/℃ 沸点/℃
F2
Cl2
Br2
I2
逐渐加深
逐渐增大
逐渐升高
淡黄绿色气体 1.69 g·L-1(15 ℃) -219.6 -188.1
黄绿色气体 3.214 g·L-1(0 ℃) -101 -34.6
深红棕色液体 3.119 g·cm-3(20 ℃) -7.2 58.78
紫黑色固体 4.93 g·cm-3 113.5 184.4
二、卤素
4. 卤素单质的化学性质
(1)相似性
✪特别提醒 F2的氧化性特别强,则2F2+2H2O===4HF+O2。
活泼的非金属元素,原子得电子的能力强,都易得1个电子;
单质具有较强氧化性,自然界中不存在游离态的卤素单质。
二、卤素
实验操作 实验现象 化学方程式 实验结论
①将少量氯水分别加入盛有NaBr、KI溶液的试管中,振荡、静置
②将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中,振荡,加入少量四氯化碳,振荡,静置
4. 卤素单质的化学性质
(2)递变性
二、卤素
实验操作 实验现象 化学方程式 实验结论
①将少量氯水分别加入盛有NaBr、KI溶液的试管中,振荡、静置
②将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中,振荡,加入少量四氯化碳,振荡,静置
溶液分别变为橙色、棕黄色
Cl2+2NaBr===Br2+2NaCl
Cl2+2KI===I2+2KCl
随着核电荷数递增,氧化性:
Cl2>Br2>I2
4. 卤素单质的化学性质
(2)递变性
静置后分层,
上层无色,
下层紫红色
Br2+2KI===2KBr+I2
✪规律:随着核电荷数的递增,ⅦA族元素的非金属性逐渐减弱。
思 考 1
从原子结构上分析,氟具有很强的非金属性的原因?
F的最外层有7个电子且原子半径很小,原子核对电子的吸引力很大,得电子能力很强,非金属性很强。
思 考 2
根据F、Cl、Br、I非金属性强弱,能否判断F-、Cl-、Br-、I-的还原性强弱?
可以,F→I原子得电子能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱,故对应阴离子的还原性依次增强,即还原性:F-<Cl-<Br-<I-。
二、卤素
5. 元素金属性与非金属性递变规律
(1) 同一周期元素(稀有气体元素除外)
同一周期
(左→右)
电子层数相同
核电荷数递增
最外层电子数逐渐增加
原子半径逐渐减小
得电子能力逐渐增强→非金属性逐渐增强
失电子能力逐渐减弱→金属性逐渐减弱
二、卤素
5. 元素金属性与非金属性递变规律
(2) 同一主族元素
同一主族(上→下)
最外层电子数相同
核电荷数递增
电子层数逐渐增加
原子半径逐渐增大
得电子能力逐渐减弱→非金属性逐渐减弱失电子能力逐渐增强→金属性逐渐增强
二、卤素
6. 卤素的用途
牙膏中添加氟化钠可降低患蛀牙的概率,氯气可用于自来水和泳池杀菌消毒,碘酒在医疗中用于伤口的消毒等。
判断正误
(1)卤素单质(X2)与Fe反应都生成FeX3
(2)HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
(3)卤素的最高化合价均为+7价
(4)卤化氢都易溶于水,其水溶液酸性依次增强
(5)碘元素遇淀粉溶液变蓝
×
√
×
×
√
三、元素周期表的应用
金属
非金属
1. 元素周期表的金属区和非金属区
(1)分界线的划分:
(2)分界线附近的元素,既表现出金属性,又表现非金属性,故没有严格的界线。
三、元素周期表的应用
2. 元素周期表在新型材料开发和利用中的应用
(1)利用元素周期表寻找新材料和稀有矿产
同族元素、同周期相邻元素性质相似,在自然界以共生矿的形式存在。
全球十大生产中金矿的图表
铂
三、元素周期表的应用
2. 元素周期表在新型材料开发和利用中的应用
(2)借助元素周期表制备具有特定性质的新物质
半导体材料,硅、锗、镓等
分界线附近元素 →
优良催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料
过渡元素 →
思 考
我国著名化学家张青莲精确地测定了锗(Ge)、锌等九种元素的相对原子质量,得到的新值被作为国际新标准。已知锗的原子序数为32。
(1)写出锗(Ge)元素在周期表中的位置。
(2)锗类似于铝,能溶于NaOH溶液,试从元素在周期表中位置的角度分析,锗与铝性质相似的原因。
(3)为判断Ge(OH)4是否为两性氢氧化物,设计实验时,需要选用的试剂有Ge(OH)4固体,另外还要选择什么溶液?
第四周期ⅣA族
锗和铝均位于表中金属和非金属分界处附近,从而性质既有金属性又有非金属性。
盐酸(或稀H2SO4)、NaOH(或KOH)溶液。
本节内容结束
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