人教版（2019）化学必修第一册 4_1_2核素、原子结构与元素的性质导学案（含答案以及解析）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）化学必修第一册 4_1_2核素、原子结构与元素的性质导学案（含答案以及解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 205.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-24 09:36:32 | ||
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文档简介
4.1.2 核素、原子结构与元素的性质导学案
1、知道元素、核素和同位素的含义。
2、以第3周期和第ⅠA族及第ⅦA族为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
3、能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。
一、核素
1．质量数：原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1。忽略电子的质量，将核内所有______________的相对质量取近似值加起来，所得的数值叫做质量数。即：
质量数(A)＝质子数(Z)＋ 中子数(N)
2．组成原子的粒子间的关系
代表一个质量数为A、质子数为Z的原子。
3、
结论：同种元素的原子核中，__________相同，____________不一定相同。
4、核素定义：具有一定数目的_________和一定数目的_________的一种原子，叫做核素。
5、同位素的定义：质子数相同而_________不同的同一元素的不同原子互称为同位素(即同一元素的不同核素之间互称为同位素)。如 H、H、H三种核素都是氢的同位素。
同位素中“同位”的含义是互称同位素的核素质子数相同，属同种元素，在元素周期表中占据同一位置。
二、原子结构与元素的性质
1．碱金属元素的原子结构及其特点
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
碱金属元素 锂 Li 3 1 2
钠 Na 11 1 3
钾 K 19 1 4
铷 Rb 37 1 5
铯 Cs 55 1 6
由上表可知，在碱金属元素中，随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，但原子的最外层电子数均为1个。
2、卤族元素的原子结构及其特点
卤族元素的原子结构如下所示：
F Cl Br I
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 _________色气体 1.69 g/L(15℃) －219.6 －188.1
Cl2 _______色气体 3.214 g/L(0℃) －101 －34.6
Br2 _______色液体 3.119g/cm3(20℃) －7.2 58.78
I2 _______色固体 4.93 g/cm3 113.5 184.4
3．卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
H2＋F2=2HF 在________能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定
H2＋Cl2=2HCl ________________发生反应，生成的氯化氢较稳定
H2＋Br2=2HBr ________________才能反应，生成的溴化氢不如氯化氢稳定
H2＋I2 2HI _____________才能缓慢反应，生成的碘化氢不稳定，同时发生分解
由上表可得如下反应规律：
随着核电荷数的增多，卤素单质与氢气的反应呈下述规律性变化：
剧烈程度： 逐渐降低
生成的氢化物的稳定性： 逐渐减弱
(2)卤素单质间的置换反应
实验 现象 化学方程式 反应规律
a.将少量新制的饱和氯水分别加入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置 盛NaBr溶液的试管中液体分层，下层呈_____色；盛KI溶液的试管中液体分层，下层呈______色 2NaBr＋Cl2 ＝2NaCl＋ Br2 2KI＋Cl2＝ 2KCl＋I2 随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性强弱顺序为： 氧化性逐渐减弱
b.将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡，静置 溶液分层，下层呈_______色 2KI＋Br2 ＝2KBr＋I2
补充：在卤素单质中，氟气(F2)的氧化性很强，当把F2通入到NaCl溶液中，发生的反应是2F2＋2H2O===4HF＋O2，而不是F2＋2NaCl===2NaF＋Cl2。
一、核素
1、定义的理解
(1)“核素”的概念界定了一种原子。如H、H、C、C、Na等各为一种核素。
(2)绝大多数元素都包含多种核素，如H、H、H即为氢元素的三种核素，一种核素就是一种原子。
(3)不能用质量数确定核素的种类，如C、N是两种不同的核素。
2．同位素的性质及特点
①大多数元素都有同位素。例如：氧元素的同位素有O、O和 O，碳元素的同位素有 C、C、C等。
②同位素在元素周期表中处于同一个方格内，因为它们的质子数相同，即原子序数相同，这就是“同位”的意义。
③同位素原子的化学性质基本相同。因为它们的质子数相同，核外电子数相同，核外电子排布相同。
④同位素原子的放射性不同。有的具有放射性，有的没有放射性。有的元素其各种同位素都具有放射性，有的元素其各种同位素都不具有放射性。
⑤天然、稳定存在的同位素，无论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子数目百分比
一般是不变的。
⑥同位素所属的元素种类 相同(即属同一元素的原子)，但原子的种类 不同(即属于不同种原子)，每一种原子也称为一种核素。
3、元素、核素、同位素间的相互关系
元素、核素、同位素概念相近，容易混淆，可用上图区分：?
（1）同一元素，可以有若干种不同的核素。?
（2）核电荷数相同的不同核素，虽然中子数不同，但属于同一元素。?
（3）如不特别指出，所提元素的原子一律指常见的普通原子。?
（4）同位素是同一元素的不同核素之间的相互称谓，不指具体的原子。
知识探究
同位素的相对原子质量与元素的相对原子质量相同吗？原子(元素)的近似相对原子质量又如何计算？
1．同位素的相对原子质量
(1)同位素的相对原子质量的计算式：
(2)同位素的近似相对原子质量是指同位素原子的近似相对原子质量，数值上等于该同位素原子的质量数。
2．元素的相对原子质量
(1)元素(精确)的相对原子质量是根据各种核素的相对原子质量和它们在原子总数中所占的组成分数计算的平均值。
其计算公式为：
其中A、B、C分别为各同位素的相对原子质量；a%、b%、c%分别为自然界中各同位素所占的原子的含量或原子个数的组成分数；是元素(精确)的相对原子质量。
(2)元素的近似相对原子质量是根据各种核素(同位素)的质量数按上法计算出来的。
如氧有三种天然同位素，它们的同位素原子的相对原子质量和各同位素原子含量(即原子个数百分比)的数据分别为：
则氧元素(精确)的相对原子质量为：
实验探究
(1)与O2的反应
钾 钠
实验操作 将一小块钾投入到热坩埚中 将一小块钠放到坩埚中加热一段时间
实验现象 立即剧烈燃烧， 产生浅紫色火焰 钠块先熔化成闪亮的 小球，然后剧烈燃 烧，产生黄色火焰
实验结论 在空气中加热，钾比钠更容易燃烧
小妙贴：①在实验室，钾、钠都保存在煤油中，取用时在玻片上用小刀切下一小块钾或钠后，用滤纸吸干煤油，多余的钾或钠迅速放回原试剂瓶。
②由于钾的化学性质太活泼，在一般的室内实验中，对钾的取用量一般以绿豆粒大小为宜。若取用量过大，易发生爆炸。
(2)与水的反应
钾 钠
实验操作 取绿豆大的钾投入装有水的培养皿中，反应后滴入酚酞 取黄豆大的钠投入装有水的培养皿中，反应后滴入酚酞
实验现象 浮、游、鸣、球、烧、红 浮、游、鸣、球、红
化学方程式 2K＋2H2O＝2KOH＋H2↑ 2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑
实验结论 常温下，钾和钠都易与水反应， 但钾与水的反应比钠更剧烈
思考与归纳
通过回忆和观察钠和钾的实验，钠和钾的性质既有相似性(都能跟O2、H2O发生剧烈反应)又有递变性(钾与O2、H2O的反应比钠更剧烈)。这跟钾、钠的原子结构的相似性(原子最外层都有1个电子)和递变性(钾的电子层数比钠的多)是相符合的。这说明，元素的性质与它们的原子结构有密切的关系。
3．碱金属元素性质的相似性和递变性
(1)化学性质的相似性
碱金属元素原子的最外电子层都只有1个电子，它们的化学性质相似，它们都能与氧气等非金属单质以及水反应。例如：
4Li+ O22Li2O
2Na + O2 Na2O2
2Na+2H2O 2NaOH+H2↑
2K+2H2O 2KOH+H2↑
在上述反应的产物中，碱金属元素的化合价都是＋1。
(2)化学性质的递变性
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，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱。所以，碱金属元素的性质也有差异，从锂到铯金属性逐渐增强，如钾与氧气或水的反应比钠的反应剧烈，铷、铯的反应更剧烈。
小妙贴：碱金属元素氧化物的种类也有差异，Li只有Li2O，Na有Na2O、Na2O2，K有K2O、K2O2、KO2，Rb(Cs)有Rb2O、Rb2O2、RbO2、RbO3(臭氧化物)。
知识补充 元素金属性
(1)元素原子的失电子能力称为元素的金属性。越容易失电子，元素的金属性就越强；越不容易失电子，元素的金属性就越弱。
(2)元素的金属性强弱可以根据其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度、金属之间的置换反应(金属与盐溶液的反应)以及它们的最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱来比较。
(3)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·cm－3 熔点/℃ 沸点/℃
Li 银白色，柔软 0.534 180.5 1 347
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
①相似性：它们都呈银白色(铯略带金属光泽)，质软，密度较小，熔、沸点低，具有良好的导电、导热和延展性。
②递变性：Li→Cs，密度逐渐 增大[但ρ(K)＜ρ(Na)]，熔、沸点逐渐降低。
小妙贴：锂的密度比煤油小，因此不能保存在煤油中，实验室里锂通常保存在石蜡中。
二、卤族元素
1．由卤族元素的原子结构推测卤素的性质
(1)比较与归纳
随着核电荷数的递增，卤族元素的电子层数逐渐增多，但最外层电子数恒为7。
(2)思考与推测
卤族元素的原子最外层电子数为7，在化学反应中易得到一个电子达到稳定结构，因而非金属性较强。随着电子层数的增加，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，即元素的非金属性逐渐减弱。
2．卤素单质的物理性质
(1)相似性：密度较小，熔、沸点较低。
(2)递变性：F2→I2，颜色逐渐加深；状态由气→液→固；密度逐渐增大；熔、沸点逐渐升高。
小妙贴：①Br2是常温下唯一呈液态的非金属(常温下呈液态的金属为汞)。
②在比较密度时，注意Cl2(气)与Br2(液)、I2(固)的单位不同。
3．卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
H2＋F2=2HF 在暗处能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定
H2＋Cl2=2HCl 光照或点燃发生反应，生成的氯化氢较稳定
H2＋Br2=2HBr 加热至一定温度才能反应，生成的溴化氢不如氯化氢稳定
H2＋I2 2HI 不断加热才能缓慢反应，生成的碘化氢不稳定，同时发生分解
由上表可得如下反应规律：
随着核电荷数的增多，卤素单质与氢气的反应呈下述规律性变化：
剧烈程度： 逐渐降低
生成的氢化物的稳定性： 逐渐减弱
(2)卤素单质间的置换反应
实验 现象 化学方程式 反应规律
a.将少量新制的饱和氯水分别加入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置 盛NaBr溶液的试管中液体分层，下层呈橙红色；盛KI溶液的试管中液体分层，下层呈紫红色 2NaBr＋Cl2 ＝2NaCl＋ Br2 2KI＋Cl2＝ 2KCl＋I2 随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性强弱顺序为： 氧化性逐渐减弱
b.将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡，静置 溶液分层，下层呈紫红色 2KI＋Br2 ＝2KBr＋I2
知识补充 元素非金属性
(1)元素原子的得电子能力称为元素的非金属性。得电子越容易，元素的非金属性就越强；得电子越难，元素的非金属性就越弱。
(2)元素的非金属性强弱可由其单质间的置换反应、生成气态氢化物的难易程度、气态氢化物的稳定性以及最高价氧化物的水化物的酸性强弱来比较。
三、元素性质与原子结构的关系
元素性质与原子结构有密切的关系，主要与原子核外电子的排布，特别是最外层电子数有关。同主族元素随着原子核外电子层数的 增加(即从上到下)，它们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。
1、下列叙述错误的是( )
A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素
B．1H和2H是不同的核素，它们的质子数相等
C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数不等
D．6Li和7Li的电子数相等，中子数也相等
2、下列说法错误的是( )
A.H、H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子
B.Ca和Ca，石墨和金刚石均互为同位素
C.H和H是不同的两种核素
D．12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎相同
3、关于卤素(用X表示)的下列叙述正确的是( )
A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示
B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强
C．卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深
D．X－离子的还原性依次为：F－＜Cl－＜Br－＜I－，因此相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从它的盐溶液里置换出来
4、锂(Li)不可能具有的性质是( )
A．锂在空气中燃烧只会生成氧化锂
B．锂很软，用小刀可以切割
C．锂的熔点比金属铯高
D．金属锂可以保存在煤油或液体石蜡中
5、某学生通过将一小块金属钾投入滴有酚酞的水中，得出以下四个结论：①钾的密度比水小；②钾的熔点较低；③钾与水反应时放出热量；④钾与水反应后溶液显碱性。你认为以上结论正确的是( )
A．仅①④ B．仅④ C．除②外 D．全部
参考答案
自主学习
一、核素
1．质子和中子
2．质子、中子
3、质子数，中子数。
4、质子、中子。
5、中子数
二、原子结构与元素的性质
1．碱金属元素的原子结构及其特点
、、、、
2、卤族元素的原子结构及其特点
卤素单质的物理性质
淡黄绿、黄绿、深红棕、紫黑
3．卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
暗处、光照或点燃、加热至一定温度、不断加热
(2)卤素单质间的置换反应
橙红、紫红、紫红
随堂检测
1、解析 A项，13C、14C其质子数都为6，中子数为7、8，故正确。B项，H、H是氢元素的不同核素，因此正确。C项，14C、14N的中子数分别为8和7，因此正确。D项，6Li、7Li的电子数都为3，但中子数为3、4，故错误。
答案 D
2、解析 元素的存在形式有游离态和化合态两种，A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子；C项中的 H和 H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素；D项中的12C和14C由于其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，其物理性质不同但化学性质却相同；B项中的金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，它们互为同素异形体。
答案 B
3、解析 A项，X2＋H2O＝HX＋HXO(X＝Cl、Br、I)，F2的氧化性极强，与H2O反应可产生O2：2F2＋2H2O＝4HF＋O2，所以错误。B项，HX均易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而减弱，即HX的热稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI，因此错误。C项，卤素单质的颜色从F2到I2随相对分子质量的增大而逐渐加深，如F2为浅黄色气体，Cl2为黄绿色气体，Br2为深红棕色液体，I2为紫黑色固体，因此正确。D项，X－离子的还原性依次为：F－＜Cl－＜Br－＜I－，除F2由于化学性质极活泼外，可与H2O剧烈反应，其余的卤素单质(Cl2、Br2、I2)，相对分子质量小的可将相对分子质量大的卤素从其盐溶液中置换出来，因此错误。
答案 C
4、答案：D
解析：锂较其他碱金属活泼性差，燃烧不生成过氧化物，生成氧化锂，故A正确；碱金属都很软，可用小刀切割，B也正确；碱金属 Li→Cs熔点逐渐降低，所以C也正确；金属锂的密度比煤油小，所以不能保存在煤油中，故D不正确。
5、答案：D
解析：钾的熔点低，密度小于水，可浮在水面上游动，具有性质①②，该反应是放热反应，可将钾熔化，具有性质③(熔点小于100 ℃)，反应生成KOH，溶液是碱性，具有性质④，故选答案D。
1、知道元素、核素和同位素的含义。
2、以第3周期和第ⅠA族及第ⅦA族为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
3、能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。
一、核素
1．质量数：原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1。忽略电子的质量，将核内所有______________的相对质量取近似值加起来，所得的数值叫做质量数。即：
质量数(A)＝质子数(Z)＋ 中子数(N)
2．组成原子的粒子间的关系
代表一个质量数为A、质子数为Z的原子。
3、
结论：同种元素的原子核中，__________相同，____________不一定相同。
4、核素定义：具有一定数目的_________和一定数目的_________的一种原子，叫做核素。
5、同位素的定义：质子数相同而_________不同的同一元素的不同原子互称为同位素(即同一元素的不同核素之间互称为同位素)。如 H、H、H三种核素都是氢的同位素。
同位素中“同位”的含义是互称同位素的核素质子数相同，属同种元素，在元素周期表中占据同一位置。
二、原子结构与元素的性质
1．碱金属元素的原子结构及其特点
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
碱金属元素 锂 Li 3 1 2
钠 Na 11 1 3
钾 K 19 1 4
铷 Rb 37 1 5
铯 Cs 55 1 6
由上表可知，在碱金属元素中，随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，但原子的最外层电子数均为1个。
2、卤族元素的原子结构及其特点
卤族元素的原子结构如下所示：
F Cl Br I
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 _________色气体 1.69 g/L(15℃) －219.6 －188.1
Cl2 _______色气体 3.214 g/L(0℃) －101 －34.6
Br2 _______色液体 3.119g/cm3(20℃) －7.2 58.78
I2 _______色固体 4.93 g/cm3 113.5 184.4
3．卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
H2＋F2=2HF 在________能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定
H2＋Cl2=2HCl ________________发生反应，生成的氯化氢较稳定
H2＋Br2=2HBr ________________才能反应，生成的溴化氢不如氯化氢稳定
H2＋I2 2HI _____________才能缓慢反应，生成的碘化氢不稳定，同时发生分解
由上表可得如下反应规律：
随着核电荷数的增多，卤素单质与氢气的反应呈下述规律性变化：
剧烈程度： 逐渐降低
生成的氢化物的稳定性： 逐渐减弱
(2)卤素单质间的置换反应
实验 现象 化学方程式 反应规律
a.将少量新制的饱和氯水分别加入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置 盛NaBr溶液的试管中液体分层，下层呈_____色；盛KI溶液的试管中液体分层，下层呈______色 2NaBr＋Cl2 ＝2NaCl＋ Br2 2KI＋Cl2＝ 2KCl＋I2 随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性强弱顺序为： 氧化性逐渐减弱
b.将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡，静置 溶液分层，下层呈_______色 2KI＋Br2 ＝2KBr＋I2
补充：在卤素单质中，氟气(F2)的氧化性很强，当把F2通入到NaCl溶液中，发生的反应是2F2＋2H2O===4HF＋O2，而不是F2＋2NaCl===2NaF＋Cl2。
一、核素
1、定义的理解
(1)“核素”的概念界定了一种原子。如H、H、C、C、Na等各为一种核素。
(2)绝大多数元素都包含多种核素，如H、H、H即为氢元素的三种核素，一种核素就是一种原子。
(3)不能用质量数确定核素的种类，如C、N是两种不同的核素。
2．同位素的性质及特点
①大多数元素都有同位素。例如：氧元素的同位素有O、O和 O，碳元素的同位素有 C、C、C等。
②同位素在元素周期表中处于同一个方格内，因为它们的质子数相同，即原子序数相同，这就是“同位”的意义。
③同位素原子的化学性质基本相同。因为它们的质子数相同，核外电子数相同，核外电子排布相同。
④同位素原子的放射性不同。有的具有放射性，有的没有放射性。有的元素其各种同位素都具有放射性，有的元素其各种同位素都不具有放射性。
⑤天然、稳定存在的同位素，无论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子数目百分比
一般是不变的。
⑥同位素所属的元素种类 相同(即属同一元素的原子)，但原子的种类 不同(即属于不同种原子)，每一种原子也称为一种核素。
3、元素、核素、同位素间的相互关系
元素、核素、同位素概念相近，容易混淆，可用上图区分：?
（1）同一元素，可以有若干种不同的核素。?
（2）核电荷数相同的不同核素，虽然中子数不同，但属于同一元素。?
（3）如不特别指出，所提元素的原子一律指常见的普通原子。?
（4）同位素是同一元素的不同核素之间的相互称谓，不指具体的原子。
知识探究
同位素的相对原子质量与元素的相对原子质量相同吗？原子(元素)的近似相对原子质量又如何计算？
1．同位素的相对原子质量
(1)同位素的相对原子质量的计算式：
(2)同位素的近似相对原子质量是指同位素原子的近似相对原子质量，数值上等于该同位素原子的质量数。
2．元素的相对原子质量
(1)元素(精确)的相对原子质量是根据各种核素的相对原子质量和它们在原子总数中所占的组成分数计算的平均值。
其计算公式为：
其中A、B、C分别为各同位素的相对原子质量；a%、b%、c%分别为自然界中各同位素所占的原子的含量或原子个数的组成分数；是元素(精确)的相对原子质量。
(2)元素的近似相对原子质量是根据各种核素(同位素)的质量数按上法计算出来的。
如氧有三种天然同位素，它们的同位素原子的相对原子质量和各同位素原子含量(即原子个数百分比)的数据分别为：
则氧元素(精确)的相对原子质量为：
实验探究
(1)与O2的反应
钾 钠
实验操作 将一小块钾投入到热坩埚中 将一小块钠放到坩埚中加热一段时间
实验现象 立即剧烈燃烧， 产生浅紫色火焰 钠块先熔化成闪亮的 小球，然后剧烈燃 烧，产生黄色火焰
实验结论 在空气中加热，钾比钠更容易燃烧
小妙贴：①在实验室，钾、钠都保存在煤油中，取用时在玻片上用小刀切下一小块钾或钠后，用滤纸吸干煤油，多余的钾或钠迅速放回原试剂瓶。
②由于钾的化学性质太活泼，在一般的室内实验中，对钾的取用量一般以绿豆粒大小为宜。若取用量过大，易发生爆炸。
(2)与水的反应
钾 钠
实验操作 取绿豆大的钾投入装有水的培养皿中，反应后滴入酚酞 取黄豆大的钠投入装有水的培养皿中，反应后滴入酚酞
实验现象 浮、游、鸣、球、烧、红 浮、游、鸣、球、红
化学方程式 2K＋2H2O＝2KOH＋H2↑ 2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑
实验结论 常温下，钾和钠都易与水反应， 但钾与水的反应比钠更剧烈
思考与归纳
通过回忆和观察钠和钾的实验，钠和钾的性质既有相似性(都能跟O2、H2O发生剧烈反应)又有递变性(钾与O2、H2O的反应比钠更剧烈)。这跟钾、钠的原子结构的相似性(原子最外层都有1个电子)和递变性(钾的电子层数比钠的多)是相符合的。这说明，元素的性质与它们的原子结构有密切的关系。
3．碱金属元素性质的相似性和递变性
(1)化学性质的相似性
碱金属元素原子的最外电子层都只有1个电子，它们的化学性质相似，它们都能与氧气等非金属单质以及水反应。例如：
4Li+ O22Li2O
2Na + O2 Na2O2
2Na+2H2O 2NaOH+H2↑
2K+2H2O 2KOH+H2↑
在上述反应的产物中，碱金属元素的化合价都是＋1。
(2)化学性质的递变性
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，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱。所以，碱金属元素的性质也有差异，从锂到铯金属性逐渐增强，如钾与氧气或水的反应比钠的反应剧烈，铷、铯的反应更剧烈。
小妙贴：碱金属元素氧化物的种类也有差异，Li只有Li2O，Na有Na2O、Na2O2，K有K2O、K2O2、KO2，Rb(Cs)有Rb2O、Rb2O2、RbO2、RbO3(臭氧化物)。
知识补充 元素金属性
(1)元素原子的失电子能力称为元素的金属性。越容易失电子，元素的金属性就越强；越不容易失电子，元素的金属性就越弱。
(2)元素的金属性强弱可以根据其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度、金属之间的置换反应(金属与盐溶液的反应)以及它们的最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱来比较。
(3)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·cm－3 熔点/℃ 沸点/℃
Li 银白色，柔软 0.534 180.5 1 347
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
①相似性：它们都呈银白色(铯略带金属光泽)，质软，密度较小，熔、沸点低，具有良好的导电、导热和延展性。
②递变性：Li→Cs，密度逐渐 增大[但ρ(K)＜ρ(Na)]，熔、沸点逐渐降低。
小妙贴：锂的密度比煤油小，因此不能保存在煤油中，实验室里锂通常保存在石蜡中。
二、卤族元素
1．由卤族元素的原子结构推测卤素的性质
(1)比较与归纳
随着核电荷数的递增，卤族元素的电子层数逐渐增多，但最外层电子数恒为7。
(2)思考与推测
卤族元素的原子最外层电子数为7，在化学反应中易得到一个电子达到稳定结构，因而非金属性较强。随着电子层数的增加，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，即元素的非金属性逐渐减弱。
2．卤素单质的物理性质
(1)相似性：密度较小，熔、沸点较低。
(2)递变性：F2→I2，颜色逐渐加深；状态由气→液→固；密度逐渐增大；熔、沸点逐渐升高。
小妙贴：①Br2是常温下唯一呈液态的非金属(常温下呈液态的金属为汞)。
②在比较密度时，注意Cl2(气)与Br2(液)、I2(固)的单位不同。
3．卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
H2＋F2=2HF 在暗处能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定
H2＋Cl2=2HCl 光照或点燃发生反应，生成的氯化氢较稳定
H2＋Br2=2HBr 加热至一定温度才能反应，生成的溴化氢不如氯化氢稳定
H2＋I2 2HI 不断加热才能缓慢反应，生成的碘化氢不稳定，同时发生分解
由上表可得如下反应规律：
随着核电荷数的增多，卤素单质与氢气的反应呈下述规律性变化：
剧烈程度： 逐渐降低
生成的氢化物的稳定性： 逐渐减弱
(2)卤素单质间的置换反应
实验 现象 化学方程式 反应规律
a.将少量新制的饱和氯水分别加入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置 盛NaBr溶液的试管中液体分层，下层呈橙红色；盛KI溶液的试管中液体分层，下层呈紫红色 2NaBr＋Cl2 ＝2NaCl＋ Br2 2KI＋Cl2＝ 2KCl＋I2 随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性强弱顺序为： 氧化性逐渐减弱
b.将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡，静置 溶液分层，下层呈紫红色 2KI＋Br2 ＝2KBr＋I2
知识补充 元素非金属性
(1)元素原子的得电子能力称为元素的非金属性。得电子越容易，元素的非金属性就越强；得电子越难，元素的非金属性就越弱。
(2)元素的非金属性强弱可由其单质间的置换反应、生成气态氢化物的难易程度、气态氢化物的稳定性以及最高价氧化物的水化物的酸性强弱来比较。
三、元素性质与原子结构的关系
元素性质与原子结构有密切的关系，主要与原子核外电子的排布，特别是最外层电子数有关。同主族元素随着原子核外电子层数的 增加(即从上到下)，它们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。
1、下列叙述错误的是( )
A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素
B．1H和2H是不同的核素，它们的质子数相等
C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数不等
D．6Li和7Li的电子数相等，中子数也相等
2、下列说法错误的是( )
A.H、H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子
B.Ca和Ca，石墨和金刚石均互为同位素
C.H和H是不同的两种核素
D．12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎相同
3、关于卤素(用X表示)的下列叙述正确的是( )
A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示
B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强
C．卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深
D．X－离子的还原性依次为：F－＜Cl－＜Br－＜I－，因此相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从它的盐溶液里置换出来
4、锂(Li)不可能具有的性质是( )
A．锂在空气中燃烧只会生成氧化锂
B．锂很软，用小刀可以切割
C．锂的熔点比金属铯高
D．金属锂可以保存在煤油或液体石蜡中
5、某学生通过将一小块金属钾投入滴有酚酞的水中，得出以下四个结论：①钾的密度比水小；②钾的熔点较低；③钾与水反应时放出热量；④钾与水反应后溶液显碱性。你认为以上结论正确的是( )
A．仅①④ B．仅④ C．除②外 D．全部
参考答案
自主学习
一、核素
1．质子和中子
2．质子、中子
3、质子数，中子数。
4、质子、中子。
5、中子数
二、原子结构与元素的性质
1．碱金属元素的原子结构及其特点
、、、、
2、卤族元素的原子结构及其特点
卤素单质的物理性质
淡黄绿、黄绿、深红棕、紫黑
3．卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气反应
暗处、光照或点燃、加热至一定温度、不断加热
(2)卤素单质间的置换反应
橙红、紫红、紫红
随堂检测
1、解析 A项，13C、14C其质子数都为6，中子数为7、8，故正确。B项，H、H是氢元素的不同核素，因此正确。C项，14C、14N的中子数分别为8和7，因此正确。D项，6Li、7Li的电子数都为3，但中子数为3、4，故错误。
答案 D
2、解析 元素的存在形式有游离态和化合态两种，A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子；C项中的 H和 H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素；D项中的12C和14C由于其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，其物理性质不同但化学性质却相同；B项中的金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，它们互为同素异形体。
答案 B
3、解析 A项，X2＋H2O＝HX＋HXO(X＝Cl、Br、I)，F2的氧化性极强，与H2O反应可产生O2：2F2＋2H2O＝4HF＋O2，所以错误。B项，HX均易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而减弱，即HX的热稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI，因此错误。C项，卤素单质的颜色从F2到I2随相对分子质量的增大而逐渐加深，如F2为浅黄色气体，Cl2为黄绿色气体，Br2为深红棕色液体，I2为紫黑色固体，因此正确。D项，X－离子的还原性依次为：F－＜Cl－＜Br－＜I－，除F2由于化学性质极活泼外，可与H2O剧烈反应，其余的卤素单质(Cl2、Br2、I2)，相对分子质量小的可将相对分子质量大的卤素从其盐溶液中置换出来，因此错误。
答案 C
4、答案：D
解析：锂较其他碱金属活泼性差，燃烧不生成过氧化物，生成氧化锂，故A正确；碱金属都很软，可用小刀切割，B也正确；碱金属 Li→Cs熔点逐渐降低，所以C也正确；金属锂的密度比煤油小，所以不能保存在煤油中，故D不正确。
5、答案：D
解析：钾的熔点低，密度小于水，可浮在水面上游动，具有性质①②，该反应是放热反应，可将钾熔化，具有性质③(熔点小于100 ℃)，反应生成KOH，溶液是碱性，具有性质④，故选答案D。