4.1.3原子结构与元素的性质课件(共31张PPT)-2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

(共31张PPT)
原子结构与元素的性质
学习目标：
1.以碱金属元素、卤族元素为例,了解同主族元素性质的递变规律。
2.能初步运用原子结构理论理解碱金属元素、卤族元素性质的相似性和递变性。

分点突破(一)　碱金属元素
1.元素的性质
(1)金属性
金属元素的原子最外层电子一般少于 　4　 个,在化学反应中容易 　失去　 电子,具有金属性。
(2)非金属性
非金属元素的原子最外层电子一般多于 　4　 个,在化学反应中容易 　得到　 电子,具有非金属性。
4　
失去　
4　
得到　
2.碱金属元素的原子结构
元素 元素符号 原子结构示意图 原子半径/nm 结论
锂 Li 0.152 ①碱金属元素原子的最外层电子数都是 　1　 ;
②从Li→Cs,核电荷数逐渐 　增大　 ,原子半径逐渐 　增大　
钠 Na 0.186
钾 K 0.227
铷 　Rb　 0.248
铯 　Cs　 0.265
1　
增大　
增大　
Rb　
Cs　
3.碱金属单质的物理性质
锂 钠 钾 铷 铯
颜色 银白色 略带金
色光泽
密度 ρ(Li)＜ρ(K)＜ρ(Na)＜ρ(水) ρ(水)＜ρ(Rb)＜ρ(Cs)
熔、沸点 从Li→Cs,单质的熔、沸点逐渐 　降低　
降低　

钠、钾与水的反应
　实验操作:
实验现象:
相同点:金属浮在水面上;金属熔成闪亮的小球;小球四处游动;发出嘶嘶的响声;反应后的溶液呈红色。
不同点:钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。
1.通过上述实验,试比较Na、K金属性的强弱。
提示:钾与水反应比钠与水反应剧烈,因此K的金属性强于Na。
2.试从原子结构的角度解释Na、K化学性质差异的原因。
提示:钠、钾原子的最外层都只有1个电子,在反应中易失去电子,表现出较强的还原性;K的原子半径大于Na,故K失去电子的能力比Na强,因此,K的金属性强于Na。
3.Li、Na、K在空气中燃烧分别生成Li2O、Na2O2、KO2(超氧化钾),这说明什么问题 如何保存金属钾 又如何保存金属锂
提示:说明Li、Na、K的金属活动性依次增强。钾应保存在煤油中,避免与空气中的O2、H2O反应。而锂的密度比煤油小,应封存于石蜡中。
4.Na与盐酸反应失去一个电子,而Al与盐酸反应失去3个电子,是否说明金属性:Al＞Na
提示:否。元素金属性的强弱取决于金属原子失电子的能力而不是失去电子的数目。

1.碱金属元素化学性质的相似性和递变性
(1)相似性
化合物——最高价氧化物对应的水化物的化学式
为ROH,且均为碱
(2)递变性
具体情况如下:
①与氧气反应
从Li→Cs,与氧气反应越来越剧烈,产物越来越复杂。如Li在氧气中燃烧只生成Li2O,Na在氧气中燃烧生成Na2O2,K在氧气中燃烧生成更复杂的氧化物:KO2。
②与H2O(或酸)的反应
从Li→Cs,与H2O(或酸)反应越来越剧烈。如K与H2O反应能发生轻微爆炸,则Rb、Cs遇水会发生剧烈爆炸。
2.从原子结构角度认识碱金属元素性质的递变规律

1.以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是(　　)
①原子结构的相同点是最外层电子数相同,都为1
②单质熔点最高的是铯　③与O2反应均可得到多种氧化物　④单质的密度依次增大,均要保存在煤油中　⑤单质的还原性依次增强　⑥对应离子的氧化性依次增强
A.①③⑤ B.②④⑥ C.②③④⑥ D.①⑤
解析:C　锂、钠、钾、铷、铯均为第ⅠA族元素,原子的最外层都有一个电子,①正确;碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低,所以单质熔点最低的是铯,②错误;Li与O2反应只能得到Li2O,③错误;碱金属单质的密度随着原子序数的增加而增大,但K反常,且Li的密度比煤油小,不能保存在煤油中,应该保存在石蜡中,④错误;碱金属元素随原子序数的增加,原子半径逐渐增大,失电子能力逐渐增强,所以其单质的还原性依次增强,它们对应离子的氧化性依次减弱,⑤正确,⑥错误。
2.下列有关碱金属的说法不正确的是(　　)
A.均为ⅠA族元素,最外层均有1个电子
B.单质的熔、沸点逐渐降低
C.单质的还原性:Li＞Na＞K＞Rb＞Cs
D.由Li到Cs,核电荷数依次增加,电子层数、原子半径依次增大
解析:C　碱金属元素从上到下金属性依次增强,单质的还原性依次增强,C错误。
3.锂是第二周期第ⅠA族元素,下列有关锂元素的说法合理的是(　　)
A.最高化合价为＋2价
B.原子半径比钠的大
C.单质与水的反应比钠与水的反应更剧烈
D.最高价氧化物对应的水化物碱性比钠的最高价氧化物对应的水化物弱
解析:D　A项,Li最外层电子数为1,所以其最高化合价为＋1价,错误;B项,Li、Na位于同一主族且原子序数:Na＞Li,所以Li原子半径比Na小,错误;C项,金属性:Na＞Li,所以Na与水反应比Li与水反应剧烈,错误。
分点突破(二)　卤族元素
1.卤族元素的原子结构及其特点
卤族元素包括F、Cl、Br、I、At,前4种元素的原子结构示意图依次是:
F 、Cl 、Br 、
原子结构特点如下:
(1)相似性:最外层电子数都是 　7　 。
(2)递变性:F→I,核电荷数依次 　增大 ,电子层数依次增多,原子半径逐渐 大　 。
7　
增大　
增
大　
2.卤素单质的物理性质
F2 Cl2 Br2 I2
颜色、状态 　淡黄绿　 色气体 　黄绿　 色气体 　深红棕　 色液体 　紫黑　 色固体
密度 逐渐 　增大　
熔、沸点 逐渐 　升高　
溶解性 在水中溶解度小(F2与H2O反应),在有机溶剂中溶解度大
淡黄绿　
黄绿　
深红棕　
紫黑　
增大　
升高　
H2＋Cl2　 2HCl　
3.卤素单质的化学性质
(1)卤素单质(X2)与H2的反应
①X2与H2反应的比较
反应条件 产物稳定性 化学方程式
F2 暗处 很稳定 　H2＋F22HF　
Cl2 光照或点燃 较 　稳定　 　H2＋Cl2　 2HCl　
Br2 加热 稳定性差 　H2＋Br22HBr　
I2 不断加热 不 　稳定　 　H2＋I2　 2HI　
H2＋F22HF　
稳定　
H2＋Br22HBr　
稳定　
H2＋I2　 2HI　
②结论
a.从F2到I2,与H2反应的难易程度:逐渐 　变难　 ;
b.从F2到I2,生成氢化物的稳定性:逐渐 　减弱　 。
变难　
减弱　
(2)卤素单质间的置换反应
实验操作 反应现象 离子方程式
振荡静置后,液体 　分层　 ,上层接近无色,下层呈 　橙红色　 Cl2＋2Br-
Br2＋2Cl-　
振荡静置后,液体 　分层　 ,上层接近无色,下层呈 　紫红色　 　Cl2＋2I-I2＋2Cl-　
振荡静置后,液体 　分层　 ,上层接近无色,下层呈 　紫红色　 　Br2＋2I-I2＋2Br-　
实验结论 从以上三个实验可知,Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐 　减弱　
分层　
橙红色　
分层　
紫红色　
Cl2＋2I-I2＋
2Cl-　
分层　
紫红色　
Br2＋2I-I2＋
2Br-　
减弱　

现按如图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴加过不同溶液的白色棉球,反应一段时间后关闭止水夹并加热。①②③④处的颜色分别为黄绿色、橙色、蓝色、白色。
注:①为KClO3、浓盐酸　②为NaBr溶液　③为淀粉-KI溶液　④为NaOH溶液
1.写出KClO3与浓盐酸反应制Cl2的化学方程式 　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
提示:KClO3＋6HCl(浓)KCl＋3Cl2↑＋3H2O
2.②处颜色变化的原因是 　　　　 　　　　 ,写出离子方程式:
　　　　　　　　　　 。
提示:生成Br2　Cl2＋2Br-Br2＋2Cl-
3.③处变蓝的原因是 　　　　　　　　　　 ,写出可能的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　 。
提示:生成了I2,I2遇淀粉变蓝色　Cl2＋2I-I2＋2Cl-或Br2＋2I-I2＋2Br-
4.根据Cl2的性质推测Br2与NaOH溶液发生反应的化学方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　 。
提示:Br2＋2NaOHNaBr＋NaBrO＋H2O
5.教材中描述“一般情况下,元素的非金属性强弱可以从其最高价氧化物的水化物的酸性强弱来判断”,根据HClO和HIO4的酸性强弱能否比较Cl和I的非金属性
提示:不能。HClO不是Cl元素最高价氧化物的水化物。

1.卤素单质化学性质规律
(1)相似性
卤素原子都能得一个电子
①与H2反应越来越难,对应氢化物的稳定性逐渐减弱。
②Cl2、Br2、I2与H2O反应越来越微弱。
③
(2)递变性
(3)特殊性
①溴是常温常压下唯一的液态非金属单质。
②卤素单质都有毒,溴有很强的腐蚀性,保存液溴时要加一些水进行“水封”,碘单质遇淀粉溶液变蓝色(检验I2)。
③F无正化合价。
2.从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律
3.同主族元素的原子结构与性质的关系

1.下列关于卤族元素的叙述正确的是(用X表示卤素原子)(　　)
A.随核电荷数的增加,X-的半径逐渐增大,还原性逐渐减弱
B.随核电荷数的增加,氢化物的稳定性逐渐增强
C.单质与水反应均可表示为X2＋H2OHX＋HXO
D.随核电荷数的增加,单质的颜色逐渐加深
解析:D　随核电荷数的增加,X-的电子层数逐渐增多,离子半径逐渐增大,离子的还原性逐渐增强,A项错误;卤族元素由上到下,非金属性逐渐减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱,B项错误;氯、溴、碘单质与水反应可表示为X2＋H2OHX＋HXO,氟单质和水反应生成的是HF和O2,C项错误;卤族元素由上到下,单质的颜色逐渐加深,D项正确。
2.砹(At)是位于第六周期的卤族元素,根据卤族元素性质的递变性,下列对砹及其化合物的叙述中,正确的是(　　)
A.与H2化合的能力:At2＞I2
B.砹在常温下为白色固体
C.砹原子的最外电子层上有7个电子
D.砹易溶于水,难溶于四氯化碳
解析:C　A项,从F到At,元素的非金属性逐渐减弱,单质与H2化合的能力逐渐减弱,错误;B项,从F到At,单质的颜色逐渐加深,常温下,I2是紫黑色固体,砹不可能为白色固体,错误;C项,卤族元素的原子,最外层上都有7个电子,正确;D项,由I2微溶于水,易溶于四氯化碳可知,At2微溶于水,易溶于四氯化碳,错误。
3.如图所示是氯气的制备以及氯、溴、碘的非金属性比较实验,充分反应一段时间后,打开装置D的旋塞,将装置D中少量溶液加入装置E中,振荡,观察实验现象,下列说法正确的是(　　)
A.装置F中的Na2SO3溶液能吸收Cl2,进行尾气处理
B.装置B中可盛放水吸收氯气中的HCl气体
C.装置E下层呈现紫红色
D.装置E中有机试剂层呈现紫红色,能说明非金属性:Br＞I
解析:A　A项,F中发生Cl2＋S＋H2O2Cl-＋S＋2H＋,吸收多余Cl2,正确;B项,Cl2能与水反应生成HClO和HCl,所以不能用水吸收Cl2中的杂质,错误;C项,苯的密度比水的小,应在上层,所以装置E上层呈现紫红色,错误;D项,溴单质能和碘化钾反应生成碘单质,但过量的Cl2也会氧化碘离子生成碘单质,造成干扰,所以不能证明非金属性:Br＞I,错误。