4.1原子结构与元素性质课件(共35张PPT)2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

(共35张PPT)
第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素性质
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
锂 0.152
钠 0.186
钾 0.227
铷 0.248
铯 0.265
1
1
1
2
5
6
3
4
1
1
3
11
19
37
55
Li
Na
K
Rb
Cs
思考讨论（p93）
1.观察碱金属元素的原子结构示意图，核外电子排布有什么特点？
2.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？
3.同族元素之间有什么内在联系？
一、碱金属元素
1、原子结构
①相似性：
原子结构的 相同， 都为　 　。
最外层电子数
1个
②递变性：
从Li到Cs：
核电荷数依次　 ；
电子层数逐渐　 ；
原子半径逐渐　 ；
增大
增多
增大
任务一 比较碱金属物理和化学性质
锂 Li
铷 Rb
钠 Na
任务一 比较碱金属物理和化学性质
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
密度反常
任务一 比较碱金属物理和化学性质
2、碱金属单质的物理性质
单质 Li Na K Rb Cs
相似性 颜色
硬度
密度
熔沸点
导电 导热性
递变性 密度变化
熔沸点变化
柔软
较小
较低
强
逐渐增大（K特殊）
逐渐降低
均为银白色（Cs略带金色）
任务一 比较碱金属物理和化学性质
3.碱金属单质的化学性质
（1）钠、钾与氧气反应
钠 钾
与氧气 反应 剧烈燃烧， 火焰 色，生成　 色的固体 燃烧更剧烈，火焰呈　　色 （透过蓝色钴玻璃观察）
黄
淡黄
紫
任务一 比较碱金属物理和化学性质
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
Li 逐 渐 逐 渐
逐
渐
Na K Rb Cs 增大
增大
4Li+O2===2Li2O
2Na+O2===Na2O2
K+O2===KO2
任务一 比较碱金属物理和化学性质
任务一 比较碱金属物理和化学性质
钠、钾与水的反应
(2)与水反应
钠
与水反应
反应方程式
浮、熔、游、响、红
浮、熔、游、响、红，有微弱爆炸
2Na + 2H2O 2NaOH + H2↑
2K + 2H2O 2KOH + H2↑
钾
2 M + 2 H2O ==== 2 MOH + H2↑( M = Li, Na, K, Rb, Cs )
碱金属单质化学性质的相似性和递变性
结构 性质
相 似 性 最外层都只有__________ 单质都具有较强的 _____ ;
都能与_________反应。
递 变 性 从Li→Cs:电子层数逐渐_____;原子半径逐渐____:原子核对最外层电子的引力逐渐 ___ 。 失电子能力逐渐_____;与O2、H2O反应剧烈程度逐渐____；
最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐_____，如LiOH< ____ < ____ < ____ 决定
1个电子
增多
增大
减弱
还原性
O2、H2O
增强
增大
增强
NaOH
KOH
RbOH
增强
总结：碱金属元素的递变规律
碱金属元素 原子结构 化学性质 物理性质 核电荷数 电子层数 原子半径 核对最外层电子的吸引力 金 属 性 对应碱的碱性 密度
熔沸点
Li Na K Rb Cs
增
加
增
加
增
加
减
弱
增
强
增
大
(K
除
外)
降
低
增
强
金属元素的金属性强弱判断依据：
1、根据金属单质与水或者与酸反应置换出氢的难易程度。
置换出氢越容易，则金属性越强。
2、根据金属元素最高价氧化物对应水化物碱性强弱。
碱性越强，则原金属元素的金属性越强。
1.锂电池是一种高能电池。
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。
3．钾的化合物最大用途是做钾肥。硝酸钾还用于做火药。
碱金属元素的用途：
2.钠钾合金可以作核反应堆的导热剂
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
结合下表，推测卤族元素的原子结构和性质有什么相似性和递变性？
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)
氟 0.071
氯 0.099
溴 0.114
碘 0.133
F
Cl
Br
I
9
17
35
53
7
7
7
7
2
3
4
5
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
1.卤族元素的原子结构特点
①相同点：最外层上都有________个电子；
②递变性：从F→I，核电荷数逐渐________，电子层数逐渐_____，原子半径逐渐_____。
7
增多
增多
增大
氯气
液溴
碘
氟气
卤素单质 颜色和状态 密度 (g.cm3) 熔点 (℃) 沸点(℃)
F2 淡黄绿色，气体 1.69 -219.6 -188.1
Cl2 黄绿色， 气体 3.214 -101 -34.6
Br2 深红棕色，液体 3.119 -7.2 58.78
I2 紫黑色， 固体 4.93 113.5 184.4
表4—3 卤素单质的主要物理性质
常温下，唯一的液态非金属单质
2.卤素单质的物理性质
F2 Cl2 Br2 I2
颜色： 浅黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色
熔沸点： 气体 气体 液体 固体
密度： 反常
水溶性： 反应 溶解 溶解 微溶
颜色加深
熔沸点
逐渐增大
密度逐渐增大
水溶性
逐渐减小
递变性
相似性
卤素单质都有颜色，不易溶于水（氟除外），易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂（萃取原理）。
F2 Cl2 Br2
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
最外层7个电子
原子结构
性质
决定
具有氧化性
易得1个电子
相似性：
请试着推测一下氟氯溴碘在化学性质上的相似性和递变性
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
氟
氯
溴
碘
结构上的相同
（最外层7个电子）
（1）都能与金属反应生成金属卤化物
（2）都能与氢气反应生成卤化氢（HX）
（3）都能与水反应
（4）都能与碱反应
（氯气的性质）
性质上的相似
决定
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
【回顾】氯气的化学性质
（1）与金属反应
如：3Cl2+2Fe=2FeCl3
（2）与H2反应
Cl2+H2=2HCl（强光照射爆炸）
（3）与水反应
Cl2+H2O==HCl+HClO
（4）与碱反应
Cl2+ 2NaOH = NaCl + NaClO +H2O
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
(1)X2与金属单质反应
通式： X2+金属 金属卤化物
2Na +Cl2=2NaCl
2Na+Br2=2NaBr
2Na+I2=2NaI
特殊： I2与变价金属生成低价盐
Fe+I2=FeI2 2Cu+I2=2CuI
3.卤素单质的化学性质
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
相同:
I2+H2O===HI+HIO
不同:
2F2+2H2O===4HF+O2
Cl2+H2O ===HCl+HClO
Br2+H2O===HBr+HBrO
(2)卤素单质与水反应
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
(3)卤素单质与氢气反应
H2 +F2 =2HF 在暗处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
不断加热才能缓慢反应；碘化氢不稳定，在同一条件下同时分解为H2和I2，是可逆反应
光照或点燃
相似性：与氢气反应生成相应的氢化物：_________________
递变性：
规律：F2 Cl2 Br2 I2
与氢气反应难易程度：依次___________
与氢气反应剧烈程度：依次___________
生成氢化物的稳定性：依次___________
卤素的非金属性强弱：依次___________
X2＋H2===2HX
减弱
减弱
(HF>HCl>HBr>HI)
易→难
减弱
实验4-1 现象 化学方程式
将少量氯水分别加入盛有KBr溶液和KI溶液的试管中，振荡,观察溶液颜色变化。
无色溶液变成橙色
(3)卤素单质间的置换反应
2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2
2KI＋Cl2===2KCl＋I2
氧化性：
Cl2>Br2 Cl2>I2
无色溶液变成棕黄色
2Br - + Cl2 = Br2 + 2Cl-
2I-+ Cl2 = I2 + 2Cl-
实验4--1 现象 化学方程式
将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，振荡，观察溶液颜色变化。
2KI＋Br2===2KBr＋I2
氧化性：
Br2 > I2
无色溶液
变成棕黄色
2I-+Br2 =I2+2Br -
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
卤素单质的氧化性：
得出结论：
氧化性强弱：
>
>
卤素离子的还原性：
F-F2>Cl2>Br2>I2
通过三个实验，能得出什么结论？
（氧化性减弱）
（还原性增强）
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
卤族元素单质化学性质的相似性和递变性
结构 性质
相似性 最外层都只有__________ 单质都具有较强的______;都能与__________反应。
递变性 从F→I:电子层数逐渐______;原子半径逐渐_____:原子核对最外层电子的引力逐渐______。 得电子能力逐渐______; 最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐_____，如HClO4> ____>____, HClO4是已知无机含氧酸中的酸性最强。从F→I非金属性逐渐______
决定
7个电子
增多
增大
减弱
氧化性
H2、H2O、
金属、碱
减弱
HBrO4
HIO4
减弱
减弱
非金属元素的非金属性强弱判断依据
1、单质与氢气化合的难易程度
2、气态氢化物的稳定性强弱
3、最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱
卤族元素的原子结构与化学性质的递变关系
随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性逐渐_______，卤族元素的非金属性逐渐________。
减弱
减弱
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
卤族元素化学性质的相似性和递变性
1．相似性
（1）都能与金属反应生成金属卤化物
（2）都能与氢气反应生成卤化氢（HX）
（3）都能与水反应
（4）都能与碱反应
最高价氧化物对应的水化物（除氟外）都为强酸
任务二 比较卤素单质的物理和化学性质
2．递变性
具体情况如下：
物质 性质 递变规律(F2→I2)
单质
氢化物
最高价氧化物对应的水化物 (氟除外)
与氢气反应
稳定性
酸性
反应越来越难
逐渐减弱
逐渐减弱
在元素周期表中，同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。所以，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
【总结】
原子半径依次减小
原子半径依次增大
失电子能力依次增强
得电子能力依次增强
非金属性依次增强
金属性依次增强
周期表位置
元素
性质
原子
结构
同主族元素
原子失电子能力
元素性质
单质性质
离子性质
化合物性质
最外层电子数
核电荷数
电子层数
原子半径
“位置-结构-性质”
同主族元素的化学性质
【总结】