4.1.3 原子结构与元素的性质-学案（含答案）
文档属性
| 名称 | 4.1.3 原子结构与元素的性质-学案（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 579.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-03-12 18:56:55 | ||
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文档简介
原子结构与元素的性质学案
【学习目标】
1.初步了解碱金属和卤族元素的结构特点。
2.以碱金属和卤族元素为例，通过实验探究从宏观层面归纳同主族元素性质变化规律。
3.结合原子结构，从微观角度探析元素性质变化规律的实质，并找出原子结构与元素性质的关系。
【学习过程】
[回顾旧知]
1.元素的化学性质由元素原子的 决定的。
2.一般地，金属元素原子最外层电子数 4，容易失电子，具有 。
非金属元素原子最外层电子数 4，容易得电子，具有 。
3.碱金属元素是第 除 之外的非常活泼的金属元素，在自然界都以化合态存在，包括 、 、 、 、 、钫。
4.钠原子的最外层只有1个电子，易失电子，具有强的还原性，易于O2、H2O反应。
钠与水反应的离子方程式为 。
钠与氧气在常温和加热条件下反应得到的产物分别为 、 。
[学习新知]
一、碱金属元素性质探究
活动一：观察表中的信息，思考碱金属物理性质有什么特点？
碱金属单质 颜色（常态） 密度/g·cm-3 熔点/℃ 沸点/℃
Li 银白色 0.534 180.5 1347
Na 银白色 0.97 97.81 882.9
K 银白色 0.86 63.65 774
Rb 银白色 1.532 38.89 688
Cs 略带金属光泽 1.879 28.40 678.4
知识点归纳：碱金属的物理性质
Li Na K Rb Cs
相似性 颜色
硬度
密度
熔沸点
Li Na K Rb Cs
递变性 密度变化
熔沸点变化
思考：对碱金属的单质来说,若对应元素的原子序数越大,其单质的密度是否一定越大
活动二：钠、钾性质比较
① 钠、钾与氧气的反应比较
钾 钠
实验操作
实验现象
原理
结论 金属活动性：K Na
② 钠、钾与水的反应比较
钾 钠
实验现象 钾浮于水面；迅速熔化成银色小球；四处游动；反应剧烈；有轻微 ；反应后滴入酚酞；溶液变红。 浮在水面上；熔成光亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶的响声；反应后的溶液呈红色 。
原理 2Na+2H2O= 2K+2H2O=
结论 金属活动性：K Na
总结：① 碱金属与氧气反应， ；
② 碱金属与水反应， ；
活动三：填写课本p表中的信息，并思考讨论下列问题。
问题一：在周期表中，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？
问题二：观察碱金属元素的原子结构示意图，它们的原子核外电子排布有什么特点？从哪一点推断出碱金属元素的化学性质具有相似性？
【知识点归纳】 碱金属元素原子结构与性质的关系
[对点任务]
1. 请预测位于钾下方的铷和铯金属单质分别与水反应的现象及差异性，并解释其原因。
2. 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
二、卤族元素性质探究
[活动一] 观察表中的信息，思考卤族元素物理性质有什么特点？
卤素单质 颜色（常态） 密度 熔点/℃ 沸点/℃
F2 （易液化） 淡黄绿色气体 1.69g·L-1（15℃） －219.6 －188.1
Cl2 黄绿色气体 3.214g·L-1（0℃） －101 －34.6
Br2 深红棕色液体 3.119g·cm-3（20℃） －7.2 58.78
I2（易升化） 紫黑色固体 4.93g·cm-3 113.5 184.4
总结：
[活动二]、根据卤族元素原子结构预测性质
元素名称 元素符号 质子数 最外层电子数 电子层数 原子半径/nm
氟 F 9 1 2 0.152
氯 Cl 17 1 3 0.186
溴 Br 35 1 4 0.227
碘 I 53 1 5 0.248
[活动三]、认识卤族元素单质与氢气的反应
F2 Cl2 Br2 I2
与H2 反应条件 _______ _______或点燃 加热至一 定温度 不断加热
氢化物 稳定性 很稳定 较稳定 不如HCl 稳定 不稳定、 易分解
结论 F2→I2：与H2化合越来越_____，氢化物稳定性逐渐_______
[活动四]、卤素单质间的置换反应
实验名称 操作 现象 结论
氯置换溴 氧化性：
氯置换碘 氧化性：
溴置换碘 氧化性：
[总结] 卤族元素的化学性质归纳
随着核电荷数增加，卤素单质与H2反应的剧烈程度逐渐 ，生成的气态氢化物的稳定性逐渐 ，卤素单质的氧化性逐渐 。即氧化性： 。
单质间的置换反应：
①Cl2与NaBr溶液反应: 。
②Cl2与KI溶液反应: 。
③Br2与KI溶液反应: 。
Cl2、Br2、I2的氧化性由强到弱的顺序为 。
[重难点剖析]
一、 碱金属化学性质的相似性和递变性
1. 碱金属单质的相似性
2. 碱金属单质的递变性
①与O2反应：从Li→Cs,与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂。
②与H2O反应：从从Li→Cs,与H2O反应越来越剧烈。
③最高价氧化物对应水化物的碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH
二、卤素单质化学性质的相似性和递变性
1. 碱金属单质的相似性
①与H2反应：X2+H2 2HX
②与活泼金属反应：2Na+X22NaX
③与H2O反应：X2＋H2O=HX＋HXO、2F2＋2H2O=4HF＋O2
④与NaOH溶液反应：X2＋2NaOH=NaX＋NaXO＋H2O
2. 碱金属单质的递变性
①与H2反应的剧烈程度：F2＞Cl2＞Br2＞I2
②氢化物的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI
③最高价氧化物对应水化物的酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4
3. 同主族元素的性质与原子结构的关系
【学习效果】
1．锂（Li）是世界上最轻的金属，它属于碱金属的一种。下列说法正确的是（ ）
A．碱金属单质在氧气中燃烧，都生成过氧化物 B．Li是碱金属原子中半径最小的原子
C．Li、Na、K、Rb+ 的最外层都只有一个电子 D．Na+ 比Li多一个电子层
2．以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是（ ）
① 氢氧化物中碱性最强的是CsOH ② 单质熔点最高的是铯
③ 它们的密度依次增大 ④ 其单质的还原性依次增强
⑤ 它们对应离子的氧化性依次增强 ⑥ 单质与水反应的剧烈程度依次增加
⑦ 单质与相同浓度、相同体积的盐酸反应的剧烈程度依次增加
A．① ⑤ ⑦ B．② ⑥ C．② ③ ⑤ D．② ③ ④
3．氯、溴、碘单质的化学性质相似，原因是
A．均为有色单质 B．均为双原子分子
C．原子最外层电子数均为7 D．均可从海洋中提取
4．下列组合中关于卤素的叙述全部正确的是( )
①卤素只以化合态存在于自然界中 ②随核电荷数增加，单质熔沸点降低
③随核电荷数增加，单质氧化性增强 ④随核电荷数增加，气态氢化物稳定性逐渐增强
⑤易形成-1价离子 ⑥从上到下原子半径逐渐减小
⑦从上到下非金属性逐渐减弱
A．①③⑤ B．①⑤⑦ C．②⑥⑦ D．①②④
5．下列预测某些碱金属元素及其化合物的性质的结论错误的是( )
选项 已知某些碱金属元素及其单质的性质 预测某些碱金属元素及其单质的性质
A 锂、钠、钾三种元素在自然界中都以化合态存在 铷元素和铯元素在自然界中都以化合态存在
B 钾单质与空气中的氧气反应比钠单质更剧烈，甚至能燃烧 铷单质和铯单质比钾单质更容易与氧气反应，遇到空气就会立即燃烧
C 钾单质与水反应比钠单质更剧烈，甚至爆炸 铷和铯比钾更容易与水反应，遇水立即燃烧，甚至爆炸
D 锂元素和钠元素在化合物中的化合价都是价，钠单质与氧气反应生成的氧化物有和 锂单质与氧气反应生成的氧化物有和
A．A B．B C．C D．D
6．可能存在的第119号未知元素，有人称为“类钫”，它位于碱金属族，根据元素周期表结构及元素性质变化趋势，下列关于碱金属某些元素原子结构和性质的判断，错误的是（ ）
①锂与水反应比钠剧烈 ②金属单质都可以密封保存在煤油中
③锂的氧化物暴露在空气中易吸收二氧化碳 ④锂的阳离子的最外层电子数和钠的相同
⑤“类钫”单质是强还原剂 ⑥“类钫”在化合物中显+1价
⑦推测“类钫”单质的密度应该大于 ⑧“类钫”单质有较高的熔点
A．①②④⑧ B．①②③⑦ C．③④⑤⑧ D．①③④⑥
7．第117号元素X核外有7个电子层，且最外层有7个电子。下列叙述正确的是（ ）
A．元素X的简单气态氢化物的化学式为HX，在常温下很稳定
B．元素X的单质具有强氧化性，可与碘化钾溶液发生置换反应生成单质碘
C．元素X的单质的分子式为，易溶于有机溶剂
D．AgX是一种易溶于水的化合物
8．下列叙述正确的有（ ）
①卤素原子的最外层均有7个电子，次外层均有8个电子
②Li、Na、K的原子半径和密度随原子序数的增加而增大
③碱金属元素和卤素在自然界中都只以化合态形式存在
④液溴易挥发，在存放液溴的试剂瓶中应加水液封
⑤如图所示，若a、b、c中分别盛放浓盐酸、固体、淀粉KI溶液，则通过实验可证明氧化性：
A．5 B．4 C．3 D．2
9．根据同主族元素性质的递变规律分析下列推断正确的是
①钾的金属性比钠强，因此钾可以从氯化钠溶液中置换出钠
②卤素单质与水的反应均可用化学方程式表示
③硫化氢比硒化氢稳定
④氢氧化钡比氢氧化钙的碱性强
⑤钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最高
⑥砹单质的颜色比碘单质的颜色深
⑦已知同主族元素中，核电荷数氯大于氟，故原子半径氯大于氟
A．①②④⑦ B．②③⑤⑥ C．①④⑤⑦ D．③④⑥⑦
10．据报道，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将给量子计算机的研究带来重大突破。已知铷是37号元素。根据相关知识回答下列问题：
(1)铷(Rb)位于元素周期表的第________周期________族。
(2)关于铷的结构和性质判断正确的是________(填序号)。
①与水反应比钠剧烈
②它的原子半径比钠小
③它的氧化物暴露在空气中易吸收CO2
④它的阳离子最外层电子数和镁相同
⑤它是还原剂
(3)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4 L，这种碱金属可能是________(填序号)。
a．Li b．Na c．K d．Cs
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
参考答案 B C C B D A C C D
10. 五 ⅠA ①③⑤ ab
【学习目标】
1.初步了解碱金属和卤族元素的结构特点。
2.以碱金属和卤族元素为例，通过实验探究从宏观层面归纳同主族元素性质变化规律。
3.结合原子结构，从微观角度探析元素性质变化规律的实质，并找出原子结构与元素性质的关系。
【学习过程】
[回顾旧知]
1.元素的化学性质由元素原子的 决定的。
2.一般地，金属元素原子最外层电子数 4，容易失电子，具有 。
非金属元素原子最外层电子数 4，容易得电子，具有 。
3.碱金属元素是第 除 之外的非常活泼的金属元素，在自然界都以化合态存在，包括 、 、 、 、 、钫。
4.钠原子的最外层只有1个电子，易失电子，具有强的还原性，易于O2、H2O反应。
钠与水反应的离子方程式为 。
钠与氧气在常温和加热条件下反应得到的产物分别为 、 。
[学习新知]
一、碱金属元素性质探究
活动一：观察表中的信息，思考碱金属物理性质有什么特点？
碱金属单质 颜色（常态） 密度/g·cm-3 熔点/℃ 沸点/℃
Li 银白色 0.534 180.5 1347
Na 银白色 0.97 97.81 882.9
K 银白色 0.86 63.65 774
Rb 银白色 1.532 38.89 688
Cs 略带金属光泽 1.879 28.40 678.4
知识点归纳：碱金属的物理性质
Li Na K Rb Cs
相似性 颜色
硬度
密度
熔沸点
Li Na K Rb Cs
递变性 密度变化
熔沸点变化
思考：对碱金属的单质来说,若对应元素的原子序数越大,其单质的密度是否一定越大
活动二：钠、钾性质比较
① 钠、钾与氧气的反应比较
钾 钠
实验操作
实验现象
原理
结论 金属活动性：K Na
② 钠、钾与水的反应比较
钾 钠
实验现象 钾浮于水面；迅速熔化成银色小球；四处游动；反应剧烈；有轻微 ；反应后滴入酚酞；溶液变红。 浮在水面上；熔成光亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶的响声；反应后的溶液呈红色 。
原理 2Na+2H2O= 2K+2H2O=
结论 金属活动性：K Na
总结：① 碱金属与氧气反应， ；
② 碱金属与水反应， ；
活动三：填写课本p表中的信息，并思考讨论下列问题。
问题一：在周期表中，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？
问题二：观察碱金属元素的原子结构示意图，它们的原子核外电子排布有什么特点？从哪一点推断出碱金属元素的化学性质具有相似性？
【知识点归纳】 碱金属元素原子结构与性质的关系
[对点任务]
1. 请预测位于钾下方的铷和铯金属单质分别与水反应的现象及差异性，并解释其原因。
2. 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
二、卤族元素性质探究
[活动一] 观察表中的信息，思考卤族元素物理性质有什么特点？
卤素单质 颜色（常态） 密度 熔点/℃ 沸点/℃
F2 （易液化） 淡黄绿色气体 1.69g·L-1（15℃） －219.6 －188.1
Cl2 黄绿色气体 3.214g·L-1（0℃） －101 －34.6
Br2 深红棕色液体 3.119g·cm-3（20℃） －7.2 58.78
I2（易升化） 紫黑色固体 4.93g·cm-3 113.5 184.4
总结：
[活动二]、根据卤族元素原子结构预测性质
元素名称 元素符号 质子数 最外层电子数 电子层数 原子半径/nm
氟 F 9 1 2 0.152
氯 Cl 17 1 3 0.186
溴 Br 35 1 4 0.227
碘 I 53 1 5 0.248
[活动三]、认识卤族元素单质与氢气的反应
F2 Cl2 Br2 I2
与H2 反应条件 _______ _______或点燃 加热至一 定温度 不断加热
氢化物 稳定性 很稳定 较稳定 不如HCl 稳定 不稳定、 易分解
结论 F2→I2：与H2化合越来越_____，氢化物稳定性逐渐_______
[活动四]、卤素单质间的置换反应
实验名称 操作 现象 结论
氯置换溴 氧化性：
氯置换碘 氧化性：
溴置换碘 氧化性：
[总结] 卤族元素的化学性质归纳
随着核电荷数增加，卤素单质与H2反应的剧烈程度逐渐 ，生成的气态氢化物的稳定性逐渐 ，卤素单质的氧化性逐渐 。即氧化性： 。
单质间的置换反应：
①Cl2与NaBr溶液反应: 。
②Cl2与KI溶液反应: 。
③Br2与KI溶液反应: 。
Cl2、Br2、I2的氧化性由强到弱的顺序为 。
[重难点剖析]
一、 碱金属化学性质的相似性和递变性
1. 碱金属单质的相似性
2. 碱金属单质的递变性
①与O2反应：从Li→Cs,与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂。
②与H2O反应：从从Li→Cs,与H2O反应越来越剧烈。
③最高价氧化物对应水化物的碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH
二、卤素单质化学性质的相似性和递变性
1. 碱金属单质的相似性
①与H2反应：X2+H2 2HX
②与活泼金属反应：2Na+X22NaX
③与H2O反应：X2＋H2O=HX＋HXO、2F2＋2H2O=4HF＋O2
④与NaOH溶液反应：X2＋2NaOH=NaX＋NaXO＋H2O
2. 碱金属单质的递变性
①与H2反应的剧烈程度：F2＞Cl2＞Br2＞I2
②氢化物的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI
③最高价氧化物对应水化物的酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4
3. 同主族元素的性质与原子结构的关系
【学习效果】
1．锂（Li）是世界上最轻的金属，它属于碱金属的一种。下列说法正确的是（ ）
A．碱金属单质在氧气中燃烧，都生成过氧化物 B．Li是碱金属原子中半径最小的原子
C．Li、Na、K、Rb+ 的最外层都只有一个电子 D．Na+ 比Li多一个电子层
2．以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是（ ）
① 氢氧化物中碱性最强的是CsOH ② 单质熔点最高的是铯
③ 它们的密度依次增大 ④ 其单质的还原性依次增强
⑤ 它们对应离子的氧化性依次增强 ⑥ 单质与水反应的剧烈程度依次增加
⑦ 单质与相同浓度、相同体积的盐酸反应的剧烈程度依次增加
A．① ⑤ ⑦ B．② ⑥ C．② ③ ⑤ D．② ③ ④
3．氯、溴、碘单质的化学性质相似，原因是
A．均为有色单质 B．均为双原子分子
C．原子最外层电子数均为7 D．均可从海洋中提取
4．下列组合中关于卤素的叙述全部正确的是( )
①卤素只以化合态存在于自然界中 ②随核电荷数增加，单质熔沸点降低
③随核电荷数增加，单质氧化性增强 ④随核电荷数增加，气态氢化物稳定性逐渐增强
⑤易形成-1价离子 ⑥从上到下原子半径逐渐减小
⑦从上到下非金属性逐渐减弱
A．①③⑤ B．①⑤⑦ C．②⑥⑦ D．①②④
5．下列预测某些碱金属元素及其化合物的性质的结论错误的是( )
选项 已知某些碱金属元素及其单质的性质 预测某些碱金属元素及其单质的性质
A 锂、钠、钾三种元素在自然界中都以化合态存在 铷元素和铯元素在自然界中都以化合态存在
B 钾单质与空气中的氧气反应比钠单质更剧烈，甚至能燃烧 铷单质和铯单质比钾单质更容易与氧气反应，遇到空气就会立即燃烧
C 钾单质与水反应比钠单质更剧烈，甚至爆炸 铷和铯比钾更容易与水反应，遇水立即燃烧，甚至爆炸
D 锂元素和钠元素在化合物中的化合价都是价，钠单质与氧气反应生成的氧化物有和 锂单质与氧气反应生成的氧化物有和
A．A B．B C．C D．D
6．可能存在的第119号未知元素，有人称为“类钫”，它位于碱金属族，根据元素周期表结构及元素性质变化趋势，下列关于碱金属某些元素原子结构和性质的判断，错误的是（ ）
①锂与水反应比钠剧烈 ②金属单质都可以密封保存在煤油中
③锂的氧化物暴露在空气中易吸收二氧化碳 ④锂的阳离子的最外层电子数和钠的相同
⑤“类钫”单质是强还原剂 ⑥“类钫”在化合物中显+1价
⑦推测“类钫”单质的密度应该大于 ⑧“类钫”单质有较高的熔点
A．①②④⑧ B．①②③⑦ C．③④⑤⑧ D．①③④⑥
7．第117号元素X核外有7个电子层，且最外层有7个电子。下列叙述正确的是（ ）
A．元素X的简单气态氢化物的化学式为HX，在常温下很稳定
B．元素X的单质具有强氧化性，可与碘化钾溶液发生置换反应生成单质碘
C．元素X的单质的分子式为，易溶于有机溶剂
D．AgX是一种易溶于水的化合物
8．下列叙述正确的有（ ）
①卤素原子的最外层均有7个电子，次外层均有8个电子
②Li、Na、K的原子半径和密度随原子序数的增加而增大
③碱金属元素和卤素在自然界中都只以化合态形式存在
④液溴易挥发，在存放液溴的试剂瓶中应加水液封
⑤如图所示，若a、b、c中分别盛放浓盐酸、固体、淀粉KI溶液，则通过实验可证明氧化性：
A．5 B．4 C．3 D．2
9．根据同主族元素性质的递变规律分析下列推断正确的是
①钾的金属性比钠强，因此钾可以从氯化钠溶液中置换出钠
②卤素单质与水的反应均可用化学方程式表示
③硫化氢比硒化氢稳定
④氢氧化钡比氢氧化钙的碱性强
⑤钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最高
⑥砹单质的颜色比碘单质的颜色深
⑦已知同主族元素中，核电荷数氯大于氟，故原子半径氯大于氟
A．①②④⑦ B．②③⑤⑥ C．①④⑤⑦ D．③④⑥⑦
10．据报道，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将给量子计算机的研究带来重大突破。已知铷是37号元素。根据相关知识回答下列问题：
(1)铷(Rb)位于元素周期表的第________周期________族。
(2)关于铷的结构和性质判断正确的是________(填序号)。
①与水反应比钠剧烈
②它的原子半径比钠小
③它的氧化物暴露在空气中易吸收CO2
④它的阳离子最外层电子数和镁相同
⑤它是还原剂
(3)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4 L，这种碱金属可能是________(填序号)。
a．Li b．Na c．K d．Cs
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
参考答案 B C C B D A C C D
10. 五 ⅠA ①③⑤ ab