人教版高中化学必修第一册第四章物质结构元素周期律4.1.3原子结构与元素性质教学课件

(共30张PPT)
第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
第3课时 原子结构与元素的性质
目 录
1
2
碱金属
卤族
新课导入
原子 最外层电子数特点 得失电子情况 化学性质
稀有气体元素 都为8(氦为2) 不易_____ _____
金属元素 一般_____4 易_____ _______
非金属元素 _____4 易_____ ______
得失
稳定
少于
失去
不稳定
多于
得到
不稳定
原子的最外层电子数决定原子的化学性质。
任务一 碱金属元素的结构与性质的关系
一、碱金属元素的原子结构规律
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
锂 0.152
钠 0.186
钾 0.227
铷 0.248
铯 0.265
Li
Na
K
Rb
Cs
3
11
19
37
55
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
任务一 碱金属元素的结构与性质的关系
1
增多
增大
与O2、水、酸、盐溶液反应
还原性
锂、钠和钾最外层都只有1个电子，都易失去最外层电子，表现出较强的还原性。锂、钾和钠相似，都能与O2、水、酸、盐溶液反应。
任务一 碱金属元素的结构与性质的关系
二、碱金属元素化学性质的递变性
【观察并思考】Na与K分别与水、O2反应现象有何不同？试从原子结构角度解释。
任务一 碱金属元素的结构与性质的关系
【实验1】碱金属与O2的反应
二、碱金属单质的化学性质
现象：剧烈燃烧
发出黄色火焰
生成淡黄色固体
现象：剧烈燃烧
发出紫色火焰
生成黄色固体
浮、熔、游、响、红
浮、熔、游、响、烧、爆、红
2Na+2H2O=2NaOH+H2 ↑ 2K+2H2O=2KOH+H2↑
【实验2】碱金属与H2O的反应
任务一 碱金属元素的结构与性质的关系
单质 与氧气反应的产物 反应程度 活泼性 结论
Li
Na
K
Rb
Cs
更为复杂
K2O、K2O2、KO2
Li2O
更为复杂
Na2O、Na2O2
1.与O2的反应
越来越复杂
越来越活泼
从Li—Cs，单质的还原性逐渐增强；金属元素的金属性逐渐增强。
越来越剧烈
任务一 碱金属元素的结构与性质的关系
单质 与水反应的现象 反应程度 活泼性 结论
Li
Na
K
Rb
Cs
2.与H2O的反应
越来越剧烈
越来越活泼
从Li—Cs，单质的还原性逐渐增强；金属元素的金属性逐渐增强。
剧烈，生成H2
更剧烈，生成H2
轻微的爆炸，生成H2
遇水立即燃烧，爆炸
遇水立即燃烧，爆炸
任务一 碱金属元素的结构与性质的关系
三、碱金属化学性质与原子结构的关系
元素符号 原子结构示意图 原子半径/nm
Li 0.152
Na 0.186
K 0.227
Rb 0.248
Cs 0.265
碱金属元素原子
最外层只有一个电子
原子结构的相似性
元素性质的相似性
决定
在化合物中化合价+1
易失电子，表现金属性（还原性）
随核电荷数增加
电子层数逐渐增大
原子结构的递变性
元素性质的递变性
决定
原子半径逐渐增大
元素的金属性逐渐增强单质的还原性逐渐增强
原子失电子能力
逐渐增强
任务一 碱金属元素的结构与性质的关系
锂(Li) 钠(Na) 钾(K) 铷(Rb) 铯(Cs)
随着核电荷数增加，碱金属的性质逐渐增强
与水反应越来越剧烈，生成氢气速率越来越快；
通式： 2M+2H2O=2MOH+H2↑
碱性：LiOH ＜ NaOH ＜ KOH ＜ RbOH ＜ CsOH
元素金属性逐渐增强，单质还原性逐渐增强
任务一 碱金属元素的结构与性质的关系
四、碱金属单质的物理性质
元素名称 元素符号 核电荷数 颜色和状态 密度g/cm3 熔点℃ 沸点℃
锂 Li 3 银白色, 柔软 0.534 180.5 1347
钠 Na 11 银白色, 柔软 0.97 97.81 882.9
钾 K 19 银白色, 柔软 0.86 63.65 774
铷 Rb 37 银白色, 柔软 1.532 38.89 688
铯 Cs 55 略带金色光泽,柔软 1.879 28.40 678.4
递增
注意：锂是最轻的金属，保存在石蜡里；其他保存在煤油中。
递增
递减
递减
钠钾反常
【补充了解】认识碱金属的用途
1.锂电池是一种高能电池。锂是有机化学中重要的催化剂。锂是制造氢弹不可缺少的材料，是优质的高能燃料（已经用于宇宙飞船、人造卫星和超声速飞机）。
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。
2．钠——高压钠灯；钾和钠的合金(液态)——核反应堆的传热介质。
3．钾的化合物最大用途是做钾肥、硝酸钾还用于做火药
任务一 碱金属元素的结构与性质的关系
学习评价
1、下列关于Li、Na、K、Rb、Cs的叙述均正确的一组是( )
① 金属性最强的是锂
② 形成的离子中，氧化性最强的是锂离子
③ 在自然界中均以化合态形式存在
④ Na在空气中久置后，成分为Na2CO3
⑤ 均可与水反应，产物均为MOH和H2
⑥ 它们在氧气中燃烧的产物都有M2O和M2O2两种形式
⑦ 粒子半径：Rb+>K+>Na+，Cs>Cs+
A. ①②③④⑤ B. ③④⑤⑥⑦
C. ①②④⑥⑦ D. ②③④⑤⑦
D
学习评价
(1)碱金属单质的密度均小于水( )
(2)碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低( )
(3)碱金属元素的原子半径逐渐增大，金属性依次增强( )
(4)钾比钠原子半径大，钾比钠活泼，所以钾可以从氯化钠溶液中置换出钠单质( )
×
√
√
×
2、判断正误
3、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原子半径比钠小 　③氧化物暴露在空气中易吸收CO2　 ④阳离子最外层电子数和镁原子相同 　⑤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　　　　(填字母)。
a.Li b.Na c.K d.Cs
ab
五
ⅠA　
①③⑤
课堂小结
元素符号 原子结构示意图 原子半径/nm
Li 0.152
Na 0.186
K 0.227
Rb 0.248
Cs 0.265
元素化学性质主要取决于 。
此外，还与 的关系密切。
碱金属元素原子结构既有相同点也有相异点，这决定了碱金属元素的性质既有相似性又有递变性。
相似性 递变性
除铯外都为银白色金属，质软，熔沸点低，密度小 密度依次增大，熔沸点依次降低
都易和氧气反应 核电荷数越大反应更剧烈，生成物越来越复杂
都和水反应生成碱（强碱）放出氢气 核电荷数越大反应越来越剧烈，生成的碱碱性越来越强
都表现很强的还原性、金属性，是典型的金属 随原子半径递增，还原性递增，金属性递增，活泼性增强
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
位于元素周期表VIIA族(第17纵列)的元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At) Ts 都能与Na、K、Ca、Mg等金属化合成盐，所以统称为卤素(成盐元素之意)。
卤族元素(简称卤族)是典型的非金属元素，它们在自然界中都以化合态存在。
卤
族
元
素
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
一、卤素单质的物理性质
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
密度增大
颜色加深
熔点升高
沸点升高
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
元素 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(F) 0.071
氯(Cl) 0.099
溴(Br) 1.12
碘(I) 1.32
结论
9
17
35
53
7
2
3
4
5
二、碱金属元素的原子结构规律
① 相似性： 。
② 递变性：从上到下，随着核电荷数的逐渐 ，原子的电子层数
逐渐 ，原子半径逐渐 。
原子的最外层电子数均为7
增加
增多
增大
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
『思考与讨论』根据卤素的原子结构，请你试着推测氟、氯、溴、碘在化学性质上表现出的相似性和递变性。
F
Cl
Br
I
结 构
相似：最外层
电子数都是7
递变：核电荷数(Z)增加，
电子层数(n)增多，
原子半径(r)增大。
相似性:容易得到1个电子
强氧化性
(似Cl2，与金属、H2、水、碱、卤化物反应)
递变性：
得电子能力逐渐减弱
单质氧化性逐渐减弱
与H2、水等反应越来越难
化学性质
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
三、卤素单质的化学性质
卤素单质 反应条件 化学方程式 产物稳定性
F2
Cl2
Br2
I2
暗处
H2＋F2===2HF
很稳定
光照或点燃
较稳定
加热
不如氯化氢稳定
不断加热
不稳定
1.卤素单质与氢气的反应
递变性
①与氢气反应的难易程度：
②生成的氢化物的稳定性：
③卤素的非金属性强弱：
逐渐变得困难
逐渐减弱
逐渐减弱
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
三、卤素单质的化学性质
2.卤素单质间的置换反应
实验 现象 化学方程式
KBr+氯水
振荡
KI+氯水
振荡
KI+溴水
振荡
溶液变为橙黄色
溶液变为棕黄色
溶液变为棕黄色
2KBr + Cl2 = 2KCl +Br2
2KI + Cl2 = 2KCl +I2
2KI + Br2 = 2KBr +I2
2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2
2I－＋Cl2 = 2Cl－＋I2
2I－＋Br2 = 2Br－＋I2
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
三、卤素单质的化学性质
2Br－＋Cl2 = 2Cl－ ＋ Br2
2I－＋Cl2 = 2Cl－ ＋ I2
2I－＋ Br2 = 2Br－ ＋ I2
氧化剂
氧化产物
还原剂
还原产物
Cl2>Br2
Cl-
氧化剂
氧化产物
还原剂
还原产物
氧化剂
氧化产物
还原剂
还原产物
Cl2>I2
Cl-Br2>I2
Br -Cl-
Cl2>Br2>I2
卤素离子还原性：
卤素单质氧化性：
从氯到碘，
单质的氧化性逐渐减弱。
从氯到碘，
离子的还原性逐渐增强。
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
三、卤素单质的化学性质
3.卤素单质与水反应
X2＋H2O===HX＋HXO
Cl2＋H2O== HCl ＋HClO
X2为Cl2、Br2、I2
Br2＋H2O== HBr ＋HBrO
I2＋H2O== HI ＋HIO
2F2 + 2H2O = 4HF + O2
强酸
弱酸
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
卤族元素原子结构和性质的递变性小结
结构及性质 规律
原子半径
单质的氧化性
阴离子的还原性
与H2化合的难易程度
氢化物的稳定性
最高价氧化物对应水化物的酸性
任务二 卤族元素的结构与性质的关系
（1）Br2为深红棕色液体，在常温下是唯一的液态非金属单质，易挥发。
会腐蚀橡胶，故用玻璃塞。密闭保存，加水液封。
（2）I2为紫黑色固体，易升华(用于分离、提纯碘晶体)，淀粉遇I2变蓝色(用于碘、淀粉相互检验)。食盐中加入的是KIO3
（3）溶解性：除了F2外，卤族单质在水中的溶解性均不大，且在水中发生歧化反应：H2O+X2=HX+HXO(X表示Cl、Br、I),而F2与水发生置换反应：H2O+F2=2HF+O2。但卤族单质都易溶于有机溶剂（CCl4等）。
（4）AgF可溶于水，AgCl(白色)、 AgBr(浅黄色)和AgI(黄色)均难溶于水。AgX(X表示Cl、Br、I)，根据沉淀颜色的不同，可用来检验溶液中的卤素原子。
四、卤素单质的特殊性
课堂小结
锂 Li
钠 Na
钾 K
铷 Rb
铯 Cs
卤族元素 ⅦA
氟
氯
溴
碘
碱金属元素ⅠA
半径递增
电子层数递增
失电子能力递增
得电子能力递减
金属性递增
非金属性递减
F
Cl
Br
I
最外层电子数相同
学习评价
4．下列关于卤族元素（从F→I）性质递变的叙述，正确的( )
（1）单质的氧化性增强； （2）单质的颜色加深；
（3）气态氢化物稳定性增强；（4）单质的沸点升高。
A．(1)(2)(3) B．(2)(3)(4） C．(2)(4） D．(1)(3)(5）
C
5. At砹是核电荷数最大的卤族元素，推测砹及其化合物最不可能具有的性质是( )
A.HAt 很不稳定 B.砹是白色固体
C.AgAt不溶于水 D.砹易溶于某些有机溶剂
B
学习评价
6．类推是一种常采用的科研和学习方法，下列类推结论合理的是（ ）
A．由单质铁和氯气反应生成FeCl3，推出单质铁和碘单质反应生成FeI3
B．由元素周期表中从上到下，卤族元素单质熔沸点逐渐升高，推出碱
金属元素单质熔沸点逐渐升高
C．最高价氧化物的水化物的酸性，由N的强于P的，推出F的强于Cl的
D．由Na在常温下与水剧烈反应，推出K在常温下也能与水剧烈反应
D