第14课-原子结构与元素周期表(二)(人教版2019必修第一册)(原卷板).docx

第14课时 原子结构与元素周期表（二）

学习目标：
1．掌握原子结构与元素性质的关系
2．碱金属的性质
3．卤族元素的性质
4．通过碱金属和卤族元素，掌握推测物质性质
重点：
1．原子结构及元素性质的关系
2．碱金属、卤族元素的性质
难点：
1．掌握推测物质性质的一般方法

开启新世界
我们知道，金属元素的原子最外层电子一般少于4个，在化学变化中容易失去电子，具有金属性；非金属元素最外层电子一般多于4个，在化学变化中容易得到电子，具有非金属性。所以人们常说原子结构决定元素的性质。经常把元素周期表中同族元素放在一起研究，是因为他们之间存在着某种内在的联系，那么这种内在的联系是什么呢？我们将从他们的结构性质的关系进行讨进行探讨。
碱金属元素
碱金属是一类化学性质非常活泼的金属，在自然界中都以化合态存在。
碱金属是指元素周表中_____族元素（H除外），包括_________________________________。
填写下表中的信息，并思考下列问题
族
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）
碱金属元素
锂

0.152
钠

0.186
钾

0.227
铷

0.248
铯

0.265
（1）在元素周期表中，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？
（2）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？从哪一点能够推测出贱金属元素的化学性质具有相似性？

根据上表可以看出，碱金属元素原子核电荷数从上到下依次_________，原子半径从上到下依次__________，最外层电子数均为______，在化学变化中易_____电子，推测化学性质__________。
【回顾实验】回顾钠在空气中加热、和水反应的实验现象，推测钾在空气中加热、和水反应的实验现象。
【实验1】（可在网络上查找相关视频）将干燥的坩埚加热，同时切一块绿豆大的钾，用镊子夹取并迅速投到热坩埚中。继续加热片刻，待钾熔化后立即撤掉酒精灯，观察现象。
【实验2】（可在网络上查找相关视频）在烧杯中加入一些水，滴几滴酚酞溶液。切取一块绿豆大的钾，用镊子夹取并投到水中，观察现象。
通过实验、观察，讨论并总结钠、钾有哪些相似的化学性质，与你最初根据原子结构特点进行的预测是否一致？
从实验现象比较钾、钠与水反应的难易程度。由此，你能推断出锂和水反应的难易程度吗？
通过比较碱金属与水反应的难易程度，你能发现它们的原子结构有什么关系吗？由此，你能推断出碱金属元素化学性质的相似性和递变性规律吗？
【结论】
（1）由于碱金属元素最外层电子数为______，化学性质_________。钠、钾和水反应的难易程度，钾比钠更_______和水反应。
锂和水反应：_______________________________，和氧气反应：_______________________________；
钠和水反应：_______________________________，和氧气反应：_______________________________
钾和水反应：_______________________________，钾和氧气反应会生成多种复杂氧化物，中学阶段不作介绍。上述反应中，碱金属元素化合价均为______。
（2）碱金属元素的化学性质具有递变性。随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐_____，原子半径逐渐_________，原子核对最外层电子的引力逐渐________，原子失去最外层电子的能力逐渐___________。
碱金属单质在物理性质上也表现出一些相似性和规律性。例如：它们都比较________，有延展性；密度都比较________，熔点也比较___________，导热性和导电性都很好，如钾钠合金（室温下呈液态）可作核反应堆的传热介质。
金属性比较方法：金属单质与水（酸）反应的置换出氢的难易程度比较；最高价氧化物的水化物（即氢氧化物）碱性比较。
表1 碱金属单质的主要物理性质
碱金属单质
颜色
密度（g·cm3）
熔点（℃）
沸点（℃）
Li
银白色
0.534
185.5
1 347
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
略带金色光泽
1.879
28.40
678.4
【练习1】下列关于金属的叙述正确的是
A．所有的金属都呈固态 B．金属具有导电性、导热性和延展性
C．所有金属都能与酸发生置换反应 D．金属元素在自然界中都以化合物形式
【练习2】可能存在的第119号元素被称为“类钫”，据元素周期表结构及元素性质变化趋势，有关“类钫”的预测说法正确的是（       ）
A．“类钫”在化合物中呈价
B．“类钫”属过渡元素，具有放射性
C．“类钫”单质的密度小于1 g·cm—3
D．“类钫”单质有较高的熔点
卤族元素
卤族元素是典型的非金属元素，在自然界中都以化合态存在。
卤族元素是指元素周表中_____族元素（H除外），包括_________________________________。
观察下表中卤族元素的主要物理性质和原子结构示意图
表2 卤素原子结构示意图
卤素单质
颜色
密度
熔点
沸点
原子结构示意图
F2
淡黄绿色（g）
1.69 g/L
—219.6
—188.1

Cl2
黄绿色（g）
3.214 g/L
—101
—34.6

Br2
深红棕色（l）
3.119 g/cm3
—7.2
58.78

I2
紫黑色（s）
4.93 g/cm3
113.5
184.4

（一）卤素单质与氢气的反应
在一定条件下，卤素单质能与氢气反应生成卤化氢。
表2 卤素单质与氢气的反应
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
光照或点燃
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温度
△
H2＋I2(g) ⇌ 2HI
不断加热才能缓慢反应；碘化氢不稳定，在统一条件时分解为H2和I2(g)，时可逆反应

（1）根据卤素原子的结构，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。
（2）根据卤素单质与氢气的反应事实，讨论随着原子核电荷数的增多，卤素单质与氢气反应的规律变化。
非金属性强弱比较：最高价氧化物的水化物的酸性强弱；与氢气生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性来判断。

F2 Cl2 Br2 I2

（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：________________________________________。
（二）卤素单质间的置换反应。
类似于金属于盐溶液的置换反应，卤素单质间也能发生置换反应。例如：
2NaBr＋Cl2 = 2NaCl＋Br2
推测：用淀粉—KI试纸检验氯气的原理。
【练习3】下列关于F、Cl、Br、I的比较，不正确的是
A．它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多
B．单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱
C．它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强
D．单质的颜色随核电荷数的增加而加深
【练习4】能使湿润的KI—淀粉试纸变蓝的是①溴水，②氯水，③碘酒，④氯化钾，⑤高锰酸钾溶液
A．①②③ B．①⑤ C．①②③⑤ D．③④⑤

【总结】
通过比较和分析碱金属单质与氧气、水的反应，以及卤素单质与氢气的反应，卤素单质间的置换反应，我们可以看出，元素的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。原子结构相似一组元素，他们在化学性质上，化学性质上表现出相似性和递变性。
在元素周期表中，同主族所有元素从上至下外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，得到电子能力逐渐减弱。所以金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
课堂练习
1．砷（As）的原子结构示意图如图所示，下列关于As的描述不正确的是
A．位于第四周期第ⅤA族
B．属于非金属元素
C．酸性：H3AsO4＞H3PO4
D．稳定性：AsH3＞NH3
2．北京冬奥会开幕式上的字母焰火、“天下一家”、“五环”让奥运更加辉煌、浪漫，这与高中化学中“焰色反应”知识相关。下列说法中正确的是
A．非金属单质燃烧时火焰均为无色
B．NaC1与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
C．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察
D．所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色
3．下列各组原子结构示意图所表示的元素有相似的化学性质的一对是
A． B．
C． D．
4．含KBr和KI的混合溶液中通入过量的Cl2，然后把溶液蒸干并灼烧，最后留下的固体是
A．KCl B．KCl和KBr的混合物
C．Br2 D．I2和KCl
5．钫（Fr）是一种具有放射性的元素，原子序数为87，其原子最外层电子数是1。下列有关元素的说法不正确的是
A．Fr是第六周期第Ⅰ族元素 B．Fr的原子核外有87个电子
C．Fr在化合物中一般显+1价 D．其阳离子半径小于原子半径
6．a、b、c、d、e、f、g为七种由1~18号元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如表：
微粒代码
a
b
c
d
e
f
g
原子核数
单核
单核
多核
单核
双核
多核
多核
所带电荷数
1+
2-
0
1-
1-
0
1+
其中b的离子半径大于d的离子半径；c是四原子分子；e与g加热可形成c和f两种分子。试回答下列问题。
（1）c分子的化学式为__________；a和e两种粒子组成化合物的化学式为__________。
（2）e与g加热形成c和f的离子方程式：_______________________________。
（3）a的单质与f反应的化学方程式：________________________。

能力提升
1．随着原子序数的增加，碱金属元素有关性质的递变规律错误的是
A．最高正化合价增大 B．原子半径增大
C．熔沸点降低 D．氢氧化物碱性增强
2．根据元素性质的递变规律，下列四个演示金属钾与水反应的实验装置中最好的是

A B C D
10．下列说法错误的是
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．锂的熔点比铯的高
D．锂可以保存在煤油或液体石蜡中
11．易形成简单阴离子的元素是
A．O B．Mg C．Na D．He
14．有关卤素的说法正确的是
A．卤素单质的颜色随相对分子质量的增大逐渐变淡
B．卤素单质的熔点随相对分子质量的增大而升高
C．卤素是典型的非金属元素，其单质只具有氧化性
D．卤素阴离子的半径比其相应的原子半径小
15．关于卤素化学性质的实验中，叙述正确的是
A．碘化钾溶液遇淀粉变蓝色
B．在盛有液溴的瓶内通常加一些水，以防止溴的挥发
C．氯气通入紫色石蕊试液中，溶液先变红后褪色是由于氯气的漂白作用
D．卤化氢气体通入水中，都能形成强酸溶液
17．几种短周期元素的主要化合价及原子的原子半径数据见下表：
元素代号
L
M
Q
R
T
主要化合价
+2
+3
+6、﹣2
+7、﹣1
﹣2
原子半径/nm
0.160
0.143
0.102
0.099
0.074
据表中信息判断，下列有关叙述中，正确的是
A．L、M的单质分别与同浓度的稀盐酸反应时，M的单质反应更剧烈
B．M与T形成的化合物能和强酸、强碱反应且产物不同
C．Q、T两元素的氢化物热稳定性比较：Q的氢化物大于T的氢化物
D．L与R两元素形成的化合物中，含有非极性共价键
20．某化学兴趣小组为探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱，设计了如下实验：

（1）①装置A中发生反应的离子方程式是_____________________。
②整套实验装置存在一处明显的不足，请指出_______________________。
（2）用改正后的装置进行实验，实验过程如下：
实验操作
实验现象
结论
打开活塞a，向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸；然后关闭活塞a，点燃酒精灯。
D装置中：溶液变红
E装置中：水层溶液变黄， 振荡后，下层CCl4层无明显变化。
Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序为：
________________________
（3）因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E中均发生了新的变化。
D装置中：红色慢慢褪去。
E装置中：CCl4层先由无色变为橙色，后颜色逐渐加深，直至变成红色。