1、版高中化学第4章第1节第3课时原子结构与元素的性质教案新人教版必修第一册第3课时原子结构与元素的性质学业要求核心素养对接1.了解碱金属、卤素在周期表中的位置。2了解碱金属、卤素原子结构特点，了解原子结构与元素性质的关系。3了解碱金属、卤素性质的相似性与递变性，并能初步运用原子结构理论解释。1.通过对碱金属、卤素性质的相似性与递变性的了解，培养学生宏观辨识与微观探析素养水平。2通过对原子结构与元素性质的关系的学习，学会从物质及其变化的事实中提取有用信息，以提高学生证据推理与模型认识水平。知 识 梳 理知识点一碱金属元素如上图是碱金属的单质存在形式或元素标识，他们之间有什么相似之处和递变性？完成下
2、列问题你就会明白：1碱金属元素的原子结构及特点(1)元素符号与原子结构示意图LiNaKRbCs(2)原子结构特点结构特点注意结构变化2碱金属的性质(1)物理性质(2)化学性质与O2反应碱金属化学反应方程式反应程度产物复杂程度活泼性Li4LiO22Li2ONa2NaO2Na2O2KKO2KO2RbCs与水反应注意对比实验碱金属钾钠实验操作实验现象熔成小球，浮于水面，四处游动，有轻微爆炸声，反应后溶液加酚酞变红熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后溶液加酚酞变红实验原理2K2H2O=2KOHH22Na2H2O=2NaOHH2结论钾比钠的活动性强知识点二卤族元素如图是卤素单质，他们的
3、颜色越来越深，由气体逐渐变为固体，那么他们的性质有何相似性和递变性？请完成下列知识点：1原子结构特点(1)原子结构示意图FClBrI(2)结构特点相同点：最外层都有7_个电子。递变性：从FI，核电荷数逐渐增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。2卤族元素单质的性质(1)物理性质F2 Cl2 Br2 I2颜色： 逐渐加深熔、沸点：逐渐升高密度：逐渐增大水溶性：逐渐减小(2)化学性质与H2反应反应条件化学方程式产物稳定性F2暗处H2F2=2HF很稳定Cl2光照或点燃H2Cl22HCl较稳定Br2加热H2Br22HBr不稳定I2不断加热H2I22HI很不稳定得出结论：从F2到I2，与H2反应所需要
4、的条件逐渐升高，反应剧烈程度依次减弱，生成气态氢化物的稳定性依次减弱卤素单质间的置换反应实验操作实验现象化学方程式静置后，液体分层，上层无色，下层橙红色2NaBrCl2=2NaClBr2静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色2KIBr2=2KBrI2静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色2KICl2=2KClI2得出结论：Cl2、Br2、I2三种卤素单质的氧化性由强到弱的顺序是Cl2Br2I2，相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是IBrCl。因为F2能与H2O发生反应(2F22H2O=4HFO2)，所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。知识点三同主族元素的性质与原子结构的关系1元素
5、性质的影响因素元素的性质主要与原子核外电子的排布，特别是与最外层电子数有关。2同主族元素性质的递变规律从上到下微判断(1)碱金属元素原子的次外层电子数都是8个。()(2)化合物中碱金属元素的化合价都为1价。()(3)碱金属元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。()(4)碱金属单质的化学性质活泼，易失电子发生还原反应。()(5)Li在空气中加热生成LiO2。()(6)卤素单质与水反应均可用：X2H2O=HXOHX表示。()(7)HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强。()(8)卤素单质的颜色从F2I2按相对分子质量增大而加深。()(9)将F2通入NaCl溶液中可置换出Cl2。()答
6、案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)微训练1下列对碱金属的叙述中不正确的是()A碱金属中还原性最弱的是锂B碱金属的原子半径和离子半径都随核电荷数的增大而增大C碱金属都易失去1个电子D从Li到Cs，碱金属的密度越来越大，熔、沸点越来越高解析随原子序数的递增，碱金属原子半径和离子半径逐渐增大，单质的还原性逐渐增强，A、B正确；碱金属都易失去1个电子形成稳定的阳离子，C正确；从Li到Cs，密度呈增大趋势，但K的密度小于Na，熔、沸点越来越低，D错误。答案D2下列关于卤素的叙述正确的是()A卤素是典型的非金属元素，因此不能与其他非金属元素化合B卤素单质越活泼，其熔、沸点就越高C卤素
7、各单质都能与水剧烈反应D卤素的单质都能与氢气反应，且气态氢化物的稳定性随单质氧化性的增强而增强解析卤素能与其他非金属元素化合，如H、C等；卤素单质越活泼，其相对分子质量越小，其熔、沸点越低；卤素单质中只有氟气能与水剧烈反应。答案D3已知锂及其化合物的许多性质与碱金属差异较大，却与镁相似。下列有关锂及其化合物的叙述不正确的是()A碳酸锂受强热很难分解B碳酸锂的溶解度比碳酸氢锂的小C锂在过量氧气中燃烧，主要产物是氧化锂而不是过氧化锂D锂可以与氮气化合生成氮化锂(Li3N)解析解题时充分利用题目信息，锂及其化合物的性质与镁的相似，MgCO3煅烧分解成MgO和CO2，由此可知，Li2CO3也易分解。答
8、案A4下列有关碱金属元素的性质判断正确的是()AK与H2O反应最剧烈BRb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出NaC碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性D从Li到Cs都易失去最外层1个电子，且失电子能力逐渐增强解析A项，在碱金属元素中，K不是最活泼的元素；B项，Rb先与水反应，不会置换出Na；C项，碱金属的阳离子很稳定，不具有强氧化性。答案D5关于卤素X(依次为Cl、Br、I)的下列叙述不正确的是()A卤素单质与水反应均可用X2H2O=HXOHX表示BHX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强C卤素单质的颜色随相对分子质量增大而加深D相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质
9、量大的卤素从它的卤化物溶液里置换出来解析HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱。答案B6下列说法中，不符合A族元素性质特征的是()A从上到下元素的非金属性增强B原子易形成1价阴离子C从上到下最高价氧化物的水化物酸性减弱(F除外)D从上到下氢化物的还原性依次增强解析同主族元素，从上到下元素的非金属性减弱，选项A错误；第A族元素原子最外层7个电子，易得1个电子形成1价阴离子，选项B正确；从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以最高价氧化物的水化物酸性逐渐减弱，选项C正确；同主族元素，从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以氢化物的还原性依次增强，选项D正确。答案A微思考1同主族元素的原子结构及性质有何变化规
10、律？提示同主族元素随核外电子层数的增加，它们的得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱；失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。2如何比较同主族元素的原子半径、阳离子半径、阴离子半径？提示(1)原子半径：同主族元素的原子最外层电子数相同，从上到下电子层数逐渐增多，所以半径逐渐增大。(2)阳离子半径：以碱金属为例，在形成离子时，均失去最外层电子，所以均少一个电子层，电子层数仍然是逐渐增多，所以半径逐渐增大。(3)阴离子半径：以卤族元素为例，在形成离子时，最外层均得到一个电子，所以最外层电子数仍然相同，电子层数仍然是逐渐增多，所以半径逐渐增大。学习任务1碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性情景：如图是碱
11、金属单质的存在形式，它们在生活中有不同的应用，结构相似为什么应用不同呢？带着这个问题完成下列讨论：1请结合碱金属元素的原子结构的递变性探究其单质化学性质的递变性。提示碱金属元素原子的最外层电子数都相等，但从Li到Cs，随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子核对核外电子的吸引能力逐渐减弱；失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。2碱金属元素在性质上具有相似性，根据钠的性质，推断碱金属可能具有的化学性质有哪些？提示(1)与O2反应生成相应的氧化物，如Li2O、Na2O等。(2)与Cl2反应生成RCl，如NaCl、KCl等。(3)与H2O反应，能置换出H2O中的氢，反应通式为：2R2
12、H2O=2ROHH2。(4)与非氧化性酸反应，生成H2，反应通式为：2R2H=2RH2。(R表示碱金属元素)3根据碱金属元素性质的递变性，判断从LiCs，对应阳离子的氧化性强弱以及最高价氧化物对应水化物的碱性强弱的递变性。提示从Li到Cs，原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强，故对应阳离子的氧化性依次减弱，即LiNaKRbCs。最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。1碱金属的相似性(用R表示碱金属元素)2碱金属的递变性(1)与O2反应从LiCs，与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂，如Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成Na2O2，而K与O2反应能够生
13、成KO2等。(2)与H2O(或酸)的反应从LiCs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb和Cs遇水发生剧烈爆炸。(3)最高价氧化物对应水化物的碱性碱性：LiOHNaOHKOHRbOHCsOH。【例题1】下列有关碱金属单质的性质的说法错误的是()A锂与水反应不如钠与水反应剧烈BRb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出NaC熔、沸点：LiNaKD碱性：LiOHNaOHI2B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砹能从NaCl溶液中置换出氯单质解析从F到At，元素的非金属性逐渐减弱，单质与H2化合能力逐渐减弱，A项不正确；由F2到I2，单质
14、的颜色依次加深，I2是紫黑色固体，则砹为黑色固体，B项不正确；卤族元素的原子，最外层上都有7个电子，C项正确；因氧化性：Cl2At2，所以At2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D项不正确。答案C学习任务3(核心素养)同主族元素原子结构与元素性质间的关系一、知识要点1元素的金属性、非金属性与原子得失电子的关系(1)元素的金属性是指气态原子失去电子的性质，金属性的强弱取决于原子失去电子能力的强弱，越易失去电子，金属性越强，而与失去电子的多少没有必然联系。(2)元素的非金属性是指气态原子得到电子的性质，非金属性的强弱取决于原子得到电子能力的强弱，越易得到电子，非金属性越强，而与得到电子的多少没有必
15、然联系。(3)同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，而得电子能力逐渐减弱，故金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。2同主族元素性质的递变规律从碱金属元素和卤素的性质来看，同主族从上至下元素及其典型化合物性质的递变规律如下表所示。物质类别性质递变规律元素元素金属性逐渐增强元素非金属性逐渐减弱单质氧化性逐渐减弱还原性逐渐增强非金属元素氢化物气态稳定性逐渐减弱还原性逐渐增强最高价氧化物对应水化物碱性逐渐增强酸性逐渐减弱二、核心素养元素的金属性、非金属性与原子得失电子的关系提升学生宏观辨识与微观探析素养同主族元素性质的递变规律培养学生证据推理与模型认知素养【素养解题】典例示范下列关于主
16、族元素的说法错误的是()A同主族元素随着原子序数递增，元素金属性逐渐增强B同主族元素随着原子序数递增，元素单质的熔、沸点逐渐升高注意金属、非金属的区别C同主族元素原子最外层电子数都相同D同主族元素随着原子序数递增其最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强主族元素性质判断题的解题思路主族性质规律要注意区分易错点单质的种类：金属、非金属必须是最高价氧化物对应的水化物答案B三、对点训练1下列叙述中能说明A金属比B金属活泼性强的是()AA原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少BA原子电子层数比B原子的电子层数多C1 mol A从酸中置换H生成的H2比1 mol B从酸中置换H生成的H2多
17、D常温时，A能从水中置换出氢气，而B不能解析比较金属的活泼性不能根据最外层电子数的多少，如Li的最外层电子数比Ca少，但不如Ca活泼，故A错误；比较金属的活泼性不能根据原子电子层数的多少，如Na的电子层数比Cu少，但Na比Cu活泼，故B错误；比较金属的活泼性不能根据生成氢气的多少来判断，例如1 mol Al从酸中置换H生成的H2比1 mol Mg从酸中置换H生成的H2多，但Mg的活泼性强，故C错误；常温时，A能从水中置换出氢，而B不能，说明A易失去电子，则A的活泼性肯定比金属B的活泼性强，故D正确。答案D2下列说法正确的是()AF、Cl、Br原子的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8B从HF
18、、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律C卤素按F、Cl、Br、I的顺序，其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数增加电子层数增大起主要作用D砹是原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的递变规律，砹易溶于水，难溶于CCl4解析F的次外层电子数为2，Br的次外层电子数为18，A项错误；元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，不能根据氢化物的酸性强弱比较，B项错误；由碘微溶于水、易溶于四氯化碳可推知，砹微溶于水，易溶于CCl4，D项错误。答案C3在1961年，本生和基尔霍夫发现了一种新的碱金属元素，根据已学知识解答下列问题，帮助这两位科学
19、家研究该元素。(1)该元素单质的密度比水的密度大，则该元素可能是_。(2)该元素的单质与水反应比钾与水反应剧烈，但没有铯与水反应剧烈，由此可确定该元素是_。其确定依据是_。(3)人类制备出该元素的单质比钠单质要晚得多，分析其中的原因：_。解析(1)在碱金属元素形成的单质中，Li、Na、K的密度都小于水的密度，Rb、Cs、Fr的密度都大于水的密度，故该元素可能是Rb、Cs、Fr。(2)碱金属元素的单质按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序活动性逐渐增强，因此可以根据单质与水反应的剧烈程度，得出该元素为Rb。(3)Rb和Na在自然界中全部以化合物形态存在，因此要制备它们的单质，需要把Rb和Na从其化合
20、物中还原。由于金属单质还原性越强，其阳离子氧化性就越弱，越不易被还原，因此单质Rb比单质Na制备的晚。答案(1)Rb、Cs、Fr(2)Rb碱金属元素的单质按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序活动性逐渐增强(3)Rb的氧化性比Na的弱，不易被还原4(1)常见卤素氢化物中最不稳定的是_(写化学式)。(2)下列单质熔、沸点随原子序数递增而升高的是_(填字母，下同)。A碱金属元素 B卤族元素(3)下列反应中，更剧烈的是_。A钠与水反应 B钾与水反应(4)取下列溶液分装两试管，再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳，用力振荡、静置后，四氯化碳层显紫红色的是_。A溴化钠溶液 B碘化钾溶液解析卤素中碘元素的非金
21、属性最弱，氢化物中最不稳定的是HI；碱金属元素的单质熔、沸点随原子序数递增而降低，卤素单质熔、沸点随原子序数递增而升高；钾比钠活泼，与水反应更剧烈；氯水与NaBr、KI溶液分别生成Br2、I2，而二者的四氯化碳溶液分别为橙色、紫红色。答案(1)HI(2)B(3)B(4)B5用A.质子数、B.中子数、C.核外电子数、D.最外层电子数、E.电子层数，填写下列空格：(1)同位素种类由_决定。(2)元素种类由_决定。(3)某元素有无同位素由_决定。(4)核素相对原子质量由_决定。(5)主族元素的化学性质主要由_决定。(6)核电荷数由_决定。(7)碱金属元素原子失电子能力相对强弱由_决定。(8)原子得失
22、电子能力相对强弱主要由_决定。解析(1)同位素种类的确定，既要确定元素(质子数)，又要确定核素(中子数)。(2)确定元素种类只需确定质子数。(3)某元素有无同位素，已经确定了元素，只要由中子数确定同位素即可。注意跟(1)的区别。(4)核素相对原子质量的近似整数值等于该核素的质量数，则由质子数和中子数决定。(5)主族元素最外层电子数决定元素原子得失电子的能力，即化学性质。(6)核电荷数质子数。(7)碱金属元素原子电子层数越多，失电子能力越强，故决定碱金属元素原子失电子能力相对强弱的因素是电子层数。(8)电子层数相同时原子的最外层电子数越少，失电子能力越强，最外层电子数越多，得电子能力越强；最外层
23、电子数相同，电子层数越多，失电子能力越强，得电子能力越弱，故原子得失电子能力的相对强弱主要由最外层电子数和电子层数决定。答案(1)AB(2)A(3)B(4)AB(5)D(6)A(7)E(8)DE 合 格 练1以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述中不正确的是()氢氧化物中碱性最强的是CsOH单质熔点最高的是铯单质都是热和电的良导体单质的密度依次增大，且都比水轻单质的还原性依次增强对应阳离子的氧化性依次增强A BC D解析单质熔点最高的应是Li，密度呈增大趋势，K出现反常，Rb、Cs的密度比水大，对应阳离子的氧化性应依次减弱。答案C2下列各组比较不正确的是()A锂与水反应不如钠与水反应剧烈B还原性：KNa，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠C金属性：KNaLiD碱金属元素原子最外层电子数相同解析锂的活动性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，故A正确；虽然钾的还原性大于钠，但K不能置换出NaCl溶液中的钠，而是先和水反应，故B错误；碱金属元素从Li到Cs，金属性逐渐增强，故C正确；碱金属元素原子最外层电子数均为1，故D正确。答案B3下列关于卤族元素由上到下性质递变规律的叙述，正确的是()单质的氧化性增强单质的颜色加深气态氢化物的稳定性增强单质的沸点升高阴离子的还原性增强A BC D解析F2、Cl2、Br2、I2氧化性依次减弱，
