高中 教师版 511.docx

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高中教师版511

元素的性质与原子结构的关系

（一）、碱金属元素

[科学探究1]请同学们看书本P5，并完成该表。

由此可以得出什么结论？

1．核电荷数从Li到Cs逐渐增多。

2．最外层电子数都相同为1。

3．电子层数依次增多，从2层增大到6层。

[实验1]取钾、钠各一粒，分别放在石棉网上的左、右两边，同时加热。

观察实验的现象。

[现象]钾首先熔化（熔点低），先与氧气发生反应，后钠再熔化与氧气反应。

[板书]1、碱金属与氧气的反应

[思考与交流]请写出钠与氧气在加热条件下的化学反应方程式，并尝试的写出锂、钾与氧气在加热条件下的化学反应方程式。

碱金属

与氧气的化学反应方程式（加热）

锂

钠

钾

[提问]从钾、钠与氧气的反应实验中，请总结出碱金属与氧气的反应有什么相似性、递变性？

[答]相似性：

碱金属都能与氧气反应。

递变性：

周期表中碱金属从上往下，与氧气的反应越来越剧烈。

[过渡]我们知道金属钠除了与氧气反应外还能与水发生反应。

[实验2]钾、钠与水的反应：

取两烧杯，放入相同量的水，然后分别取绿豆大的钾、钠各一粒同时分别放入两烧杯中，观察实验的现象。

[现象]钾燃烧，先消失；钠熔化，后消失。

[板书]2、碱金属与水的反应

[提问]根据]钾、钠与水反应的实验，请请总结出碱金属与水反应有什么相同点、不同点？

生成的碱性氢氧化物的碱性如何变化？

[答]相同点：

碱金属与水反应都生成氢氧化物和氢气。

不同点：

周期表中碱金属从上往下，与水的反应越来越剧烈。

生成氢氧化物的碱性越来越强。

[过渡]以上我们学习的是碱金属的化学性质，下面我们来学习碱金属的物理性质。

[板书]3、碱金属的物理性质

[科学探究2]根据碱金属的物理性质表格，请总结碱金属的物理性质有什么共性、递变性？

碱金属

单质

颜色和

状态

密度（g/cm-3）

熔点（。

C）

沸点

（。

C）

原子半径（nm）

Li

银白色，

柔软

0.534

180.5

1347

0.152

Na

银白色，

柔软

0.97

97.81

882.9

0.186

K

银白色，

柔软

0.86

63.65

774

0.227

Rb

银白色，

柔软

1.532

38.89

668

0.278

Cs

银白色，

柔软

1.879

28.40

678.4

0.265

[总结]

随核电荷数增加，密度逐渐增大（K除外），熔沸点逐渐降低。

[提问]碱金属有这样的相似性、递变性的本质原因在哪里？

[答]因为，原子结构的最外层电子，原子半径的递变，有性质的递变。

随着荷电荷数的增加，电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的吸引能力逐渐减小，最外层电子易失去，表现在参加化学反应时越来越剧烈，金属性增强。

[板书]4、结构决定性质

[讲解]金属性：

金属原子失电子的能力。

金属性强弱的比较依据：

1、金属与水或者酸反应生成氢气的剧烈程度来比较；

2、最高价氧化物对应水化物——氢氧化物的碱性强弱来比较。

[随堂练习]

1．如何比较元素金属性的强弱

写出铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式

写出铜与硝酸银溶液反应的离子方程式

你认为，金属活泼性应该是FeCuAg

2．下列那个选项不能说明金属A比金属B活泼（）

A．A常温下可以与水反应，B不与水反应。

B．B不能从任何含A的盐中置换出金属A

C．用氨水可以制取B对应的碱，却不能制取A对应的碱D．A在空气中比B耐腐蚀

3．下列对铯的性质预测正确的是（）

A．它的熔点很高B．它只存在一种氧化物C．它的碳酸盐不易溶于水D．氯化铯易溶于水

4．随着电子层数的增加，碱金属元素的原子核对外层电子的吸引力，原子的电子能力增强，元素的还原性，金属活泼性。

通过碱金属性质相似性和规律性的总结，请你推测卤素的相似性和规律性

随着电子层数的增加，原子核对于外层电子的吸引力，原子的电子能力减弱，元素的氧化性，卤族元素的化学性质。

借鉴上节课推导碱金属元素性质递变规律的方法，结合已学过的氯元素的性质，现在我们来进一步学习卤族元素，并比较与Cl2的相同与不同之处。

[板书]四、元素的性质与原子结构的关系

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

卤族元素

氟

0．71

nm

氯

0．99

nm

溴

1．14

nm

碘

1．33

nm

（二）卤族元素

[科学探究1]根据碱金属元素结构的相似性、递变性，根据下表总结并推测卤族元素的结构和性质有什么相似性和递变性。

相似性：

最外层电子数相同，均为7；

递变性：

卤素随着荷电荷数的增加，电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的吸引能力逐渐减小，得电子能力越来越差，非金属性减弱。

[讲解]非金属性：

非金属得到电子的能力。

非金属性强弱的判断依据：

1、非金属单质与H2化合的难易程度；

2、非金属单质其气态氢化物的稳定性。

[过渡]下面我们根据对卤素性质的推测来验证卤族元素性质的相似性和递变性。

[板书]1、卤素的物理性质

[科学探究2]根据下表，总结卤素的物理性质有什么相似性、递变性。

卤素单质

颜色和状态（常态）

密　度

沸点

℃

溶点

℃

溶解度

（100g水中）

F2

淡黄绿色气体

1．69g/l（15℃）

-188．1

-219．6

反应

Cl2

黄绿色气体

3．214g/l（0℃）

-34．6

-101

226cm3

Br2

深红棕色液体

3．119g/cm3（20℃）

58．78

-7．2

4．17g

I2

紫黑色固体

4．93g/cm3

184．4

113．5

0．029g

相似性：

都是双原子分子，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）。

递变性：

从氟到碘，单质的颜色逐渐加深，密度依次增大，熔点、沸点依次升高。

[板书]2、卤族元素的化学性质

（1）卤素单质与H2的反应

化学式

跟氢气的反应

反应化学方程式

F2

在冷、暗处就能剧烈化合而爆炸，生成的氟化氢很稳定

F2＋H2＝2HF（氟化氢）

Cl2

在光照或点燃下发生反应，生成的氯化氢较稳定

Cl2＋H2＝2HCl（氯化氢）

Br2

在加热至一定温度下才能反应，生成的溴化氢不如氯化氢稳定

Br2＋H2＝2HBr（溴化氢）

I2

持续加热，缓慢的化合，碘化氢不稳定同时发生分解

I2＋H2＝2HI（碘化氢）

卤素单质与水、碱反应的比较

化学式

与水的反应

与碱的反应

F2

2F2＋2H2O＝4HF＋O2↑（剧烈）

很复杂

Cl2

Cl2＋H2O＝HCl＋HClO（能跟水反应）

Cl2＋NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O

Br2

Br2＋H2O＝HBr＋HBrO（比氯气跟水的反应更弱一些）

Br2＋NaOH＝NaBr＋NaBrO＋H2O

I2

I2＋H2O＝HI＋HIO（只有很微弱的反应）

不写

[总结]卤素与H2、H2O、碱的反应，从氟到碘越来越不剧烈，条件越来越苛刻，再次证明了从结构上的递变有结构决定性质。

卤素单质间的置换反应

[实验1-1]完成下列实验，观察现象。

写出有关反应的化学方程式

实验

现象

化学方程式

1．将少量新制的饱和氯水分别加入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置。

1

2

2．将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置。

3

[思考与交流]分析以上三个反应的电子转移方向和数目，找出氧化剂、氧化产物，比较氧化性强弱。

再次证明了，结构决定性质，卤族元素从氟到碘，氧化性逐渐降低。

【过渡】我们又如何判断硅、磷、硫、氯四种非金属元素原子得电子能力的相对强弱呢？

师：

请同学们回忆一下，如何来判断元素的非金属性强弱？

★★★元素非金属性得强弱判断得标准：

与H2化合得难易程度；气态氢化物得稳定性；含氧酸的酸性强弱。

得到电子的难易程度等。

Si

P

S

Cl

单质与氢气反应的条件

高温

磷蒸气与氢气能反应

加热

光照或点燃时发生爆炸而化合

最高价氧化物对应的水化物（含氧酸）酸性强弱

H2SiO3

弱酸

H3PO4

中强酸

H2SO4

强酸

HClO4

强酸（比H2SO4酸性强）

元素周期律

1、电子层排列的周期性

2、化合价的周期性变化

3、元素的化合价与元素在周期表中位置的关系

4、

（1）主族元素最高正化合价＝族序数＝最外层电子数＝价电子数

5、

（2）非金属元素，最高正化合价与最低负化合价绝对值之和等于8。

6、原子半径的递变规律

同一周期，随着原子序数的递增，元素原子半径逐渐减小，呈现周期性变化。

（二）、微粒半径大小的比较

1、原子半径大小的比较

同主族，从上到下，原子半径逐渐增大。

同周期，从左到右，原子半径逐渐减小。

2、离子半径大小的比较

（1）具有相同电子层结构的离子半径大小的比较

电子层数相同，随着核电荷数的增加，原子核对核外电子的吸引能力增强，半径减小。

（2）同主族离子半径大小的比较

元素周期表中从上到下，电子层数逐渐增多，离子半径逐渐增大。

3）同一元素的不同离子的半径大小比较

同种元素的各种微粒，核外电子数越多，半径越大，高价阳离子半径小于低价离子半径。

②半径比较三规律：

阴离子与同周期稀有气体电子层结构相同；阳离子与上周期稀有气体电子层结构相同。

非金属元素的原子半径＜其相应的阴离子半径；

金属元素的原子半径＞其相应的阳离子半径；

具有相同电子层结构的阴阳离子，随着元素原子序数的递增，离子半径逐渐减

[基础达标2]

1.下列元素的原子半径最大的是

A.氮B.磷C.氧D.硫

2．下列单质中，最容易跟氢气发生反应的是

A．O2B．N2C．F2D.Cl2

3.下列物质中酸性最强的是

A.H3PO4B.HNO3C.H2CO3D.H3BO3

4．X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层只有一个电子，Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z的最外层电子数是内层电子总数的3倍。

下列有关叙述正确的是

A．X肯定为碱金属元素

B．稳定性：

Y的氢化物＞Z的氢化物

C．X、Y两元素形成的固体化合物一定为离子晶体

D．Y、Z两元素形成的化合物熔点较低

5.已知短周期元素的离子，aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是

A.原子半径A>B>C>DB.原子序数A>B>C>D

C.离子半径C>D>B>AD.单质的还原性A>B>D>C

6.下列元素中化学性质最活泼的是

A.硅B.磷C.硫D.氯

7.下列说法错误的是

A.原子及其离子核外电子层数等于该元素所在的周期数

B.元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素

C.除氦外的稀有气体原子的最外层电子数都是8

D.同一元素的各种同位素的物理性质、化学性质均相同

8.已知（Be）的原子序数为4。

下列对铍及其化合物的叙述中，正确的是

A.铍的原子半径大于硼的原子半径B.氯化铍分子中铍原子的最外层电子数是8

C.氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱D.单质铍跟冷水反应产物为氢气

10.下列关于原子的几种描述中，不正确的是

A.18O与19F具有相同的中子数B.16O与17O具有相同的电子数

C.12C与13C具有相同的质量数D.15N与14N具有相同的质子数

11.关于元素周期律和周期表的下列说法，正确的是

A.目前已发现的所有元素占据了周期表里全部位置，不可能再有新的元素被发现

B.元素的性质随着原子序数的增加而呈周期性变化

C.俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出巨大贡献

D.同一主族的元素从上到下，金属性呈周期性变化

1

2

3

4

5

6

7

8

9

B

C

B

D

C

D

AD

AC

AC

10

11

C

B

这节课，我们就以第三周期为例，通过化学实验来判断元素的金属性强弱。

[提问]元素的金属性、非金属性强弱判断依据。

【媒体展示】第3周期元素名称、符号、原子结构示意图。

【归纳慨述】第3周期元素从钠到氯，随着核电荷数增加，原子半径减小，元素原子失去电子能力减弱，得到电子能力增强。

【设问】如何用实验验证你的结论？

【实验探究】1、分别取一小段镁带、铝条，用砂纸去掉表面的氧化膜，放入2支小试管中，加入2-3ml水，并滴入2滴酚酞溶液。

观察现象。

过一会儿，用酒精灯给2支试管加热至沸腾，并移开酒精灯，再观察现象。

【讨论】回忆钠与水反应的现象，并与镁和水反应的现象相比，你得出什么结论？

实验一.Mg、Al和水的反应

Na

Mg

Al

与冷H2O反应

与沸H2O反应

现象

化学方程式

与沸水

现象

Mg带表面有气泡；Mg带表面变红

化学方程式

Mg+2H2O=Mg（OH）2↓+H2↑

结论

Na与冷水剧烈反应，Mg只能与沸水反应，Al与水不反应。

【结论】钠元素原子失去电子能力比镁强.

★★★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化水物碱性强弱。

碱性越强，则原金属单质的金属性越强。

3、可以根据对应阳离子氧化性强弱判断。

金属阳离子氧化性越弱，则单质金属性越强。

4．置换反应

实验二.Mg、Al和盐酸的反应

取一小段镁带和一小片铝，用砂纸除去它们表面的氧化膜，把镁带和铝片分别放入两支试管，再各加入2-3ml稀盐酸观察现象。

表

（二）Mg、Al与稀盐酸反应比较

Mg

Al

现象

反应迅速，放出大量的H2

反应方程式

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

结论

Mg、Al都很容易与稀盐酸反应，放出H2，但Mg比Al更剧烈

实验三：

Mg（OH）2的性质

取一支试管，加入2ml，1mO1/L、MgCl2溶液，再逐滴加入3mO1/L、NaOH溶液，把生成的白溶液分盛在两支试管中，分别加入3mO1/L、NaOH溶液、稀盐酸观察，完成下表：

表（三）Mg（OH）2的性质

现象

加入NaOH

加入稀盐酸

反应方程式

沉淀溶解

结论

Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O

Mg（OH）2能溶于盐酸

不能溶于氢氧化钠

实验四：

Al（OH）3的性质

取一支试管，加入1mo1/LAlCl3溶液，加入3mo1/LNaOH溶液至少产生大量的Al（OH）3白色絮状沉淀，把Al（OH）3沉淀分别盛放于2支试管中，然后，向2支试管中分别加入1mo1/L稀盐酸和6mo1/LNaOH溶液，观察现象。

【讨论】从上述实验中能否比较NaOH、Mg（OH）2和Al（OH）3的碱性强弱？

AlCl3＋3NaOH=Al（OH）3↓＋3NaCl

Al（OH）3＋3HCl=AlCl3＋3H2O

Al（OH）3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O

表（四）：

Al（OH）3的性质

加入NaOH

加入稀盐酸

现象

反应方程式

Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O

Al（OH）3＋3HCl=AlCl3＋3H2O

结论

Al（OH）3既能溶于，也能溶于稀盐酸

【讲述】Al（OH）3既能和发生中和反应,又能和发生中和反应,我们把它称为两性氢氧化物。

师：

从上面几个实验，我们已经了解了Na、Mg、Al与H2O或者与酸反应的难易；知道了NaOH、Mg（OH）2、Al（OH）3的性质，请在此基础上完成下表。

元素

钠

镁

铝

单质与水反应

与冷水剧烈反应

与冷水反应缓慢，与热水反应迅速

单质与盐酸反应

剧烈反应

剧烈反应，但较镁慢

最高价氧化物对应水化物

化学式

NaOH

Mg（OH）2

Al（OH）3

碱性

强碱

中强碱

两性氢氧化物

结论

钠、镁、铝三种元素原子失去电子能力逐渐减弱

随着原子序数的递增，金属性Na＞Mg＞Al

【例1】．X、Y、Z三种元素的原子具有相同的电子层数，而Y的核电荷数比X大2，Z的核电荷数比Y多4，1molX单质跟足量的酸起反应能置换出1g氢气，这时X转为与氖原子相同电子层结构的离子，根据上述条件，试回答：

（1）X、Y、Z的元素符号依次为、、。

（2）X、Y最高价氧化物对应水化物跟Z的气态氢化物的水溶液反应的离子方程式

分别为①，②。

【教师精讲】本题确定X是关键，定量关系：

2X――――H2不要找错。

离子反应方程式写好之后，要注意检查两个守恒:

质量守恒、电荷守恒。

答案：

（1）NaA1C1

（2）①OH_+H+====H2O②A1（OH）3+3H+======A13++3H2O