新教材高中化学第四章第一节第四课时原子结构与元素的性质教案新人教版必修第一册.docx
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新教材高中化学第四章第一节第四课时原子结构与元素的性质教案新人教版必修第一册
第四课时 原子结构与元素的性质
[明确学习目标] 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。
学生自主学习
碱金属元素
1.结构特点
（1）碱金属元素的原子结构
（2）结构特点：
碱金属元素原子结构的共同点是
最外层电子数相同，都是1个电子，不同点是
电子层数和原子半径不同，其变化规律是随着核电荷数的增加，电子层数逐渐
增多，原子半径逐渐
增大。
2．碱金属的性质
（1）物理性质
（2）化学性质
①与O2反应
②与水反应
卤族元素
1．卤族元素的原子结构及其特点
卤族元素包括：
F、Cl、Br、I（写元素符号）。
其原子结构示意图为：
原子结构特点如下：
（1）相似性：
最外层电子数都是
7。
（2）递变性：
F→I，核电荷数逐渐
增大，电子层数逐渐
增多，原子半径逐渐
增大。
2．卤素单质的物理性质
3．卤素单质的化学性质
（1）与H2反应
得出结论：
从F2到I2，与H2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。
（2）卤素单质间的置换反应
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
Cl2>Br2>I2，相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是
I－>Br－>Cl－。
1．钾比钠活泼，钾能否从NaCl溶液中置换出钠？
提示：
不能，钾会先与NaCl溶液中的水反应。
2．如何从结构上理解碱金属元素从上到下金属性逐渐增强？
提示：
从上到下，碱金属元素原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失电子变得越来越容易，故从上到下，金属性逐渐增强。
3．氯气能从NaBr溶液中置换出Br2，F2比Cl2活泼，F2能否从NaBr溶液中置换出Br2?
提示：
因为F2能与H2O发生反应（2F2＋2H2O===4HF＋O2），所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。
4．如何从结构上理解卤族元素从上到下单质的氧化性逐渐减弱？
提示：
卤族元素从上到下电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，所以原子得电子的能力逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱。
课堂互动探究
知识点一 碱金属元素性质的相似性和递变规律
1．碱金属原子结构与性质的关系
2.相似性（用R表示碱金属元素）
3．递变性
具体情况如下：
1 同主族元素性质类似，下列关于碱金属元素的说法中正确的是（ ）
A．从上到下，原子半径和单质的熔沸点逐渐减小
B．Cs的活动性强于K，则Cs可从K的盐溶液中置换出K
C．Li、Na、K均可保存在煤油中
D．Li＋、Na＋、K＋、Rb＋、Cs＋的离子半径逐渐增大，氧化性逐渐减弱
[批注点拨]
[解析] 碱金属元素从上到下原子半径逐渐增大，单质的熔沸点逐渐降低，A错误；碱金属性质很活泼，在盐溶液中首先和水发生反应，故不能把其他金属置换出来，B错误；锂的密度比煤油小，应保存在液体石蜡中，C错误；碱金属元素从上到下金属性逐渐增强，所以对应阳离子的氧化性逐渐减弱，D正确。
[答案] D
[练1] 下列关于碱金属元素的说法正确的是（ ）
①原子结构的相同点是最外层电子数相同，都为1 ②原子结构的不同点是随核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大 ③具有相似的化学性质，都是活泼金属 ④都具有强还原性，在化合物中显＋1价 ⑤化学性质有差别，从Li到Cs，失电子能力逐渐增强
A．①③④B．①③⑤
C．②④⑤D．全部
答案 D
解析 碱金属元素原子的最外层都有一个电子，都易失去一个电子，具有强还原性，在化合物中显＋1价，①③④正确；碱金属元素从Li到Cs，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的束缚力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，②⑤正确。
[练2] 以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是（ ）
①对应氢氧化物中碱性最强的是CsOH ②单质熔点最高的是铯 ③与O2反应均可得到多种氧化物 ④单质的密度依次增大，均要保存在煤油中 ⑤单质的还原性依次增强 ⑥对应离子的氧化性依次增强
A．①③⑤B．②④⑥
C．②③④⑥D．①⑤
答案 C
解析 元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性也越强，由于金属性最强的元素是Cs，所以对应的氢氧化物中碱性最强的是CsOH，①正确；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低，所以单质熔点最低的是铯，②错误；Li与O2反应只能得到Li2O，③错误；Li的密度比煤油小，不能保存在煤油中，应该保存在液体石蜡中，④错误；碱金属元素随原子序数的增加，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，所以其单质的还原性依次增强，所以它们对应离子的氧化性依次减弱，⑤正确、⑥错误。
知识点二 卤族元素性质的相似性和递变规律
1．从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律
2．卤族元素单质化学性质的相似性和递变性
（1）相似性（用X代表卤族元素）
（2）递变性
①与H2反应越来越难，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，即：
稳定性：
HF>HCl>HBr>HI；
还原性：
HF②最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，即酸性：
HClO4>HBrO4>HIO4。
（3）卤素单质的特殊性质
①氟元素无正价，无含氧酸。
②在常温下Br2是唯一的一种液态非金属单质。
③碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。
2 已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现进行氯气的性质实验（如图）。
玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是（ ）
选项
①
②
③
④
A
黄绿色
橙色
蓝色
无色
B
无色
橙色
紫色
白色
C
黄绿色
橙色
蓝色
白色
D
黄绿色
无色
紫色
白色
[批注点拨]
[解析] 常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出Cl2，Cl2的颜色是黄绿色，①处充满黄绿色的Cl2；Cl2进入玻璃管后与②处NaBr溶液发生置换反应生成Br2，溴的水溶液颜色为橙色，所以②处的白色棉球变为橙色；Cl2和③处KI溶液反应置换出I2，淀粉溶液遇I2变蓝，③处棉球变为蓝色；④处Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO的水溶液，用来进行Cl2的尾气吸收，尽管反应生成的物质均为无色，但棉球本身是白色的，所以④处的颜色为白色。
[答案] C
[练3] 下列说法中，不符合第ⅦA族元素性质特征的是（ ）
A．易形成－1价离子
B．最高价氧化物的水化物显酸性（氟除外）
C．从上到下元素的非金属性依次增强
D．从上到下元素对应氢化物的稳定性依次减弱
答案 C
解析 第ⅦA族元素的原子最外层都有7个电子，易得到1个电子形成－1价离子，A不符合题意；氟元素无正价，其余卤族元素的最高价氧化物的水化物都显酸性，B不符合题意；从上到下卤族元素随着核电荷数的增加，非金属性逐渐减弱，对应氢化物的稳定性也逐渐减弱，C符合题意，D不符合题意。
[练4] 下列关于卤族元素由上到下性质递变的叙述，正确的是（ ）
①单质的氧化性增强 ②单质的颜色加深 ③气态氢化物的稳定性增强 ④单质的沸点升高 ⑤阴离子的还原性增强
A．①②③B．②③④
C．②④⑤D．④⑤
答案 C
解析 卤族元素由上到下：
①单质的氧化性逐渐减弱；②单质的颜色逐渐加深；③气态氢化物的稳定性逐渐减弱；④单质的沸点逐渐升高；⑤阴离子的还原性逐渐增强，故C正确。
同主族元素性质的递变规律
本课归纳总结
1.必记两种方法
（1）元素金属性强弱可以从其单质与水（或酸）反应置换出氢的难易程度，以及其最高价氧化物对应水化物的碱性强弱来判断。
（2）元素非金属性强弱可以从其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，或与氢气生成氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性强弱来判断。
2．卤素单质物理性质
氯气黄绿色，液溴深红棕，碘是紫黑固。
氯气易液化，溴易挥发，碘易升华。
3．熟记几个化学方程式
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1．下列不属于碱金属单质通性的是（ ）
A．硬度小、密度小、熔点低B．导热、导电性能强
C．焰色反应的颜色相近D．强还原性
答案 C
解析 碱金属单质的硬度小、密度小、熔点低，是热和电的良导体，A、B不符合题意；碱金属元素的焰色反应颜色各不相同，如钠为黄色、钾为紫色（透过蓝色钴玻璃观察）等，C符合题意；碱金属元素原子都易失去1个电子，故单质具有强还原性，D不符合题意。
2．下列关于卤族元素的叙述正确的是（用X表示卤素原子）（ ）
A．随核电荷数的增加，X－的半径逐渐增大，还原性逐渐减弱
B．随核电荷数的增加，氢化物的稳定性逐渐增强
C．单质与水反应均可表示为X2＋H2O===HX＋HXO
D．随核电荷数的增加，单质的颜色逐渐加深
答案 D
解析 随核电荷数的增加，X－的电子层数逐渐增多，离子半径逐渐增大，离子的还原性逐渐增强，故A错误；卤族元素由上到下，非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，故B错误；氯、溴、碘单质与水反应可表示为X2＋H2O===HX＋HXO，氟单质和水反应生成的是HF和O2，故C错误；卤族元素由上到下，单质的颜色逐渐加深，由F2→I2，单质的颜色依次是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色，故D正确。
3．下列关于碱金属元素的叙述中，错误的是（ ）
A．碱金属元素原子最外层都只有1个电子
B．按Li、Na、K、Rb、Cs顺序，单质的熔、沸点升高，密度增大
C．随核电荷数增加，对应氢氧化物的碱性增强
D．随电子层数增加，原子半径增大，金属性增强
答案 B
解析 碱金属元素原子最外层都只有1个电子，A正确；按Li、Na、K、Rb、Cs顺序，单质的熔、沸点逐渐降低，密度呈逐渐增大的趋势，但钾的密度比钠小，B错误；随核电荷数增加，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应氢氧化物的碱性逐渐增强，C正确；随电子层数增加，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，碱金属元素的金属性逐渐增强，D正确。
4．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．卤素单质都能和水剧烈反应
D．卤素单质都能和H2反应，且气态氢化物的稳定性随单质氧化性的增强而增强
答案 D
解析 卤素是典型的非金属元素，能与其他非金属性较弱的非金属元素化合，例如氢气与氯气在光照条件下生成HCl，A项错误；从上到下，卤族元素的非金属性逐渐减弱，单质的活泼性逐渐减弱，但相对分子质量逐渐增大，熔、沸点逐渐升高，B项错误；卤素单质与水反应的剧烈程度与其非金属性有关，只有F2与水能剧烈反应，C项错误；卤素的非金属性越强，单质的氧化性越强，生成气态氢化物的稳定性越强，D项正确。
5．下列对碱金属性质的叙述中，正确的是（ ）
A．碱金属元素的单质具有强还原性，可置换出硫酸铜溶液中的铜单质
B．碱金属单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物
C．碱金属单质与水反应生成碱和氢气
D．碱金属单质熔、沸点随着原子序数递增而升高
答案 C
解析 碱金属元素的单质具有强还原性，易与H2O反应，故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属，A项错误；锂在空气中燃烧生成的是氧化锂，而不是过氧化锂，B项错误；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低，D项错误；碱金属都能与水反应生成对应的碱和氢气，C项正确。
6．砹是卤族元素，位于第六周期，根据卤素性质的递变规律，对砹及其化合物的叙述，正确的是（ ）
A．与H2的化合能力：
At2>I2
B．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．砹化氢很稳定不易分解
答案 C
解析 从F到At，元素的非金属性逐渐减弱，与H2的化合能力逐渐减弱，氢化物的稳定性逐渐减弱，A、D两项不正确；由F2到At2，单质的颜色逐渐加深，状态由气态到液态再到固态，I2是紫黑色固体，则砹为比I2颜色更深的固体，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。
7．某同学做同主族元素性质的相似性、递变性实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象（表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系）。
请你帮助该同学整理并完成实验报告。
（1）实验目的：
探究同主族元素性质的相似性和递变性。
（2）实验用品：
①仪器：
________、________、烧杯、镊子、小刀、玻璃片等。
②试剂：
金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1mol·L－1NaBr溶液、0.1mol·L－1NaI溶液、CCl4等。
（3）实验内容（填写与实验方案对应的实验现象的字母和化学方程式）：
（4）实验结论：
_____________________。
答案
（2）试管 胶头滴管
（3）
（4）同主族元素性质相似，自上到下元素原子失去电子的能力增强，得到电子的能力减弱
解析 钾的金属性比钠强，钾与冷水反应比钠与冷水反应剧烈，产生的H2能发生燃烧或轻微的爆炸；将新制氯水滴入NaBr溶液中，发生反应：
Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl，用CCl4萃取，液体分层下层呈橙红色。
将溴水滴入NaI溶液中发生反应：
Br2＋2NaI===I2＋2NaBr，用CCl4萃取，液体分层，下层呈紫红色。
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