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第一節 原子結構與元素周期表 課時3
第四章 物質結構 元素周期律
元素的性質
金屬性
金屬元素原子最外層電子數一般少于4個，化學反應中容易失去電子
非金屬性
非金屬元素原子最外層電子數一般多于4個，化學反應中容易得到電子
原子結構決定元素的性質
1.能利用元素在元素周期表中的位置和原子結構，分析、預測、比較元素及其化合物的性質。
2.學習堿金屬元素和鹵素元素物理和化學性質及其遞變規律，能用原子結構理論初步加以解釋。
知識點一：堿金屬元素
1.堿金屬元素的原子結構及特點
堿金屬是一類化學性質非常活潑的金屬，在自然界中以化合態存在，在元素周期表中處于第IA族。
Li
K
Na
Rb
Cs
思考與討論
填寫下表中的信息，并思考討論下列問題。
（1）在周期表中，從上到下堿金屬元素原子的核電荷數、原子半徑的變化有什么特點？
（2）觀察堿金屬元素的原子結構示意圖，它們的原子核外電子排布有什么特點？
（3）從哪一點能夠推斷出堿金屬元素的化學性質具有相似性？
族 元素名稱 元素符號 核電荷數 原子結構示意圖 最外層電子數 電子層數 原子半徑/nm
堿 金 屬 元 素 鋰 0.152
鈉 0.186
鉀 0.227
銣 0.248
銫 0.265
Li 3 1 2
Na 11 1 3
K 19 1 4
Rb 37 1 5
Cs 55 1 6
【答案】（1）從上到下，堿金屬元素原子的核電荷數、原子半徑依次增大；
（2）從上往下，堿金屬元素的原子核外電子排布隨原子序數的遞增，電子層數也遞增，且最外層電子數都為1；
（3）從最外層電子數都為1推斷堿金屬元素的化學性質具有相似性。
堿金屬元素的原子結構及特點
相同點：堿金屬元素的原子最外層電子數都為1。
遞變性：從上到下隨原子序數的遞增，堿金屬元素的原子核外電子層數遞增，原子半徑遞增。
【歸納總結】
2.堿金屬單質的化學性質
（1）回憶第二章學過的知識，鈉有哪些化學性質？
鈉在空氣中燃燒
鈉與水反應
問題與推測
（2）結合鋰、鈉和鉀的原子結構特點，推測鋰、鉀可能具有哪些與鈉相似的化學性質？
推測
依據原子結構最外層電子數都是1
都位于元素周期表第IA族
鈉
能與水反應
能在空氣中燃燒
鋰
鉀
都能與水反應
都能在空氣中燃燒
觀看鉀、鈉在空氣中燃燒的實驗視頻，觀察實驗現象并描述。
現象：鉀、鈉都能在空氣中燃燒，迅速熔化成光亮小球，鈉產生黃色火焰，得到淡黃色固體，鉀產生紫色火焰（透過藍色鈷玻璃），得到白色固體，鉀燃燒比鈉燃燒更劇烈。。
金屬性：鉀>鈉
實驗與觀察
視頻
現象：鉀和鈉都浮在水面上；均熔成閃亮的小球；小球四處游動；發出嘶嘶響聲；加了酚酞的溶液均呈紅色。
金屬性：鉀>鈉
鉀與水的反應有輕微爆炸并著火燃燒，更加劇烈。
觀看鉀、鈉與水反應的實驗視頻，觀察實驗現象并描述。
視頻
分析和結論
（1）通過實驗、觀察，討論并總結鈉、鉀有哪些相似的化學性質，與你最初根據原子結構特點進行的預測是否一致？
（2）從實驗現象比較鉀、鈉與水反應的難易程度。由此，你能推斷出鋰與水反應的難易程度嗎？
答：（1）鋰、鉀能與水反應且能在空氣中燃燒，與我們最初預測的一致，
（2）觀察實驗，發現鉀比鈉更容易與水反應，推測，鋰與水反應程度比鈉與水反應程度更慢。
（3）通過比較堿金屬元素與水反應的難易程度，你能發現與它們的原子結構有什么關系嗎？由此，你能推斷出堿金屬元素化學性質的相似性和遞變規律嗎？
①堿金屬元素化學性質具有相似性。堿金屬元素的最外層電子數相同，都是1個電子，它們的化學性質相似，都能與氧氣等非金屬單質以及水反應。
②堿金屬元素化學性質具有遞變性。隨著核電荷數的增加，堿金屬元素原子的電子層數逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減弱，原子失去最外層電子的能力逐漸增強，從鋰到銫，金屬性逐漸增強。
3.元素的金屬性強弱的判斷依據
Li、Na、K、Rb、Cs
金屬性逐漸增強
推斷依據
堿金屬元素的化學性質具有相似性和遞變性，同時也具有差異性。
①單質與水或酸的反應產生H2的難易
反應越易，金屬性越強；
②最高價氧化物的水化物堿性強弱
堿性越強，金屬性越強；
③置換反應
較活潑金屬置換較不活潑金屬。
4.堿金屬單質的物理性質
堿金屬單質 顏色（常態） 密度（g.cm-3） 熔點（℃) 沸點（℃）
Li 銀白色 0.534 180.5 1347
Na 銀白色 0.97 97.81 882.9
K 銀白色 0.86 63.51 774
Rb 銀白色 1.532 38.89 688
Cs 略帶金屬光澤 1.879 28.40 678.4
觀察堿金屬單質的主要物理性質，從鋰到銫，物理性質是否表現出一定的相似性和規律性？
堿金屬單質的主要物理性質
相似性：除銫以外，都是銀白色金屬光澤，密度較小，熔點較低，質軟，有延展性，具有良好的導熱性和導電性。液態鈉可用作核反應堆的傳熱介質。
遞變性：從上到下，密度有增大的趨勢，熔沸點逐漸降低。
知識點二：鹵族元素
1.鹵族元素單質的主要物理性質
鹵素單質 顏色 （常態） 密度 熔點（℃） 沸點（℃）
F2 淡黃綠色（氣體） 1.69g/L(15℃) -219.6 -188.1
Cl2 黃綠色（氣體） 3.214g/L(0℃) -101 -34.6
Br2 深紅棕色（液體） 3.119g/cm3(20℃) -7.2 58.78
I2 紫黑色（固體） 4.93g/cm3 113.5 184.4
鹵素單質的主要物理性質
觀察下表，從上到下，鹵族元素單質的物理性質有什么變化？
鹵族元素是典型的非金屬元素，它們在自然界中都以化合態存在。
遞變性：從上到下，單質顏色逐漸加深，熔點、沸點逐漸升高。
思考與討論
鹵素原子結構示意圖
F Cl Br I
根據鹵素的原子結構，請你試著推測氟、氯、溴、碘在化學性質上表現出的相似性和遞變性。
相似性：鹵素原子的最外層電子數都為7。
遞變性：從上到下，隨原子序數的遞增，鹵族元素的原子最外層電子層數遞增，半徑遞增。
根據下表鹵素單質與氫氣的反應事實，討論隨著原子核電荷數的增多，鹵素單質與氫氣反應的規律性變化。
2.鹵族元素的化學性質
在暗處能劇烈化合并發生爆炸，生成的氟化氫很穩定
光照或點燃發生反應，生成的氯化氫較穩定
加熱至一定溫度才能反應，生成的溴化氫不如氯化氫穩定
不斷加熱才能緩慢反應；碘化氫不穩定，在同一條件下同時分解為H2和I2，是可逆反應
F2 Cl2 Br2 I2
①與氫氣反應的難易程度：
②生成的氫化物的穩定性：
③鹵素的非金屬性強弱：
由易到難
由強到弱
由強到弱
（1）鹵素單質與氫氣的反應
（2）元素的非金屬性強弱的判斷依據
F2 Cl2 Br2 I2
非金屬性逐漸減弱
①非金屬單質與氫氣反應生成氣態氫化物難易程度（或氣態 氫化物的穩定性強弱）
與氫氣反應越容易（氣態氫化物穩定性越強）非金屬性越強
②最高價氧化物的水化物酸性強弱
最高價氧化物的水化物酸性越強，非金屬性越強金
依據
（3）鹵素單質間的置換反應
類似于金屬與鹽溶液的置換反應，鹵素單質間也可發生置換反應
通過鹵素單質間的置換反應，可以比較鹵素單質的氧化性強弱
氧化性：Cl2>Br2 → 非金屬性：Cl>Br
觀察實驗現象，填寫表格內空缺的內容并比較各鹵族元素之間的氧化性強弱。
現象 化學方程式 氧化性強弱
F2 Cl2 Br2 I2
氧化性逐漸減弱
隨著核電荷數的增加
視頻
溶液變成黃色，顏色比黃綠色氯水深 Cl2>Br2
溶液變成紅棕色，顏色比黃綠色氯水深 Cl2>I2
溶液變成棕黃色，顏色比黃色溴水深 Br2>I2
總結概述
①元素的性質主要與原子核外電子的排布，特別是和最外層電子數有關；
②原子結構相似的一族元素，它們在化學性質上表現出相似性和遞變性；
③從上到下，原子核外電子層數依次增多，原子半徑增大，失電子能力逐漸增強，得電子能力逐漸減弱；金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。
1.下列關于F、Cl、Br、I的比較，正確的是（ ）。
A. 它們的原子核外電子層數隨核電荷數的增加而增加
B. 單質的氧化性隨核電荷數的增加而增強
C. 它們的氫化物的穩定性隨核電荷數的增加而增強
D. 單質的顏色隨核電荷數的增加而變淺
練一練
A
2.有關Li、Na、K、Rb的敘述不正確的是（ ）。
A. 堿性：KOH > LiOH
B. 原子半徑： r(K) > r(Na)
C. 它們的單質燃燒時火焰均呈紫色
D. 實驗室中少量的鈉可保存在煤油中
C
原子結構與元素性質
堿金屬
鹵素
結構與性質的關系
相似性
遞變性（從上到下）
物理性質：銀白色（銫略帶金色）、質軟、密度小、熔沸點低
化學性質：能與水反應、都能與氧氣反應
物理性質：密度呈增大趨勢（鈉大于鉀）；熔沸點逐漸降低
化學性質：與氧氣和水反應越來越強烈
相似性
遞變性（從上到下）
物理性質：都有顏色
化學性質：與氫氣反應；同族置換
物理性質：顏色加深、密度增大、熔沸點增大
化學性質：與氫氣化合越來越難；氣態氫化物穩定性越來越差；單質氧化性逐漸減弱
相似性
遞變性（從上到下）
最外層電子數相同
電子層數依次增加；原子半徑逐漸增大；
失電子能力逐漸增強；得電子能力逐漸減弱；
金屬性逐漸增強；非金屬性逐漸減弱

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