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第一節 原子結構與元素周期表
第3課時
第四章 物質結構 元素周期律
2
1
本節重、難點
元素化學性質與原子最外層電子數的關系
典型的金屬元素族——堿金屬
經過不斷的研究，科學家們最終制定出了元素周期表，那么，其是如何揭示元素之間的關聯？
相對穩定結構
氖、氬等稀有氣體不易與其他物質發生反應，化學性質比較穩定，它們的原子最外層都有8個電子(氦為2個電子)，這樣的結構被認為是一種相對穩定的結構。
元素化學性質與原子最外層電子數的關系
試想哪些易得電子，哪些易失電子？
易失去電子
易得到電子
不易得失電子
元素化學性質與原子最外層電子數的關系
失去1個電子
鈉離子
得到1個電子
氯離子
氯原子
帶1個單位正電荷
帶1個單位負電荷
鈉原子
元素化學性質與原子最外層電子數的關系
金屬性
非金屬性
原子的最外層電子數決定原子的化學性質。
元素化學性質與原子最外層電子數的關系
原子 最外層電子數特點 得失電子情況 化學性質
稀有氣體元素 都為8(氦為2) 不易_____ _____
金屬元素 一般_____4 易_____ _______
非金屬元素 _____4 易_____ ______
得失
穩定
少于
失去
不穩定
多于
得到
不穩定
總結：
結論：
【例1】下列結構示意圖表示的原子中：
A. B. C. D.
(1)易變為陽離子的是_____(填字母，下同)。
(2)易變為陰離子的是____。
(3)易與氯氣化合組成XY2型化合物的是____。
CD
A
D
【例2】已知某元素的原子結構示意圖如圖所示：
(1)該元素在周期表中的位置：______________。
(2)預測該元素的單質在化學反應中容易________電子，常表現為____價。
第五周期ⅦA族
得到1個
－1
堿金屬元素
堿金屬元素的原子結構
族 別名
第ⅠA族(除氫外) _______元素
第ⅦA族 _____元素
0族 稀有氣體元素
堿金屬
鹵族
常見族的別稱
堿金屬元素
堿金屬元素的原子結構
堿
金
屬
元
素
元素名稱 鋰 鈉 鉀 銣 銫
元素符號 ___ ___ ___ ___ ___
核電荷數 3 11 19 37 55
原子結構示意圖
原子半 徑/nm 0.152 0.186 0.227 0.248 0.265
相同點 最外層均有___個電子，均有較強_____性 遞變性 從Li到Cs隨核電荷數的增加，電子層數_______，原子半徑_______ Li
Na
K
Rb
Cs
堿金屬元素
堿金屬元素的原子結構
1
還原
增多
增大
堿金屬元素
鈉
22.99
11
Na
鉀
39.10
19
K
鈉、鉀與氧氣反應
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
結論
堿金屬元素
實驗現象
常溫下，在空氣中很快_____。
變暗
常溫下，金屬鈉與氧氣反應
4Na＋O2===2Na2O
(白色)
鈉與氧氣反應
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
加熱時，金屬鈉與氧氣反應
先_____，然后劇烈燃燒，火焰呈_____，生成_______固體。
熔化
黃色
淡黃色
(淡黃色)
2Na＋O2===Na2O2
堿金屬元素
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
鈉與氧氣反應
結論
實驗現象
堿金屬元素
鈉浮在水面上，熔成小球，四處游動，溶液變為紅色。(水中滴有酚酞)
化學方程式：______________________________；
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
鈉與氧氣反應
結論
實驗現象
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
堿金屬元素
實驗探究——鉀與氧氣、水反應
探究一：將干燥的坩堝加熱，同時切取一塊綠豆大的鉀，用鑷子夾取并迅速投到熱坩堝中。繼續加熱片刻，待鉀熔化后立即撤掉酒精燈，觀察現象。
探究二：在燒杯中加入一些水，滴入幾滴酚酞溶液。切取一塊綠豆大的鉀，用鑷子夾取并投入水中，觀察現象。
堿金屬元素
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
鉀與氧氣反應
常溫下：表面變暗，發生反應。
常溫下，金屬鉀與氧氣反應
4K＋O2===2K2O
(白色)
結論
實驗現象
堿金屬元素
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
鉀與氧氣反應
加熱時，金屬鉀與氧氣反應
加熱時：反應劇烈，紫色火焰，產物為黃色固體，生成復雜的氧化物
(過氧化鉀，氧氣不足)
(超氧化鉀，氧氣充足)
2K+O2 K2O2
點燃
K+O2 KO2
點燃
結論
實驗現象
堿金屬元素
鉀與水反應
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
化學方程式：__________________________；
鉀浮在水面上，熔成小球，四處游動，并伴有爆炸聲和火焰，溶液變為紅色。 (水中滴有酚酞)
2K+2H2O 2KOH+H2↑
結論
實驗現象
鉀的性質 鈉的性質
與氧氣反應 常溫：表面變暗，發生反應。 常溫：表面變暗，生成氧化鈉。
加熱：反應劇烈，紫色火焰，產物為黃色固體。生成復雜的氧化物。 加熱：劇烈燃燒，黃色火焰，生成過氧化鈉。
4Na+2O2 2Na2O2
與水反應 (滴有酚酞) 鉀浮在水面上，熔成小球，四處游動，并伴有爆炸聲和火焰，溶液變為紅色。 2K+2H2O 2KOH+H2↑ 鈉浮在水面上，熔成小球，四處游動，溶液變為紅色。
2Na+2H2O 2NaOH+H2↑
△
堿金屬元素
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
堿金屬元素
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
相似性
都從0價轉化為+1價
都能與水反應生成堿和氫氣
都能與氧氣劇烈反應
不同點
鉀與水反應比鈉與水反應更劇烈
鉀燃燒的產物比鈉的復雜
堿金屬元素
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
原子的最外層均為1個電子，易失電子，形成穩定結構
鉀比鈉多一個電子層，半徑更大，更易失電子
鉀(K)
鈉(Na)
分析：
金屬性
結構
性質
決定
金屬性判斷依據
鉀與水反應比鈉與水反應更容易
金屬性：鉀>鈉
堿性強弱：氫氧化鉀 氫氧化鈉
金屬性：鉀>鈉
單質與水(或酸)反應置換出氫的難易程度
最高價氧化物對應的水化物-氫氧化物的堿性強弱
堿金屬元素
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
依據一
依據二
同學們能預測鋰、銣、銫的化學性質？
堿金屬元素
堿金屬單質性質規律
增大
減小
Li
Na
K
Rb
Cs
相似性
遞變性
顏色
硬度
密度
熔點
延展性
導電、導熱性
(除銫外)
銀白色
較小
較小
較低
良好
良好
從Li~Cs，密度逐漸______ (鈉、鉀反常)，熔、沸點電逐漸_____。
物理性質規律
化學性質的相似性和遞變性
堿金屬元素
堿金屬單質性質規律
相似性
堿金屬元素
遞變性
與氧氣反應
從Li→Cs，與氧氣反應越來越劇烈，產物越來越復雜。
如Li在氧氣中燃燒只生成Li2O，Na在氧氣中燃燒生成Na2O2，K在氧氣中燃燒生成更復雜的氧化物：KO2。
與H2O(或酸)的反應
從Li→Cs，與H2O(或酸)反應越來越劇烈。
如K與H2O反應能發生輕微爆炸，則Rb、Cs遇水會發生劇烈爆炸。
化學性質的相似性和遞變性
堿金屬單質性質規律
請同學們認真思考，并回答下列問題：
問題1
從堿金屬原子結構的角度解釋：
(1)堿金屬元素的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，故它們的化學性質相似。
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，原子失電子的能力逐漸增強。
(2)堿金屬元素的性質具有遞變性。
相
似
性
結構
性質
位置
最外層電子數1
遞
變
性
決定
堿金屬元素
堿金屬元素
歸納堿金屬的相似性和遞變性
遞變性
IA族
周期序數逐漸增大
能與O2、H2O反應，生成+1價化合物
與水或氧氣反應更容易，也更劇烈
電子層數逐漸增多，半徑逐漸增大
金屬性
中國科學院院士張青蓮教授為相對原子質量的測定作出了卓越貢獻。他于1983年當選為國際原子量委員會委員。他主持測定了銦、銥、銻、鈾、鈰、鉺、鍺、鋅、鏑幾種元素相對原子質量的新值，被國際原子量委員會采用為國際新標準。
張青蓮
(1908～2006)
中國無機化學第一人
1．(2023上·上海浦東新·高一上海市進才中學校考期末)元素的化學性質主要取決于原子的
A．質子數
B．中子數
C．最外層電子數
D．核外電子數
【答案】C
【詳解】原子的最外層電子少于4個時，容易失去電子；多于4個少于8個時，容易獲得電子；最外層為8個電子(只有1層排2個)時，元素的化學性質最穩定；元素的性質，特別是化學性質，與原子的最外層電子數關系非常密切，和核內質子數、核外電子總數、核內中子數無關；
故選C。
2．(2022下·四川南充·高一統考期末)鋰、鈉、鉀的化學性質相似的根本原因是
A．都能與水反應生成堿
B．原子半徑相近
C．都能與酸反應產生氫氣
D．最外層電子數相同
【答案】D
【詳解】金屬的化學性質由核外電子數決定，所以鋰、鈉、鉀化學性質相似的根本原因在于原子的最外層都只有一個電子，即最外層電子數相同，故選D。
3．(2021上·江西景德鎮·高一江西省樂平中學校聯考階段練習)據《自然》雜志最近報道。“絕緣純水首次在實驗室轉成金屬”：研究人員將一小點水滴在一滴堿金屬(如鈉、鉀)上。在一個真空室內，室溫下以液體形式存在的鈉鉀合金從一個噴嘴滴下。然后水蒸氣再通過管道進入真空室，在金屬液滴的外部形成一個極薄的外層；最后，電子和金屬陽離子從鈉鉀合金中流入水中，形成導電的“金屬水”。下列有關說法錯誤的是
A．水與堿金屬能發生氧化還原反應
B．“金屬水”靠陽離子、電子和陰離子的移動導電
C．“金屬水”中陽離子的總數等于自由移動的電子的總數
D．鈉、鉀都是活潑金屬，化學性質相似
【答案】B
【詳解】A．堿金屬與水反應生成堿和氫氣，H和堿金屬的化合價都發生變化，是氧化還原反應，A正確；
B．根據題意可知，金屬水中沒有陰離子，B錯誤；
C．金屬單質的化合價為0，因此正負電荷數相等，堿金屬的陽離子均為+1價，故陽離子的總數等于自由移動的電子的總數，C正確；
D．Na和K處在同一個主族，最外層只有1個電子，容易失電子發生氧化反應，屬于活潑金屬，且化學性質相似，D正確；
故選B。
4．(2020上·安徽·高一校聯考階段練習)2019年諾貝爾化學獎授予John Goodenough教授、Stanley Whittingham教授以及吉野彰博士，以表彰他們在鋰離子電池研發領域作出的貢獻。已知金屬鋰的化學性質與金屬鈉相似；金屬鋰的密度是0.534 g/cm3、煤油的密度是0.80 g/cm3，下列有關金屬鋰的說法不正確的是
A．自然界中不存在鋰單質
B．在盛有煤油和水的燒杯中投入金屬鋰，金屬鋰在水層和煤油界面處發生反應
C．金屬鋰可能與氧氣、氯氣、鹽酸發生反應
D．金屬鋰與金屬鈉的性質有相似又有不同，體現了分類法和比較法在研究物質性質時的應用
【答案】B
【詳解】A．由金屬鋰的化學性質與金屬鈉相似可知，鋰是活潑金屬，自然界不存在鋰單質，A說法正確；
B．由金屬鋰、煤油及水的密度可知，煤油在上層，水在下層，金屬鋰會浮在煤油液面上而不會和水發生反應，B說法錯誤；
C．根據金屬鋰的化學性質與金屬鈉相似可知，金屬鋰能與氧氣、氯氣、鹽酸發生反應，C說法正確；
D．金屬鋰與鈉的性質有相似又有不同，可以用分類法和比較法來研究二者性質的異同，D說法正確；
答案選B。
5．(2020·高一課時練習)下列關于堿金屬元素的說法正確的是
①原子結構的相同點是最外層電子數相同，都為1
②原子結構的不同點是隨核電荷數的增加，電子層數增多，原子半徑增大
③具有相似的化學性質，都是活潑金屬
④都具有強還原性，在化合物中顯+1價
⑤化學性質有差別，從Li到Cs，失電子能力逐漸增強
A．①③④ B．①③⑤ C．②④⑤ D．①②③④⑤
【答案】D
【詳解】①堿金屬原子結構的相同點是最外層電子數都為1，故①正確；
②堿金屬原子結構的不同點，例如半徑逐漸增大，是隨核電荷數的增加，電子層數增多，原子半徑增大，故②正確；
③由最外層電子數相等，具有相似的化學性質，都是活潑金屬，故③正確；
④最外層的1個電子都容易失去，具有強還原性，在化合物中顯+1價，故④正確；
⑤從Li到Cs由于半徑增大，原子核對最外層電子的吸引能力減弱，失電子能力逐漸增強，電子層數不同造成化學性質有差別，故⑤正確。
答案選D。
第一節
原子結構與元素周期表
第3課時
元素化學性質與原子最外層電子數的關系
相對穩定結構
結論：原子的最外層電子數決定原子的化學性質
堿金屬元素
堿金屬元素的原子結構
堿金屬單質的化學性質——比較鉀與鈉化學性質的異同
堿金屬單質性質規律
物理性質規律
化學性質的相似性和遞變性

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