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第四章 物質結構 元素周期律
第一節 原子結構與元素性質
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
鋰 0.152
鈉 0.186
鉀 0.227
銣 0.248
銫 0.265
1
1
1
2
5
6
3
4
1
1
3
11
19
37
55
Li
Na
K
Rb
Cs
思考討論（p93）
1.觀察堿金屬元素的原子結構示意圖，核外電子排布有什么特點？
2.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？
3.同族元素之間有什么內在聯系？
一、堿金屬元素
1、原子結構
①相似性：
原子結構的 相同， 都為　 　。
最外層電子數
1個
②遞變性：
從Li到Cs：
核電荷數依次　 ；
電子層數逐漸　 ；
原子半徑逐漸　 ；
增大
增多
增大
任務一 比較堿金屬物理和化學性質
鋰 Li
銣 Rb
鈉 Na
任務一 比較堿金屬物理和化學性質
閱讀課本P95 表4-2，
試著歸納堿金屬物理性質的相似性和遞變性
堿金屬單質 顏色和狀態 密度 (g.cm3) 熔點 (℃) 沸點(℃)
Li 銀白色，柔軟 0.534 180.5 1347
Na 銀白色，柔軟 0.97 97.81 882.9
K 銀白色，柔軟 0.86 63.65 774
Rb 銀白色，柔軟 1.532 38.89 688
Cs 略帶金屬光澤，柔軟 1.879 28.40 678.4
表4-2 堿金屬單質的主要物理性質
熔沸點
逐漸降低
最輕的金屬
密度反常
任務一 比較堿金屬物理和化學性質
2、堿金屬單質的物理性質
單質 Li Na K Rb Cs
相似性 顏色
硬度
密度
熔沸點
導電 導熱性
遞變性 密度變化
熔沸點變化
柔軟
較小
較低
強
逐漸增大（K特殊）
逐漸降低
均為銀白色（Cs略帶金色）
任務一 比較堿金屬物理和化學性質
3.堿金屬單質的化學性質
（1）鈉、鉀與氧氣反應
鈉 鉀
與氧氣 反應 劇烈燃燒， 火焰 色，生成　 色的固體 燃燒更劇烈，火焰呈　　色 （透過藍色鈷玻璃觀察）
黃
淡黃
紫
任務一 比較堿金屬物理和化學性質
堿金屬 化學反應方程式 反應劇烈程度 產物復雜程度 活
潑
性
Li 逐 漸 逐 漸
逐
漸
Na K Rb Cs 增大
增大
4Li+O2===2Li2O
2Na+O2===Na2O2
K+O2===KO2
任務一 比較堿金屬物理和化學性質
任務一 比較堿金屬物理和化學性質
鈉、鉀與水的反應
(2)與水反應
鈉
與水反應
反應方程式
浮、熔、游、響、紅
浮、熔、游、響、紅，有微弱爆炸
2Na + 2H2O 2NaOH + H2↑
2K + 2H2O 2KOH + H2↑
鉀
2 M + 2 H2O ==== 2 MOH + H2↑( M = Li, Na, K, Rb, Cs )
堿金屬單質化學性質的相似性和遞變性
結構 性質
相 似 性 最外層都只有__________ 單質都具有較強的 _____ ;
都能與_________反應。
遞 變 性 從Li→Cs:電子層數逐漸_____;原子半徑逐漸____:原子核對最外層電子的引力逐漸 ___ 。 失電子能力逐漸_____;與O2、H2O反應劇烈程度逐漸____；
最高價氧化物對應的水化物的堿性逐漸_____，如LiOH< ____ < ____ < ____ 決定
1個電子
增多
增大
減弱
還原性
O2、H2O
增強
增大
增強
NaOH
KOH
RbOH
增強
總結：堿金屬元素的遞變規律
堿金屬元素 原子結構 化學性質 物理性質 核電荷數 電子層數 原子半徑 核對最外層電子的吸引力 金 屬 性 對應堿的堿性 密度
熔沸點
Li Na K Rb Cs
增
加
增
加
增
加
減
弱
增
強
增
大
(K
除
外)
降
低
增
強
金屬元素的金屬性強弱判斷依據：
1、根據金屬單質與水或者與酸反應置換出氫的難易程度。
置換出氫越容易，則金屬性越強。
2、根據金屬元素最高價氧化物對應水化物堿性強弱。
堿性越強，則原金屬元素的金屬性越強。
1.鋰電池是一種高能電池。
4．銣銫主要用于制備光電管、真空管。銫原子鐘是目前最準確的計時儀器。
3．鉀的化合物最大用途是做鉀肥。硝酸鉀還用于做火藥。
堿金屬元素的用途：
2.鈉鉀合金可以作核反應堆的導熱劑
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
結合下表，推測鹵族元素的原子結構和性質有什么相似性和遞變性？
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)
氟 0.071
氯 0.099
溴 0.114
碘 0.133
F
Cl
Br
I
9
17
35
53
7
7
7
7
2
3
4
5
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
1.鹵族元素的原子結構特點
①相同點：最外層上都有________個電子；
②遞變性：從F→I，核電荷數逐漸________，電子層數逐漸_____，原子半徑逐漸_____。
7
增多
增多
增大
氯氣
液溴
碘
氟氣
鹵素單質 顏色和狀態 密度 (g.cm3) 熔點 (℃) 沸點(℃)
F2 淡黃綠色，氣體 1.69 -219.6 -188.1
Cl2 黃綠色， 氣體 3.214 -101 -34.6
Br2 深紅棕色，液體 3.119 -7.2 58.78
I2 紫黑色， 固體 4.93 113.5 184.4
表4—3 鹵素單質的主要物理性質
常溫下，唯一的液態非金屬單質
2.鹵素單質的物理性質
F2 Cl2 Br2 I2
顏色： 淺黃綠色 黃綠色 深紅棕色 紫黑色
熔沸點： 氣體 氣體 液體 固體
密度： 反常
水溶性： 反應 溶解 溶解 微溶
顏色加深
熔沸點
逐漸增大
密度逐漸增大
水溶性
逐漸減小
遞變性
相似性
鹵素單質都有顏色，不易溶于水（氟除外），易溶于苯、四氯化碳等有機溶劑（萃取原理）。
F2 Cl2 Br2
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
最外層7個電子
原子結構
性質
決定
具有氧化性
易得1個電子
相似性：
請試著推測一下氟氯溴碘在化學性質上的相似性和遞變性
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
氟
氯
溴
碘
結構上的相同
（最外層7個電子）
（1）都能與金屬反應生成金屬鹵化物
（2）都能與氫氣反應生成鹵化氫（HX）
（3）都能與水反應
（4）都能與堿反應
（氯氣的性質）
性質上的相似
決定
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
【回顧】氯氣的化學性質
（1）與金屬反應
如：3Cl2+2Fe=2FeCl3
（2）與H2反應
Cl2+H2=2HCl（強光照射爆炸）
（3）與水反應
Cl2+H2O==HCl+HClO
（4）與堿反應
Cl2+ 2NaOH = NaCl + NaClO +H2O
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
(1)X2與金屬單質反應
通式： X2+金屬 金屬鹵化物
2Na +Cl2=2NaCl
2Na+Br2=2NaBr
2Na+I2=2NaI
特殊： I2與變價金屬生成低價鹽
Fe+I2=FeI2 2Cu+I2=2CuI
3.鹵素單質的化學性質
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
相同:
I2+H2O===HI+HIO
不同:
2F2+2H2O===4HF+O2
Cl2+H2O ===HCl+HClO
Br2+H2O===HBr+HBrO
(2)鹵素單質與水反應
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
(3)鹵素單質與氫氣反應
H2 +F2 =2HF 在暗處劇烈化合并發生爆炸，生成的氟化氫很穩定
H2 +Cl2 ===== 2HCl 光照或點燃發生反應，生成的氯化氫較穩定
H2 +Br2 === 2HBr 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
光照或點燃
相似性：與氫氣反應生成相應的氫化物：_________________
遞變性：
規律：F2 Cl2 Br2 I2
與氫氣反應難易程度：依次___________
與氫氣反應劇烈程度：依次___________
生成氫化物的穩定性：依次___________
鹵素的非金屬性強弱：依次___________
X2＋H2===2HX
減弱
減弱
(HF>HCl>HBr>HI)
易→難
減弱
實驗4-1 現象 化學方程式
將少量氯水分別加入盛有KBr溶液和KI溶液的試管中，振蕩,觀察溶液顏色變化。
無色溶液變成橙色
(3)鹵素單質間的置換反應
2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2
2KI＋Cl2===2KCl＋I2
氧化性：
Cl2>Br2 Cl2>I2
無色溶液變成棕黃色
2Br - + Cl2 = Br2 + 2Cl-
2I-+ Cl2 = I2 + 2Cl-
實驗4--1 現象 化學方程式
將少量溴水加入盛有KI溶液的試管中，振蕩，觀察溶液顏色變化。
2KI＋Br2===2KBr＋I2
氧化性：
Br2 > I2
無色溶液
變成棕黃色
2I-+Br2 =I2+2Br -
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
鹵素單質的氧化性：
得出結論：
氧化性強弱：
>
>
鹵素離子的還原性：
F-F2>Cl2>Br2>I2
通過三個實驗，能得出什么結論？
（氧化性減弱）
（還原性增強）
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
鹵族元素單質化學性質的相似性和遞變性
結構 性質
相似性 最外層都只有__________ 單質都具有較強的______;都能與__________反應。
遞變性 從F→I:電子層數逐漸______;原子半徑逐漸_____:原子核對最外層電子的引力逐漸______。 得電子能力逐漸______; 最高價氧化物對應的水化物的酸性逐漸_____，如HClO4> ____>____, HClO4是已知無機含氧酸中的酸性最強。從F→I非金屬性逐漸______
決定
7個電子
增多
增大
減弱
氧化性
H2、H2O、
金屬、堿
減弱
HBrO4
HIO4
減弱
減弱
非金屬元素的非金屬性強弱判斷依據
1、單質與氫氣化合的難易程度
2、氣態氫化物的穩定性強弱
3、最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱
鹵族元素的原子結構與化學性質的遞變關系
隨著核電荷數的增加，鹵素單質的氧化性逐漸_______，鹵族元素的非金屬性逐漸________。
減弱
減弱
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
鹵族元素化學性質的相似性和遞變性
1．相似性
（1）都能與金屬反應生成金屬鹵化物
（2）都能與氫氣反應生成鹵化氫（HX）
（3）都能與水反應
（4）都能與堿反應
最高價氧化物對應的水化物（除氟外）都為強酸
任務二 比較鹵素單質的物理和化學性質
2．遞變性
具體情況如下：
物質 性質 遞變規律(F2→I2)
單質
氫化物
最高價氧化物對應的水化物 (氟除外)
與氫氣反應
穩定性
酸性
反應越來越難
逐漸減弱
逐漸減弱
在元素周期表中，同主族元素從上到下原子核外電子層數依次增多，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。所以，金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。
【總結】
原子半徑依次減小
原子半徑依次增大
失電子能力依次增強
得電子能力依次增強
非金屬性依次增強
金屬性依次增強
周期表位置
元素
性質
原子
結構
同主族元素
原子失電子能力
元素性質
單質性質
離子性質
化合物性質
最外層電子數
核電荷數
電子層數
原子半徑
“位置-結構-性質”
同主族元素的化學性質
【總結】

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