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第四章 物質結構 元素周期表
第一節 原子結構與元素周期表
第4課時 原子結構與元素性質
原子結構與元素性質
環節一 元素化學性質與原子結構的關系
人體中的化學元素
我們人體是一個有機體，主要是由碳、氫、氧元素組成的，除此之外，在人體組織和體液中含有很多其他的元素，某些元素在人體中的含量雖然不高，但卻都是人體中不能缺少的元素。
你知道人體中所含的各元素的原子結構嗎？它們具有什么樣的性質呢？
原子結構與元素性質
環節一 元素化學性質與原子結構的關系
原子結構與元素性質
環節一 元素化學性質與原子結構的關系
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) 不易得失 穩定
金屬元素 一般＜4 易失去 不穩定，具有金屬性
非金屬元素 一般≥4 易得到 不穩定，具有非金屬性
1. 元素的化學性質與其原子的最外層電子數有關。
2.原子的最外層電子數決定元素的化學性質。（原子最外層電子數相同，其化學性質相似，但氫和氦除外）
原子結構與元素性質
環節一 元素化學性質與原子結構的關系
堿金屬
鹵族元素
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
堿金屬元素是第ⅠA族除H之外所有元素。它們是非常活潑的金屬元素，在自然界都以化合態存在，包括鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁。
鋰（Li）
鈉（Na）
鉀（K）
銣（Rb）
銫（Cs）
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
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/nm
鋰 0.152
鈉 0.186
鉀 0.227
銣 0.248
銫 0.265
填寫下表中的信息，并思考和討論下列問題
Li
Na
K
Rb
Cs
3
11
19
37
55
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
（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？請你預測鋰、鉀可能具有哪些與鈉相似的化學性質。
結構決定性質，推測堿金屬元素可能有的化學性質
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
①回憶第二章學過的知識，鈉有哪些化學性質
②結合鋰、鈉和鉀的原子結構特點，請你預測鋰、鉀可能具有哪些與鈉相似的化學性質。
【問題和預測】探究堿金屬元素的化學性質
【探究】 堿金屬化學性質的比較
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
K比Na反應更快更劇烈
【實驗現象】
劇烈燃燒，發出黃色火焰，
生成淡黃色固體
【實驗現象】
劇烈燃燒，發出紫色火焰，
生成黃色固體
Na
K
2Na+O2====Na2O2（過氧化鈉，復雜氧化物）
K+O2==== KO2 （超氧化鉀，復雜氧化物）
鉀與氧氣反應生成多種氧化物，該反應只是其中一個
鈉、鉀的燃燒
【實驗和觀察】
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
鈉、鉀與水反應
①實驗現象：
相同點：金屬___在水面上；金屬___成閃亮的小球；小球_________；發出___________；反應后的溶液呈___色。
不同點：鉀與水的反應有輕微爆炸聲并著火燃燒。
浮
熔
四處游動
嘶嘶的響聲
紅
Na
K
【實驗和觀察】
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
②化學方程式：
___________________________；________________________。
③實驗結論：
與水反應劇烈程度：K___Na；金屬的活潑性：K___Na。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
＞
＞
鈉、鉀與水反應
【實驗和觀察】
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
①都能與O2反應：
②都能與水反應：
2Li + 2H2O ＝ 2LiOH + H2↑
2Na + 2H2O ＝ 2NaOH + H2↑
2K + 2H2O ＝ 2KOH + H2↑
通式：2M + 2H2O ＝ 2MOH + H2↑
堿金屬元素的化學性質的相似性
4Li + O2 2Li2O
2Na + O2 Na2O2
生成物中化合價為+1價
相似性：堿金屬元素的原子最外層電子數相同，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，反應中失去一個電子形成+1價的化合物。
K + O2 KO2
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
堿金屬元素的化學性質的遞變性
金屬 Li Na K Rb Cs
與O2反應 產物
規律 與H2O反應 劇烈程度
規律 更為復雜
Li2O
更為復雜
RbO3
Na2O
Na2O2
反應越來越劇烈，產物越來越復雜
反應越來越劇烈 甚至發生爆炸
劇烈但比鈉緩慢
劇烈
更劇烈伴有輕微爆炸
遇水立即燃燒，爆炸
遇水立即燃燒，爆炸
產物復雜
KO2
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
堿金屬元素的化學性質的遞變性
隨著核電荷數遞增，堿金屬元素的原子電子層增加，原子半徑增大
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，單質的還原性逐漸增強，即由鋰到銫，金屬性逐漸增強。
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
堿金屬元素原子最外層只有一個電子
原子結構的相似性
元素性質的相似性
在化合物中化合價+1
易失電子，表現金屬性（還原性）
隨核電荷數增加
電子層數逐漸增大
原子結構的遞變性
元素性質的遞變性
原子半徑逐漸增大
金屬性（還原性）逐漸增強
原子失電子能力
逐漸增強
決定
決定
表現：
①單質與氧氣反應越來越劇烈，產物越來越復雜；
②最高價氧化物的水化物的堿性逐漸增強：
LiOHKOH原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
堿金屬元素的物理性質
元素名稱 元素符號 核電荷數 顏色（常態） 密度 g/cm3 熔點 OC 沸點
OC
鋰 Li 3 銀白色, 柔軟 0.534 180.5 1347
鈉 Na 11 銀白色, 柔軟 0.97 97.81 882.9
鉀 K 19 銀白色, 柔軟 0.86 63.65 774
銣 Rb 37 銀白色, 柔軟 1.532 38.89 688
銫 Cs 55 略帶金色光澤,柔軟 1.879 28.40 678.4
保存在煤油中
密度有增大趨勢
熔沸點降低
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
堿金屬元素的物理性質
銀白色
較小
較小
較低
增大
減小
個性特點 ①銫略帶金屬光澤;②鋰的密度比煤油的小;③鈉的密度比鉀大
提示:少量的鈉和鉀可保存在煤油中,并密封存放。
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
原子結構與元素性質
環節二 探究堿金屬元素的性質
堿金屬元素的用途
鋰電池是一種高能電池。
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。
鉀的化合物最大用途是做鉀肥。硝酸鉀還用于做火藥。
液態鈉可作為核反應堆的傳熱介質。
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
F2
Br2
I2
Cl2
鹵族元素(簡稱鹵素)是典型的非金屬元素，化學性質非常活潑，在自然界中都以化合態存在；鹵族元素(或鹵素)位于元素周期表的VIIA族(第17縱列)，它們分別是氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)，因都能與Na、K、Ca、Mg等金屬化合成鹽，所以又稱成鹽元素。
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
鹵族元素的物理性質
鹵素單質 顏色和狀態 密度 熔點/℃ 沸點/℃
F2 淡黃綠色氣體 1.69 g·L－1(15 ℃) －219.6 －188.1
Cl2 黃綠色氣體 3.214 g·L－1(0 ℃) －101 －34.6
Br2 深紅棕色液體 3.119 g·cm－3(20 ℃) －7.2 58.78
I2 紫黑色固體 4.93 g·cm－3 113.5 184.4
從F2到I2，顏色逐漸加深，狀態由氣態到固態，熔、沸點逐漸升高，密度逐漸增大。
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
元素名稱 氟 氯 溴 碘
元素符號 F Cl Br I
原子結構示意圖
原子半徑/nm 0.071 0.099 1.14 1.33
鹵族元素的原子結構
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
鹵族元素的原子結構
鹵族元素的原子最外層電子數都是7；決定了化學性質的具有相似性；
鹵族元素的原子隨核電荷數逐漸增大，電子層數逐漸增多，原子半徑逐漸增大，決定了化學性質的又有差異性。
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
鹵族元素的化學性質
氫氣的反應
名稱 反應條件 方程式 氫化物穩定性
F2 暗處劇烈化合并爆炸 H2+F2==2HF HF很穩定
Cl2 光照或點燃 H2+Cl2=====2HCl HCl較穩定
Br2 加熱至一定溫度 H2+Br2==2HBr HBr不如HCl穩定
I2 不斷加熱緩慢反應 H2+I2 2HI HI 不穩定
光照或點燃
與氫氣反應由易到難
生成的氫化物的穩定性由強到弱
鹵素單質的氧化性由強到弱
鹵素的非金屬性由強到弱
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
鹵族元素的化學性質
鹵素單質間的置換反應
【實驗4-1】
分別向盛有4 mL KBr溶液和4 mL KI溶液的兩支試管中加入1 mL氯水，振蕩，觀察溶液的顏色變化，并與氯水的顏色進行比較。靜置一段時間后，觀察現象。寫出反應的化學方程式。（實驗完成后可在兩支試管加入四氯化碳溶液，觀察）
向盛有4 mL KI溶液的試管中加入1 mL溴水，振蕩，觀察溶液的顏色變化，并與溴水的顏色進行比較。靜置一段時間后，觀察現象。寫出反應的化學方程式。（實驗完成后可在三支試管加入四氯化碳溶液，觀察）
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
鹵族元素的化學性質
鹵素單質間的置換反應
滴加氯水
滴加氯水
溶液由無色變為黃色
溶液由無色變為紅棕色
2KBr + Cl2 = Br2 + 2KCl
2KI + Cl2 = I2 + 2KCl
2Br－+ Cl2 = Br2 + 2Cl－
氧化性：Cl2＞Br2 還原性：Br－＞Cl－
2I－+ Cl2 = I2 + 2Cl－
氧化性：Cl2＞I2 還原性：I－＞Cl－
KBr
KI
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
鹵族元素的化學性質
鹵素單質間的置換反應
滴加溴水
溶液由無色變為棕黃色
2KI + Br2 = I2 + 2KBr
2I－+ Br2 = I2 + 2Br－
氧化性：Br2＞I2 還原性：I－＞Br－
KI
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
鹵族元素的化學性質
F2 Cl2 Br2 I2
氧化性逐漸減弱
元素的非金屬性逐漸減弱
由上述實驗可知，Cl2、Br2、I2三種鹵素單質的氧化性由強到弱的順序是Cl2＞Br2＞I2，相應鹵素離子的還原性由強到弱的順序是I－＞Br－＞Cl－。
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
鹵族元素的化學性質
①相似性
鹵素原子都能得一個電子
②遞變性
1、與H2反應越來越難，對應氫化物的穩定性逐漸減弱。
2、Cl2、Br2、I2與H2O反應越來越微弱。
3、
原子結構與元素性質
環節三 探究鹵族元素的性質
鹵族元素原子最外層有7個電子
原子結構的相似性
元素性質的相似性
在化合物中常見化合價-1
易得電子，表現非金屬性（氧化性）
鹵族元素原子電子層數逐漸增大
原子結構的遞變性
元素性質的遞變性
原子半徑逐漸增大
非金屬性（氧化性）逐漸減弱
原子得電子能力逐漸減弱
決定
決定
表現在①單質與氫氣生成氣態氫化物由易到難，氫化物的穩定性逐漸減弱；②最高價氧化物的水化物的酸性強弱逐漸減弱HClO4>HBrO4>HIO4。
原子結構與元素性質
謝謝觀看！

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