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課時(shí)3 元素周期表與核素
第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表
素養(yǎng)要求
01
02
03
壹 堿金屬
貳 鹵族元素
叁 當(dāng)堂訓(xùn)練
知識(shí)導(dǎo)航
1.知道堿金屬元素、鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。
2.能說(shuō)出堿金屬元素、鹵族元素化學(xué)性質(zhì)的相似性及遞變性。
3.初步學(xué)會(huì)根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，推測(cè)元素的化學(xué)性質(zhì)。
1
堿 金 屬 金 屬
過(guò)渡元素
（過(guò)渡金屬）
堿
金
屬
元
素
鹵
族
元
素
稀
有
氣
體
元
素
放射性元素
堿金屬元素的物理性質(zhì)
元素名稱 元素符號(hào) 核電荷數(shù) 顏色和狀態(tài) 密度g/cm3 熔點(diǎn)℃ 沸點(diǎn)℃
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
遞增
鋰是最輕的金屬，保存在石蠟里；其他保存在煤油中。
遞增
遞減
遞減
鈉鉀反常
特別提醒：
元素名稱 元素符號(hào) 核電荷數(shù) 原子結(jié)構(gòu)示意圖 最外層電子數(shù) 電子層數(shù) 原子半徑/nm
鋰 0.152
鈉 0.186
鉀 0.227
銣 0.248
銫 0.265
Li
Na
K
Rb
Cs
3
11
19
37
55
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
原子核外電子排布有什么特點(diǎn)？
最外層電子數(shù)都是1；隨核電荷數(shù)的增大，電子層數(shù)逐漸增多。
化學(xué)性質(zhì)相似
原子半徑變化有什么特點(diǎn)？
元素名稱 元素符號(hào) 核電荷數(shù) 原子結(jié)構(gòu)示意圖 最外層電子數(shù) 電子層數(shù) 原子半徑/nm
鋰 0.152
鈉 0.186
鉀 0.227
銣 0.248
銫 0.265
Li
Na
K
Rb
Cs
3
11
19
37
55
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
從上到下堿金屬元素原子的電子層數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸增大。
（1）回憶第二章學(xué)過(guò)的知識(shí)，鈉有哪些化學(xué)性質(zhì)？（用化學(xué)方程式表示），體現(xiàn)了什么性質(zhì)？
（2）結(jié)合鋰、鈉和鉀的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，預(yù)測(cè)鋰、鉀可能具有哪些相似化學(xué)性質(zhì)？
①2Na＋O2 Na2O2
②2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑
③2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑
4Na＋O2 = 2Na2O
鋰、鈉和鉀最外層都只有1個(gè)電子，都容易失去最外層電子，表現(xiàn)出比較強(qiáng)的還原性。鋰、鉀和鈉相似，都能與氧氣、水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
還原性
堿金屬元素化學(xué)性質(zhì)的相似性
堿金屬元素化學(xué)性質(zhì)的遞變性
堿金屬元素化學(xué)性質(zhì)的遞變性
堿金屬元素化學(xué)性質(zhì)的遞變性
鉀和鈉都可以與
水和氧氣發(fā)生反應(yīng)
鉀的反應(yīng)更為劇烈
元素符號(hào) 原子結(jié)構(gòu) 示意圖 原子半徑/nm
Na 0.186
K 0.227
原子最外層電子相同
原子半徑較大
強(qiáng)還原性（失電子）
失電子能力更強(qiáng)
還原性更強(qiáng)
【觀察并思考】Na與K分別與水、O2反應(yīng)現(xiàn)象有何不同？試從原子結(jié)構(gòu)角度解釋。
元素 條件 現(xiàn)象 產(chǎn)物 結(jié)論
Li
Na K Rb Cs 堿金屬與氧氣的反應(yīng)比較
從Li到Cs，隨電子層數(shù)的遞增，還原性（金屬性）逐漸增強(qiáng)。
加熱
燃燒，
較不劇烈
Li2O
接觸空氣不加熱
劇烈
更復(fù)雜的氧化物
接觸空氣不加熱
劇烈
更復(fù)雜的氧化物
總結(jié)：與氧氣反應(yīng)越來(lái)越劇烈，生成的氧化物越來(lái)越復(fù)雜。
加熱
稍加熱
燃燒，劇烈
燃燒，更劇烈
常溫下生成Na2O，
加熱生成Na2O2
常溫下生成K2O2 ，加熱可生成KO2及KO3
Li
Na
K
Rb
Cs
與H2O反應(yīng)
劇烈，生成H2
更劇烈，生成H2
輕微的爆炸，生成H2
遇水立即燃燒，爆炸
堿金屬與水反應(yīng)
遇水立即燃燒，爆炸
2Na + 2H2O ＝ 2NaOH + H2↑
2K + 2H2O ＝ 2KOH + H2↑
通式：2R +2H2O = 2ROH + H2↑
Na與水反應(yīng)的方程式：
K與水反應(yīng)的方程式：
隨著核電荷數(shù)增加，堿金屬的性質(zhì)逐漸增強(qiáng)，與水反應(yīng)越來(lái)越劇烈，生成氫氣速率越來(lái)越快；
元素符號(hào) 原子結(jié)構(gòu)示意圖 原子半徑/nm
Li 0.152
Na 0.186
K 0.227
Rb 0.248
Cs 0.265
堿金屬元素原子
最外層只有一個(gè)電子
原子結(jié)構(gòu)的相似性
元素性質(zhì)的相似性
決定
在化合物中化合價(jià)+1
易失電子，表現(xiàn)金屬性（還原性）
隨核電荷數(shù)增加
電子層數(shù)逐漸增大
原子結(jié)構(gòu)的遞變性
元素性質(zhì)的遞變性
決定
原子半徑逐漸增大
金屬性（還原性）逐漸增強(qiáng)
原子失電子能力
逐漸增強(qiáng)
堿金屬性質(zhì)的遞變性分析
③最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物均為強(qiáng)堿，且堿性逐漸增強(qiáng)。
即堿性：LiOH堿金屬性質(zhì)的遞變性總結(jié)
②與H2O的反應(yīng)越來(lái)越劇烈，如K與H2O反應(yīng)可能會(huì)發(fā)生輕微爆炸，Rb與Cs遇水發(fā)生劇烈爆炸。
①與O2的反應(yīng)越來(lái)越劇烈，產(chǎn)物越來(lái)越復(fù)雜，如Li與O2 反應(yīng)只能生成Li2O，Na與O2反應(yīng)還可以生成Na2O2，而K與O2反應(yīng)能夠生成KO2等
元素金屬性逐漸增強(qiáng)，單質(zhì)還原性逐漸增強(qiáng)
【例1】下列關(guān)于Li、Na、K、Rb、Cs的敘述均正確的一組是( )
① 金屬性最強(qiáng)的是鋰
② 形成的離子中，氧化性最強(qiáng)的是鋰離子
③ 在自然界中均以化合態(tài)形式存在
④ Na在空氣中久置后，成分為Na2CO3
⑤ 均可與水反應(yīng)，產(chǎn)物均為MOH和H2
⑥ 它們?cè)谘鯕庵腥紵漠a(chǎn)物都有M2O和M2O2兩種形式
⑦ 粒子半徑：Rb+>K+>Na+，Cs>Cs+
A. ①②③④⑤ B. ③④⑤⑥⑦
C. ①②④⑥⑦ D. ②③④⑤⑦
D
【例2】判斷正誤
(1)從鋰到銫，堿金屬元素單質(zhì)的密度依次增大(　　)
(2)Li、Na、K在空氣中燃燒均生成過(guò)氧化物(　　)
(3)堿金屬元素隨核電荷數(shù)增大，其單質(zhì)與水反應(yīng)越來(lái)越劇烈(　　)
(4)堿金屬元素單質(zhì)都應(yīng)該保存在煤油中(　　)
(5)K比Na活潑，故K可以從鈉鹽溶液中置換出Na(　　)
(6)堿金屬元素在自然界中能以游離態(tài)存在(　　)
×
×
√
×
×
×
概念辨析
【例3】以下關(guān)于鋰、鈉、鉀、銣、銫的敘述不正確的是（ ）
①氫氧化物中堿性最強(qiáng)的是CsOH ②單質(zhì)熔點(diǎn)最高的是銫
③它們的密度依次增大 ④其單質(zhì)的還原性依次增強(qiáng)
⑤它們對(duì)應(yīng)離子的氧化性依次增強(qiáng) ⑥單質(zhì)與水反應(yīng)的劇烈程度依次增強(qiáng)
⑦單質(zhì)與相同濃度、相同體積的鹽酸反應(yīng)的劇烈程度依次增強(qiáng)
A.①⑤⑦ B.②⑥ C.②③⑤ D.②③④
C
2
鹵 族 元 素
鹵
族
元
素
鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)
鹵素單質(zhì) 顏色和狀態(tài) 密度(g.cm3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
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
密度增大
顏色加深
熔點(diǎn)升高
沸點(diǎn)升高
有刺激性氣味，有毒；易溶于乙醇等有機(jī)溶劑，在水中溶解度小
相似性
鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)
元素名稱 元素符號(hào) 原子結(jié)構(gòu)示意圖 最外層電子數(shù) 電子層數(shù) 原子半徑(nm)
鹵族 元 素 氟 0.071
氯 0.099
溴 1.14
碘 1.33
F
Cl
Br
I
7
7
7
7
2
3
4
5
原子半徑逐漸增大
電子層數(shù)依次增多
核電荷數(shù)依次增大
最外層電子數(shù)都是7
遞變性
相似性
F
Cl
Br
I
根據(jù)鹵素原子結(jié)構(gòu)，推測(cè)氟、氯、溴、碘在化學(xué)性質(zhì)上所表現(xiàn)的相似性和遞變性？
鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
①鹵素與氫氣反應(yīng)
H2+X2=2HX
（ X=F、Cl、Br、I ）
鹵素 條件及現(xiàn)象 方程式 氫化物穩(wěn)定性
F2 冷暗處爆炸
Cl2 光照或點(diǎn)燃
Br2 高溫 500℃
I2 高溫、持續(xù)加熱緩慢進(jìn)行
① 與氫氣反應(yīng)的難易程度： ；
② 生成氫化物的穩(wěn)定性： ；
③ 鹵素非金屬性的強(qiáng)弱： ；
由易到難
由強(qiáng)到弱
由強(qiáng)到弱
H2+F2=2HF
H2+Cl2=2HCl
H2+Br2=2HBr
H2+I2 2HI
HF很穩(wěn)定
HCl穩(wěn)定
HBr較不穩(wěn)定
HI很不穩(wěn)定
2F2 ＋ 2H2O ＝ 4HF ＋ O2 （爆炸）
（能反應(yīng)）
（很弱）
（極弱）
與水反應(yīng)的劇烈程度逐漸減弱
F2的特殊性
Cl2 + H2O HCl + HClO
Br2 + H2O HBr + HBrO
I2 + H2O HI + HIO
X2 ＋ H2O HX＋ HXO
②鹵素與水反應(yīng)
實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 化學(xué)方程式
KBr+氯水 振蕩
KI+氯水 振蕩
KI+溴水 振蕩
溶液變?yōu)槌赛S色
溶液變?yōu)樽攸S色
溶液變?yōu)樽攸S色
2KBr + Cl2 = 2KCl +Br2
2KI + Cl2 = 2KCl +I2
2KI + Br2 = 2KBr +I2
2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2
2I－＋Cl2 = 2Cl－＋I(xiàn)2
2I－＋Br2 = 2Br－＋I(xiàn)2
鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
鹵族元素性質(zhì)遞變性分析
鹵族元素原子最外層
有7個(gè)電子
原子結(jié)構(gòu)的相似性
元素性質(zhì)的相似性
決定
在化合物中常見化合價(jià)-1
易得電子，表現(xiàn)非金屬性（氧化性）
鹵族元素原子
電子層數(shù)逐漸增大
原子結(jié)構(gòu)的遞變性
元素性質(zhì)的遞變性
決定
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
鹵族元素性質(zhì)總結(jié)
①隨電子層數(shù)增加，單質(zhì)的氧化性和非金屬性減弱，陰離子還原性增強(qiáng)
②最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性（最高價(jià)含氧酸）逐漸減弱，即HClO4>HBrO4>HIO4。
③氟是最活潑的非金屬，沒(méi)有正化合價(jià)，氟單質(zhì)與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，先與水反應(yīng)產(chǎn)生HF和O2；碘為紫黑色固體，易升華，淀粉遇I2變藍(lán)。
【例4】如圖是鹵素單質(zhì)(F2、Cl2、Br2、I2)的沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系圖,下列說(shuō)法不正確的是 (　　)
A.鹵素單質(zhì)中,①最活潑B.單質(zhì)④形成的簡(jiǎn)單氫化物在鹵素氫化物中熱穩(wěn)定性最強(qiáng)C.保存少量的單質(zhì)③時(shí)加少量水進(jìn)行水封D.將單質(zhì)②通入紫色石蕊試液中,紫色石蕊試液先變紅后褪色
B
【例5】.下列關(guān)于鹵族元素(X)及其化合物敘述錯(cuò)誤的是 (　　)A.單質(zhì)均有顏色,隨原子序數(shù)遞增顏色加深B.隨原子序數(shù)遞增,HX穩(wěn)定性逐漸減弱C.單質(zhì)均能與水反應(yīng)生成HX和HXOD.碘蒸氣為紫色,碘水為黃褐色
C
3
當(dāng) 堂 練 習(xí)
1.(2023北京東城期末)下列關(guān)于堿金屬元素的說(shuō)法中,不正確的是 (　　)A.原子核外最外層電子數(shù)都是1B.單質(zhì)與水反應(yīng)的劇烈程度:K>NaC.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性:LiOH2.(2023四川成都七中期末)下列敘述正確的是 (　　)A.堿金屬元素的陽(yáng)離子沒(méi)有還原性,所以有強(qiáng)氧化性B.從Li到Cs都易失去最外層1個(gè)電子,且失電子能力逐漸減弱C.在熔融狀態(tài)下,鈉可以從MgCl2中置換出鎂D.Li、Na、K都可以保存在煤油中
D
C
3.(2022云南昆明期末)1940年,意大利化學(xué)家西格雷發(fā)現(xiàn)了第85號(hào)元素,它被命名為“砹(At)”。砹(At)是鹵族元素中位于碘后面的元素,推測(cè)砹的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)正確的是 (　　)A.與H2化合的能力:At2>I2B.砹在常溫下是白色固體C.砹原子的最外層上有7個(gè)電子D.砹易溶于水
C
4.(2023重慶實(shí)驗(yàn)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校期末)下列有關(guān)堿金屬、鹵素原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的描述正確的是 (　　)A.隨著核電荷數(shù)的增加,堿金屬單質(zhì)熔、沸點(diǎn)依次降低,密度依次減小B.堿金屬單質(zhì)(R)均易與氧氣發(fā)生反應(yīng),加熱時(shí)生成氧化物R2OC.根據(jù)同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律推測(cè)At與H2化合較難D.根據(jù)F、Cl、Br、I的非金屬性依次減弱,可推出HF、HCl、HBr、HI的還原性及熱穩(wěn)定性依次減弱
C
5.(2023安徽名校聯(lián)考)科學(xué)家推算,宇宙中可能存在第119號(hào)未知元素,位于第ⅠA族,有人稱為“類鈁”。根據(jù)元素周期表中同主族元素性質(zhì)的相似性和遞變性,下列有關(guān)“類鈁”的預(yù)測(cè)中正確的是(　　)A.其原子半徑小于銫的原子半徑B.其形成的單質(zhì)有較高的熔點(diǎn)C.“類鈁”與鈁互為同位素D.其形成的單質(zhì)能與水劇烈反應(yīng)
D
6.(2022·汕頭潮南區(qū)高一期末)下列關(guān)于F、Cl、Br、I的比較，不正確的是(　　)
A.鹵素單質(zhì)與水反應(yīng)均可用X2＋H2O = HXO＋HX表示
B.雖然Cl的非金屬性比Br的強(qiáng)，但鹽酸的酸性比氫溴酸的酸性弱
C.鹵素單質(zhì)的密度從F2→I2，隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大
D.鹵素原子半徑越小，對(duì)應(yīng)的氫化物越穩(wěn)定
A
7.(2022·駐馬店高一期末)根據(jù)原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)，下列推斷正確的是(　　)
A.堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)隨原子序數(shù)的增加而升高
B.砹(At2)為白色固體，AgAt難溶于水也不溶于稀硝酸
C.在氧氣中，銣(Rb)的燃燒產(chǎn)物比鈉的燃燒產(chǎn)物更復(fù)雜
D.0.1 mol·L－1 溶液的酸性：HIO4＞HBrO4
C

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