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(共32張PPT)
第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表
高一化學(xué)·必修第一冊·第四章
目
錄
PART-01
演示實(shí)驗(yàn)，回憶舊知
PART-02
PART-03
原子結(jié)構(gòu)對物理性質(zhì)的影響
PART-04
原子結(jié)構(gòu)對化學(xué)性質(zhì)的影響
PART-05
根據(jù)模型預(yù)測堿土金屬性質(zhì)
分析原子結(jié)構(gòu)
堿金屬元素
密度較小，熔沸點(diǎn)較低，與水反應(yīng)生成堿
——相似性
從鋰到鉀熔沸點(diǎn)逐漸減小，反應(yīng)越來越劇烈
——遞變性
鋰Li 鈉Na 鉀K
與水反應(yīng)
方程式
浮、熔、游、響、紅
浮、熔、游、爆、紅
浮、熔、游、微響、紅
2Li+2H20=2LiOH+H2↑
一、回憶舊知
元素名稱 元素符號 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)
堿 金 屬 元 素 鋰 3
鈉 11
鉀 19
銣 37
銫 55
Li
Na
K
Rb
Cs
0.152
0.186
0.227
0.248
0.265
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
相似性
遞變性
二、原子結(jié)構(gòu)
堿金屬單質(zhì)的主要物理性質(zhì)
遞變性：從Li到Cs密度逐漸增大（K特殊），熔沸點(diǎn)逐漸降低。
0.97
0.534
0.86
1.532
1.879
180.5
97.81
63.65
38.89
28.40
1347
882.9
774
688
678.4
相似性：密度相對較小，熔沸點(diǎn)相對較低。
K密度反常
三、物理性質(zhì)
【思考】Li→Cs：密度為什么逐漸增大，K特殊？
1.密度的概念？
2.金屬的結(jié)構(gòu)？
單位體積金屬的質(zhì)量
【思考】Li→Cs：熔沸點(diǎn)為什么逐漸降低。
主要考慮正負(fù)電荷的吸引力
1.熔沸點(diǎn)的概念？
2.作用力如何產(chǎn)生的？
物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化，克服作用力使得原子間距離變大
同學(xué)展示1：原子結(jié)構(gòu)對物理性質(zhì)的影響
密度的計(jì)算公式：ρ=m/v
質(zhì)量的決定因素：
體積的決定因素：
m是金屬的質(zhì)量 v是金屬的體積
假設(shè)堿金屬的物質(zhì)的量均為1mol：
ρ=M/（kr3）
密度與相對原子質(zhì)量成正比；
密度與原子半徑的立方成反比；
所以要綜合考慮。
k是常數(shù)
相對原子質(zhì)量M
金屬原子的空隙和半徑，kr3
一：Li→Cs：密度為什么逐漸增大，K特殊？
從Na到K,r3變化較顯著，所以密度數(shù)值反而減小。
元素名稱 Li Na k Rb Cs
密度(g.cm3) 0.543 0.97 0.86 1.532 1.879
相對原子質(zhì)量 7 23 39 85 133
原子半徑(cm) 1.52*10-8 1.86*10-8 2.27*10-8 2.48*10-8 2.65*10-8
相對原子質(zhì)量
r3之比
Li：Na=1:3.3
Li：Na=1:1.8
Na：K=1:1.7
Na：K=1:1.8
K：Rb=1:2.2
K：Rb=1:1.3
Rb：Cs=1:1.6
Rb：Cs=1:1.2
從Li到Na,K到Rb,Rb到Cs，相對原子質(zhì)量變化較顯著，因此密度數(shù)值增大顯著。
一：Li→Cs：密度為什么逐漸增大，K特殊？
作用力的決定因素：r2
總結(jié)：從鋰到銫，半徑增大，F(xiàn)逐漸減小，熔沸點(diǎn)減小
主要作用力的計(jì)算公式：F=kQ1Q2/r2
二：Li→Cs：熔沸點(diǎn)為什么逐漸降低。
【堿金屬與氧氣反應(yīng)的比較】取一小塊鋰、鈉和鉀，放在石棉網(wǎng)上加熱，觀察現(xiàn)象。
劇烈燃燒，生成淡黃色固體
劇烈燃燒，生成黃色固體
遞變性：反應(yīng)越來越劇烈，反應(yīng)產(chǎn)物不一樣。
相似性：都能與氧氣反應(yīng)。
劇烈燃燒，生成白色固體
4Li+O2===2Li2O（氧化鋰）
2Na+O2===Na2O2（過氧化鈉）
K+O2===KO2（超氧化鉀）
四、化學(xué)性質(zhì)
【思考】Li→K：為什么都能與氧氣反應(yīng)？為什么反應(yīng)越來越劇烈呢？
原子最外層電子數(shù)都是1，易失去電子，體現(xiàn)金屬性。單質(zhì)體現(xiàn)還原性。
原子電子層數(shù)多，半徑增大，失去電子能力增強(qiáng)，金屬性逐漸增強(qiáng)。單質(zhì)還原性增強(qiáng)。
【思考】Li→Cs：與氧氣點(diǎn)燃產(chǎn)物為什么不同呢？
陰陽離子相互匹配原則：
半徑較小的陽離子趨向于與半徑小的陰離子結(jié)合；半徑較大的陽離子趨向于與半徑大的陰離子結(jié)合；半徑小的離子易與價(jià)數(shù)高的異性離子相結(jié)合。
【資料卡片】
O2-的半徑156pm O2-的半徑163pm 、O22-的半徑180pm
K+的半徑133pm：
與半徑相近的陰離子O2-相匹配生成KO2
Li+的半徑60pm：
Na+的半徑95pm：
與半徑小且價(jià)數(shù)高的O2-相匹配生成Li2O
與半徑大但價(jià)數(shù)高的O22-匹配生成Na2O2
原子最外層電子數(shù)都是1，易失去電子，體現(xiàn)金屬性。單質(zhì)體現(xiàn)還原性。
原子電子層數(shù)多，半徑增大，失去電子能力增強(qiáng)，金屬性逐漸增強(qiáng)。單質(zhì)還原性增強(qiáng)。
【思考】Li→K：為什么能與水反應(yīng)。為什么與水反應(yīng)的劇烈程度逐漸增大？
【思考】Li→K：與水反應(yīng)的產(chǎn)物ROH為什么呈堿性？堿性強(qiáng)弱是怎樣的？
【資料卡片】
同學(xué)展示2：原子結(jié)構(gòu)對化學(xué)性質(zhì)的影響
金屬離子結(jié)構(gòu)對電離方式的影響
若氫氧化物R的電荷越低，半徑越大，則R吸引氧原子的能力越弱，結(jié)果使OH-容易被電離出來,氫氧化物便發(fā)生堿式電離，反之便發(fā)生酸式電離。
R—O—H
金屬離子結(jié)構(gòu)對電離程度的影響
氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀堿性應(yīng)該增強(qiáng)。
思考：Li→K，從實(shí)驗(yàn)事實(shí)看堿性相同；從理論看，氫氧化鉀的堿性更強(qiáng)；為什么？
【資料卡片】
量程100
量程200
程度為110、130、150
程度為110、130、150
拉平效應(yīng)
區(qū)分效應(yīng)
KOH乙醇溶液 pH為12.16
NaOH乙醇溶液 pH為10.86
25ml乙醇+0.03mol NaOH
25ml乙醇+0.03mol KOH
a few moments later······
化學(xué)性質(zhì)
TEACHING
COURSEWARE
化學(xué)性質(zhì)歸納總結(jié)
金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)：
單質(zhì)與O2、水、酸等反應(yīng)劇烈程度；元素對應(yīng)最高價(jià)氧化物的水化物的堿性強(qiáng)弱。
相似性:最外層電子數(shù)是1，元素金屬性較強(qiáng)，單質(zhì)還原性較強(qiáng)。
電子層數(shù)逐漸增多
原子失電子的能力逐漸增強(qiáng)　
原子半徑逐漸增大
遞變性:從Li→Cs核電荷數(shù)增加
元素的金屬性逐漸增強(qiáng)
核對最外層電子的引力逐漸減弱
結(jié)構(gòu)遞變
性質(zhì)遞變
決定
整理結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的模型
應(yīng)用模型預(yù)測性質(zhì)
根據(jù)資料和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)測
制作一份手抄報(bào)
【思考】Be、Mg、Ca也在同一縱行，請根據(jù)原子結(jié)構(gòu)預(yù)測性質(zhì)？
預(yù)測堿土金屬性質(zhì)
同學(xué)展示3：Be、Mg、Ca性質(zhì)預(yù)測及驗(yàn)證
堿金屬總結(jié)
原子結(jié)構(gòu)分析
原子結(jié)構(gòu)解釋物理性質(zhì)
原子結(jié)構(gòu)解釋化學(xué)性質(zhì)
Be、Mg、Ca性質(zhì)預(yù)測及驗(yàn)證
原子結(jié)構(gòu)分析
01
物理性質(zhì)預(yù)測
02
化學(xué)性質(zhì)預(yù)測
03
性質(zhì)驗(yàn)證
04
原子結(jié)構(gòu)分析
元素名稱 元素符號 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)
鈹
0.152
鎂
0.186
鈣
0.227
Be
Mg
Ca
4
12
20
2
2
2
2
3
4
相似性
遞變性
物理性質(zhì)預(yù)測
元素名稱 Be Mg Ca
相對原子質(zhì)量 9 24 40
原子半徑(pm) 89 136 174
相對原子質(zhì)量
r3之比
Be：Mg=1：2.7
Be：Mg=1：3.6
Mg：Ca=1：1.2
Mg：Ca=1：2.1
根據(jù)ρ=kM/r3，半徑變化占主要影響因素，預(yù)測密度逐漸減小。
根據(jù)F=kQ1Q2/r2，半徑逐漸增大，預(yù)測熔沸點(diǎn)逐漸減小。
化學(xué)性質(zhì)預(yù)測
與氧氣反應(yīng)，且越來越劇烈
01
02
與水反應(yīng)，且越來越劇烈。最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物堿性增強(qiáng)。
02
原子電子層數(shù)多，半徑增大，失去電子能力增強(qiáng)，金屬性逐漸增強(qiáng)。
最外層電子數(shù)是2，元素金屬性較強(qiáng)，單質(zhì)還原性較強(qiáng)。
性質(zhì)驗(yàn)證
Be Mg Ca
密度(g.cm3) 1.85 1.74 1.55
熔點(diǎn) 1556 923 1123
沸點(diǎn) 3243 1363 1757
密度符合預(yù)測
熔沸點(diǎn)不符合預(yù)測，推測可能是與空隙有關(guān)的k導(dǎo)致的
1.物理性質(zhì)驗(yàn)證
2.化學(xué)性質(zhì)驗(yàn)證
最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物堿性增強(qiáng)
與水反應(yīng)：Ca比Mg劇烈
敬請指導(dǎo)

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