資源簡介

(共33張PPT)
第四章物質結構 元素周期律
第一節 原子結構與元素周期表
第二節 元素周期律
第三節 化學鍵
新課標人教版必修一
1、原子結構
2、元素周期表
3、核素
4、堿金屬元素
5、鹵族元素
第一節 原子結構與元素周期表
北大校園
堿金屬元素單質
Rb
科學視野
原子結構與元素周期表
第四課時
堿金屬元素
走進《必修1》，探索無機世界的奧秘，從學習原子結構與元素周期表開始！
1、鈉的化學性質
(1)與非金屬單質反應：條件不同，產物不同
(2)與水反應：浮、熔、游、響、紅(酚酞變紅)
(3)與酸的反應：反應劇烈，有氣泡產生
(4)與鹽溶液反應：K、Ca、Na、Ba先與水反應
2Na ＋ 2H2O === 2NaOH ＋ H2↑
2Na ＋ 2HCl===2NaCl ＋ H2↑
2Na ＋ S === Na2S
4Na ＋ O2 === 2Na2O 2Na ＋ O2 === Na2O2
點燃
2H2O＋2Na＋CuSO4
===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
知識回顧
與其他非金屬單質的反應
2Na ＋Cl2 === 2NaCl
點燃
2、堿金屬元素的原子結構
知識回顧
討論1、我們把ⅠA 稱為堿金屬族，我們為什么要把他們編在一個族呢？請同學們畫出堿金屬的原子結構示意圖，分析堿金屬原子結構的共同之處 ？這種內在的聯系是什么呢？
堿金屬元素
族 名稱 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
堿金屬元素 鋰
鈉
鉀
銣
銫
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
0.152
0.186
0.227
0.248
0.265
+55
2
8
18
18
8
1
+37
2
8
18
8
1
+19
2
8
8
1
+11
2
8
1
+3
2
1
討論1、查閱元素周期表有關信息，填寫下表
思考與討論
(課本P93)
思考與交流
3
11
19
37
55
第七周期的鈁是放射性元素，中學階段不討論。
Li
Na
K
Rb
Cs
金屬的原子半徑指固體金屬單質里兩個相鄰原子核間距離的一半。
原子結構與元素的性質
(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？從哪一點能夠推斷出堿金屬元素的化學性質具有相似性？
通過分析上表可知，堿金屬元素的原子結構特點如下：
①共同點：
②不同點：
③變化規律：
最外層電子數均為1
電子層數和原子半徑不同
隨著核電荷數的增加，電子層數逐漸增加，原子半徑逐漸增大
原子結構與元素的性質
②遞變規律：隨著核電荷數的遞增，電子層數逐漸增多，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強，元素的金屬性逐漸增強，還原性也逐漸增強。
①相似性：最外層電子數均為1，均易失去電子，具有強還原性。
(1)堿金屬元素的原子結構
四.原子結構與元素的性質
1、堿金屬元素 (第ⅠA族除去氫元素)
新課
New class
堿金屬元素都位于周期表的第ⅠA族(元素Fr是一種放射性元素，高中階段不探討)，化學性質很活潑，在自然界中都以化合態存在。
元素周期表中元素的排列是按照其原子結構進行的，既然結構決定了性質，那么周期表的排列應該就能反映元素的一部分性質
結論：堿金屬元素原子結構的相似性和遞變性，決定其元素性質的相似性和遞變性。
結構 性質 用途
決定
決定
反映
反映
原子結構與元素的性質
(1)堿金屬元素的原子結構
③堿金屬的結構與性質
鋰、鈉、鉀的原子核外最外層電子數都是1個，應該表現相似的化學性質，所以鋰、鉀與氧氣、水應該都能發生反應
訓練1、(雙選)下列敘述正確的是( )
A. 原子半徑Li > Na >K > Rb > Cs
B. 核電荷數Li < Na < K
C. 電子層數Li < Na D. 最外電子數都是1個，易得電子
B C
鞏固訓練
Consolidate exercise
實驗探究
(課本P100)
堿金屬化學性質的比較
【問題和預測】
(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。
化學性質：
4Na ＋ O2 === 2Na2O
2Na ＋ 2H2O === 2NaOH ＋ H2↑
①鈉與氧氣反應：條件不同、產物不同
②鈉與水反應：浮、熔、游、響、紅(酚酞變紅)
合理推測：
結合鋰、鈉、鉀的原子結構特點，預測鋰、鉀可能具有的與鈉相似的化學性質。
2Na ＋ O2 ===Na2O2
△
鈉先熔化，再劇烈燃燒，發出黃色火焰，得到淡黃色固體。
【實驗和觀察】
回憶鈉與氧氣、水反應的實驗現象，并觀察下列實驗。
(1)將干燥的干鍋加熱，同時切取一塊綠豆大的鉀，擦干表面的煤油后，用鑷子夾取并迅速投到熱干鍋中。繼續加熱片刻，待鉀熔化后立即撤掉酒精燈，觀察現象。
(2)在燒杯中放一些水，滴入幾滴酚酞溶液。切取綠豆大的鉀，用濾紙吸干表面的煤油，用鑷子夾取并投入水中，觀察現象。
原子結構與元素的性質
圖4-8(P100)：鉀在空氣中燃燒
圖4-9(P100)：鉀與水反應
實驗現象：
實驗原理：
K ＋ O2 ==== KO2 (超氧化鉀)
點燃
2K＋2H2O===2KOH ＋H2 ↑
①鉀與氧氣的反應
迅速熔化，燃燒更劇烈，火焰呈紫色，有黃色固體產生。
②鉀與水的反應
鉀四處游動，熔成閃亮的小球，并伴有紫色火焰，發出嘶嘶聲音，溶液變紅。
黃色固體
思考2、將鉀和鈉分別與氧氣、水反應，觀察現象。
原子結構與元素的性質
元素 鉀 鈉
與氧氣反應
與水反應
熔化成球，劇烈燃燒，火焰呈黃色，有淡黃色固體產生
鈉浮在水面上，熔成閃亮的小球，發出嘶嘶聲音，溶液變紅。即浮、熔、游、響、紅。
鉀四處游動，熔成閃亮的小球，并伴有紫色火焰，發出嘶嘶聲音，溶液變紅。
實驗現象：
原子結構與元素的性質
迅速熔化，燃燒比鈉更劇烈，火焰呈紫色，有黃色固體產生
鉀在空氣中燃燒
火焰呈黃色
淡黃色固體
鉀與水反應
鈉在空氣中燃燒
鈉與水反應
即浮、熔、游、紫、響、紅
原子結構與元素的性質
實驗原理：
元素 鉀 鈉
與氧氣反應
與水反應
K ＋ O2 ==== KO2
點燃
黃色固體
Na＋O2 ==== Na2O2
點燃
淡黃色固體
2K＋2H2O
===2KOH ＋H2 ↑
2Na＋2H2O
===2NaOH ＋H2 ↑
都與氧氣、水反應，鉀的反應更劇烈。鋰與水反應很緩慢
超氧化鉀
討論3、觀察鈉和鉀的實驗，思考并討論鈉和鉀的性質有什么相似性和不同。你認為鋰與水反應又如何
【分析和結論】
(1)通過實驗、觀察，討論并總結鈉、鉀有哪些相似的化學性質，與你最初根據原子結構特點進行的預測是否一致？
(2)從實驗現象比較鉀、鈉與水反應的難易程度。由此你能推斷出鋰與水反應的難易程度嗎？
(3)通過比較堿金屬與水反應的難易程度，你能發現與它們的原子結構有什么關系嗎？由此，你能推斷出堿金屬元素化學性質的相似性和遞變規律嗎？
原子結構與元素的性質
理論探索
(結構特點)
實驗驗證
(性質遞變規律)
得出結論
1、堿金屬元素 (第ⅠA族除去氫元素)
①堿金屬與氧氣的反應
Rb、Cs與O2反應更劇烈，產物也更復雜。
2Na＋O2 ==== Na2O2
點燃
(2)堿金屬的化學性質
超氧化鉀
產物更復雜
劇烈程度增加
K＋O2 ==== KO2
點燃
4Li＋O2==== 2Li2O
點燃
通過大量實驗和研究，人們得出了如下結論:
堿金屬元素原子的最外層都有１個電子，它們的化學性質彼此相似，它們都能與氧氣等非金屬單質以及水反應。
4Li＋O2===2Li2O
4Na＋O2 ===2Na2O
2K＋O2 ===K2O2
過氧化鉀
原子結構與元素的性質
反應通式：2M ＋ 2H+ === 2M+ ＋ H2↑
在溶液中有酸先與酸反應，無酸與水反應。
④堿金屬與某些鹽溶液的反應
類似于鈉、鉀、鈣、鋇，堿金屬先與水反應，因此不能置換出不活潑金屬。
2Cs ＋ 2H2O ＋ CuSO4
=== Cu(OH)2↓ ＋ Cs2SO4 ＋ H2↑
綜上所述：在上述所有反應的產物中，堿金屬元素的化合價都是+1價。
原子結構與元素的性質
(2)堿金屬的化學性質
如2Cs ＋ 2H+ === Cs+＋ H2↑
③堿金屬與酸反應
元素的金屬性強弱可以從單質與水反應(或酸)反應置換氫的難易，以及它們最高價氧化物對應水化物的堿性的強弱來判斷。
ⅰ.金屬單質置換氫的能力：單質與水反應(或酸)反應越劇烈，金屬性越強。
如與水反應的劇烈程度：
Li ＜Na ＜K ＜ Rb ＜ Cs
堿金屬的金屬性：
拓展
Open up an exhibition
元素的金屬性強弱的判斷
ⅱ.堿性強弱：最高價氧化物對應的水化物堿性越強，金屬性越強。
如最高價氧化物對應的水化物堿性強弱：
Li ＜Na ＜K ＜ Rb ＜ Cs
Li ＜Na ＜K ＜ Rb ＜ Cs
LiOH ＜NaOH ＜KOH ＜ RbOH ＜ CsOH
堿金屬的金屬性：
堿金屬元素 Li Na K Rb Cs
相似性
遞 變 規 律 核電荷數
電子層數
原子半徑
金屬性
最外層電子數為1，易失電子，金屬性、還原性強。
核電荷數逐漸增多
電子層數逐漸增加
金屬單質的金屬性逐漸增強
原子半徑逐漸增大
所以，堿金屬元素的性質也有差異，從鋰到銫金屬性逐漸增強，
如堿金屬與氧氣或水反應時，鉀比鈉反應劇烈，銣、銫的反應更劇烈。
拓展
Open up an exhibition
堿金屬元素的結構與性質
堿金屬單質的主要物理性質(P95表4-2)
堿金屬 單質 顏色和狀態 密度(g﹒cm-3) 熔點 (℃) 沸點
(℃)
Li
Na
K
Rb
Cs
銀白色，柔軟
銀白色，柔軟
銀白色，柔軟
銀白色，柔軟
略帶金色光澤，柔軟
0.534 180.5 1347
0.97 97.81 882.9
0.86 63.65 774
1.532 38.89 688
1.879 28.40 678.4
密度逐漸增大且K反常
熔點逐漸降低
沸點逐漸降低
1、堿金屬元素 (第ⅠA族除去氫元素)
ⅰ.色態：有金屬光澤、固體，大多數呈銀白色(Cs略 帶金色光澤)
ⅱ.硬度：質地柔軟
ⅲ.導電導熱性：熱和電的良導體
ⅳ.密度：密度小，
ⅴ.熔沸點：熔沸點低
①相似性
②遞變性
ⅰ.熔沸點：熔、沸點逐漸降低
ⅱ.密度：密度呈增大趨勢(K反常小)
(3)堿金屬的主要物理性質
原子結構與元素的性質
③自然界的存在：堿金屬在自然界均以化合態存在
④堿金屬的保存方法
原因：由于鋰的密度小于煤油的密度
ⅰ.單質鉀、鈉的保存：常保存在煤油或石蠟油里
ⅱ.單質鋰的保存：應保存在石蠟油中
(3)堿金屬的主要物理性質
原子結構與元素的性質
1、堿金屬元素 (第ⅠA族除去氫元素)
訓練2．下列關于堿金屬元素的敘述中，錯誤的是( )
A．堿金屬元素原子最外層都只有1個電子
B．依Li、Na、K、Rb、Cs，單質熔沸點升高，密度增大
C．隨核電荷數遞增，氫氧化物堿性增強
D．隨電子層數增加，原子半徑增大，金屬還原性增強
答案：Ｂ
B
鞏固訓練
Consolidate exercise
②鉀元素：鉀的化合物最大用途是做鉀肥。硝酸鉀還用于做藥。
③銣和銫元素：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。
(4)堿金屬元素的用途
原子結構與元素的性質
①鋰金屬：鋰電池是一種高能電池。鋰有機化學中重要的催化劑。
鋰是制造氫彈不可缺少的材料。鋰是優質的高能燃料，已經用于宇宙飛船、人造衛星和超聲速飛機。
訓練3、下列關于銫及其化合物的說法中，不正確的是( )
A. 氫氧化銫是一種強堿，易溶于水
B. 銫與水反應十分劇烈，甚至發生爆炸
C. 碳酸銫用酒精燈加熱可以生成氧化銫和二氧化碳
D. 硫酸銫、碳酸銫、硝酸銫都是易溶于水
C
鞏固訓練
Consolidate exercise
課 堂 小 結
板書提綱
Blackboard-writing outline
四.原子結構與元素的性質
1.堿金屬元素 (第ⅠA族除去氫元素)
(1)堿金屬元素的原子結構特點
①相似性：最外層電子數均為1
②遞變規律：隨著核電荷數的遞增，電子層數逐漸增多，原子半徑逐漸增大
(2)堿金屬的化學性質
4Li＋O2==== 2Li2O
點燃
2Na＋O2 ==== Na2O2
點燃
K ＋ O2 ==== KO2
點燃
4Li＋O2===2Li2O
4Na＋O2 ===2Na2O
2K＋O2 ===K2O2
①堿金屬與非金屬單質(如O2)反應
(2)堿金屬的化學性質
②堿金屬與H2O反應
2Li ＋ 2H2O=== 2LiOH ＋ H2↑ (緩慢)
2Na ＋ 2H2O === 2NaOH ＋ H2↑(劇烈)
2K ＋ 2H2O === 2KOH ＋ H2↑ (激烈)
2Rb＋2H2O ===2RbOH＋H2↑(遇水爆炸)
2Cs＋2H2O ===2CsOH＋H2↑(遇水爆炸)
(3)堿金屬的主要物理性質
有金屬光澤、固體，大多 數呈銀白色(Cs略帶金色光澤)，質地柔軟，熱和電的良導體。
(4)堿金屬元素的用途
練習1. 關于鈉和鉀元素的比較中，不正確的是( )
A．鉀原子失電子比鈉原子容易
B．鉀離子氧化性比鈉離子強
C．鉀與水反應比鈉劇烈
D．KOH堿性比NaOH強
答案：Ｂ
B
練習2. 下列關于堿金屬的敘述中正確的是( )
A．堿金屬單質與水反應都能生成堿和H2
B．堿金屬單質都是質軟、熔點低、密度均小于1的輕金屬
C．堿金屬元素隨原子半徑增大，原子核吸引最外層電子的能力增強
D．堿金屬單質在空氣中燃燒都生成過氧化物
答案：Ａ
A
練習3、堿金屬鈁(Fr)具有放射性，它是堿金屬元素中最重的元素，下列預言錯誤的是( )
Ａ.在堿金屬中它具有最大的原子半徑
Ｂ.它的氫氧化物化學式為FrOH,是一種極強的堿
C.鈁在空氣中燃燒時,只生成Fr2O
D.它能跟水反應生成相應的堿和氫氣,由于反應劇烈而發生爆炸.
Ｃ
練習4、(雙選)下列關于鉀、鈉、銣、銫的說法中，不正確的是 ( )
A.原子半徑隨核電荷數的增大而增大
B.單質的密度均小于1
C.其氫氧化物中，堿性最強的CsOH
D.氧化能力最強的是鈉離子
B D
單質的還原性：Na < K < Rb < Cs
離子的氧化性：Na+ > K+ > Rb+ > Cs+

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