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原子結(jié)構(gòu)和元素周期律
第一節(jié)
第4課時 堿 金 屬 元 素
1.元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)之間有什么關(guān)系呢？
原子結(jié)構(gòu)
元素的性質(zhì)
決 定
2.我們把ⅠA 族(除氫)稱為堿金屬，為什么要把它們編在一個族呢？
→最外層電子數(shù)均為1，化學(xué)性質(zhì)相似。
(一) 堿金屬元素
【閱讀P93】查閱元素周期表中的有關(guān)信息,填寫P93表格，
你從中發(fā)現(xiàn)常見的堿金屬元素有哪些 其原子結(jié)構(gòu)有何特點？
鋰
銫
銣
鉀
鈉
Fr
鈁
具有放射性，
中學(xué)不做研究
鋰(Li)
鈉(Na)
鉀(K)
銣(Rb)
銫(Cs)
【表1】堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)特點
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
鈉
鉀
銣
銫
Li
Na
K
Rb
Cs
3
11
19
37
55
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
+ 3
2 1
+11
2 8 1
+19
2 8 8 1
+37
2 8 18 8 1
+55
2 8 18 18 8 1
0.152
0.186
0.227
0.248
0.265
(1)堿金屬原子結(jié)構(gòu)
鋰
鈉
鉀
銣
銫
原子結(jié)構(gòu)的異同
從Li 到Cs，
1.相同點：
2.遞變性：
最外層電子數(shù)均為 ，
均易 電子，具有強 性；
1
失去
還原
電子層數(shù)逐漸 ，原子半徑逐漸 。
增多
增大
（推測：還原性逐漸 ）
增 強
探究2：堿金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的比較 P94
【問題與預(yù)測】
1.回憶第二章學(xué)過的知識，鈉有哪些化學(xué)性質(zhì)？
2.結(jié)合鋰、鈉、鉀的原子結(jié)構(gòu)特點，
請你預(yù)測鋰、鉀可能具有哪些與鈉相似的化學(xué)性質(zhì)。
與非金屬反應(yīng)
與水反應(yīng)
與酸溶液反應(yīng)
與鹽溶液反應(yīng)
鈉的化學(xué)性質(zhì)——強還原性
Na － e- → Na+
2Na + O2 === Na2O2
△
2Na＋2 H2O = 2NaOH＋H2↑
2Na＋2H＋= 2Na＋＋H2↑
2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+H2↑+Cu(OH)2↓
①Na、K與氧氣反應(yīng)進行對比
各取一小塊鉀和鈉，擦干表面的煤油后放在坩堝或陶土網(wǎng)上加熱，觀察現(xiàn)象。
鈉、鉀化學(xué)性質(zhì)的比較
【P94】 2.實驗與觀察
①Na、K與氧氣反應(yīng)進行對比
鉀 鈉
更劇烈，紫色火焰
劇烈燃燒，黃色火焰
鈉、鉀化學(xué)性質(zhì)的比較
【P94】 2.實驗與觀察
鉀在空氣中燃燒
各取一小塊鉀和鈉，擦干表面的煤油后放在坩堝或陶土網(wǎng)上加熱，觀察現(xiàn)象。
點燃
２Na＋O２=== Na2O2
點燃
4Li＋O２=== 2Li2O
反應(yīng)越來越劇烈,產(chǎn)物越來越復(fù)雜
1)與氧氣的反應(yīng)：
Li Na K Rb Cs
常溫
4Na＋O２=== 2Na2O
常溫
２K＋O２=== K2O2
點燃
K＋O２=== KO2
超氧化鉀
過氧化鈉
氧化鋰
證明: 金屬性
Li Na K Rb Cs
< < < <
2.堿金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)
(Li的燃燒產(chǎn)物只有一種）
2Rb + 3O2 ==== 2RbO3
點燃
（臭氧化銣）
Rb、Cs與O2反應(yīng)更劇烈，產(chǎn)物更復(fù)雜。
②Na、K與水反應(yīng)進行對比
Na與水反應(yīng)
K與水反應(yīng)
鈉、鉀化學(xué)性質(zhì)的比較
【P94】 2.實驗與觀察
②Na、K與水反應(yīng)進行對比
鈉
反應(yīng)方程式
浮、熔、游、響、紅
浮、熔、游、響、紅，
氣體會燃燒，有微弱爆炸
2Na+2H2O =2NaOH+H2↑
2K + 2H2O=2KOH + H2↑
鉀
Na與水反應(yīng)
K與水反應(yīng)
鈉、鉀化學(xué)性質(zhì)的比較
【P94】 2.實驗與觀察
與水反應(yīng)現(xiàn)象
2)與H2O反應(yīng)
2Li + 2H2O = 2LiOH + H2 ↑
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑（劇烈）
2K + 2H2O = 2KOH + H2 ↑（很劇烈）
反應(yīng)通式: 2M + 2H2O = 2MOH + H2 ↑
Rb、Cs遇水立即燃燒，爆炸！
堿性：
證明: 金屬性
Li Na K Rb Cs
< < < <
LiOH NaOH KOH RbOH CsOH
< < < <
以上均為強堿，其中CsOH是自然界中最強的堿！
注意：堿金屬都不能在水溶液中置換出其他的金屬單質(zhì)。
試分析K投入CuSO4溶液中的反應(yīng)現(xiàn)象？
(十分緩慢,因為生成的LiOH微溶于水,反應(yīng)慢,且Li不熔化)
2.堿金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)
討論1：堿金屬與鹽酸：
2R+2H+= 2R++H2
討論2：堿金屬與鹽溶液：
先與水反應(yīng)，再考慮生成的堿能否與鹽反應(yīng)
討論3：Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+也具有強還原性嗎？
沒有。
有較弱的氧化性。
氧化性： Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+
(1)堿金屬元素結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性
Li Na K Rb Cs
1.相似性：
最外層上都只有一個電子
化學(xué)性質(zhì)相似
1)易失去電子，表現(xiàn)出強還原性
2)化合物中均顯+1價
2.遞變性：
核電荷數(shù)↑
電子層數(shù)↑
原子半徑↑
核對最外層電子的引力↓
失電子能力↑
還原性↑
金屬性↑
牢記規(guī)律
在元素周期表中，同主族元素從上到下原子核外電子層數(shù)依次______，原子半徑逐漸______，失電子能力逐漸______，金屬性逐漸______。
還原性：Li < Na < K < Rb < Cs
氧化性：Li+> Na+ > K+ > Rb+ >Cs+
易失難得
增多
增大
增強
增強
1.根據(jù)金屬單質(zhì)與水或者與酸反應(yīng)置換出氫的難易程度。
置換出氫越容易，則金屬性越強。
元素金屬性強弱判斷依據(jù)
2.根據(jù)金屬元素最高價氧化物對應(yīng)水化物堿性強弱。
堿性越強，則原金屬元素的金屬性越強。
4.根據(jù)對應(yīng)陽離子的氧化性強弱判斷。
金屬陽離子氧化性越弱，則元素金屬性越強。
歸納總結(jié)
(P95注釋①)
3. 金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)
→下列敘述中，肯定a金屬比b金屬活潑性強的是（ ）
A．a(chǎn)原子的最外層電子數(shù)比b原子的最外層電子數(shù)少
B．a(chǎn)原子電子層數(shù)比b原子的電子層數(shù)多
C．1mol a 從酸中置換H+生成的H2比1 mol b從酸中置換H+生成的H2多
D．常溫時， a能從水中置換出氫，而b不能。
D
【表4-2】堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)P95
分析:堿金屬單質(zhì)在物理性質(zhì)上的相似性和遞變性。
堿金屬單質(zhì) 顏色和狀態(tài) 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
逐漸降低
逐漸增大(K反常)
鋰是最輕的金屬,
保存在石蠟里
Li Na K Rb Cs
1.相似性:
2.遞變性:
銀白色有金屬光澤
密度呈 趨勢(但K 反常)
3.堿金屬元素的物理性質(zhì)
導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好
熔點低（均小于200℃）
密度小
硬度小,都較柔軟,有延展性
(與鈉相似)
(ρ石蠟< ρLi < ρ煤油< ρK < ρNa < ρ水 < ρRb < ρCs)
(銫略帶金色)
(K 反常)
熔、沸點逐漸 .
增大
降低
(鋰是最輕的金屬)
Cs的熔點28.4℃
【注意】 鈉、鉀常保存在煤油中，因為鋰的密度比煤油的密度小而保存在石蠟油中。
注意：堿金屬元素的個體差異：
(1)Na、K通常保存在煤油中，Li通常用石蠟油密封。
(2)堿金屬還原性最強的是Cs，最弱的是Li。
(3)第ⅠA族并不全部是堿金屬，還有氫元素。
(4)堿金屬元素只有Li與O2反應(yīng)產(chǎn)物是一種Li2O，
其他元素與O2反應(yīng)的產(chǎn)物最少有兩種。
(5)堿金屬元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物中只有LiOH微溶，其他均為易溶于水的強堿。
(6)堿金屬元素從上到下密度逐漸增大，但是K的密度比Na小。
1.鋰電池是一種高能電池。
鋰有機化學(xué)中重要的催化劑。
鋰制造氫彈不可缺少的材料。
鋰是優(yōu)質(zhì)的高能燃料(已經(jīng)用于宇宙飛船、人造衛(wèi)星和超聲速飛機)。
3. 銣、銫主要用于制備光電管、真空管。
銫原子鐘是目前最準(zhǔn)確的計時儀器。
2.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：
1.關(guān)于堿金屬單質(zhì)的性質(zhì)敘述錯誤的是( )。
A．都能夠在空氣中燃燒
B．都能夠與水劇烈反應(yīng)
C．都是密度比較小、熔點比較低的金屬
D．都可以保存在煤油中
D
2.天然存在的金屬鈁(Fr)極微量。已知它是堿金屬元素中最重的元素。其中不正確的敘述是( )。
A．該元素的原子在堿金屬元素中電子層數(shù)最多
B．在空氣中燃燒時生成氧化物Fr2O
C．氧化物對應(yīng)的水化物是極強的堿
D．其單質(zhì)的熔點比金屬鈉的熔點高
BD
3.有關(guān)堿金屬的敘述正確的是(　　)
A.隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬單質(zhì)的熔點逐漸降低，密度逐漸增大
B.堿金屬單質(zhì)的金屬性很強，均易與氯氣、氧氣、氮氣等發(fā)生反應(yīng)
C.碳酸銫加熱時不能分解為二氧化碳和氧化銫
D.無水硫酸銫的化學(xué)式為Cs2SO4，它不易溶于水
(K 反常)
堿金屬中除鋰外,均不與N2直接反應(yīng)
(類比Na2CO3)
(類比Na2SO4)
×
×
√
C
4.鉀、銣、銫在過量的氧氣中燃燒均生成黃色的超氧化物(如KO2)。
下列說法不正確的是（ ）
A．在450℃、15MPa 的壓力下， Na與O2反應(yīng)也能夠得純凈的NaO2，
常溫下Na2O2的穩(wěn)定性比NaO2好
B．CsO2具有強氧化性，能與水反應(yīng)生成O2，其中水作還原劑
C．4KO2+2CO2= 2K2CO3+3O2，因此可用來作氧氣源
D．KO2與水反應(yīng)后的溶液呈強堿性
B
5.已知鋇的活動性處于鉀和鈉之間，則下述說法中可能實現(xiàn)的是(　　)
A．鋇可從KCl溶液中置換出K
B．鋇可從冷水中置換出氫氣
C．鋇可從NaCl溶液中置換出Na
D．在溶液中Ba2+可氧化金屬鋅Zn，使之成為Zn2+
B
6.已知銣與另一種堿金屬元素共46克，與足量水反應(yīng)，生成標(biāo)況下氫氣22.4L，則另一種堿金屬元素可能為( )
A.鋰 B.鈉 C.鉀 D.銫
A
反應(yīng)通式： 2M + 2H2O = 2MOH + H2 ↑
1mol
46克
兩種金屬的平均分子量為：23

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