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(共30張PPT)
第一章 原子結構元素周期律
第三節 元素周期表的應用
1.3.2 研究同主族元素的性質
核心素養目標
宏觀辨識與微觀探析：
能從宏觀上觀察堿金屬與氧氣、水反應，鹵素單質與氫氣反應及鹵素間置換反應的現象，認識同主族元素性質的相似性和遞變性。
證據推理與模型認知：
通過對實驗現象、數據（如原子半徑、熔沸點等）的分析，推理得出同主族元素性質的遞變規律，構建解釋元素性質遞變的思維模型，并能運用該模型預測陌生元素的性質。
重點
同主族元素性質的相似性和遞變性；
原子結構理論對同主族元素性質遞變規律的解釋；
運用同主族元素性質規律預測陌生元素的性質；
難點
理解同主族元素原子結構變化與元素性質遞變之間的內在聯系；
掌握堿金屬元素和鹵族元素性質遞變規律中的特殊情況
課前導入
課前導入
同學們，在日常生活中，我們可能都注意過一些有趣的現象。比如醫院里用于消毒的碘酒，其中的碘元素就來自鹵族元素家族。碘單質在常溫下是紫黑色固體，易升華，這一獨特性質使它在醫藥等領域有重要應用。再看我們日常使用的食鹽，主要成分是氯化鈉，鈉元素屬于堿金屬元素。金屬鈉在自然界中不能以單質形式存在，總是以化合物的形式出現，像氯化鈉、碳酸鈉等。
這些元素雖然在生活中常見，但它們的性質卻有著奇妙的規律。鹵族元素中的氟氣、氯氣、溴、碘，它們的性質既有相似之處，又有明顯差異；堿金屬元素里的鋰、鈉、鉀等，同樣如此。那么，這些同主族元素的性質到底有怎樣的相似性和遞變性呢？這背后又和它們的原子結構有著怎樣的聯系？帶著這些疑問，讓我們一起走進今天 “研究同主族元素的性質” 的學習，去探索元素世界里的奇妙規律。
01
堿金屬元素的原子結構與性質
同主族元素原子結構和性質的相似性
在元素周期表中，位于同一主族的元素原子的最外層電子數相同，因此同主族元素具有相似的性質。
例如，ⅠA 族中的金屬元素鋰（Li）、鈉（Na）、鉀（K）、銣（Rb）、銫（Cs）、鈁（Fr）等稱為堿金屬元素。堿金屬元素具有相似的性質，原子的最外層都只有 1 個電子，元素的最高化合價為 +1 價。
堿金屬元素原子結構
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 Li 3 1 2 0.152
鈉 Na 11 1 3 0.186
鉀 K 19 1 4 0.227
銣 Rb 37 1 5 0.248
銫 Cs 55 1 6 0.265
不難發現，隨著電子層數的增加，原子半徑逐漸增大
堿金屬的物理性質
單質 顏色和狀態 熔點/℃ 沸點/℃ 密度/g cm-3
Li 銀白色固體 180.5 1314 0.534
Na 銀白色固體 97.82 881.4 0.971
K 銀白色固體 63.38 759 0.856
Rb 銀白色固體 39.31 691 1.532
Cs 略帶金色光澤固體 28.44 668.2 1.8785
逐 漸 降 低
逐 漸 降 低
逐漸增加
K的密度大于煤油、使用石蠟密封
堿金屬的化學性質
物質的性質 遞變規律(Li→Cs)
單質 與氧氣反應 反應越來越劇烈,產物越來越復雜,Li只能生成Li2O;Na能生成Na2O和Na2O2;K能生成K2O、K2O2和KO2等
與水反應 反應越來越劇烈,Na與水劇烈反應,K與水反應比Na與水反應更劇烈,Rb、Cs遇水發生劇烈爆炸
最高價氧化物對應水化物的堿性 堿性:LiOH同主族(從上到下)元素性質的遞變規律
(1)同主族元素性質的相似性的原因
同主族元素原子的最外層電子數相同，所以同主族元素性質具有相似性。
(2)同主族元素性質的遞變性
同主族元素原子從上到下，核外電子層數依次增多，原子半徑逐漸增大，元素原子的得電子能力(元素的非金屬性)逐漸減弱，失電子能力(元素的金屬性)逐漸增強。
結構與性質 同周期 同主族
結 構 電子層數 相同 遞增
最外層電子數 遞增 相同
核內質子數 遞增 遞增
性質及應用 原子半徑 遞減 遞增
失電子能力(金屬性) 減弱 增強
得電子能力(非金屬性) 增強 減弱
最高價氧化物對應水化物的酸性 增強 減弱
最高價氧化物對應水化物的堿性 減弱 增強
氣態氫化物的熱穩定性 增強 減弱
氣態氫化物的還原性 減弱 增強
堿金屬的原子結構與化學性質的關系
原子結構的相似性
元素性質的相似性
在化合物中化合價為+1
堿金屬元素最外層只有一個電子
原子結構的遞變性
元素性質的遞變性
①原子失去最外層電子的能力逐漸增強
②原子半徑依次增大
堿金屬元素原子電子層數從上到下依次增多
決定
決定
02
鹵族元素的原子結構與性質
鹵族元素概述
ⅦA 族元素氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）等稱為鹵族元素。
鹵族元素原子的最外層都有 7 個電子，元素的最高化合價為 +7 價（F 除外），最低化合價為 -1 價；
元素原子的得電子能力強，是活潑的非金屬元素。
鹵族元素物理性質
鹵族元素單質 顏色和狀態 熔點/℃ 沸點/℃
F 淡黃綠色氣體 -219.6 -188.1
Cl 黃綠色氣體 -101.5 -34.04
Br 深紅棕色液體 -7.25 58.8
I 紫黑色固體 113.6 185.2
逐 漸 升 高
逐 漸 升 高
顏色逐漸加深
由氣態逐漸變為固態
實驗探究
探究鹵族元素性質的相似性和遞變性
請你分析鹵族元素性質的相似性和遞變性，并選取典型代表物驗證你的預測。
實驗目的
分別以鹵族元素單質和鹵化物為典型代表物設計實驗，驗證你對鹵族元素性質的相似性和遞變性的預測。
實驗用品
NaCl 溶液，NaBr 溶液，KI 溶液，氯水，溴水，碘水，淀粉溶液，四氯化碳；燒杯，試管，膠頭滴管。
方法引導
檢驗溴單質、碘單質的一種方法
溴單質、碘單質在四氯化碳中的溶解度均大于它們在水中的溶解度。利用這一性質，可以向含有溴單質、碘單質的水溶液中加入四氯化碳，分別將它們從水溶液中提取出來。四氯化碳難溶于水，且溴單質和碘單質在四氯化碳中分別呈橙色和紫色，可以利用這一方法，檢驗水溶液中溴單質或碘單質的存在。
鹵素單質與H2反應
鹵素 單質 反應條件 化學方程式 產物穩定性
F2 暗處 H2+F2=2HF 很穩定
Cl2 光照或點燃 較穩定
Br2 加熱 不如氯化
氫穩定
I2 不斷加熱 不穩定
鹵素單質間的置換反應
→實驗現象：靜置后,溶液呈橙色
→化學方程式：Cl2+2KBr=Br2+2KCl
→實驗現象：靜置后,溶液呈黃色
→化學方程式：Cl2+2KI=I2+2KCl
→實驗現象：靜置后,溶液呈棕褐色
→化學方程式：Br2+2KI=I2+2KBr
結論：
氧化性：
Cl2＞Br2＞I2
還原性：
Cl-＜Br-＜ I-
鹵素單質的相似性
◆都能與H2反應。
◆都能與大多數金屬反應，如2Fe＋3Br2===2FeBr3；Fe＋I2FeI2。
◆能與冷的稀堿溶液反應：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2、I2除外)。
◆鹵素單質間的置換反應
將氯水滴入溴化鈉溶液：2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2。
將溴水滴入碘化鉀溶液：2KI＋Br2===2KBr＋I2。
鹵素單質的遞變性
物質的性質 遞變規律(F2→I2)
單質與氫氣反應 越來越難
氫化物 穩定性 逐漸減弱
還原性 逐漸增強
最高價氧化物對應水化物的酸性 逐漸減弱(氟除外)
鹵素單質的特殊性
◆氟無正價,無含氧酸,而Cl、Br、I都有正化合價和含氧酸。
◆HF是弱酸，能腐蝕玻璃，故應保存在鉛制器皿或塑料瓶中
◆Cl2易液化,Br2易揮發,I2易升華。
◆保存液溴的試劑瓶中加水，進行水封，不能用橡膠塞
◆常溫下呈液態的非金屬單質是Br2,淀粉遇I2變藍色。
◆活潑的鹵素單質能置換較不活潑的鹵素單質,但F2不能從NaCl溶液中置換出Cl2,原因是2F2+2H2O=4HF+O2。
03
課堂小結
04
課堂練習
1.下列關于堿金屬單質性質的敘述正確的是(　　)。
A.在空氣中加熱反應的生成物都是過氧化物
B.與水反應都能生成堿和氫氣
C.熔、沸點隨原子序數增加而升高
D.還原性隨原子電子層數增加而減弱
B
2.隨著鹵素原子半徑的增大,下列遞變規律正確的是(　　)。
A.單質的熔沸點逐漸降低
B.鹵素簡單陰離子的還原性逐漸增強
C.氣態氫化物的穩定性逐漸增強
D.單質與氫氣化合的能力逐漸增強
B
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,比KOH的堿性強
B.銫與水或酸溶液反應劇烈,都生成氫氣
C.Cs的還原性比Na強,故Na+的氧化性強于Cs+
D.Al的原子失電子能力強于Cs的原子失電子能力
D
4．硫酸鋇(BaSO4)是一種用于胃腸道造影檢查的輔助用藥。鋇(56Ba)與鎂(12Mg)是同族元素，關于鋇的性質的判斷正確的是
A．Ba是第五周期第ⅡA族元素 B．堿性：Ba(OH)2 > Mg(OH)2
C．金屬性：Ca > Ba D．離子半徑：Cs+ < Ba2+
B
Thanks
好好學習天天向上

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