1、原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质一、碱金属元素LiNaKRbCsFr1.1. A A 族族( (除氢外除氢外) )的元素的元素称为碱金属称为碱金属，它们的原子结构有何异同？，它们的原子结构有何异同？元素元素名称名称元素元素符号符号核电核电荷数荷数原子结构示原子结构示意图意图最外层最外层电子数电子数电子层电子层数数原子半原子半径径(nm)(nm)碱碱金金属属元元素素锂锂0.1520.152钠钠0.1860.186钾钾0.2270.227铷铷0.2480.248铯铯0.2650.265LiLiNaNaK KRbRbCsCs3 311111919373755551 11 11 11 11 1
2、2 23 34 45 56 6一、碱金属元素一、碱金属元素1 1、原子结构、原子结构相似性：相似性： 原子结构的原子结构的 相同，相同， 都为都为 。最外层电子数最外层电子数1 1个个递变性：递变性：从从LiLi到到CsCs：核电荷数依次核电荷数依次 ；电子层数逐渐电子层数逐渐 ；原子半径逐渐原子半径逐渐 ；增大增大增多增多增大增大锂锂 LiLi铷铷 RbRb钠钠 NaNa阅读课本阅读课本P95 P95 表表4-24-2，试着归纳碱金属物理性质的相似性和递变性试着归纳碱金属物理性质的相似性和递变性碱金属单质颜色和状态密度(g.cm3)熔点()沸点()Li银白色，柔软0.534180.51347
3、Na银白色，柔软0.9797.81882.9K银白色，柔软0.8663.65774Rb银白色，柔软1.53238.89688Cs略带金属光泽，柔软1.87928.40678.4表表4-2 4-2 碱金属单质的主要物理性质碱金属单质的主要物理性质熔沸点逐渐降低熔沸点逐渐降低最轻的金属，保最轻的金属，保存在石蜡里存在石蜡里密度反常，比密度反常，比钠的密度小钠的密度小2 2、碱金属单质的物理性质、碱金属单质的物理性质碱金属单质碱金属单质Li Na K Rb CsLi Na K Rb Cs 相似性相似性颜色颜色硬度硬度密度密度熔沸点熔沸点导电导热性导电导热性递变性递变性密度变化密度变化熔沸点变化熔沸点
4、变化柔软柔软较小较小较低较低强强逐渐增大逐渐增大（K K特殊）特殊）逐渐降低逐渐降低均为银白色（均为银白色（CsCs略带金色）略带金色）结构决定性质，可否从碱金属原子的结构角度推测其化学性质，是否完结构决定性质，可否从碱金属原子的结构角度推测其化学性质，是否完全相同呢？全相同呢？+37+372 2 8 8 1818 8 8 1 1+55+552 2 8 8 1818 18188 8 1 1+3+32 2 1 1+19+192 2 8 8 8 8 1 1+11+112 2 8 8 1 1易失去易失去1 1个电子个电子 +1+1价阳离子价阳离子表现出还原性表现出还原性可与非金属、水等反应可与非金属
5、、水等反应【碱金属化学性质的比较碱金属化学性质的比较】 取一小块钾，擦干表面的煤油后放在取一小块钾，擦干表面的煤油后放在石棉网上加热，观察现象。同钠与氧气的石棉网上加热，观察现象。同钠与氧气的反应比较。反应比较。 3 3、化学性质、化学性质（1 1）与非金属的反应（以）与非金属的反应（以O O2 2为例）为例）钠、钾化学性质比较钠、钾化学性质比较钠钠 钾钾 与氧气与氧气反应反应 剧烈燃烧，剧烈燃烧，火焰火焰 色，生成色，生成 _色的固体色的固体 燃烧更剧烈，火焰燃烧更剧烈，火焰呈呈色色 （透过（透过蓝色钴玻璃观察）蓝色钴玻璃观察）黄黄淡黄淡黄紫紫碱金属碱金属化学反应方程式化学反应方程式反应剧反
6、应剧烈程度烈程度产物复产物复杂程度杂程度活泼性活泼性Li逐渐逐渐逐渐NaKRbCs增增大大增增大大4Li+O2=2Li2O2Na+O2=Na2O2K+O2=KO2元素元素条件条件现象现象产物产物结论结论LiNa加热加热 燃烧，剧烈燃烧，剧烈 NaNa2 2O O2 2 K 稍加热稍加热 燃烧，更剧烈燃烧，更剧烈 更复杂的氧化更复杂的氧化物物KOKO2 2 Rb Cs加热加热燃烧，较不剧烈燃烧，较不剧烈LiLi2 2O O接触空气接触空气不加热不加热剧烈剧烈更复杂的更复杂的氧化物氧化物接触空气接触空气不加热不加热剧烈剧烈LiCsLiCs，随电子层数随电子层数的递增，的递增， 单质的还单质的还原性
7、逐渐增原性逐渐增强；金属元强；金属元素的金属性素的金属性逐渐增强。逐渐增强。更复杂的更复杂的氧化物氧化物 钠、钾与水的反应钠、钾与水的反应钠与水反应反应方程式浮、熔、游、响、红浮、熔、游、响、红浮、熔、游、响、红，有浮、熔、游、响、红，有微弱爆炸微弱爆炸 2Na + 2H2Na + 2H2 2O 2NaOH + HO 2NaOH + H2 22K + 2H2K + 2H2 2O 2KOH + HO 2KOH + H2 2钾钾2 M + 2 H2 M + 2 H2 2O = 2 MOH + HO = 2 MOH + H2 2 ( M = Li, Na, K, Rb, Cs ) ( M = Li,
8、 Na, K, Rb, Cs )(2)(2)与水反应与水反应元素元素 现象现象 产物产物 结论结论 Li Li Na Na 剧烈反应，有剧烈反应，有“浮、熔、游、响、浮、熔、游、响、红红”现象现象( (2Na + 2H2Na + 2H2 2O = 2NaOH + HO = 2NaOH + H2 2) )K K更剧烈，气体会燃烧，轻微爆炸更剧烈，气体会燃烧，轻微爆炸( (2Na + 2H2Na + 2H2 2O = 2NaOH + HO = 2NaOH + H2 2) )RbRbCsCs从从LiLi到到CsCs，活动性，活动性增强增强会反应，比会反应，比NaNa缓慢缓慢遇水燃烧，甚至爆炸遇水燃烧
9、，甚至爆炸对应对应的碱的碱和氢和氢气气碱金属单质化学性质的相似性和递变性碱金属单质化学性质的相似性和递变性结构结构性质性质相相似似性性最外层都只有最外层都只有_单质都具有较强的单质都具有较强的_; _; 都能与都能与_反应。反应。递递变变性性从从LiCs:LiCs:电子层数逐渐电子层数逐渐_;_;原子半径逐渐原子半径逐渐_:_:原子核对最外层电原子核对最外层电子的引力逐渐子的引力逐渐_。失电子能力逐渐失电子能力逐渐_;_;与与O O2 2、H H2 2O O反反应剧烈程度逐渐应剧烈程度逐渐_；最高价氧化物对应的水化物最高价氧化物对应的水化物的碱性逐的碱性逐渐渐_，如，如LiOHLiOH_ _
10、CsOHCsOH, ,金属性金属性逐渐逐渐_决定决定1 1个电子个电子增多增多增大增大减弱减弱还原性还原性O O2 2、H H2 2O O增强增强增大增大增强增强NaOHNaOHKOHKOHRbOHRbOH增强增强Li Na K Rb CsLi Na K Rb Na Na+ + K K+ + Rb Rb+ + Cs Cs+ + 碱金属元素从上到下（碱金属元素从上到下（Li Li 、NaNa、K K、RbRb、CsCs），随着核电），随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐，原子半径，原子半径逐渐逐渐, ,原子核对原子核对 的引力逐渐减弱，原子失的
11、引力逐渐减弱，原子失电子的能力逐渐电子的能力逐渐_。增多增多最外层电子最外层电子增强增强 元素的金属性逐渐元素的金属性逐渐，金属单质的还原性逐渐，金属单质的还原性逐渐, ,与与水和氧气的反应越来越水和氧气的反应越来越，生成的氧化物越来越，生成的氧化物越来越。最。最高价氧化物对应水化物的碱性越来越高价氧化物对应水化物的碱性越来越。增强增强剧烈剧烈复杂复杂强强增大增大增强增强总结：总结：碱金属元素的递变规律碱金属元素的递变规律碱金属元素原子结构化学性质物理性质核电荷数电子层数原子半径核对最外层电子的吸引力金属性 对应碱的碱性密度熔沸点LiNaKRbCs增增加加增增加加增增加加减减弱弱增增强强增增大
12、大(K(K除除外外) )降降低低增增强强复习提问1、碱金属元素包括哪些元素？原子结构有何共同特征与不同点？2、碱金属元素单质具有氧化性还是还原性？该性质的变化趋势是怎么样的？3、碱金属元素单质与氧气、水反应有何递变性？最高价氧化物对应的水化物呢？金属性呢？金属元素的金属性强弱判断依据：金属元素的金属性强弱判断依据：1 1、根据金属单质与水或者与酸反应置换出氢的难、根据金属单质与水或者与酸反应置换出氢的难易程度。置换出氢越容易，则金属性越强。易程度。置换出氢越容易，则金属性越强。2 2、根据金属元素最高价氧化物对应水化物碱性强弱。、根据金属元素最高价氧化物对应水化物碱性强弱。碱性越强，则原金属元
13、素的金属性越强。碱性越强，则原金属元素的金属性越强。【例题例题】已知金属已知金属A A可与冷水反应，金属可与冷水反应，金属B B和和热水才能反应，金属热水才能反应，金属C C和水不能反应，判断金属和水不能反应，判断金属A A、B B、C C金属性强弱如何？金属性强弱如何？金属性金属性A A B B C C 1. 1.锂电池是一种高能电池。锂电池是一种高能电池。 锂有机化学中重要的催化剂。锂有机化学中重要的催化剂。 锂制造氢弹不可缺少的材料。锂制造氢弹不可缺少的材料。 锂是优质的高能燃料（已经锂是优质的高能燃料（已经 用于宇宙飞船、人造卫星和用于宇宙飞船、人造卫星和 超声速飞机）。超声速飞机）。
14、 4 4铷铯主要用于制备光电管、真空管。铯原铷铯主要用于制备光电管、真空管。铯原子钟是目前最准确的计时仪器。子钟是目前最准确的计时仪器。3 3钾的化合物最大用途是做钾肥。硝酸钾还用于钾的化合物最大用途是做钾肥。硝酸钾还用于做火药。做火药。碱金属元素的用途：碱金属元素的用途：2.2.钠钾钠钾合金可合金可以用作以用作核反应核反应堆的导堆的导热剂热剂1.关于碱金属元素的说法中正确的是关于碱金属元素的说法中正确的是( )A. A族元素都是碱金属元素族元素都是碱金属元素B. Rb与与K分别与酸反应，分别与酸反应，K更剧烈更剧烈C. Cs常温下与水反应会发生爆炸常温下与水反应会发生爆炸D. 金属钾具有强还
15、原性金属钾具有强还原性,K+具有强氧化性具有强氧化性C C二、卤族元素F FClClBrBrI I结合下表，推测卤族元素的原子结构和性质有什么相似性和递变性？结合下表，推测卤族元素的原子结构和性质有什么相似性和递变性？元素名元素名称称元素符元素符号号核电荷数核电荷数原子结构示意图原子结构示意图最外层电子最外层电子数数电子层电子层数数原子半径原子半径(nm)(nm)氟0.0710.071氯0.0990.099溴0.1140.114碘0.1330.133F FClClBrBrI I9 91717353553537 77 77 77 72 23 34 45 51.1.卤族元素的卤族元素的原子原子结构
16、特点结构特点相同点：最外层上都有相同点：最外层上都有_个电子；个电子；递变性：从递变性：从F FI I，核电荷数逐渐，核电荷数逐渐_，电子层数逐渐，电子层数逐渐_，原子半径逐渐，原子半径逐渐_。7增多增多增多增多增大增大氯气液溴碘氟气卤素单质颜色和状态密度(g.cm3)熔点()沸点()F2淡黄绿色，气体1.69-219.6-188.1Cl2黄绿色，气体3.214-101-34.6Br2深红棕色，液体3.119-7.258.78I2紫黑色，固体4.93113.5184.4表表43 43 卤素单质的主要物理性质卤素单质的主要物理性质常温下，唯一的常温下，唯一的液态非金属单质液态非金属单质2.2.卤
17、素单质的卤素单质的物理性质物理性质F F2 2ClCl2 2BrBr2 2I I2 2颜色：浅黄绿色 黄绿色深红棕色 紫黑色熔沸点： 气体气体液体固体密度：Br反常水溶性： 反应溶解溶解微溶颜色加深颜色加深熔沸点逐渐增大熔沸点逐渐增大密度逐渐增大趋势密度逐渐增大趋势水溶性逐渐减小水溶性逐渐减小递递变变性性相相似似性性卤素单质都有颜色，不易溶于水（氟除外），卤素单质都有颜色，不易溶于水（氟除外），易溶于苯、易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂四氯化碳等有机溶剂（萃取原理）。（萃取原理）。最外层7个电子原子结构性质决定具有氧化性容易得1个电子相似性：请试着推测一下氟氯溴碘在化学性质上的相似性和递变性结构上
18、的相同结构上的相同（最外层（最外层7 7个电子）个电子）（1 1）都能与金属反应生成金属卤化物）都能与金属反应生成金属卤化物（2 2）都能与氢气反应生成卤化氢（）都能与氢气反应生成卤化氢（HXHX）（3 3）都能与水反应都能与水反应（4 4）都能与碱反应）都能与碱反应（氯气的性质）（氯气的性质）性质上的相似性质上的相似决决定定氯气的化学性质氯气的化学性质（1 1）与金属反应）与金属反应如：3Cl2+2Fe=2FeCl3（2 2）与）与H H2 2反应反应 Cl2+H2=2HCl（强光照射爆炸）（3 3）与水反应）与水反应Cl2+H2O=HCl+HClO（4 4）与碱反应）与碱反应Cl2+ 2N
19、aOH = NaCl + NaClO +H2O(1)X(1)X2 2与金属单质反应与金属单质反应 通式：通式： X X2 2+ +金属金属 金属卤化物金属卤化物 2 2Na +ClNa +Cl2 2= =2 2NaClNaCl 2Na+Br 2Na+Br2 2=2NaBr=2NaBr 2Na+ 2Na+I I2 2=2Na=2NaI I特殊：特殊： I I2 2与变价金属生成低价盐与变价金属生成低价盐 Fe+IFe+I2 2=FeI=FeI2 2 2Cu+I 2Cu+I2 2=2CuI =2CuI 2.卤素单质的化学性质相同相同: :I2+H2O=HI+HIO不同不同: :2F2+2H2O=4
20、HF+O2Cl2+H2O =HCl+HClOBr2+H2O=HBr+HBrO(2)(2)卤素单质卤素单质与水反应与水反应(3)(3)卤素单质卤素单质与氢气反应与氢气反应H2 +F2 =2HF在暗处能剧烈化合并发生爆炸，生成在暗处能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定的氟化氢很稳定H2 +Cl2 = 2HCl光照或点燃发生反应，生成的氯化氢较稳定H2 +Br2 = 2HBr加热至一定温度才能反应，生成的溴化氢不如氯化氢稳定不断加热才能缓慢反应；碘化氢不稳定，在同一条件下同时分解为H2和I2，是可逆反应光照或点燃相似性：与氢气反应生成相应的氢化物：_递变性：规律：F2 Cl2 Br2 I2 与氢
21、气反应难易程度：依次_与氢气反应剧烈程度：依次_生成氢化物的稳定性：依次_卤素的非金属性强弱：依次_X2H2=2HX减弱减弱减弱减弱(HFHClHBrHI)易易难难减弱减弱实验4-1现象化学方程式将少量氯水分别加入盛有KBr溶液和KI溶液的试管中，振荡,观察溶液颜色变化。无色溶液变成橙色(3)(3)卤素单质间的置换反应卤素单质间的置换反应2KBrCl2=2KClBr22KICl2=2KClI2氧化性：氧化性：Cl2Br2 Cl2I2无色溶液变成棕黄色2Br - + Cl2 = Br2 + 2Cl-2I-+ Cl2 = I2 + 2Cl-实验4-1现象化学方程式将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中
22、，振荡，观察溶液颜色变化。2KIBr2=2KBrI2氧化性：氧化性：Br2 I2无色溶液变成棕黄色2I-+Br2 =I2+2Br -卤素单质的氧化性： 得出结论：氧化性强弱：卤素离子的还原性： F-Cl-Br -Cl2Br2I2通过三个实验，能得出什么结论？通过三个实验，能得出什么结论？（氧化性减弱）（氧化性减弱）（还原性增强）（还原性增强）将将F2通入饱和的通入饱和的NaCl溶液中能否置换出溶液中能否置换出Cl2?为什么？为什么？因为因为氟气具有强氧化性，会先与水反氟气具有强氧化性，会先与水反2F2+2H2O=4HF+O2所以氟气不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质卤族元素单质化学性质的
23、相似性和递变性卤族元素单质化学性质的相似性和递变性结构结构性质性质相相似似性性最外层都只有最外层都只有_单质都具有较强的单质都具有较强的_;_;都能与都能与_反应。反应。递递变变性性从从FI:FI:电子层数逐渐电子层数逐渐_;_;原子半径逐渐原子半径逐渐_:_:原子核对最外层原子核对最外层电子的引力逐渐电子的引力逐渐_。得电子能力逐渐得电子能力逐渐_;_; 最高价氧化最高价氧化物对应的水化物的酸性物对应的水化物的酸性逐渐逐渐_，如如HClOHClO4 4_,_, HClO HClO4 4是已知无机含氧是已知无机含氧酸中的酸性最强。酸中的酸性最强。从从FIFI非金属性非金属性逐渐逐渐_决定决定7
24、 7个电子个电子增多增多增大增大减弱减弱氧化性氧化性H H2 2、H H2 2O O、金属、金属、NaOHNaOH减弱减弱HBrOHBrO4 4HIOHIO4 4减弱减弱减弱减弱非金属元素的非金属性强弱判断依据非金属元素的非金属性强弱判断依据1 1、单质与氢气化合的难易程度、单质与氢气化合的难易程度 2 2、气态氢化物的稳定性强弱、气态氢化物的稳定性强弱3 3、最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱、最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱卤族元素的原子结构与化学性质的递变关系卤族元素的原子结构与化学性质的递变关系随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性逐渐随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性逐渐_，卤族元
25、素的非金属性逐渐，卤族元素的非金属性逐渐_。减弱减弱减弱减弱卤族元素化学性质的相似性和递变性卤族元素化学性质的相似性和递变性1 1相似性相似性（1 1）都能与金属反应生成金属卤化物）都能与金属反应生成金属卤化物（2 2）都能与氢气反应生成卤化氢（）都能与氢气反应生成卤化氢（HXHX）（3 3）都能与水反应都能与水反应（4 4）都能与碱反应）都能与碱反应化合物化合物最高价氧化物对应的水化物（除氟外）都为强酸最高价氧化物对应的水化物（除氟外）都为强酸2递变性递变性具体情况如下：具体情况如下：物质物质性质性质递变规律递变规律(F(F2 2I I2 2) )单质单质氢化物氢化物最高价氧化物最高价氧化物对应的水化物对应的水化物( (氟除外氟除外) )与氢气反应与氢气反应稳定性稳定性酸性酸性反应越来越难反应越来越难逐渐减弱逐渐减弱逐渐减弱逐渐减弱 在元素周期表中，同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。所以，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。A Li Na K Rb Cs AFClBrIAt金金属属性性增增强强非非金金属属性性减减弱弱
