化学必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律第一节 原子结构与元素周期表课堂教学课件ppt

这是一份化学必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律第一节 原子结构与元素周期表课堂教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，钠钾铷铯，最外层电子数均为1，电子层数，和原子半径不同，逐渐增多，逐渐增大，逐渐剧烈，逐渐复杂，逐渐增强等内容，欢迎下载使用。

一、碱金属元素1.碱金属的结构特点(1)按原子序数递增的顺序填写空白。①碱金属元素的名称分别为 ___________________。②碱金属的元素符号分别为__________________。③碱金属的核电荷数分别为__________________。
Li、Na、K、Rb、Cs
3、11、19、37、55
④碱金属元素的原子结构示意图分别为
⑤碱金属元素电子层数分别为2、3、4、5、6。⑥碱金属元素原子半径/nm:0.152、0.186、0.227、0.248、0.265。
(2)结论:①碱金属元素原子结构的共同点是__________________,不同点是________________________。②变化规律:随着核电荷数的增加,电子层数和原子半径的变化规律分别是_________、_________。
2.碱金属的性质(1)物理性质
(2)化学性质①与O2反应a.Li、Na、K与O2反应的化学方程式分别为___________________、___________________、________________。
4Li+O2 2Li2O
2Na+O2 Na2O2
K+O2 KO2
b.反应程度变化趋势:从Li到Cs_________。c.产物复杂程度:从Li到Cs_________。d.活泼性:从Li到Cs_________。
2K+2H2O====2KOH+H2↑
2Na+2H2O====2NaOH+H2↑
【自主探索】(1)金属锂、钠、钾在实验室中如何保存?提示:金属锂封存在石蜡中,不能用煤油,因为锂的密度比煤油小;金属钠、钾保存在煤油中,并密封保存。
(2)(情境思考)焰色试验用于检验某些微量金属或它们的化合物,也可用于节日燃放焰火。根据焰色可以判断某种元素的存在,如焰色洋红色含有锶元素,焰色紫红色含有锂元素,焰色黄色含有钠元素等。
①Li在空气中加热时的产物是什么?提示:Li2O。②碳酸铯受热能分解吗?提示:碱金属的碳酸盐很稳定,受热难分解。
(3)判断下列说法是否正确。①碱金属元素原子的次外层电子数都是8。(　　)提示:×。锂的次外层电子数是2。②碱金属元素铯不能与酸反应。(　　)提示:×。铯能与酸反应。③随核电荷数的递增,碱金属单质密度依次增大,熔沸点依次降低。(　　)提示:×。钾的密度出现反常现象,钠的密度比钾大。
二、卤族元素1.卤族元素的原子结构(1)卤族元素的原子结构特点
(2)结论:卤族元素原子结构的共同点是__________________,不同点是________________________,其变化规律是随着原子序数增大,电子层数逐渐_____,原子半径逐渐_____。
2.卤族元素单质的性质(1)物理性质
(2)化学性质①与H2反应a.填写下表
b.得出结论:从F2到I2,与H2反应所需要的条件逐渐_____,反应剧烈程度依次_____,生成气态氢化物的稳定性依次_____。②卤素单质间的置换反应
Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2
Cl2+2KI====2KCl+I2
Br2+2KI====2KBr+I2
b.得出结论:Cl2、Br2、I2三种卤素单质的氧化性由强到弱的顺序是__________,相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是__________。(3)特性:I2遇淀粉变蓝色;溴是常温常压下唯一的液态非金属单质。(4)卤素单质都有毒,液溴易挥发,保存时常用水封。
3.同主族元素的性质与原子结构的关系
【自主探索】(1)判断下列说法是否正确。①随着核电荷数增加,卤素的非金属性增强。(　　)提示:×。按从F～I的顺序,随着核电荷数增加,元素的非金属性逐渐减弱。②随着核电荷数增加,卤素单质的氧化性依次增强。(　　)提示:×。随着核电荷数增加,卤素单质的氧化性依次减弱。卤素单质中,F2的氧化性最强,I2的氧化性最弱。
③随着核电荷数增加,卤素氢化物的稳定性增强。(　　)提示:×。随着核电荷数增加,卤素氢化物的稳定性减弱。氢化物的稳定性:HF>HCl>HBr>HI。(2)卤素单质中氧化性最强的是哪种单质?F在化合物中有无正价?提示:F2。F在化合物中只显示-1价,无正价。(3)氟的氢化物HF溶于水形成的酸叫氢氟酸,氢氟酸是强酸还是弱酸?提示:弱酸。
知识点一　碱金属元素 1.相似性(R表示碱金属元素)
结论:原子都容易失去最外层的一个电子,化学性质活泼,它们的单质都具有较强的还原性,它们都能与氧气等非金属单质及水反应。
2.递变性随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减小,碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强,金属性逐渐增强。(1)
(2)碱金属的化学性质及比较
【方法导引】从原子结构角度认识碱金属元素性质的递变规律
3.金属性(1)实质:比较元素金属性的强弱,其实质是看原子失去电子的能力,越易失去电子,则元素的金属性越强。(2)最外层电子数相同时,电子层数越多,金属性越强。(3)从单质及其化合物性质判断元素金属性强弱①在金属活动性顺序表中位置越靠前,金属性越强②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱,金属性越强④最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强⑤若Xm++Y→X+Yn+,则Y的金属性比X强
【自主探索】(1)(思维升华)碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中重要的元素。试推测Fr的原子半径比铯大还是小?FrOH是强碱还是弱碱?钫能否与水反应?(宏观辨识与微观探析)提示:Fr的原子半径比铯大;FrOH是强碱;钫能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸。
(2)“碱金属元素原子的最外层都有1个电子,它们的化学性质相似”,分析KHCO3、K2CO3的稳定性强弱。(科学探究与创新意识)提示:K2CO3的稳定性强。根据碳酸钠的稳定性大于碳酸氢钠的稳定性得出。
(3)根据钠、钾单质及其化合物的性质推测出氯化铯和碳酸铯能否溶于水。(证据推理与模型认知)提示:能。碱金属单质及其化合物的性质具有相似性,依据NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水推测CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。
【典例示范】【典例】碱金属按原子序数递增的顺序,其单质的性质变化不正确的是(　　)A.单质的还原性依次增强B.与水反应生成的氢氧化物碱性增强C.与氧气反应的剧烈程度增强D.熔点、沸点依次升高
【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)碱金属都是很活泼的金属,易与H2O反应。(2)碱金属单质性质的相似性和递变性。【解析】选D。碱金属随着原子序数的递增,其单质的还原性依次增强,与氧气或水反应的剧烈程度依次增强,与水反应生成的氢氧化物碱性增强,熔点、沸点依次降低。
【母题追问】(1)锂、钠、钾、铷、铯各1 g分别与足量的水反应,其中反应最剧烈的金属是________。 提示:铯。碱金属元素从Li到Cs金属性依次增强,故反应最剧烈的金属是Cs。(2)锂、钠、钾、铷、铯各1 g分别与足量的水反应,相同条件下,放出氢气的体积最大的是________。 提示:锂。等质量的碱金属与足量的水反应,摩尔质量越小与水反应放出的H2越多,锂放出的H2最多。
【素养训练】最新报道,我国科学家通过与多个国家进行科技合作,成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟,使我国时间频率基准的精度提高到3 000万年不差1秒,标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯的原子序数为55。
(1)推测铯在元素周期表中的位置____________。 (2)铯单质与水剧烈反应,放出__________色气体,向溶液中滴入紫色石蕊试液,显__________色,因为____________(写出化学方程式)。 (3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性________(填“弱”或“强”)。
【解析】55号元素铯位于元素周期表中第六周期、第ⅠA族,铯与钠同主族,金属性比Na强,能与水剧烈反应:2Cs+2H2O====2CsOH+H2↑,CsOH是强碱,能使紫色石蕊试液变蓝色。答案:(1)第六周期第ⅠA族(2)无　蓝　2Cs+2H2O====2CsOH+H2↑　(3)强
　知识点二　卤族元素 1.相似性(X表示卤族元素)卤素原子都容易得到一个电子使其最外层达到8个电子的稳定结构,它们的单质都是活泼的非金属单质,都具有较强的氧化性,氟单质的氧化性最强。(1)与H2反应:X2+H2 2HX。(2)与活泼金属(如Na)反应:2Na+X2 2NaX。(3)与H2O反应a.X2+H2O====HX+HXO(X=Cl、Br、I);b.2F2+2H2O====4HF+O2
(4)与NaOH溶液反应:X2+2NaOH====NaX+NaXO+H2O(X=Cl、Br、I)。
2.递变性随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减小,卤素原子得电子的能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱。(1)
(2)与H2反应越来越难,对应氢化物的稳定性逐渐减弱,还原性逐渐增强,即:稳定性:HF>HCl>HBr>HI;还原性:HFHBrO4>HIO4,HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸。
【方法导引】从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律
3.非金属性(1)实质:比较元素非金属性的强弱,其实质是看原子得到电子的能力,越易得电子,则元素的非金属性越强。(2)最外层电子数相同时,电子层数越多,非金属性越弱。(3)从单质及其化合物的性质判断元素非金属性强弱①与H2化合越容易或气态氢化物越稳定,非金属性越强②单质氧化性越强或简单阴离子还原性越弱,非金属性越强③最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性越强④若An-+B Bm-+A,则B的非金属性比A强
【合作探究】(1)(思维升华)试比较F、Cl、Br、I对应氢化物的稳定性,据此,能否判断F、Cl、Br、I非金属性的强弱?(宏观辨识与微观探析)提示:稳定性:HF>HCl>HBr>HI;氢化物的稳定性越强,则对应元素的非金属性越强,即非金属性强弱顺序为F>Cl>Br>I。(2)(教材二次开发)“2NaBr+Cl2====2NaCl+Br2”,F2比Cl2活泼,F2能否从NaBr溶液中置换出Br2?(证据推理与模型认知)提示:不能;F2能与NaBr溶液中的水反应生成HF和O2,不能从NaBr溶液中置换出Br2。
(3)(情境应用)1826年,法国青年波拉德把海藻烧成灰,用热水浸取,再往里通氯气,这时,就得到紫黑色的固体——碘晶体。他发现在提取后的母液底部,总沉着层深褐色的液体,这液体具有刺鼻的臭味。详细地进行研究后证明,这深褐色的液体,是一种人们还未发现的新元素。科学家把这种新元素称为“溴”。
①写出波拉德获得溴、碘单质的离子方程式。(宏观辨识与微观探析)提示:Cl2+2Br-====Br2+2Cl-,Cl2+2I-====I2+2Cl-。②比较Cl-、Br-、I-的还原性强弱,并从原子结构角度解释原因。(宏观辨识与微观探析)提示:还原性:Cl-【典例示范】【典例】下列对卤素的说法不符合递变规律的是(　　)A.F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱C.F-、Cl-、Br-、I-的还原性逐渐增强D.卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变浅,密度增大
【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)卤族元素性质上的相似性和递变性。(2)卤族元素在性质上的特殊性。【解析】选D。从F→I,原子半径依次增大,单质氧化性逐渐减弱,阴离子的还原性逐渐增强,氢化物的稳定性逐渐减弱,卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变深,密度也增大。
【母题追问】(1)HF、HCl、HBr、HI的酸性如何变化?提示:HF、HCl、HBr、HI的酸性逐渐增强。(2)碘单质有什么特殊性质?提示:淀粉遇碘变蓝。
【素养训练】砹,原子序数85,是一种人工放射性元素,化学符号源于希腊文“astatr”,原意是“改变”。1940年美国科学家科森制得了砹。
砹是卤族元素,根据卤素性质的递变规律,回答下列问题:(1)推测砹在元素周期表中的位置______________。 (2)与H2化合能力:At2________I2。 (3)预测砹单质的氧化性比碘单质的氧化性________(填“弱”或“强”)。 (4)砹原子的最外电子层上有________个电子。 【解析】(1)砹是卤族元素,在元素周期表中第六周期第ⅦA族。(2)砹比碘的非金属性弱,与H2化合能力:At2小于I2。(3)砹单质的氧化性比碘单质的氧化性弱。(4)砹原子的最外电子层上有7个电子。答案:(1)第六周期ⅦA族　(2)<　(3)弱　(4)7
三言两语话重点 　(1)必记的性质:①随着原子序数的递增,碱金属元素的金属性逐渐增强、卤族元素的非金属性逐渐减弱。②同主族的元素,随着原子序数的递增,金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱。(2)金属性、非金属性强弱比较①金属性:与水或酸反应的剧烈程度、单质的还原性、对应离子的氧化性、最高价氧化物对应水化物的碱性。②非金属性:与氢气反应的难易程度、对应氢化物的稳定性、单质的氧化性、对应离子的还原性、最高价氧化物对应水化物的酸性。
1.可能存在的第119号未知元素,属于第ⅠA族元素,有人称为“类钫”。根据周期表中同族元素的相似性,下列有关“类钫”的预测中错误的是(　　)A.“类钫”原子半径大于铯B.“类钫”与O2加热反应只能生成一种氧化物C.“类钫”在自然界中没有单质,在化合物中是+1价D.“类钫”与水反应比Na与水反应还要剧烈【解析】选B。碱金属元素从上到下原子半径逐渐增大,A正确;与O2反应的产物比与钠反应的产物更加复杂,B错误;“类钫”位于第ⅠA 族,在化合物中的化合价为+1价,C正确;同主族元素随着核电荷数的增加,金属性逐渐增强,和水反应的激烈程度增加,D正确。
2.下列有关卤族元素的说法中,正确的是(　　)A.酸性:HFO4>HClO4　　　　B.最外层电子数:Br>IC.密度:Cl2>Br2D.热稳定性:HBr>HI【解析】选D。氟元素无正价,无最高价含氧酸,A错误;卤族元素的最外层电子数都是7,B错误;随着原子序数的增大,卤族元素单质的密度逐渐增大,氢化物的稳定性逐渐减弱,C错误,D正确。
3.下列关于卤素(用X表示)的叙述中正确的是(　　)A.卤素单质与水反应均可用X2+H2O====HXO+HX表示B.HX都极易溶于水,它们的热稳定性随核电荷数的增大而增强C.卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量的增大而加深D.X-的还原性强弱依次为F-HCl>HBr>HI,B错误;F2与盐溶液中的H2O反应放出O2,不能置换出卤素单质,D错误。
4.(2020·济南高一检测)下列操作能达到实验目的的是(　　)A.检验钠和钾:分别取小粒投入含酚酞的水中,观察溶液颜色变化B.检验氯化钠、溴化钾、碘化钾溶液:分别滴加溴水,再加入四氯化碳,振荡,观察颜色C.除去氯化钾中的少量碘化钾:溶于水,并通入足量氯气,加热蒸干D.证明钾比钠活泼:向氯化钠水溶液中加入一小粒钾,观察现象【解析】选C。钠、钾与水反应都生成强碱,使溶液呈红色,A错误;NaCl、KBr与溴水均不反应,故无法区别,B错误;钾与NaCl溶液中的H2O反应,而不可能置换出钠,D错误。
5.(2019·聊城高一检测)锂(Li)是一种银白色的金属元素,质软,是密度最小的金属。用于原子反应堆、制轻合金及电池等,锂电池或锂离子电池备受人们推崇。
锂(Li)不可能具有的性质是(　　)A.锂在空气中燃烧只会生成氧化锂B.锂很软,用小刀可以切割C.锂的熔点比金属铯高D.金属锂可以保存在煤油或液体石蜡中
【解析】选D。锂较其他碱金属活泼性差,燃烧不生成过氧化物,只生成氧化锂,A正确;碱金属都很软,可用小刀切割,B正确;碱金属Li→Cs熔点逐渐降低,C正确;金属锂的密度比煤油小,所以不能保存在煤油中,D不正确。
6.(1)F、Cl、Br、I的四种卤素氢化物中最不稳定的是________(写化学式)。 (2)下列两个元素族,单质熔、沸点随原子序数递增而升高的是________(填字母)。 A.碱金属B.卤素(3)下列反应中,更剧烈的是________(填字母)。 A.钠与水反应B.钾与水反应(4)取下列溶液分装两试管,再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳,用力振荡、静置后,四氯化碳层显紫红色的是_____________(填字母)。A.溴化钠溶液B.碘化钾溶液(5)卤族元素中,氢化物热稳定性最强的是________;写出向KI溶液中通入Cl2的离子方程式___________。 
【解析】(1)卤素中碘元素的非金属性最弱,氢化物最不稳定的是HI;(2)碱金属元素的单质熔、沸点随原子序数递增而降低,卤素单质熔、沸点随原子序数递增而升高;(3)钾比钠活泼,与水反应更剧烈;(4)氯水与NaBr、KI溶液分别生成Br2、I2,而二者的四氯化碳溶液分别为橙色、紫红色;(5)卤族元素中,氢化物热稳定性最强的是HF,Cl2与KI溶液反应的离子方程式为Cl2+2I-====I2+2Cl-。答案:(1)HI　(2)B　 (3)B　(4)B(5)HF　Cl2+2I-====2Cl-+I2
【互动探究】在稳定存在的碱金属元素中,最高价氧化物对应水化物的碱性最强的是________元素,此元素的单质与水反应的离子方程式为 _______。 提示:在稳定存在的碱金属元素中,最高价氧化物对应水化物的碱性最强的是Cs元素,Cs与水反应的离子方程式为2Cs+2H2O====2OH-+2Cs++H2↑。
【素养新思维】 7.钾与水剧烈反应,甚至在冰上也能着火,生成氢氧化钾和氢气,反应时放出的热量能使金属钾熔化,并引起钾和氢气燃烧。(1)钾失火,应采取什么方法灭火?提示:用沙土、石棉等覆盖。