4.1.4 原子结构与元素的性质(精品学案)-2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练(人教版2019必修第一册).docx
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- 4.1.4 原子结构与元素的性质精品学案-2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练人教版2019必修第一册 4.1 原子结构 元素 性质 精品 2022 2023 学年 高一化学 同步
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1、2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练(精品学案)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第4课时 原子结构与元素的性质课程学习目标1通过教材表格中的原子结构信息,知道碱金属元素、卤族元素的原子结构及特点。2认识碱金属、卤族元素两典型金属与非金属元素族在化学性质的相似性及递变性。3学会根据原子结构的特点,推测元素的化学性质,掌握结构与性质的内在联系。学科核心素养通过对“原子结构与元素性质”的学习,培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识等方面的能力。【新知学习】金属元素的原子最外层电子一般少于4个,在化学反应中容易失去电子,具有金属性;非金属元素
2、的原子最外层电子一般多于4个,在化学反应中容易得到电子,具有非金属性。一碱金属元素碱金属是一类化学性质非常活泼的金属元素,在自然界中都以化合态存在。请同学们画出碱金属的原子结构示意图,分析碱金属原子结构的共同之处。元素名称核电荷数原子结构示意图最外层电子数电子层数碱金属元素Li312Na1113K1914Rb3715Cs55161.碱金属元素的原子结构原子结构 相似性:最外层电子数相同,都为1个递变性:从上到下,随着核电核数的增大,电子层数增多,原子半径增大 【思考与交流】我们知道物质的性质主要取决于原子的最外层电子数,从碱金属原子的结构可推知其化学性质是否完全相同?决定 结构 性质相似性:最
3、外层都只有一个电子,化学性质相似,很容易失去一个电子后呈+1价,活泼,有很强的还原性;递变性:从上到下,随着电子层数的增多,越来越容易失电子,还原性增强。 【实验1】将一干燥的坩埚加热,同时取一小块钾,擦干表面的煤油后,迅速投入到热坩埚中,观察现象。同钠与氧气的反应比较。点燃钠点燃钾与氧气的反应2Na + O2 Na2O2 K + O2 KO2与水的反应 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 2K + 2H2O 2KOH + H2【实验2】钠、钾与水反应的比较碱金属单质钠钾实验操作实验现象相同点_金属浮在水面上_;熔成闪亮的小球;小球四处游动;发出嘶嘶的响声;反应后的溶液呈红色不同点_钾
4、与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧_碱金属单质钠钾实验原理_2Na2H2O=2NaOHH2_2K2H2O=2KOHH2_实验结论与水反应剧烈程度:K_Na;金属的活泼性:K_Na。2.碱金属的化学性质点燃点燃点燃(1)与非金属的反应4Li + O2 Li2O 2Na + O2 Na2O2 K + O2 KO2K、Rb等碱金属与O2反应,会生成超氧化物。 Rb、Cs在室温时,遇到空气会立即燃烧。(2)与水的反应 2K + 2H2O 2KOH + H2 2Rb + 2H2O 2KOH + H2与Na、K类似,其他碱金属元素也都可以和水反应生成相应的碱和H。【小结】2M2HO = 2MOHH 碱性:
5、LiOHNaOHKOHRbOHCsOH 【思考与交流】根据实验讨论钠与钾的性质有什么相似性和不同。你认为元素的性质与他们的原子结构有关系吗?相似性:都非常活泼,易与氧气和水反应;不同:钾更活泼,反应更剧烈。结构决定性质,钾原子比钠原子核外多了一层电子,半径更大,核对最外层电子的吸引力更小,更容易失去电子。3.碱金属的物理性质的比较(见课本第7页)(1)相似性:银白色固体、硬度小、密度小(轻金属)、熔点低、易导热、导电、有展性。(2)递变性(从锂到铯):密度逐渐增大(K反常) 熔点、沸点逐渐降低二卤族元素卤族元素简称卤素,是典型的非金属元素,在自然界中都以化合态存在。1.原子结构相似性:最外层电
6、子数相同,都为7个递变性:从上到下,随着核电核数的增大,电子层数增多,原子半径增大2.物理性质的递变性:(从2到2)【思考与交流】请大家根据卤素单质的物理性质,总结出卤素单质在颜色、状态、密度、熔沸点、溶解性等各方面的递变规律。(1)卤素单质的颜色逐渐加深;(2)密度逐渐增大;(3)单质的熔、沸点升高(4)状态气态、液态、固态设问大家能否根据卤素原子的结构特点来解释一下卤素单质在性质上的相似性与递变性呢?3.卤素的化学性质:(1)卤素单质与氢气反应卤素单质反应条件化学方程式产物稳定性F2暗处_H2F2=2HF_很稳定Cl2光照或点燃_H2Cl22HCl_较稳定Br2加热_H2Br22HBr_不
7、如氯化氢稳定I2不断加热_H2I22HI_不稳定结论从F2到I2,与H2反应所需要的条件逐渐_升高_,反应剧烈程度依次_减弱_,生成气态氢化物的稳定性依次_减弱_。(2)卤素单质之间的置换反应实验操作实验现象化学方程式静置后,液体分层,上层接近无色,下层呈_橙红_色Cl22KBr=2KClBr2_静置后,液体分层,上层接近无色,下层呈_紫红_色_Cl22KI=2KClI2_静置后,液体分层,上层接近无色,下层呈_紫红_色_Br22KI=2KBrI2_结论Cl2I2氧化性逐渐_减弱_,相应的卤素离子还原性逐渐_增强_【小结】卤素单质随着原子核电荷数的递增,在物理性质和化学性质方面,均表现出一定的
8、相似性和递变性。同一主族元素性质具有一定的相似性和递变性;同一主族,从上到下: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 ,金属性逐渐 增强 ,非金属性逐渐 减弱 ;【知识进阶】一碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性【问题探究】1Li、Na、K在空气中燃烧分别生成Li2O、Na2O2、KO2(超氧化钾)说明什么问题?如何保存单质钾?说明Li、Na、K活动性依次增强;保存钾时保存在煤油中,以避免与空气中的O2、H2O反应。2请结合碱金属元素的原子结构的递变性探究其单质化学性质的递变性。碱金属元素原子的最外层电子数都相等,但从Li到Cs,随着核电荷数的增加,碱金属元素原子的电
9、子层数逐渐增多,原子核对核外电子的吸引能力逐渐减弱;失电子能力逐渐增强,金属性逐渐增强。【知识归纳总结】1相似性2递变性具体情况如下(按从LiCs的顺序):(1)与氧气、与水反应的剧烈程度逐渐增强。与O2反应越来越剧烈,产物也更加复杂,Li只生成Li2O,Na能生成Na2O和Na2O2,K则能生成K2O、K2O2、KO2等。与水反应越来越剧烈,K能发生轻微爆炸,Rb、Cs遇水则发生剧烈爆炸。(2)最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,即碱性:LiOHNaOHKOHRbOHNaOHKOHRbOHB金属性:RbKNaLiCFe、Na分别和稀盐酸反应时,每个铁原子失去2个电子,每个钠原子失去1个电子
10、,所以Fe的金属活动性强于NaDRb不易与水反应放出H2【答案】B【解析】因为金属性LiNaKRb,所以碱性LiOHNaOHKOHRbOH,Rb比K更易与水反应,B项正确,A、D两项错误;每个原子失去电子的数目不能作为判断金属活动性强弱的依据,根据常见金属活动性顺序来看,Fe比Na的金属活动性弱,C项错误。变式训练1下列有关第A族元素性质的递变规律不正确的是( )ANa、K、Rb、Cs单质的失电子能力依次增强BNa、K、Rb、Cs的原子半径依次增大CNaOH、KOH、RbOH、CsOH碱性依次增强DNa、K、Rb、Cs最外层电子数依次增多【答案】D【解析】第A族元素由Na到Cs原子半径逐渐增大
11、,失电子能力逐渐增强,最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强,最外层电子数都是1,A、B、C正确,D不正确。二卤族元素性质的相似性和递变性【问题探究】1由F、Cl、Br、I的原子结构推测它们得失电子能力大小。它们最外层都有7个电子,都易得一个电子达到稳定结构,但它们的原子半径依次增大,得电子能力逐渐减弱。2根据卤族元素的性质分析,将F2通入NaCl溶液中得到什么气体?F2的氧化性强于Cl2,但由于F2易与H2O反应:2F22H2O=4HFO2,故F2通入NaCl溶液中得到O2而不是Cl2。【知识归纳总结】1相似性:2递变性:具体情况如下:(1)与H2反应越来越难,对应氢化物的稳定性逐渐减弱,氢化物
12、还原性逐渐增强,其水溶液的酸性逐渐增强,即:稳定性:HFHClHBrHI;还原性:HFHClHBrHI;酸性:HFHClHBrHI。(2)最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱,即HClO4HBrO4HIO4。点拨:卤素单质性质中的特殊情况(1)F2能与水反应,反应方程式为2F22H2O=4HFO2。因此,F2不能从溶液中置换出其他卤素单质。(2)通常情况下,氟没有正价,所以氟没有含氧酸。(3)溶解性:通常情况下,除F2外,卤素单质在水中的溶解度都不大,但是均易溶于有机溶剂。(4)卤素单质都有毒,液溴易挥发,保存时常用水密封。(5)溴单质在常温下是唯一一种液态非金属单质。(6)碘为紫色固体,易升华
13、,淀粉遇I2变蓝色。(7)氢氟酸为弱酸,而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。【典例2】1826年,法国的一位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,总沉着一层深褐色的液体,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”。德国著名的化学家李比希也做过和波拉德相似的实验,看到过这一奇怪的现象,所不同的是,李比希没有深入地钻研下去,只凭空地断定这深褐色的液体只不过是氯化碘(ICl)通氯气时,氯和碘形成的化合物。因此,他只是往瓶子上贴了一张“氯化碘”的标签就完了,从而与溴
14、元素失之交臂,没有发现这一新的元素。(1)写出波拉德获得溴、碘单质的离子方程式。_(2)比较Cl、Br、I的还原性强弱,并从原子结构角度解释原因。【答案】Cl22Br=Br22Cl,Cl22I=I22ClCl、Br、I的还原性:ClBrHClO4HBrO4HIO4D砹是原子序数最大的卤族元素,根据卤素性质的相似性,砹微溶于水,易溶于CCl4【答案】D【解析】F的次外层电子数为2,Br的次外层电子数为18,A项错误;元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较,不能根据氢化物的酸性强弱比较,B项错误;F无正化合价,不能形成HFO4,C错误;由碘微溶于水,易溶于四氯化碳可推知,
15、砹微溶于水,易溶于CCl4,D正确。【效果检测】1(2021贵州铜仁高一期末)下列关于碱金属和卤族元素的说法正确的是A第IA族都是碱金属元素B碱金属单质可以将铜从它的盐溶液中置换出来C卤族元素单质只有氧化性D从上到下,卤族元素单质颜色逐渐加深【答案】D【详解】A第IA族元素包括氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫等,所以第IA族除氢外,其余的都是碱金属元素,故A错误;B碱金属属于活泼金属,与水剧烈反应,生成碱和氢气,生成的碱再与铜的盐溶液反应,生成氢氧化铜蓝色沉淀,不能置换出铜,故B错误;C氟元素的非金属性最强,氟气只有氧化性,而氯、溴、碘等元素,非金属性弱于氟,所以氯气、溴、碘既具有氧化性,又具有还原
16、性,比如氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,氯气即做氧化剂又做还原剂,故C错误;D氟气为浅黄绿色,氯气为黄绿色、溴为深红棕色,碘为紫黑色,所以从上到下,卤族元素单质颜色逐渐加深,故D正确;故选D。2(2021陕西蓝田高一期末)下列关于碱金属元素的单质及其化合物说法不正确的是A锂与水反应不如钠与水反应剧烈B在氧气中燃烧生成C熔、沸点:D碱性:氢氧化铯氢氧化钠【答案】B【详解】A锂的活泼性比钠弱,与水反应不如钠剧烈,故A正确; B锂没有过氧化物,只有氧化锂(Li2O),故B错误;C碱金属元素从Li到Cs,熔、沸点逐渐降低,即熔、沸点Li NaK,故C正确;D从Li到Cs,碱金属元素的金属性逐渐增强,其最
17、高价氧化物对应的水化物的碱性依次增强,即碱性: CsOHNaOH,故D正确;故答案为B。3砹(At)是原子序数最大的卤族元素,对砹及其化合物的叙述,不正确的是A与H2化合的能力:At2NaB二者单质加热条件下都能与氧气反应生成过氧化物C二者单质与水反应时都浮在水面上,并且钠比锂反应剧烈D氢氧化物碱性:LiOHNaOH【答案】C【详解】A锂和钠元素同一主族,锂的电子层数较少,半径较小,A错误;B锂加热条件下与氧气反应生成氧化锂,钠加热条件下与氧气反应生成过氧化钠,B错误;C锂和钠的密度都比水小,与水反应时都浮在水面上,钠比锂更活泼,反应更剧烈,C正确;D钠的金属性比锂更强,氢氧化物碱性更强: N
18、aOH LiOH,D错误;故选C。7(2021贵州遵义高一期末)铯元素原子序数是55,关于铯元素叙述不正确的是A铯位于第六周期第A族B铯单质加热时易与氧气反应生成氧化铯C铯元素原子结构电子排布中,倒数第二层有8个电子D铯的最高价氧化物对应水化物碱性比NaOH强【答案】B【详解】A根据信息可知,Cs的原子序数为55,位于第六周期第A族,A正确;B铯位于周期表的第六周期第IA,是最活泼的金属元素,在氧气中燃烧的产物不是氧化铯,而是复杂的氧化物,故B错误;CCs的原子序数为55,铯元素原子结构电子排布中,倒数第二层有8个电子,故C正确;D铯与钠同主族,铯比钠的金属性强,铯的最高价氧化物对应水化物碱性
19、比NaOH强,故D正确;故选B。8下列说法不符合递变规律的是AF2、Cl2、Br2、I2和H2反应剧烈程度递减BHF、HCl、HBr、HI热稳定性递减CF2、Cl2、Br2、I2的氧化性递增DF-、Cl-、Br-、I-失去电子能力递增【答案】C【详解】A从F到I,非金属性减弱,则F2、Cl2、Br2、I2和H2反应剧烈程度递减,A正确;B从F到I,非金属性减弱,则HF、HCl、HBr、HI热稳定性递减,B正确;C从F到I,非金属性减弱,则F2、Cl2、Br2、I2的氧化性减弱,C错误;D从F到I,非金属性减弱,则F2、Cl2、Br2、I2的得电子能力减弱,F-、Cl-、Br-、I-失去电子能力
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