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赵健
新人教版 化学 必修第一册
同学们好
欢迎来到化学课堂
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请你思考！
为什么能从锂电池联想到开发钠电池？
锂电池
钠电池
元素化学性质相似
元素化学性质与原子结构有什么关系呢？
第一节
原子结构与元素周期表
第四章 物质结构 元素周期表
赵健
第3课时 原子结构与元素的性质 碱金属元素
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元素之间的关联
经过不断的研究，科学家们最终制定出了元素周期表，那么，其是如何揭示元素之间的关联？
01
原子结构与化学性质
赵健
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元素化学性质与原子最外层电子数的关系
试想哪些易得电子，哪些易失电子？
易失去电子
易得到电子
不易得失电子
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元素化学性质与原子最外层电子数的关系
失去1个电子
钠离子
得到1个电子
氯离子
氯原子
带1个单位正电荷
带1个单位负电荷
钠原子
金属性
非金属性
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元素化学性质与原子最外层电子数的关系
赵健
02
碱金属的性质
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碱金属元素
碱金属元素都位于周期表的第ⅠA族（元素Fr是一种放射性元素，高中阶段不探讨），化学性质很活泼，在自然界中都以化合态存在。
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你知道吗？
填写下表，并回答相应问题
元素名称 元素符号 核电荷数 原子结构示意图 最外层电子数 电子层数 原子半径（nm）
锂 0.152
钠 0.186
钾 0.227
铷 0.248
铯 0.265
Li
Na
K
Rb
Cs
3
11
19
37
55
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
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【思考与讨论】
(1) 在周期表中，从上到下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径的变化有什么特点？
(2) 观察碱金属元素的原子结构示意图，它们的原子核外电子排布有什么特点？
思考：从结构推断碱金属元素的化学性质是否也具有相似性？
核电荷数递增，原子半径逐渐增大
随着核电荷数递增，电子层数增加，但最外层电子数都是1
实验探究：碱金属元素的化学性质的比较
赵健
03
碱金属化学性质的相似性和递变性
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比较钾与钠化学性质的异同
实验探究：碱金属元素的化学性质的比较
已有知识：钠的化学性质
与氧气反应：
与水反应：
4Na + O2 = 2Na2O
2Na + O2 Na2O2
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
合理推测：结合锂、钠、钾的原子结构特点，预测锂、钾可能具有的与钠相似的化学性质
锂、钠、钾的原子核外最外层电子数都是1个，应该表现相似的化学性质，所以锂、钾与氧气、水应该都能发生反应
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比较钾与钠化学性质的异同
钠与氧气反应
结论：加热时，金属钠与氧气反应
(淡黄色)
2Na＋O2===Na2O2
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比较钾与钠化学性质的异同
钠与水反应
钠浮在水面上，熔成小球，四处游动，溶液变为红色。(水中滴有酚酞)
2Na + 2H2O == 2NaOH + H2
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比较钾与钠化学性质的异同
实验探究——钾与氧气、水反应
探究一：将干燥的坩埚加热，同时切取一块绿豆大的钾，用镊子夹取并迅速投到热坩埚中。继续加热片刻，待钾熔化后立即撤掉酒精灯，观察现象。
探究二：在烧杯中加入一些水，滴入几滴酚酞溶液。切取一块绿豆大的钾，用镊子夹取并投入水中，观察现象。
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比较钾与钠化学性质的异同
实验探究——钾与氧气、水反应
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钾与氧气反应
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比较钾与钠化学性质的异同
常温下，金属钾与氧气反应
4K＋O2===2K2O
(白色)
加热时，金属钾与氧气反应
2K+O2 K2O2
点燃
(过氧化钾）
钾与水反应
钾浮在水面上，熔成小球，四处游动，并伴有爆炸声和火焰，溶液变为红色。 (水中滴有酚酞)
2K+2H2O 2KOH+H2↑
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比较钾与钠化学性质的异同
都从0价转化为+1价
相似性
都能与水反应生成碱和氢气
都能与氧气剧烈反应
不同点
钾与水反应比钠与水反应更剧烈
钾燃烧的产物比钠的复杂
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比较钾与钠化学性质的异同
原子的最外层均为1个电子，易失电子，形成稳定结构
钾比钠多一个电子层，半径更大，更易失电子
钾(K)
钠(Na)
金属性
结构
性质
决定
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比较钾与钠化学性质的异同
金属性判断依据
钾与水反应比钠与水反应更容易
金属性：钾>钠
碱性强弱：氢氧化钾 氢氧化钠
金属性：钾>钠
单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度
最高价氧化物对应的水化物-氢氧化物的碱性强弱
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请你思考！
观察元素周期表你能预测锂、铷、铯的化学性质？
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碱金属的相似性和递变性
相
似
性
结构
性质
位置
最外层电子数1
递
变
性
决定
碱金属元素
IA族
周期序数逐渐增大
能与O2、H2O反应，生成+1价化合物
与水或氧气反应更容易，也更剧烈
电子层数逐渐增多，半径逐渐增大
金属性
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碱金属的相似性和递变性
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碱金属的相似性和递变性
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碱金属的相似性和递变性
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碱金属的相似性和递变性
碱金属与氧气反应比较
更为复杂
K2O、K2O2、KO2
Li2O
更为复杂
Na2O、Na2O2
Cs
K
Li
Rb
Na
反应程度
与O2反应
单质
越来越剧烈
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碱金属的相似性和递变性
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
①与O2的反应
Δ
Δ
4Li + O2 ＝ 2Li2O
2Na + O2 ＝ Na2O2
②与水的反应
2Na + 2H2O ＝ 2NaOH + H2↑
2K + 2H2O ＝ 2KOH + H2↑
通式：2R +2H2O = 2ROH + H2↑
例 某碱金属3.9g与足量水反应，生成氢气0.1g，则该金属是什么？
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碱金属的相似性和递变性
碱金属元素的递变性
与氧气反应
从Li→Cs，与氧气反应越来越剧烈，产物越来越复杂。
如Li在氧气中燃烧只生成Li2O，
Na在氧气中燃烧生成Na2O2，
K在氧气中燃烧生成更复杂的氧化物：KO2。
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碱金属的相似性和递变性
碱金属元素的递变性
碱金属单质与水反应的对比
如K与H2O反应能发生轻微爆炸，则Rb、Cs遇水会发生剧烈爆炸。
从Li→Cs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈。
随着核电荷数递增，碱金属元素的原子电子层增加，原子半径增大，所以原子失电子能力增加，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失去最外层电子的能力逐渐增强，即由锂到铯，金属性逐渐增强。
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请你思考！
阅读课本P95 表4-2，试着归纳碱金属物理性质的相似性和递变性
Rb
赵健
04
碱金属物理性质的相似性和递变性
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碱金属单质 颜色和状态 密度 (g.cm3) 熔点 (℃) 沸点(℃)
Li 银白色，柔软 0.534 180.5 1347
Na 银白色，柔软 0.97 97.81 882.9
K 银白色，柔软 0.86 63.65 774
Rb 银白色，柔软 1.532 38.89 688
Cs 略带金属光泽，柔软 1.879 28.40 678.4
表4--2 碱金属单质的主要物理性质
熔沸点逐渐降低
最轻的金属，保存在石蜡里
密度反常，比钠的密度小
meiyangyang8602碱金属单质Li Na K Rb Cs相似性颜色硬度密度熔沸点导电导热性递变性密度变化熔沸点变化柔软较小较低强逐渐增大（K特殊）逐渐降低均为银白色（Cs略带金色）meiyangyang8602碱金属单质的物理性质
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请你思考！
你认为ⅠA族元素（氢元素除外）金属性强弱变化有什么规律？
按照锂、钠、钾、铷、铯的顺序从上到下：
核电荷数
电子层数
原子半径
原子失去电子能力
元素的金属性
逐渐增大
逐渐增加
逐渐增大
逐渐增强
逐渐增强
金 属 性 逐 渐 增 强
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碱金属元素
最外层电子数
电子层数
核电荷数
原子半径
原子
结构
相似性
递变性
元素
性质
I A
同主族——ⅠA族
周期表
位置
决 定
反 映
原子失电子能力
“位置—结构—性质”模型
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练习
已知：金属镁能与水和氧气反应：
1.请预测钙的性质
2.请设计实验验证镁与钙金属性的强弱
(1)从周期表位置判断
(2)从元素单质及其化合物相关性质判断
(3)根据金属活动性顺序判断
(4)根据离子氧化性判断
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练习
元素符号 核电荷数 原子结构示意图 原子半径
nm
Be 4 0.111
Mg 12 0.160
Ca 20 0.197
Sr 38 0.215
Ba 56 0.217
最外层均为2个电子
原子易失去2个电子
电子层数越来越多
原子半径越来越大
失电子能力逐渐增强
金属性逐渐增强
元素金属性都较强
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练习
1.下列有关碱金属元素的性质判断正确的是( )
A.K与H2O反应最剧烈
B.Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出Na
C.碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性
D.从Li到Cs都易失去最外层1个电子，且失电子能力逐渐增强
D
2.镭是元素周期表中第七周期ⅡA族元素，关于其叙述不正确的是( )
A.镭的金属性比钙弱 B.单质能与水反应生成H2
C.在化合物中呈＋2价 D.碳酸镭难溶于水
C
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3.已知铷(Rb)是37号元素，其相对原子质量是85.5，与钠同主族，回答下列问题：
(1)铷位于第_____周期，其原子半径比钠元素的原子半径_____(填“大”或“小”)。
五
大
(2)铷单质性质活泼，写出它与氯气反应的化学方程式：____________________。铷单质易与水反应，反应的离子方程式为________________________________，实验表明，铷与水反应比钠与水反应______(填“剧烈”或“缓慢”)；反应过程中铷在水_____(填“面”或“底”)与水反应，原因是_____________________。
2Rb＋2H2O===2Rb＋＋2OH－＋H2↑
剧烈
底
铷的密度比水的密度大
(3)同主族元素的同类化合物的化学性质相似，写出过氧化铷与CO2反应的化学方程式：_____________________________。
2Rb2O2＋2CO2===2Rb2CO3＋O2
练习

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