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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3课时
学习目标：
1.了解碱金属元素的性质的相似性和递变性
2.了解卤族元素的性质的相似性和递变性
3.了解同主族元素性质的变化规律
我们知道，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。所以人们常说，原子结构决定元素的性质。
路浸没其あ),吾将上下而求索!
人们经常把元素周期表中的同族元素放在一起研究，是因为
他们之间存在着某种内在联系。那么,这种内在的联系是什 么呢 我们将从他们的结构和性质的关系进行探讨。
元素名称 锂 钠 钾 铷
铯
元素符号 Li Na K Rb
Cs
原子结构示意图 +11)281 +19)2881 +37)281881
(+55)28181881
原子半径/nm 0.152 0.186 0.227 0.248
0.265
一 、碱金属元素
1.碱金属元素的原子结构
知识影响格局，格局决定命运!
AR
TRI
PRISM
ANGUL
一 、碱金属元素
(1)由上表可知：
在元素周期表中，碱金属元素原子的最外层电子数 相同，随核电荷
数的增大，电子层数依次增 多，原子半径逐渐增大。
(2)碱金属元素的原子最外层电子数为1,易失去电子而具有较强的金
属性，其单质与钠类似，易与氧气、水等反应。
一 、碱金属元素
2.碱金属单质的化学性质
(1)钠、钾与氧气反应
①实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产 生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃),钾燃烧更剧烈。
②反应方程式：
2Na+0 =-NaO 、K+0 =-Ko
③实验结论：金属的活泼性：K > Na。
①实验现象：
相同点：金属浮在水面上；金属熔成闪亮的小球；
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：钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。
一 、碱金属元素
(2)钠、钾与水反应
一、碱金属元素
②化学方程式：
2 Na±2H O===2NaOH +H 个； 2K+2H O===2KOH+H 个。
③实验结论：
与水反应剧烈程度：K>_Na; 金属的活泼性： K_> _Na。
一、碱金属元素
3.碱金属单质的物理性质
(1)碱金属单质具有硬度_小_、密度小、熔点低的特点。随着元素原 子核电荷数的增加，碱金属单质的熔点和沸点逐渐降 低。
(2)碱金属单质具有良好的延展性二、导电 _性、导热 性，液态钠可 用作核反应堆的传热介质。
氧化物，如Li O 、Na O 等
氯化物，如NaCl 、KCl 等
通 式 ：2 R+2H O=2ROH+H 个
通 式：2 R+2H+=2R++H 个
最高价氧化物对应的水化物的化学式 为ROH, 且均为碱
【归纳总结】
(1)相似性
+O
+Cl
+H O
+酸溶液
碱金属性质的相似性和递变性
一 、碱金属元素
化合物
单 质 R
一、碱金属元素
【归纳总结】 (2)递变性
具体情况如下：
①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与O 生成 Li O,Na 与O 生成Na O 、Na O ,K 与O 生成K O 、KO 。
②与H O (或酸)的反应
从Li→Cs, 与 H O (或酸)反应越来越剧烈。如K 与H O 反应能发生轻微爆 炸，则Rb、Cs 遇水会发生爆炸。
一、碱金属元素
正误判断
(1)从锂到铯，碱金属元素单质的密度依次增大( × )
(2)碱金属元素的单质与氧气反应的产物属于同种类型( × )
(3)碱金属元素随核电荷数增大，其单质与水反应越来越剧烈( )
(4)碱金属元素单质都应该保存在煤油中(× )
(5)金属钾能从NaCl 溶液中置换出钠(× )
(6)碱金属元素在自然界中能以游离态存在(× )
一 、碱金属元素
【思考 ·讨论】
1.从碱金属原子结构的角度解释。
(1)碱金属元素的化学性质具有相似性。
提示 碱金属元素的最外层电子数相同，都是1个电子，故它们的化 学性质相似。
(2)碱金属元素的性质具有递变性。
提示 随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多， 原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失电 子的能力逐渐增强。
一、碱金属元素
2.据报道，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，标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯 位于元素周期表中第六周期I A族，根据铯在元素周期表中的位置，推断 下列内容：
(1)铯的原子核外共有6 个电子层，最外层电子数为1 ,铯的原子序 数为55 。
(2)铯单质与水剧烈反应，放出_无 色气体，同时使紫色石蕊溶液显
蓝 色，因为2Cs+2H O===2CsOH+H _ (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强_ ( 填“弱”或“强”)。
一 、碱金属元素
解析 根据原子核外电子排布规律，结合铯在元素周期表中的位置知， 铯原子核外电子分六层排布，分别是2、8、18、18、8、1,原子序数 是55,最外层只有1个电子。铯与钠同主族，具有极强的金属性，与
水反应生成氢气和氢氧化铯：2Cs+2H O===2CsOH+H 个，氢氧化
铯是强碱，使紫色石蕊溶液变蓝色。
卤素单质 颜色和状态 密度 熔点/℃
沸点/℃
F 淡黄绿色气体 1.69 g-L-1(15 ℃) —219.6
—188.1
Cl 黄绿色气体 3.214 g ·L- (0℃) -101
—34.6
Br 深红棕色液体 3.119 g ·cm-3(20℃) —7.2
58.78
I 紫黑色固体 4.93 g ·cm-3 113.5
184.4
分析上表可知，从F 到I , 颜色逐渐加深 _,熔、沸点逐渐升高，密度逐
渐 增大。
二、卤族元素
1.卤素单质的物理性质
元素名称 氟 氯 溴
碘
元素符号 F Cl Br
I
原子结构示意图 +17287 +35)28187
+53)2818187
原子半径/nm 0.071 0.099 1.14
1.33
二、卤族元素
2.卤族元素的原子结构
二、卤族元素
(1)由上表可知：
卤族元素的原子最外层电子数都是相同_ 的，随核电荷数的增大，电
子层数依次 增多，原子半径逐渐增大。
(2)卤族元素原子最外层电子数为7,易得到电子而具有较强的非金属
性，其单质与氯气类似，能与金属、非金属单质、水等发生反应。
卤素单质 F Cl Br
I
与H 反应条件 暗处 光照或点燃 加热至一定温度
不断加热
氢化物稳定性 很稳定 较稳定 不如HCl稳定
不稳定、易分解
二、卤族元素
3.卤素单质的化学性质
(1)与氢气反应
①卤素单质与氢气反应的条件及生成物的稳定性
②随原子序数的递增 ，卤 素 单质与H 化合越来越_难，生成的氢化物的
稳定性逐渐减弱，元素的非金属性逐渐减 弱。
二、卤族元素
(2)卤素单质间的置换反应
实验①中：试管内液体静置后分层，上层为无色，下层为橙红色，反应
的化学方程式：Cl +2NaBr===2NaCl+Br _;
实验②中：试管内液体静置分层，上
层为无色，下层为紫红色，反应的化
学方程式：2 KI+Br ===2KBr+I ;
实验③中：试管内液体静置分层，上
层为无色，下层为紫红色，反应的化
学方程式：2 KI+Cl ===2KCl+I 。
由实验①②③得出结论：Cl → I 氧化
性逐渐减弱，相应卤素离子还原性逐
渐增强_。
氯水 CCl 溴水 CCl 氯水 CCl
振荡
NaBr
溶液
实验①
振荡
KI溶液 实验③
振 荡
KI 溶液 实验②
0
0 0
0
0
0
二、卤族元素
【归纳总结】
卤族元素原子结构和性质的相似性和递变性
(1)卤族元素原子结构和性质的相似性：
①最外层均有7个电子；
②最高正价除F外均显+7价，最低负价为一1价；
③气态氢化物的通式为HX(X表示卤素);
④最高价氧化物对应水化物的通式为HXO (F 除外)。
知识影响格局，格局决定命运!
AR
TRI
PRISM
ANGUL
结构及性质
规律
原子半径
F Cl Br I
原子半径逐渐增天
单质的氧化性
F Cl Br I
氧化性逐渐减弱
阴离子的还原性
F CI Br I
还原性逐渐增强
与H 化合的难易程度
F Cl Br I
与H 化合越来越难
氢化物的稳定性
HF HCl HBr HI
稳定性逐渐减弱
最高价氧化物对应水化物的酸性
HClO HBrO HIO
酸性逐渐减弱
二、卤族元素(2)卤族元素原子结构和性质的递变性：
二、卤族元素
【思考 ·讨论】
1.卤素都是典型的非金属元素，其单质(X )都具有氧化性。
(1)卤素易形成X- 的原因是
卤素原子的最外层都是7个电子，易得到1个电子形成稳定结构。
(2)X 与H 化合的化学方程式是__ H +X ===2HX ,其 反 应 条 件 难 易规律是随原子序数的增大，与H 化合越来越难。
(3)将氯气通入碘化钾溶液中反应的离子方程式是l +2I-===2Cl-+ I 。 ( 4 ) 举 例 说 明 氯 气 的 氧 化 性 比 单 质 溴 的 氧 化 性 强 ：
氯气能从溴化钾溶液中置换出溴：Cl +2KBr===2KCl+Br (答案合理均可)
二 、卤族元素
2.砹(At)属于卤族元素，下列关于砹(At)及其化合物具有的性质
推测不正确的是_D (填字母)。
A.单质砹易溶于某些有机溶剂
B.AgAt是难溶于水的有色固体
C.HAtO 的酸性比HClO 的弱
D.HAt难溶于水，且受热很难分解
二、卤族元素
【思维建模】
同主族 元素
(自上 而下)
失电子能力 逐渐增强
得电子能力 逐渐减弱
电子层数 逐渐增多
原子半径 逐渐增大
金属性逐 渐增强
非金属性 逐渐减弱
同主族元素的原子结构与性质的关系
最外层电子数 电子层数
原子半径
相似性
递变性
与氢气反应
卤素单质的置
换反应
与水反应
最外层电子数 电子层数
原子半径
相似性 递变性
与氧气反应 与水反应
卤族元 素的原 子结构
卤素单 质的物 理性质
正确云卤素单 质的化 学性质
碱金属元 素的原子 结构
碱金属单 质的物理 性质
碱金属单 质的化学 性质
【课堂回眸】
均出现相似性和递变性
元素的性质与原子结构
知识影响格局，格局决定命运!
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索!

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