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第一章 原子结构元素周期律
第三节 元素周期表的应用
1.3.2 研究同主族元素的性质
核心素养目标
宏观辨识与微观探析：
能从宏观上观察碱金属与氧气、水反应，卤素单质与氢气反应及卤素间置换反应的现象，认识同主族元素性质的相似性和递变性。
证据推理与模型认知：
通过对实验现象、数据（如原子半径、熔沸点等）的分析，推理得出同主族元素性质的递变规律，构建解释元素性质递变的思维模型，并能运用该模型预测陌生元素的性质。
重点
同主族元素性质的相似性和递变性；
原子结构理论对同主族元素性质递变规律的解释；
运用同主族元素性质规律预测陌生元素的性质；
难点
理解同主族元素原子结构变化与元素性质递变之间的内在联系；
掌握碱金属元素和卤族元素性质递变规律中的特殊情况
课前导入
课前导入
同学们，在日常生活中，我们可能都注意过一些有趣的现象。比如医院里用于消毒的碘酒，其中的碘元素就来自卤族元素家族。碘单质在常温下是紫黑色固体，易升华，这一独特性质使它在医药等领域有重要应用。再看我们日常使用的食盐，主要成分是氯化钠，钠元素属于碱金属元素。金属钠在自然界中不能以单质形式存在，总是以化合物的形式出现，像氯化钠、碳酸钠等。
这些元素虽然在生活中常见，但它们的性质却有着奇妙的规律。卤族元素中的氟气、氯气、溴、碘，它们的性质既有相似之处，又有明显差异；碱金属元素里的锂、钠、钾等，同样如此。那么，这些同主族元素的性质到底有怎样的相似性和递变性呢？这背后又和它们的原子结构有着怎样的联系？带着这些疑问，让我们一起走进今天 “研究同主族元素的性质” 的学习，去探索元素世界里的奇妙规律。
01
碱金属元素的原子结构与性质
同主族元素原子结构和性质的相似性
在元素周期表中，位于同一主族的元素原子的最外层电子数相同，因此同主族元素具有相似的性质。
例如，ⅠA 族中的金属元素锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）等称为碱金属元素。碱金属元素具有相似的性质，原子的最外层都只有 1 个电子，元素的最高化合价为 +1 价。
碱金属元素原子结构
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 Li 3 1 2 0.152
钠 Na 11 1 3 0.186
钾 K 19 1 4 0.227
铷 Rb 37 1 5 0.248
铯 Cs 55 1 6 0.265
不难发现，随着电子层数的增加，原子半径逐渐增大
碱金属的物理性质
单质 颜色和状态 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/g cm-3
Li 银白色固体 180.5 1314 0.534
Na 银白色固体 97.82 881.4 0.971
K 银白色固体 63.38 759 0.856
Rb 银白色固体 39.31 691 1.532
Cs 略带金色光泽固体 28.44 668.2 1.8785
逐 渐 降 低
逐 渐 降 低
逐渐增加
K的密度大于煤油、使用石蜡密封
碱金属的化学性质
物质的性质 递变规律(Li→Cs)
单质 与氧气反应 反应越来越剧烈,产物越来越复杂,Li只能生成Li2O;Na能生成Na2O和Na2O2;K能生成K2O、K2O2和KO2等
与水反应 反应越来越剧烈,Na与水剧烈反应,K与水反应比Na与水反应更剧烈,Rb、Cs遇水发生剧烈爆炸
最高价氧化物对应水化物的碱性 碱性:LiOH同主族(从上到下)元素性质的递变规律
(1)同主族元素性质的相似性的原因
同主族元素原子的最外层电子数相同，所以同主族元素性质具有相似性。
(2)同主族元素性质的递变性
同主族元素原子从上到下，核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，元素原子的得电子能力(元素的非金属性)逐渐减弱，失电子能力(元素的金属性)逐渐增强。
结构与性质 同周期 同主族
结 构 电子层数 相同 递增
最外层电子数 递增 相同
核内质子数 递增 递增
性质及应用 原子半径 递减 递增
失电子能力(金属性) 减弱 增强
得电子能力(非金属性) 增强 减弱
最高价氧化物对应水化物的酸性 增强 减弱
最高价氧化物对应水化物的碱性 减弱 增强
气态氢化物的热稳定性 增强 减弱
气态氢化物的还原性 减弱 增强
碱金属的原子结构与化学性质的关系
原子结构的相似性
元素性质的相似性
在化合物中化合价为+1
碱金属元素最外层只有一个电子
原子结构的递变性
元素性质的递变性
①原子失去最外层电子的能力逐渐增强
②原子半径依次增大
碱金属元素原子电子层数从上到下依次增多
决定
决定
02
卤族元素的原子结构与性质
卤族元素概述
ⅦA 族元素氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）等称为卤族元素。
卤族元素原子的最外层都有 7 个电子，元素的最高化合价为 +7 价（F 除外），最低化合价为 -1 价；
元素原子的得电子能力强，是活泼的非金属元素。
卤族元素物理性质
卤族元素单质 颜色和状态 熔点/℃ 沸点/℃
F 淡黄绿色气体 -219.6 -188.1
Cl 黄绿色气体 -101.5 -34.04
Br 深红棕色液体 -7.25 58.8
I 紫黑色固体 113.6 185.2
逐 渐 升 高
逐 渐 升 高
颜色逐渐加深
由气态逐渐变为固态
实验探究
探究卤族元素性质的相似性和递变性
请你分析卤族元素性质的相似性和递变性，并选取典型代表物验证你的预测。
实验目的
分别以卤族元素单质和卤化物为典型代表物设计实验，验证你对卤族元素性质的相似性和递变性的预测。
实验用品
NaCl 溶液，NaBr 溶液，KI 溶液，氯水，溴水，碘水，淀粉溶液，四氯化碳；烧杯，试管，胶头滴管。
方法引导
检验溴单质、碘单质的一种方法
溴单质、碘单质在四氯化碳中的溶解度均大于它们在水中的溶解度。利用这一性质，可以向含有溴单质、碘单质的水溶液中加入四氯化碳，分别将它们从水溶液中提取出来。四氯化碳难溶于水，且溴单质和碘单质在四氯化碳中分别呈橙色和紫色，可以利用这一方法，检验水溶液中溴单质或碘单质的存在。
卤素单质与H2反应
卤素 单质 反应条件 化学方程式 产物稳定性
F2 暗处 H2+F2=2HF 很稳定
Cl2 光照或点燃 较稳定
Br2 加热 不如氯化
氢稳定
I2 不断加热 不稳定
卤素单质间的置换反应
→实验现象：静置后,溶液呈橙色
→化学方程式：Cl2+2KBr=Br2+2KCl
→实验现象：静置后,溶液呈黄色
→化学方程式：Cl2+2KI=I2+2KCl
→实验现象：静置后,溶液呈棕褐色
→化学方程式：Br2+2KI=I2+2KBr
结论：
氧化性：
Cl2＞Br2＞I2
还原性：
Cl-＜Br-＜ I-
卤素单质的相似性
◆都能与H2反应。
◆都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2===2FeBr3；Fe＋I2FeI2。
◆能与冷的稀碱溶液反应：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2、I2除外)。
◆卤素单质间的置换反应
将氯水滴入溴化钠溶液：2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2。
将溴水滴入碘化钾溶液：2KI＋Br2===2KBr＋I2。
卤素单质的递变性
物质的性质 递变规律(F2→I2)
单质与氢气反应 越来越难
氢化物 稳定性 逐渐减弱
还原性 逐渐增强
最高价氧化物对应水化物的酸性 逐渐减弱(氟除外)
卤素单质的特殊性
◆氟无正价,无含氧酸,而Cl、Br、I都有正化合价和含氧酸。
◆HF是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在铅制器皿或塑料瓶中
◆Cl2易液化,Br2易挥发,I2易升华。
◆保存液溴的试剂瓶中加水，进行水封，不能用橡胶塞
◆常温下呈液态的非金属单质是Br2,淀粉遇I2变蓝色。
◆活泼的卤素单质能置换较不活泼的卤素单质,但F2不能从NaCl溶液中置换出Cl2,原因是2F2+2H2O=4HF+O2。
03
课堂小结
04
课堂练习
1.下列关于碱金属单质性质的叙述正确的是(　　)。
A.在空气中加热反应的生成物都是过氧化物
B.与水反应都能生成碱和氢气
C.熔、沸点随原子序数增加而升高
D.还原性随原子电子层数增加而减弱
B
2.随着卤素原子半径的增大,下列递变规律正确的是(　　)。
A.单质的熔沸点逐渐降低
B.卤素简单阴离子的还原性逐渐增强
C.气态氢化物的稳定性逐渐增强
D.单质与氢气化合的能力逐渐增强
B
3.下列关于铯及其化合物的说法中不正确的是(　　)。
A.氢氧化铯是一种强碱,比KOH的碱性强
B.铯与水或酸溶液反应剧烈,都生成氢气
C.Cs的还原性比Na强,故Na+的氧化性强于Cs+
D.Al的原子失电子能力强于Cs的原子失电子能力
D
4．硫酸钡(BaSO4)是一种用于胃肠道造影检查的辅助用药。钡(56Ba)与镁(12Mg)是同族元素，关于钡的性质的判断正确的是
A．Ba是第五周期第ⅡA族元素 B．碱性：Ba(OH)2 > Mg(OH)2
C．金属性：Ca > Ba D．离子半径：Cs+ < Ba2+
B
Thanks
好好学习天天向上

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