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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 原子结构与元素的性质
【教学目标】
1.了解碱金属元素和卤族元素在周期表中的位置。
2.了解碱金属元素及卤族元素的原子结构和性质，形成“结构决定性质”的观念。
3.运用原子结构理论解释同主族元素性质的相似性和递变规律。
【教学重难点】
1.碱金属元素的原子结构与性质的关系。
2.卤族元素的原子结构与性质的关系。
【教学过程】
1.新课导入
【引入】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。
【设疑】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。经常把元素周期表中的同族元素放在一起研究，是因为它们之间存在着某种内在的联系。那么，这种内在的联系是什么呢？
2.新课讲授
【思考与交流】请同学们填写课本P93页表中的信息，并思考和讨论下列问题。
（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？从哪一点推断出碱金属元素的化学性质具有相似性？
【归纳】①相似性：最外层电子数都是1。
②递变性：Li―→Cs，核电荷数增大，电子层数增多，原子半径增大。
【问题与预测】
a.回忆第二章学过的知识，钠有哪些化学性质
b.结合锂、钠和钾的原子结构特点，请你预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质。剧烈程度如何变化？
【实验1】取钾、钠各一粒，分别放在石棉网上的左、右两边，同时加热。观察实验的现象。
【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。
反应方程式：
【设疑】那由此可以得出钾和钠的活动性大小是怎么样的呢？
【结论】金属活动性：K>Na
【小结】相同条件下，碱金属从Li到Cs，与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂，说明金属越来越活泼。
【过渡】我们知道金属钠除了与氧气反应外还能与水发生反应。
【实验2】钾、钠与水的反应：取两烧杯，放入相同量的水，然后分别取绿豆大的钾、钠各一粒同时分别放入两烧杯中，观察实验的现象。
【现象】钾浮于水面；迅速熔化成银色小球；四处游动；反应剧烈；有轻微爆炸声并着火燃烧 ；反应后滴入酚酞；溶液变红。
钠浮在水面上；熔成光亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶的响声；反应后滴入酚酞；溶液变红。不同点：钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
【结论】与水反应剧烈程度：K_>Na；金属的活泼性：K__>__Na。
【讲解】碱金属都能与水反应，生成氢氧化物并放出氢气；由锂到铯与水反应越来越剧烈。
【分析探讨】1、通过比较碱金属与水反应的难易程度，你能发现他们与原子结构有什么关系？
2、由此，你能推出碱金属元素化学性质的相似性和递变性吗？
【师】阅读表（教材P95），总结归纳碱金属单质的物理性质
【投影】碱金属单质的物理性质
【师】总结归纳碱金属单质的化学性质
【小结】碱金属元素的化学性质具有相似性和递变性，
相似性：
递变性：
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O2生成Li2O，Na与O2生成Na2O、Na2O2，K与O2生成K2O、KO2。
②与H2O(或酸)的反应
从Li→Cs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈。如K与H2O反应能发生轻微爆炸，则Rb、Cs遇水会发生爆炸。
【随堂练习】见课件
【过渡】借鉴刚刚推导碱金属元素性质递变规律的方法，结合已学过的氯元素的性质，现在我们来进一步学习卤族元素，并比较与Cl2的相同与不同之处。
【讲解】1、概念：
在元素周期表中，与氯元素处于同一纵行——第 VII A族的元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)都能与Na、K、Ca、Mg等金属化合成盐，所以统称为卤素(成盐元素之意)。
【思考与交流】根据卤素的原子结构示意图，总结原子结构的相似性和递变性。
【讲解】卤族元素包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)。相似性：最外层电子数都是7。
递变性：F→At，核电荷数增大，电子层数增多，原子半径增大。
【小结】根据书中表格，总结卤素的物理性质有什么相似性、递变性。
相似性：都是双原子分子，有颜色，不易溶于水（氟除外），易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂（萃取原理）。
递变性：从氟到碘，单质的颜色逐渐加深，密度依次增大，熔点、沸点依次升高。
【思考与交流】根据结构推测它们在性质上表现的相似性和递变性。根据卤素的原子结构，结合碱金属的推断，请你试着推测氟、氯、溴、碘在化学性质上表现出的相似性和递变性。
【实验3】卤族单质与H2的反应：根据实验，填写课件
【投影】
F2 Cl2 Br2 I2
与H2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
结论 F2→I2：与H2化合越来越难，氢化物稳定性逐渐减弱
【归纳总结】随着核电荷数增加，卤素单质与H2反应的剧烈程度逐渐减弱，生成的气态氢化物的稳定性逐渐减小，卤素单质的氧化性逐渐减弱。即氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2。
【实验4】Cl2、Br2、I2间的置换反应：完成下列实验，观察现象。写出有关反应的化学方程式及结论。
【投影】
实验名称 实验操作 实验现象 结论
氯置换溴 溶液由无色变为橙色 氧化性：Cl2＞Br2
氯置换碘 溶液由无色变为褐色 氧化性：Cl2＞I2
溴置换碘 溶液由无色变为褐色 氧化性：Br2＞I2
小结：单质间的置换反应：
①Cl2与NaBr溶液反应: Cl2+2NaBr =2NaCl+Br2
②Cl2与KI溶液反应: Cl2+2KI =2KCl+I2
③Br2与KI溶液反应: Br2+2KI =2KBr+I2
Cl2、Br2、I2的氧化性由强到弱的顺序为: Cl2>Br2>I2
【思考】根据以上关于卤素单质的实验，你能看出卤族元素结构与性质的哪些相似性和递变性吗？
【投影】
①相似性(用X代表卤族元素)：
单质X2
化合物→最高价氧化物对应水化物(除氟外)都为强酸。
②递变性
具体表现如下：
a.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，其水溶液的酸性逐渐增强，即：
稳定性：HF>HCl>HBr>HI；
还原性：HF酸性：HFb.最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，即HClO4>HBrO4>HIO4。
【思维建模】同主族元素的原子结构与性质的关系
【小结】卤素的特性
(1)氟元素无正价，无含氧酸。F－的还原性极弱。
(2)X2＋H2O===HX＋HXO 而 2F2＋2H2O===4HF＋O2。
(3)Br2在常温下是唯一的一种 液态 非金属单质。
(4)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇 I2 变蓝色。
(5)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。
(6)除氟化银外，其余卤化银均为沉淀。氟化银、氯化银为白色，溴化银为淡黄色，碘化银为黄色。
【课堂小结】本节课的主要内容为碱金属元素、卤素的结构与性质，通过Na、K性质比较、卤素性质的学习，初步了解原字结构对性质的影响，初步形成利用元素周期表和周期律进行探究的素养。
【板书设计】
4.1.3原子结构与元素的性质
一、碱金属元素
1.碱金属元素的原子结构
2.碱金属单质的物理性质
3.碱金属单质的化学性质
二、卤族元素
1.卤族元素的原子结构
2.卤族单质的物理性质
3.卤族单质的化学性质

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