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第一节 原子结构与元素周期表
第3课时
第四章 物质结构 元素周期律
2
1
本节重、难点
元素化学性质与原子最外层电子数的关系
典型的金属元素族——碱金属
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？
相对稳定结构
氖、氩等稀有气体不易与其他物质发生反应，化学性质比较稳定，它们的原子最外层都有8个电子(氦为2个电子)，这样的结构被认为是一种相对稳定的结构。
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
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
元素化学性质与原子最外层电子数的关系
金属性
非金属性
原子的最外层电子数决定原子的化学性质。
元素化学性质与原子最外层电子数的关系
原子 最外层电子数特点 得失电子情况 化学性质
稀有气体元素 都为8(氦为2) 不易_____ _____
金属元素 一般_____4 易_____ _______
非金属元素 _____4 易_____ ______
得失
稳定
少于
失去
不稳定
多于
得到
不稳定
总结：
结论：
【例1】下列结构示意图表示的原子中：
A. B. C. D.
(1)易变为阳离子的是_____(填字母，下同)。
(2)易变为阴离子的是____。
(3)易与氯气化合组成XY2型化合物的是____。
CD
A
D
【例2】已知某元素的原子结构示意图如图所示：
(1)该元素在周期表中的位置：______________。
(2)预测该元素的单质在化学反应中容易________电子，常表现为____价。
第五周期ⅦA族
得到1个
－1
碱金属元素
碱金属元素的原子结构
族 别名
第ⅠA族(除氢外) _______元素
第ⅦA族 _____元素
0族 稀有气体元素
碱金属
卤族
常见族的别称
碱金属元素
碱金属元素的原子结构
碱
金
属
元
素
元素名称 锂 钠 钾 铷 铯
元素符号 ___ ___ ___ ___ ___
核电荷数 3 11 19 37 55
原子结构示意图
原子半 径/nm 0.152 0.186 0.227 0.248 0.265
相同点 最外层均有___个电子，均有较强_____性 递变性 从Li到Cs随核电荷数的增加，电子层数_______，原子半径_______ Li
Na
K
Rb
Cs
碱金属元素
碱金属元素的原子结构
1
还原
增多
增大
碱金属元素
钠
22.99
11
Na
钾
39.10
19
K
钠、钾与氧气反应
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
结论
碱金属元素
实验现象
常温下，在空气中很快_____。
变暗
常温下，金属钠与氧气反应
4Na＋O2===2Na2O
(白色)
钠与氧气反应
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
加热时，金属钠与氧气反应
先_____，然后剧烈燃烧，火焰呈_____，生成_______固体。
熔化
黄色
淡黄色
(淡黄色)
2Na＋O2===Na2O2
碱金属元素
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
钠与氧气反应
结论
实验现象
碱金属元素
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)
化学方程式：______________________________；
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
钠与氧气反应
结论
实验现象
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
碱金属元素
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。
碱金属元素
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
钾与氧气反应
常温下：表面变暗，发生反应。
常温下，金属钾与氧气反应
4K＋O2===2K2O
(白色)
结论
实验现象
碱金属元素
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
钾与氧气反应
加热时，金属钾与氧气反应
加热时：反应剧烈，紫色火焰，产物为黄色固体，生成复杂的氧化物
(过氧化钾，氧气不足)
(超氧化钾，氧气充足)
2K+O2 K2O2
点燃
K+O2 KO2
点燃
结论
实验现象
碱金属元素
钾与水反应
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
化学方程式：__________________________；
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↑
结论
实验现象
钾的性质 钠的性质
与氧气反应 常温：表面变暗，发生反应。 常温：表面变暗，生成氧化钠。
加热：反应剧烈，紫色火焰，产物为黄色固体。生成复杂的氧化物。 加热：剧烈燃烧，黄色火焰，生成过氧化钠。
4Na+2O2 2Na2O2
与水反应 (滴有酚酞) 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。 2K+2H2O 2KOH+H2↑ 钠浮在水面上，熔成小球，四处游动，溶液变为红色。
2Na+2H2O 2NaOH+H2↑
△
碱金属元素
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
碱金属元素
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
相似性
都从0价转化为+1价
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
碱金属元素
碱金属单质的化学性质——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)
分析：
金属性
结构
性质
决定
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
碱金属元素
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
依据一
依据二
同学们能预测锂、铷、铯的化学性质？
碱金属元素
碱金属单质性质规律
增大
减小
Li
Na
K
Rb
Cs
相似性
递变性
颜色
硬度
密度
熔点
延展性
导电、导热性
(除铯外)
银白色
较小
较小
较低
良好
良好
从Li~Cs，密度逐渐______ (钠、钾反常)，熔、沸点电逐渐_____。
物理性质规律
化学性质的相似性和递变性
碱金属元素
碱金属单质性质规律
相似性
碱金属元素
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。
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遇水会发生剧烈爆炸。
化学性质的相似性和递变性
碱金属单质性质规律
请同学们认真思考，并回答下列问题：
问题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，
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。
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。
(2)碱金属元素的性质具有递变性。
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
碱金属元素
归纳碱金属的相似性和递变性
递变性
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
中国科学院院士张青莲教授为相对原子质量的测定作出了卓越贡献。他于1983年当选为国际原子量委员会委员。他主持测定了铟、铱、锑、铀、铈、铒、锗、锌、镝几种元素相对原子质量的新值，被国际原子量委员会采用为国际新标准。
张青莲
(1908～2006)
中国无机化学第一人
1．(2023上·上海浦东新·高一上海市进才中学校考期末)元素的化学性质主要取决于原子的
A．质子数
B．中子数
C．最外层电子数
D．核外电子数
【答案】C
【详解】原子的最外层电子少于4个时，容易失去电子；多于4个少于8个时，容易获得电子；最外层为8个电子(只有1层排2个)时，元素的化学性质最稳定；元素的性质，特别是化学性质，与原子的最外层电子数关系非常密切，和核内质子数、核外电子总数、核内中子数无关；
故选C。
2．(2022下·四川南充·高一统考期末)锂、钠、钾的化学性质相似的根本原因是
A．都能与水反应生成碱
B．原子半径相近
C．都能与酸反应产生氢气
D．最外层电子数相同
【答案】D
【详解】金属的化学性质由核外电子数决定，所以锂、钠、钾化学性质相似的根本原因在于原子的最外层都只有一个电子，即最外层电子数相同，故选D。
3．(2021上·江西景德镇·高一江西省乐平中学校联考阶段练习)据《自然》杂志最近报道。“绝缘纯水首次在实验室转成金属”：研究人员将一小点水滴在一滴碱金属(如钠、钾)上。在一个真空室内，室温下以液体形式存在的钠钾合金从一个喷嘴滴下。然后水蒸气再通过管道进入真空室，在金属液滴的外部形成一个极薄的外层；最后，电子和金属阳离子从钠钾合金中流入水中，形成导电的“金属水”。下列有关说法错误的是
A．水与碱金属能发生氧化还原反应
B．“金属水”靠阳离子、电子和阴离子的移动导电
C．“金属水”中阳离子的总数等于自由移动的电子的总数
D．钠、钾都是活泼金属，化学性质相似
【答案】B
【详解】A．碱金属与水反应生成碱和氢气，H和碱金属的化合价都发生变化，是氧化还原反应，A正确；
B．根据题意可知，金属水中没有阴离子，B错误；
C．金属单质的化合价为0，因此正负电荷数相等，碱金属的阳离子均为+1价，故阳离子的总数等于自由移动的电子的总数，C正确；
D．Na和K处在同一个主族，最外层只有1个电子，容易失电子发生氧化反应，属于活泼金属，且化学性质相似，D正确；
故选B。
4．(2020上·安徽·高一校联考阶段练习)2019年诺贝尔化学奖授予John Goodenough教授、Stanley Whittingham教授以及吉野彰博士，以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。已知金属锂的化学性质与金属钠相似；金属锂的密度是0.534 g/cm3、煤油的密度是0.80 g/cm3，下列有关金属锂的说法不正确的是
A．自然界中不存在锂单质
B．在盛有煤油和水的烧杯中投入金属锂，金属锂在水层和煤油界面处发生反应
C．金属锂可能与氧气、氯气、盐酸发生反应
D．金属锂与金属钠的性质有相似又有不同，体现了分类法和比较法在研究物质性质时的应用
【答案】B
【详解】A．由金属锂的化学性质与金属钠相似可知，锂是活泼金属，自然界不存在锂单质，A说法正确；
B．由金属锂、煤油及水的密度可知，煤油在上层，水在下层，金属锂会浮在煤油液面上而不会和水发生反应，B说法错误；
C．根据金属锂的化学性质与金属钠相似可知，金属锂能与氧气、氯气、盐酸发生反应，C说法正确；
D．金属锂与钠的性质有相似又有不同，可以用分类法和比较法来研究二者性质的异同，D说法正确；
答案选B。
5．(2020·高一课时练习)下列关于碱金属元素的说法正确的是
①原子结构的相同点是最外层电子数相同，都为1
②原子结构的不同点是随核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大
③具有相似的化学性质，都是活泼金属
④都具有强还原性，在化合物中显+1价
⑤化学性质有差别，从Li到Cs，失电子能力逐渐增强
A．①③④ B．①③⑤ C．②④⑤ D．①②③④⑤
【答案】D
【详解】①碱金属原子结构的相同点是最外层电子数都为1，故①正确；
②碱金属原子结构的不同点，例如半径逐渐增大，是随核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大，故②正确；
③由最外层电子数相等，具有相似的化学性质，都是活泼金属，故③正确；
④最外层的1个电子都容易失去，具有强还原性，在化合物中显+1价，故④正确；
⑤从Li到Cs由于半径增大，原子核对最外层电子的吸引能力减弱，失电子能力逐渐增强，电子层数不同造成化学性质有差别，故⑤正确。
答案选D。
第一节
原子结构与元素周期表
第3课时
元素化学性质与原子最外层电子数的关系
相对稳定结构
结论：原子的最外层电子数决定原子的化学性质
碱金属元素
碱金属元素的原子结构
碱金属单质的化学性质——比较钾与钠化学性质的异同
碱金属单质性质规律
物理性质规律
化学性质的相似性和递变性

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