教学设计
课程基本信息
学科 高中化学 年级 高一 学期 秋季
课题 原子结构与元素周期表
教科书 化学 必修第一册 教材
教学目标
1. 认识碱金属元素、卤族元素性质的递变性规律。 2. 能从原子结构角度分析造成元素性质出现递变性规律的原因。
教学内容
教学重点： 认识碱金属元素、卤族元素性质的递变性规律。
教学难点： 能从原子结构角度分析造成元素性质出现递变性规律的原因。
教学过程
同学们大家好，今天我们来学习原子结构与元素周期表第三课时的内容。上节课我们学习了原子结构与元素周期表间的关系，那么原子结构与元素性质间又存在怎样的关系呢？ 我们知道周期表第一主族的金属元素被称为碱金属，它们分别是锂、钠、钾、铷、铯、钫（钫为放射性元素，高中阶段不做研究）。接下来请同学们结合表格中碱金属元素单质的主要物理性质，分析它们之间有何异同？通过分析不难发现，它们的颜色基本都是银白色，其中铯略带金色光泽，同时它们的质地也都较为柔软。它们的密度随着原子核电荷数的递增而递增，当然钠和钾的密度是反常的需要注意，而熔沸点随原子核电荷数的递增而递减。那么在化学性质上，碱金属元素间又存在着怎样的异同点呢？接下来请同学们对比观察金属钠、金属钾与水和氧气反应的现象，并尝试用原子结构的相关知识进行解释。视频播放通过实验可以观察到金属钾与金属钠都可以与水和氧气发生反应，但金属钾反应更加剧烈。结合钠与钾原子结构的特点，可以知道钠和钾由于最外层电子均1个，所以都易失去电子体现出了强还原性，均能与水和氧气发生反应。但钾的反应现象更加剧烈，说明钾的失电子能力更强，这是由于钾的电子层数更多导致半径更大，原子核对最外层电子的吸引减弱，更易失去电子。 接下来请同学们对比分析碱金属元素原子结构相似性和递变性特点，推测碱金属原子性质上的相似性和递变性规律，我们知道结构决定性质，所以原子结构的相似性决定了元素性质的相似性，由于碱金属元素原子，最外层只有一个电子，所以碱金属在化合物中化合价为+1，均易失电子，表现金属性（还原性）；而原子结构的递变性决定元素性质的递变性，随核电荷数增加电子层数逐渐增大，导致原子半径逐渐增大，原子失电子能力逐渐增强，金属性（还原性）逐渐增强。所以我们可以推测锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)的金属性逐渐增大，活动性逐渐增强。我们来看一下金属铷和铯与水反应的实验现象。我们现在可以对碱金属原子的结构和性质关系做一个小结：随着核电荷数增加，碱金属的性质逐渐增强，与水反应越来越剧烈，生成氢气速率越来越快，即元素金属性逐渐增强，单质还原性逐渐增强。 根据碱金属元素性质随核电荷数增加的递变性规律，我们试着来推测第二主族元素的性质特点。已知镁分别能与氧气和水反应，请预测钙的性质，并从原子结构角度作出解释。我们知道元素位置反映原子结构，原子结构决定元素性质。所以结合钙元素在周期表中位置可以知道，钙的最外层电子为2个，与金属镁相同，所以具有相似的性质，能与O2、H2O反应。生成+2价化合物，又由于钙的电子层数为4比Mg多一层，所以金属性比镁要更强，与水或氧气反应更容易，也更剧烈。对于元素金属性强弱的判断，除了比较单质与水或酸反应置换出氢气的难易程度外，我们还可以比较元素最高价氧化物对应水化物碱性强弱。碱性越强，则原金属元素的金属性越强，比如对于碱金属元素的最高价氧化物对应水化物碱性存在以下关系：氢氧化铯大于氢氧化铷大于氢氧化钾大于氢氧化钠大于氢氧化锂。当然我们也可以用置换反应进行判断，金属性强的金属单质可以置换出金属性弱的金属。 研究完碱金属元素后，接下来我们来探究卤族元素的原子结构与元素性质的关系。通过观察卤族元素单质的图片，大家说说看卤族元素单质物质性质的异同点？通过图片观察可以发现卤族元素单质均有颜色，而且随着核电荷数的递增，单质颜色也逐渐加深，状态也从气体变为液体变为固体，所以卤素单质的密度和熔沸点也随着核电荷数增加而递增。那么接下来请同学们根据卤族元素的原子结构特点，推测氟、氯、溴碘在化学性质上所表现的相似性和递变性？很好，由于卤族元素原子最外层均为7个电子，所以具有相似的化学性质，在化合物中常见化合价为-1，易得电子，表现非金属性（氧化性）。又由于卤族元素原子随核电荷数增加，电子层数逐渐增大，所以原子半径逐渐增大，原子得电子能力逐渐减弱，非金属性（氧化性）逐渐减弱。那么我们的推测是否正确呢？接下来请同学们结合卤族单质与氢气反应的相关信息，说说能获得哪些结论？通过表格不难发现，从氟单质到碘单质，与氢气反应的条件越来越苛刻，反应的剧烈程度递减，所以可知与氢气反应的难易程度：从氟到碘逐渐变难；而反应后生成的氢化物的稳定性逐渐减弱。所以可以证明卤素非金属性由氟到碘逐渐减弱，这与我们的理论推测是一致的。同样的，我们也可以用单质间置换的方法来验证卤素间的非金属性关系。请同学们仔细观察实验视频，记录实验现象，并用化学方程式表示相关变化。相信大家都写出了对于的反应方程式。我们知道在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性要强于氧化产物，所以随着核电荷数的增加，卤族单质的氧化性顺序为：F2 > Cl2 > Br2 >I2 。综上，我们可以对判断元素非金属性强弱依据做一下小结：（1）我们可以根据非金属单质与氢气化合的难易程度进行判断：越容易化合，则非金属性越强（2）我们可以根据形成气态氢化物的稳定性进行判断：例如稳定性：HF＞HCl ，则非金属性： F ＞ Cl我们还可以根据元素最高价氧化物对应水化物酸性强弱：例如：硫的最高价氧化物对应的水化物为硫酸，而碳的最高价氧化物对应的水化物为碳酸，而酸性：H2SO4＞H2CO3 ，所以非金属性： S ＞ C 。（4）根据置换反应进行判断。最后请同学们对同族元素结构性质变化规律进行总结，很好，同一主族，从上到下： 电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。 接下来我们对本节课所学知识进行一下检测：第一题，以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的有哪些呢？相信大家都有了答案。由于同一族，从上到下金属性逐渐增强，所以Cs的金属性最强，对应碱的碱性最强，所以①正确；碱金属元素随着核电荷数增加，熔点逐渐减低，所以②错误；金属都是热的良导体，所以③正确；碱金属密度从上到下递减，但钾和钠反常，所以④错误；由于碱金属从上到下金属性递增，所以单质还原性递增，⑤正确；由于金属单质的还原性越强，对应离子的氧化性越弱，所以⑥错误。所以答案选C。 接下来看第二题，没错，由于卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色应该逐渐变深，所以答案选D。 第三题，很好，由于同主族元素随着原子序数递增，金属元素单质的熔点、沸点逐渐降低，而非金属元素单质的熔点、沸点逐渐升高，所以答案选B。 以上就是本节微课的全部内容，感谢大家的耐心聆听观看，谢谢。作业练习
课程基本信息
学科 高中化学 年级 高一 学期 秋季
课题 原子结构与元素周期表
教科书 化学 必修第一册 教材
作业练习
1．下列关于碱金属的叙述正确的是（ ） A．钾与氧气或水反应比钠的反应剧烈，铷、铯的反应更剧烈 B．碱金属的密度随着原子序数的递增逐渐减小 C．碱金属元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性随着原子序数的递增依次减弱 D．碱金属元素的阳离子的氧化性随着原子序数的递增依次增强 2．下列说法错误的是（ ） A．碱金属元素最外层电子数都是1个，化学性质均活泼 B．碱金属元素从上到下随电子层数的增多金属性依次增强 C．碱金属元素的单质都是银白色的，都比较柔软 D．碱金属元素的单质从上到下熔沸点逐渐降低 3．下列对碱金属性质的叙述中，正确的是 （ ） ①都是银白色的柔软金属(除铯外)，密度都比较小 ②单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物 ③碱金属单质都与水剧烈反应 ④单质的熔、沸点随着原子序数的增加而升高 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 4．下列叙述正确的是（ ） A．Na在空气中燃烧会生成Na2O2，故Li在空气中燃烧也会生成Li2O2 B．碱金属元素是指ⅠA族的所有元素 C．在熔融状态下，钠可以从MgCl2中置换出镁 D．Li、Na、K都可以保存在煤油中 5．已知锂及其化合物的许多性质与碱金属差异较大，却与镁相似。下列有关锂及其化合物的叙述不 正确的是（ ） A．碳酸锂受强热很难分解 B．碳酸锂的溶解度比碳酸氢锂的小 C．锂在过量氧气中燃烧，主要产物是氧化锂而不是过氧化锂 D．锂可以与氮气化合生成氮化锂(Li3N) 6．关于碱金属元素的说法中正确的是（ ） A．ⅠA族元素都是碱金属元素 B．碱金属单质可将铜从其盐溶液中置换出来 C．金属钾具有强还原性，K＋具有强氧化性 D．Cs常温下与水反应会发生爆炸 7．铯是一种碱金属元素，下列关于铯的叙述中，正确的是（ ） A．CsOH是一种可溶于水的强碱 B．Cs在空气中燃烧，生成一种氧化物Cs2O C．Cs与水反应，能发生爆炸，并放出O2 D．加热Cs2CO3，可生成氧化铯和二氧化碳 8．右图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系，则下列各性质中不符合图示关系的是（ ） A．还原性 B．与水反应的剧烈程度 C．熔点 D．原子半径 9．已知金属钾有如下性质：①钾的密度比水小 ②钾的熔点低 ③钾与水反应时放出热量 ④钾与水反应后溶液呈碱性。某学生将一小块金属钾投入滴有酚酞溶液的水中，这一实验能证明上述四点性质中的（ ） A．①④ B．①②④ C．①③④ D．①②③④ 10．以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述中不正确的是（ ） ①氢氧化物中碱性最强的是CsOH ②单质熔点最高的是铯 ③单质都是热和电的良导体 ④单质的密度依次增大，且都比水轻 ⑤单质的还原性依次增强 ⑥对应阳离子的氧化性依次增强 A．①③ B．②⑤ C．②④⑥ D．①③⑤ 11．金属元素钫(Fr)在自然界中含量极少，它的21种已知同位素都有放射性，它是碱金属元素中最重的元素。根据钫在周期表中的位置预测其性质，其中不正确的是（ ） A．在已知碱金属元素中具有最大的原子半径 B．在空气中燃烧时生成氧化物Fr2O C．最高价氧化物对应的水化物是极强的碱 D．其单质的熔点比金属钠的熔点低 12．下列说法正确的是（ ） A．碱性：LiOH>NaOH>KOH>RbOH B．金属性：Rb>K>Na>Li C．和酸反应时Fe能失2e－，Na失e－，所以Fe的金属性强于Na D．Rb不易与水反应放出H2 13．下列对碱金属的叙述，其中完全不正确的组合是（ ） ①K通常保存在煤油中，以隔绝与空气的接触 ②碱金属常温下呈固态，取用时可直接用手拿 ③碱金属中还原性最强的是钾 ④碱金属阳离子，氧化性最强的是Li＋ ⑤碱金属的原子半径和离子半径都随核电荷数的增大而增大 ⑥从Li到Cs，碱金属的密度越来越大，熔、沸点越来越高 A．②③⑥ B．②③④ C．④⑤⑥ D．①③⑤ 参考答案 1【答案】A。 解析：A项，碱金属的金属性从上至下依次增强，与O2或H2O反应的现象越来越剧烈，正确；B项，碱金属的密度随着原子序数的递增呈增大趋势(钾反常)；C项，碱金属的金属性随原子序数的递增依次增强，其最高价氧化物对应水化物的碱性也依次增强；D项，碱金属元素阳离子的氧化性随着原子序数的递增依次减弱。 2【答案】C。 解析：碱金属元素最外层电子数都是1个，均易失去最外层的电子，化学性质均活泼，故A正确；同主族的碱金属元素从上到下随电子层数的增多金属性依次增强，故B正确；Li、Na、K、Rb等碱金属单质都是银白色，但Cs具有金属光泽，故C错误；随核电荷数递增，碱金属元素的单质从上到下熔沸点逐渐降低，故D正确；答案为C。 3【答案】A。 解析：除铯外，碱金属单质均为银白色金属，质软，有延展性，密度较小，①正确；碱金属单质在空气中燃烧时，产物不同，Li生成Li2O，Na生成Na2O2，K、Rb、Cs则生成较复杂的氧化物，②错误；碱金属单质性质活泼，都能与水剧烈反应，③正确；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而逐渐降低，④错误。 4【答案】C。 解析：Na在空气中燃烧会生成Na2O2，但Li没有Na活泼，在空气中燃烧生成的是Li2O，A项错误；ⅠA族中氢不属于碱金属元素，B错误；钠还原性强于Mg，所以在熔融状态下可从MgCl2中置换出镁，C项正确；Na、K都可以保存在煤油中，Li的密度更小，要保存在石蜡中，D项错误。 5【答案】A。 解析：解题时充分利用题目信息，锂及其化合物的性质与镁的相似，MgCO3煅烧分解成MgO和CO2，由此可知，Li2CO3也易分解。 6【答案】D。 解析：ⅠA族元素还有氢元素，A错；碱金属单质非常活泼，在水溶液中先与水反应生成强碱再与铜离子反应生成Cu(OH)2沉淀，而不能将铜置换出来，B错；由于钾原子的最外层只有1个电子，钾单质具有较强的还原性，但是其失去电子后形成的K＋最外层已经达到8电子的稳定结构，其氧化性非常弱，C错；Cs是还原性比Li、Na、K、Rb都强的金属单质，与水反应会发生爆炸，D正确。 7【答案】A。 解析：由钠及其化合物的性质可推测Cs及其化合物的性质。 8【答案】C。 解析：由图可知，随着核电荷数的增大，碱金属的性质呈递增趋势，而碱金属单质的熔点随核电荷数的增大而降低。 9【答案】D。 解析：类比钠与钾性质的相似性与递变性。钾、钠与水反应的现象相似，但钾比钠活泼，与水反应更剧烈。 10【答案】C。 解析：单质熔点最高的应是Li，密度呈增大趋势，K出现反常，Rb、Cs的密度比水大，对应阳离 子的氧化性应依次减弱。 11【答案】B。 解析：根据“Fr是碱金属元素中最重的元素”，可以得到两个结论：一是它属于碱金属元素；二是它在周期表中处于碱金属元素的最下方。根据同主族元素性质的递变性规律可以知道它的金属性非常强，所以与氧气反应时得到的是复杂的氧化物。 12【答案】B。 解析：因为金属性Li
