高一化學(xué)人教版學(xué)案第四章第一節(jié)第3課時(shí)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)堿金屬元素

第3課時(shí)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)——堿金屬元素一、元素的性質(zhì)元素的化學(xué)性質(zhì)與原子的結(jié)構(gòu)(特別是最外層電子數(shù))有著密切關(guān)系。二、堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)(1)堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)是最外層電子數(shù)均為1；在化學(xué)反應(yīng)中容易失去電子，化學(xué)性質(zhì)相似，都表現(xiàn)出金屬性。(2)隨著核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大。三、堿金屬單質(zhì)的性質(zhì)1．堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)：(1)鈉、鉀與氧氣反應(yīng)的比較①反應(yīng)現(xiàn)象：都能在氧氣中燃燒，鈉產(chǎn)生黃色火焰，鉀產(chǎn)生紫色火焰(透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察)，鉀和氧氣反應(yīng)更劇烈。②反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2、K＋O2eq\o(=,\s\up7(△))KO2。③結(jié)論：金屬的活潑性：K＞Na。(2)鈉、鉀與水反應(yīng)①反應(yīng)現(xiàn)象：相同點(diǎn)：金屬浮在水面上；金屬熔成閃亮的小球；小球不停游動(dòng)；發(fā)出嘶嘶的響聲；反應(yīng)后的溶液使無(wú)色的酚酞試液呈紅色。不同點(diǎn)：鉀與水的反應(yīng)有輕微爆炸聲或著火燃燒。②化學(xué)方程式：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑、2K＋2H2O=2KOH＋H2↑。③結(jié)論：與水反應(yīng)劇烈程度：K>Na；金屬的活潑性：K>Na。2．堿金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)：元素Li、Na、K、Rb、Cs(原子序數(shù)增大)相同點(diǎn)除銫外,其余都呈銀白色,它們都比較軟,有延展性,密度較小,熔點(diǎn)較低,導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強(qiáng)遞變規(guī)律密度逐漸增大(鈉、鉀反常)熔、沸點(diǎn)逐漸降低個(gè)性特點(diǎn)①銫略帶金屬光澤;②鋰的密度比煤油的小;③鈉的密度比鉀大1．判斷下列說(shuō)法是否正確：(1)堿金屬元素原子的次外層電子數(shù)都是8個(gè)(×)提示：鋰也是堿金屬，次外層卻只有2個(gè)電子。(2)化合物中堿金屬元素的化合價(jià)都為＋1(√)提示：堿金屬元素最外層都只有1個(gè)電子，所以其化合價(jià)均為＋1價(jià)。(3)堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)活潑，易失電子發(fā)生還原反應(yīng)(×)提示：堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)活潑，易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。(4)Li在空氣中加熱生成Li2O2(×)提示：Li在空氣中加熱生成Li2O。2．下列金屬與水反應(yīng)最劇烈的是_____________________________。A．LiB．KC．RbD．Cs提示：選D。在堿金屬中，隨著元素原子電子層數(shù)的增多，堿金屬的金屬活動(dòng)性增強(qiáng)，四個(gè)選項(xiàng)中與水反應(yīng)最劇烈的應(yīng)是Cs。3．教材中描述“堿金屬元素的最外層電子數(shù)相同，都是1個(gè)電子，它們的化學(xué)性質(zhì)相似”，Li與氧氣、水反應(yīng)的劇烈程度大于還是小于Na?提示：堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增，金屬性逐漸增強(qiáng)，故Li與氧氣、水反應(yīng)的劇烈程度小于Na。4．銣(Rb)是一種銀白色輕金屬，長(zhǎng)期以來(lái)，由于金屬銣化學(xué)性質(zhì)比鉀還要活潑，因而制約了其在一般工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)研究和大量使用。1995年，美國(guó)科羅拉多大學(xué)的Cornell和Wieman在超低溫下實(shí)現(xiàn)了兩千個(gè)銣原子的聚合，制造出真正的玻色—愛因斯坦凝聚態(tài)物質(zhì)，并由此獲得了2001年諾貝爾獎(jiǎng)。試推測(cè)金屬銣與水反應(yīng)的現(xiàn)象。銣在空氣中燃燒的產(chǎn)物會(huì)是Rb2O嗎？提示：銣比鉀活潑，銣與水反應(yīng)比鉀更劇烈，故反應(yīng)現(xiàn)象為銣與水劇烈反應(yīng)，會(huì)發(fā)生爆炸。銣在空氣中燃燒的產(chǎn)物更復(fù)雜，不會(huì)生成Rb2O。堿金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性銫可用于離子發(fā)動(dòng)機(jī)，離子推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究、應(yīng)用主要集中在宇宙飛船、地球衛(wèi)星及星際航行的空間應(yīng)用，用作空間飛行器的軌道控制、方位保持和阻力補(bǔ)償?shù)取Ｌ骄繅A金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的相似性1．銫與H2O反應(yīng)嗎？若反應(yīng)寫出離子方程式。提示：反應(yīng)；離子方程式：2Cs＋2H2O=2Cs＋＋2OH－＋H2↑。2．銫投入CuCl2溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？提示：銫與CuCl2溶液劇烈反應(yīng)，放出氣體，生成藍(lán)色沉淀；原因：Cs在溶液中先與H2O反應(yīng)生成CsOH，2CsOH＋CuCl2=2CsCl＋Cu(OH)2↓。3．你能根據(jù)鈉、鉀單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)推測(cè)出氯化銫和碳酸銫的溶解性嗎？提示：能。堿金屬單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)具有相似性，依據(jù)NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水推測(cè)CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。4．堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)為什么具有相似性？提示：原因：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)相似，最外層均有一個(gè)電子，均易失電子，化學(xué)性質(zhì)活潑，故它們的單質(zhì)具有較強(qiáng)的還原性，能與氧氣等非金屬及水、酸反應(yīng)。探究堿金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的遞變性1．銫與O2反應(yīng)的產(chǎn)物是Cs2O嗎？反應(yīng)劇烈程度比Na、K與O2反應(yīng)程度大嗎？提示：產(chǎn)物不是Cs2O。反應(yīng)劇烈程度比Na、K與O2反應(yīng)程度大。2．銫與H2O反應(yīng)現(xiàn)象和Na、K與H2O反應(yīng)現(xiàn)象的主要區(qū)別可能是什么？提示：主要區(qū)別：不在水面上四處游動(dòng)而在水中上下浮動(dòng)，放出大量氣體，可能發(fā)生爆炸。3．如何從結(jié)構(gòu)上理解堿金屬元素從上到下金屬性逐漸增強(qiáng)？提示：從上到下，堿金屬元素原子半徑逐漸增大，原子核對(duì)最外層電子的引力逐漸減弱，原子失電子變得越來(lái)越容易，故從上到下，金屬性逐漸增強(qiáng)。1．堿金屬元素性質(zhì)的相似性(用R表示堿金屬元素)：2．堿金屬元素性質(zhì)的遞變性：具體表現(xiàn)為L(zhǎng)iNaKRbCs與氧氣反應(yīng)反應(yīng)越來(lái)越劇烈,產(chǎn)物越來(lái)越復(fù)雜Li2ONa2O、Na2O2K2O、K2O2、KO2更復(fù)雜氧化物L(fēng)iNaKRbCs與水反應(yīng)反應(yīng)越來(lái)越劇烈反應(yīng)緩慢劇烈反應(yīng)輕微爆炸劇烈爆炸氫氧化物堿性強(qiáng)弱:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH【思考討論】堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)為什么具有遞變性？提示：堿金屬原子結(jié)構(gòu)存在遞變性。從Li到Cs，隨核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對(duì)最外層電子的引力逐漸減弱，元素金屬性逐漸增強(qiáng)；故單質(zhì)的還原性逐漸增強(qiáng)，離子的氧化性逐漸減弱?！镜淅?2021·舟山高一檢測(cè))金屬鋰與我們的生活息息相關(guān)，電腦、、藍(lán)牙耳機(jī)中的鋰離子電池中都含有豐富的鋰元素。下列有關(guān)鋰的說(shuō)法中不正確的是()A．鋰與水反應(yīng)不如鈉與水反應(yīng)劇烈B．還原性：K＞Na＞Li，故K可以從NaCl溶液中置換出金屬鈉C．熔、沸點(diǎn)：Li＞Na＞KD．堿性：LiOH＜NaOH＜KOH【思維建模】解答本類題目的思維流程如下：【解析】選B。鋰的活潑性比鈉弱，與水反應(yīng)不如鈉劇烈，A正確；還原性：K＞Na＞Li，但K不能置換出NaCl溶液中的鈉，而是先與H2O反應(yīng)，B錯(cuò)誤；堿金屬元素從Li到Cs，熔、沸點(diǎn)逐漸降低，即Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，C正確；從Li到Cs，堿金屬元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，對(duì)應(yīng)最高價(jià)氧化物的水化物的堿性依次增強(qiáng)，即堿性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH，D正確。(1)某同學(xué)提出：堿金屬元素化學(xué)性質(zhì)有差別，從Li到Cs，失電子能力逐漸增強(qiáng)。這種說(shuō)法是否正確？(關(guān)鍵能力——分析與推測(cè))提示：正確。堿金屬元素從Li到Cs，原子半徑逐漸增大，原子核對(duì)核外電子的束縛力逐漸減弱，失電子能力逐漸增強(qiáng)。(2)鋰、鈉、鉀、銣、銫中，密度最小的是哪一種金屬？(關(guān)鍵能力——?dú)w納與論證)提示：鋰。從鋰到銫，單質(zhì)密度逐漸增大(鈉、鉀反常)。同主族元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系(2021·常州高一檢測(cè))下列關(guān)于堿金屬的性質(zhì)敘述正確的是()A．單質(zhì)均為銀白色，密度均小于水B．單質(zhì)與水反應(yīng)時(shí)都能生成堿和氫氣C．單質(zhì)在空氣中燃燒的生成物都是過(guò)氧化物D．單質(zhì)的還原性逐漸減弱【解析】選B。Cs略帶金色光澤，Li、Na、K的密度小于水的密度，Rb、Cs的密度大于水的密度，故A錯(cuò)誤；堿金屬單質(zhì)都能與水反應(yīng)，生成相應(yīng)的堿和H2，故B正確；隨著核電荷數(shù)的增大，堿金屬越來(lái)越活潑，堿金屬單質(zhì)在空氣中燃燒的產(chǎn)物越來(lái)越復(fù)雜，Li在空氣中燃燒的主要產(chǎn)物為L(zhǎng)i2O，且為氧化物，故C錯(cuò)誤；從Li到Cs，元素原子電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強(qiáng)，單質(zhì)的還原性逐漸增強(qiáng)，故D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練—拔高】1．我國(guó)科學(xué)家通過(guò)與多個(gè)國(guó)家進(jìn)行科技合作，成功研發(fā)出銫(Cs)原子噴泉鐘，使我國(guó)時(shí)間頻率基準(zhǔn)的精度從30萬(wàn)年不差1秒提高到600萬(wàn)年不差1秒，標(biāo)志著我國(guó)時(shí)間頻率基準(zhǔn)研究進(jìn)入世界先進(jìn)行列。已知銫位于元素周期表中第六周期第ⅠA族，根據(jù)銫在元素周期表中的位置，推斷下列內(nèi)容：(1)銫的原子核外共有__________層電子，最外層電子數(shù)為________________，銫的原子序數(shù)為_____________________________________________。(2)銫單質(zhì)與水劇烈反應(yīng)，放出________色氣體，同時(shí)使紫色石蕊試液顯________色，因?yàn)開_________________(寫出化學(xué)方程式)。(3)預(yù)測(cè)銫單質(zhì)的還原性比鈉單質(zhì)的還原性________(填“弱”或“強(qiáng)”)。【解析】根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律，結(jié)合銫在元素周期表中的位置知：銫原子核外電子分六層排布，分別是2、8、18、18、8、1，原子序數(shù)是55，最外層只有1個(gè)電子。銫與鈉同主族，具有極強(qiáng)的金屬性。與水反應(yīng)生成氫氣和氫氧化銫：2Cs＋2H2O=2CsOH＋H2↑，氫氧化銫是強(qiáng)堿，使紫色石蕊試液變藍(lán)色。答案：(1)6155(2)無(wú)藍(lán)2Cs＋2H2O=2CsOH＋H2↑(3)強(qiáng)2．下列敘述中錯(cuò)誤的是()A．堿金屬具有強(qiáng)還原性，它們的離子具有強(qiáng)氧化性B．隨著電子層數(shù)的增多，堿金屬的原子半徑逐漸增大C．堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)隨著核電荷數(shù)的增大而降低D．堿金屬元素在自然界中都是以化合態(tài)的形式存在【解析】選A。堿金屬元素隨著核電荷數(shù)的增大，電子層數(shù)增多，原子半徑逐漸增大，單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)逐漸降低。金屬單質(zhì)還原性越強(qiáng)，失電子能力越強(qiáng)，變?yōu)殛?yáng)離子后的氧化性越弱，故堿金屬的陽(yáng)離子的氧化性都很弱。3．瑞典的化學(xué)家阿爾費(fèi)德森在分析一種礦物時(shí)發(fā)現(xiàn)，得出的已知成分只有96%，那么其余的4%到哪兒去了呢？他經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，確信一定是礦物中含有一種至今還不知道的元素。因這種元素是在礦物(名叫透鋰長(zhǎng)石)中發(fā)現(xiàn)的，他就取名為“鋰”(希臘文“巖石”之意)。不久，阿爾費(fèi)德森又在其他礦物中發(fā)現(xiàn)了這種元素。另一位著名的化學(xué)家貝采里烏斯也在卡爾斯溫泉和捷克的馬里安溫泉的礦泉水中發(fā)現(xiàn)了鋰。(1)在周期