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

第3課時原子結(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(透過藍色鈷玻璃觀察)，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：金屬浮在水面上；金屬熔成閃亮的小球；小球不停游動；發(fā)出嘶嘶的響聲；反應(yīng)后的溶液使無色的酚酞試液呈紅色。不同點：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,熔點較低,導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強遞變規(guī)律密度逐漸增大(鈉、鉀反常)熔、沸點逐漸降低個性特點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(×)提示：鋰也是堿金屬，次外層卻只有2個電子。(2)化合物中堿金屬元素的化合價都為＋1(√)提示：堿金屬元素最外層都只有1個電子，所以其化合價均為＋1價。(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，堿金屬的金屬活動性增強，四個選項中與水反應(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，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，長期以來，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，美國科羅拉多大學(xué)的Cornell和Wieman在超低溫下實現(xiàn)了兩千個銣原子的聚合，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。試推測金屬銣與水反應(yīng)的現(xiàn)象。銣在空氣中燃燒的產(chǎn)物會是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)，會發(fā)生爆炸。銣在空氣中燃燒的產(chǎn)物更復(fù)雜，不會生成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)動機，離子推進發(fā)動機的研究、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、方位保持和阻力補償?shù)?。探究堿金屬單質(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而在水中上下浮動，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？提示：從上到下，堿金屬元素原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減弱，原子失電子變得越來越容易，故從上到下，金屬性逐漸增強。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LiNaKRbCs與氧氣反應(yīng)反應(yīng)越來越劇烈,產(chǎn)物越來越復(fù)雜Li2ONa2O、Na2O2K2O、K2O2、KO2更復(fù)雜氧化物LiNaKRbCs與水反應(yīng)反應(yīng)越來越劇烈反應(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，原子核對最外層電子的引力逐漸減弱，元素金屬性逐漸增強；故單質(zhì)的還原性逐漸增強，離子的氧化性逐漸減弱?！镜淅?2021·舟山高一檢測)金屬鋰與我們的生活息息相關(guān)，電腦、、藍牙耳機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：Li＞Na＞KD．堿性：LiOH＜NaOH＜KOH【思維建?！拷獯鸨绢愵}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錯誤；堿金屬元素從Li到Cs，熔、沸點逐漸降低，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，對應(yīng)最高價氧化物的水化物的堿性依次增強，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。這種說法是否正確？(關(guān)鍵能力——分析與推測)提示：正確。堿金屬元素從Li到Cs，原子半徑逐漸增大，原子核對核外電子的束縛力逐漸減弱，失電子能力逐漸增強。(2)鋰、鈉、鉀、銣、銫中，密度最小的是哪一種金屬？(關(guān)鍵能力——歸納與論證)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)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，堿金屬越來越活潑，堿金屬單質(zhì)在空氣中燃燒的產(chǎn)物越來越復(fù)雜，Li在空氣中燃燒的主要產(chǎn)物為Li2O，且為氧化物，故C錯誤；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，單質(zhì)的還原性逐漸增強，故D錯誤?！炯庸逃?xùn)練—拔高】1．我國科學(xué)家通過與多個國家進行科技合作，成功研發(fā)出銫(Cs)原子噴泉鐘，使我國時間頻率基準的精度從30萬年不差1秒提高到600萬年不差1秒，標志著我國時間頻率基準研究進入世界先進行列。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，同時使紫色石蕊試液顯________色，因為__________________(寫出化學(xué)方程式)。(3)預(yù)測銫單質(zhì)的還原性比鈉單質(zhì)的還原性________(填“弱”或“強”)?！窘馕觥扛鶕?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個電子。銫與鈉同主族，具有極強的金屬性。與水反應(yīng)生成氫氣和氫氧化銫：2Cs＋2H2O=2CsOH＋H2↑，氫氧化銫是強堿，使紫色石蕊試液變藍色。答案：(1)6155(2)無藍2Cs＋2H2O=2CsOH＋H2↑(3)強2．下列敘述中錯誤的是()A．堿金屬具有強還原性，它們的離子具有強氧化性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、沸點逐漸降低。金屬單質(zhì)還原性越強，失電子能力越強，變?yōu)殛栯x子后的氧化性越弱，故堿金屬的陽離子的氧化性都很弱。3．瑞典的化學(xué)家阿爾費德森在分析一種礦物時發(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)過反復(fù)試驗，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