考点13 原子结构与元素的性质-2022-2023学年高一化学核心考点归纳与测试（人教版2019必修第一册） （解析版）

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考点 13 原子结构与元素的性质
【核心考点梳理】
一、碱金属元素
1．碱金属的原子结构
元素名称 元素符号 核电荷数 原子结构示意图 最外层
电子数
电子
层数
原子半
径/nm
碱
金
属
元
素
锂Li 3 1 2 0.152
钠Na 11 1 3 0.186
钾K 19 1 4 0.227
铷Rb 37 1 5 0.248
铯Cs 55 1 6 0.265
结
论
碱金属元素原子结构的共同点是最外层电子数均为
1 ，不同点是电子层数依次递
增，其变化规律是随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大
在周期表中的位置：第Ⅰ A族
相似性：碱金属元素原子的最外层都有 1
个电子，很容易失去，因此碱金属元素的最高正价为＋ 1
价，最
高价氧化物对应的水化物均为强碱(所以称为碱金属)，典型的活泼金属元素
递变性：随着原子序数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大
2．碱金属的物理性质
物质名称 颜色和状态 密度/g·cm－3熔点/℃ 沸点/℃
锂 银白色，柔软 0.534 180.5 1 347
钠 银白色，柔软 0.97 97.81 882.9
钾 银白色，柔软 0.86 63.65 774
铷 银白色，柔软 1.532 38.89 688
铯略带金色光泽，柔
软1.879 28.40 678.4
相似性：碱金属单质都有银白色的金属光泽(铯略带金色光泽)、硬度小、密度小、熔沸点较低，良好的导
电、导热性，有延展性，钠钾合金为液态，可做原子反应堆的导热剂
递变性：在碱金属内，随着元素原子核电荷数的增加，单质的熔点和沸点逐渐降低，密度呈增大趋势(但
ρNa＞ρK)，且 Li、Na、K的密度小于 1；Rb、Cs 的密度大于 1
3．碱金属的化学性质——与钠相似
（1）碱金属与 O2反应
钠、钾与氧气的反应：将一小块 Na 和K分别投入热坩埚中，
(1)Li 与O2反应：4Li＋O2=====2Li2O (Li 与氧气不管常温还是加热都只能生成 Li2O)
(2)Na 与O2反应：4Na+O2===2Na2O 2Na+O2=====Na2O2
(2)K 与O2反应： 4K+O2===2K2O 2K+O2=====K2O2 K+O2=====KO2 (超氧化钾)
① 碱金属与 O2反应越来越剧烈，加热时产物更加复杂，如：Li 与O2反应只能生成 Li2O，Na 与O2反应
还可以生成 Na2O2，而 K与O2反应能够生成 KO2，Rb、Cs 与氧气反应，都生成比过氧化物更复杂的
氧化物
② 碱金属常温下均能与氧气反应生成氧化物(R2O)；Li 与氧气不管是常温还是加热均生成 Li2O
③ 超氧化物(KO2)、臭氧化物(RbO3)与Na2O2性质类似，都能与 H2O、CO2反应，具有强氧化性
（2）碱金属与水反应：2R＋2H2O===2ROH ＋ H 2↑
碱金属 钾 钠
实验操作
实验现象 浮于水面，熔成小球，四处游动，有轻
微爆炸声，反应后的溶液加酚酞变红
浮于水面，熔成小球，四处游动，有
“嘶嘶”的响声，反应后的溶液加酚酞
变红
结论
与水反应的剧烈程度：K>Na
金属活泼性：K>Na
实验原理 2K＋2H2O===2KOH＋H2↑ 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
【核心归纳】1．①碱金属都能与 H2O反应，且反应越来越剧烈
Li② 与水反应不熔化； 钠与水反应时 熔化；钾与水 反应熔化，且 使产生的 H2燃烧发 生轻 微爆炸，
Rb、Cs 遇水发生剧烈爆炸
③ 结论：金属单质置换出水中氢越容易说明该元素的金属性越强。因此随着原子的电子层数增多，碱金
属的活 动性增强
2．碱金属与卤素单质的反应：2R＋X2=====2RX；碱金属与氢气反应(Na、K、Rb、Cs 与氢气反应，都生
成RH)：2R＋H2=====2RH；碱金属与硫反应：2R＋S=====R2S
3．与常见盐溶液反应的离子方程式：碱金属与盐溶液反应，都是先与水反应，若符合复分解反应发生的
条件，则生成的氢氧化物继续同盐发生复分解反应。碱金属均不能在水溶液中置换另外的金属单质
2R+2H2O+Cu 2+=Cu (OH )2↓+H2↑+2R+
6R+2H2O+2Fe3+=2Fe(OH )3↓+6R++3H2↑
2R+2NH
4+=2R++2NH 3↑+H2↑
2R+2HCO
3−=2R++2CO
32−+H2↑
4．碱金属的原子结构与化学性质的关系
(1)相似性：碱金属元素原子在结构上的相似性，决定了锂、钠、钾、铷、铯在性质上的相似性，碱金属原
子都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性。具体表现在：
① 碱金属都能与 O2、Cl2(卤素单质)、S等非金属单质及水反应
② 碱金属都能与水反应，反应的通式为 2R＋2H2O===2ROH ＋ H 2↑ (R 表示碱金属元素)
③ 碱金属都能与酸反应
(2)递变性：随着原子核外电子层数的增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，失
去电子的能力逐渐增强，单质的还原性增强，元素的金属性增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性增
强 (如：CsOH＞RbOH＞KOH＞NaOH＞LiOH)
【典型例题】
例1．（2022·辽宁大连·高一期末）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
【解析】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。
例2．（2022·河南南阳高一阶段练习）钾(K)与Na 在性质上具有很大的相似性，但 K比Na 的活泼性强，
下面是根据 Na 的性质对 K的性质的预测，其中不正确的是
A．因为 K的活泼性强，所以钾应该保存在煤油中
B．K可以被氧气所氧化，且产物不只有 K2O一种
C．K与水能够反应，但不如 Na 与水的反应剧烈，但产物都有氢气
D．K可以与水剧烈反应，生成氢气
【答案】C
【解析】A．钾同钠一样，钾的活泼性很强，与水反应时比钠与水反应更剧烈，由于其密度比煤油大，与
煤油不能发生反应，所以金属钾也应该保存在煤油中，A正确；
B．金属 K与空气中的氧气反应，产物可能是 K2O，也可能是 K2O2，或KO2，因此氧化产物比只有 K2O一
种，B正确；
C．K、Na 是同一主族元素，由于K原子半径比 Na 大，所以 K与水反应比 Na 剧烈，但但产物都有氢气，
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