《高一化学必修第一册精品讲义（新教材人教版）》课时4.3 碱金属元素的结构和性质

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碱金属元素的结构和性质

【学习目标】

1、知道碱金属元素的原子结构及特点，能说出碱金属元素化学性质的相似性及递变性

2、初步学会根据原子结构的特点，推测元素的化学性质

【主干知识梳理】

一、碱金属元素的原子结构特点

【思考与交流】填写下表中的信息，并思考在周期表中，从上到下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径的变

化有什么特点？

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

1、在周期表中的位置：第Ⅰ A族

2、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

3、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

【即学即练 1】

1、下列关于碱金属元素的叙述中正确的是(　　)

A．原子的最外层电子数都是 1，次外层电子数都是 8

B．单质的化学性质活泼，易失电子发生还原反应

C．除锂外均以化合态存在于自然界中

D．化合物中碱金属元素的化合价都为＋1价

2、锂(Li)是世界上最轻的金属，它属于碱金属的一种，下列说法正确的是(　　)

A．和 Li 同一主族的都是金属元素

B．Na＋比Li 多一个电子层

C．Li、Na、K＋的最外层都只有一个电子

D．Li 是碱金属中原子半径最小的元素

3、钠和锂有相似的化学性质，下列说法中，能较好地解释这个事实的是(　　)

A．都是金属元素 B．原子半径相差不大

C．最外层电子数相同 D．化合价相同

二、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

1、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

2、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

三、碱金属的化学性质——与钠相似

1、碱金属与 O2反应

【思考与交流】

①已知1.4 g 锂在空气中加热充分反应，可生成 3.0 g 氧化物，该反应的化学方程式是 4Li＋O2=====2Li2O

② 钠、钾与氧气的反应：将一小块 Na 和K分别投入热坩埚中，观察现象

(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)

【微点拨】

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↑

【微点拨】

① 碱金属都能与 H2O反应，且反应越来越剧烈

②Li 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

3、碱金属与卤素单质的反应：2R＋X2=====2RX

4、碱金属与氢气反应(Na、K、Rb、Cs 与氢气反应，都生成 RH)：2R＋H2=====2RH

5、碱金属与硫反应：2R＋S=====R2S

6、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

7、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)

【即学即练 2】

1、下列关于碱金属的叙述中，不正确的是(　　)

A．钾元素比钠元素的金属性强

B．钾和钠的焰色分别为紫色和黄色

C．碱金属都能和水发生反应，生成氢氧化物并放出氢气

D．碱金属的熔点随着电子层数的增加而升高

2、下列各组比较中不正确的是(　　)

A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈

B．还原性：K＞Na＞Li，故K可以从 NaCl 溶液中置换出金属钠

C．熔、沸点：Li＞Na＞K

D．碱性：LiOH＜NaOH＜KOH

3、下列对碱金属性质的叙述中，正确的是(　　)

A．碱金属元素的单质具有强还原性，可置换出硫酸铜溶液中的铜单质

B．单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物

C．碱金属单质与水反应生成碱和氢气

D．单质熔、沸点随着原子序数递增而升高

4、关于铯及其化合物的下列说法中不正确的是(　　)

A．氢氧化铯是一种强碱，比 KOH 的碱性强

B．铯与水或酸溶液反应剧烈，都生成氢气

C．Cs 的还原性比 Na 强，故Na＋的氧化性大于 Cs＋

D．Al 的金属性大于 Cs 的金属性

5、随着碱金属元素原子序数的增大，下列递变规律正确的是(　　)

A．原子半径逐渐增大 B．碱性逐渐减弱

C．单质熔、沸点逐渐升高 D．单质的氧化性逐渐增强

四、碱金属中的一般和特殊之处

1、Na、K需保存于煤油中，但 Li 的密度比煤油小，所以Li 必须保存在密度更小的石蜡油中或密封于石蜡

2、碱金属中，从 Li→Cs，密度呈增大的趋势，但 ρ(K)<p(Na)

3、酸式盐的溶解度一般大于正盐，但溶解度 NaHCO3＜Na2CO3

4、试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但第 IA族金属 Na、K等除外

5、一般活泼金属能从盐中置换出不活泼金属，但对第 IA族非常活泼的金属 Na、K等除外

如：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑＋Na2SO4

6、锂易于氮气反应生成 Li3N (因为锂和镁处于对角线位置，化学性质相似，即LiOH、Li2CO3均为沉淀)

7、锂的熔点最高，金属性最弱，因而锂与水反应较慢且反应时锂并不熔化

8、合金一般为固态，而 Na——K 合金为液态，可做原子反应堆的导热剂

9、实验是如何保存锂、钠、钾？它们均是活泼的金属，极易氧化变质甚至引起燃烧，它们又都能与水、水溶液

等发生反应产生氢气，是易燃易爆物质，存放它们要保证不与空气、水分接触；又因为它们的密度小，所以

锂只能保存在液体石蜡或封存在固体石蜡中，而将钠、钾保存在煤油中

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