4.1.4 原子结构与元素的性质（自主学案）-2021-2022学年高一化学同步学习高效学与练（人教版2019必修第一册）

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2021-2022 学年高一化学同步学习高效学与练（自主学
案）
第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
第4课时 原子结构与元素的性质
课程学习目标
1．通过教材表格中的原子结构信息，知道碱金属元素、卤族元素的原子结构及特点。
2．认识碱金属、卤族元素两典型金属与非金属元素族在化学性质的相似性及递变性。
3．学会根据原子结构的特点，推测元素的化学性质，掌握结构与性质的内在联系。
学科核心素养
通过对“原子结构与元素性质”的学习，培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、实验探究与创新意
识等方面的能力。
【知识回顾】
1．碱金属元素包括__Li 、 Na 、 K 、 Rb 、 Cs __(填写元素符号)等元素，它们都处于元素周期表中第__ⅠA__族；卤
族元素包括__F 、 Cl 、 Br 、 I __(填写元素符号)等元素，它们都处于元素周期表中第__ⅦA__族。
2．钠与水反应的离子方程式为__2Na ＋ 2H 2O == =2Na ＋
＋ 2OH －
＋ H 2↑__。钠与氧气在常温和加热条件下反应得到
的产物分别为__Na2O__、__Na2O2__。
3．氯气与氢气反应的条件是__点燃或光照__。
【新知学习】
金属元素的原子最外层电子一般少于 4个，在化学反应中容易失去电子，具有金属性；
非金属元素的原子最外层电子一般多于
4个，在化学反应中容易得到电子，具有非金属性。
一．碱金属元素
碱金属是一类化学性质非常活泼的金属元素，在自然界中都以化合态存在。
请同学们画出碱金属的原子结构示意图，分析碱金属原子结构的共同之处。
元素名称 核电荷数 原子结构示意图 最外层电子数 电子层数
碱
金
属
元
素
Li 3 1 2
Na 11 1 3
K 19 1 4
Rb 37 1 5
Cs 55 1 6
决定
点燃 点燃
点燃
点燃
点燃
1.碱金属元素的原子结构
原子结构　 相似性：最外层电子数相同，都为
1
个
递变性：从上到下，随着核电核数的增大，电子层数增多，原子半径增大
【思考与交流】我们知道物质的性质主要取决于原子的最外层电子数，从碱金属原子的结构可推知其化学性质
是否完全相同？
结构 性质
相似性：最外层都只有一个电子，化学性质相似，很容易失去一个电子后呈+1 价，活泼，有很强的还原性；
递变性：从上到下，随着电子层数的增多，越来越容易失电子，还原性增强。
【实验 1】将一干燥的坩埚加热，同时取一小块钾，擦干表面的煤油后，迅速投入到热坩埚中，观察现象。
同钠与氧气的反应比较。
钠 钾
与氧气的反应 2Na + O2 Na2O2 K + O2 KO2
与水的反应 2Na + 2H2O ＝　2NaOH + H2↑ 2K + 2H2O ＝　2KOH + H2↑
【实验 2】钠、钾与水反应的比较
碱金属
单质 钠 钾
实验操作
实验现象 相同点 __金属浮在水面上__；熔成闪亮的小球；小球四处游动；
发出嘶嘶的响声；反应后的溶液呈红色
不同点 __钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧__
碱金属单质 钠 钾
实验原理 __2Na ＋ 2H 2O == =2NaOH ＋
H2↑__ __2K ＋ 2H 2O == =2KOH ＋ H 2↑__
实验结论与水反应剧烈程度：K__>__Na；金属的活泼性：K__>__Na。
2.碱金属的化学性质
（1）与非金属的反应
4Li + O2 Li2O 　2Na + O2 Na2O2 K + O2 KO2
K、Rb 等碱金属与 O2反应，会生成超氧化物。 Rb、Cs 在室温时，遇到空气会立即燃烧。
（2）与水的反应
2K + 2H2O ＝　2KOH + H2↑ 2Rb + 2H2O ＝　2KOH + H2↑
与Na、K类似，其他碱金属元素也都可以和水反应生成相应的碱和 H２。
【小结】2M＋2H ２O = 2MOH＋H２↑ 碱性: Li OH< Na OH<KOH< Rb OH< Cs OH
【思考与交流】根据实验讨论钠与钾的性质有什么相似性和不同。你认为元素的性质与他们的原子结构有关系
吗？
相似性：都非常活泼，易与氧气和水反应；不同：钾更活泼，反应更剧烈。
结构决定性质，钾原子比钠原子核外多了一层电子，半径更大，核对最外层电子的吸引力更小，更容易失去电
子。
3.碱金属的物理性质的比较（见课本第7页）
（ 1 ）相似性：银白色固体、硬度小、密度小（轻金属）、熔点低、易导热、导电、有展性。
（ 2 ）递变性（从锂到铯）： ① 密度逐渐增大（ K
反常） ② 熔点、沸点逐渐降低
【例题 1】可能存在的第 119 号未知元素，有人称为“类钫”，它位于碱金属族，根据元素周期表结构及元素性
质变化趋势，下列关于碱金属某些元素原子结构和性质的判断，错误的是（ ）
①锂与水反应比钠剧烈 ②金属单质都可以密封保存在煤油中
③锂的氧化物暴露在空气中易吸收二氧化碳 ④锂的阳离子的最外层电子数和钠的相同
⑤“类钫”单质是强还原剂 ⑥“类钫”在化合物中显+1 价
⑦推测“类钫”单质的密度应该大于 ⑧“类钫”单质有较高的熔点
A．①②④⑧ B．①②③⑦ C．③④⑤⑧ D．①③④⑥
【答案】A
【解析】
①金属性： ，元素的金属性越强，对应的单质与水反应越剧烈，则钠与水反应比锂与水反应剧烈，①
错误；
②锂的密度小于煤油的密度，若用煤油保存锂，则达不到隔绝空气和水的目的，②错误；
③锂的氧化物（ ）是碱性氧化物，在空气中易吸收二氧化碳，生成碳酸锂，③正确；
④原子失去最外层电子后，次外层变成最外层，故锂离子最外层有 2个电子，钠离子最外层有 8个电子，二者
数目不等，④错误；
⑤“类钫”属于碱金属，碱金属单质都具有强还原性，可作强还原剂，⑤正确；
⑥碱金属元素原子最外层都只有 1个电子，在反应中容易失去这个电子显+1 价，⑥正确；
⑦碱金属单质的密度从上到下逐渐增大（K反常），推测“类钫”单质的密度应该大于钫的，密度大于
，⑦正确；
⑧碱金属单质的熔点较低且从上到下熔点逐渐降低，所以“类钫”单质的熔点很低，⑧错误。
故选 A。
二．卤族元素
卤族元素简称卤素，是典型的非金属元素，在自然界中都以化合态
存在。
1.原子结构　相似性：最外层电子数相同，都为
7
个
递变性：从上到下，随着核电核数的增大，电子层数增多，原子半径增大
2.物理性质的递变性：（从Ｆ2到Ｉ2）
【思考与交流】请大家根据卤素单质的物理性质，总结出卤素单质在颜色、状态、密度、熔沸点、溶解性等各
方面的递变规律。
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