第四章

物質結構

元素周期律

第一節(jié)

原子結構與元素周期表

第二課時

原子結構與元素的性質

12知道元素、核素、同位素的含義、本質及形成原因，培養(yǎng)證據推理和模型認知能力。以IA、VIIA族元素為例，通過探究認識同主族元素性質的遞變規(guī)律，并能用原子結構理論初步加以解釋；培養(yǎng)分析、處理數據的能力，嘗試運用比較、歸納等方法對信息進行加工。學習目標問題思考北京王府井古人類文化遺址博物館向世人展示“北京人”狩獵、燒火、制造工具的痕跡。博物館300多平方米的展廳里，將陳列在原址發(fā)掘出土的石砧、石錘、石片，還有原始牛、斑鹿、鴕鳥、魚類等古生物的骨骼及古人類制成的骨鏟、骨片等工具，再現25000年前斑鹿跳躍、鴕鳥歡騰、望山聽水、野豬生息的景象。那么“25000年”是怎樣測出來的呢？通過測定——碳-14(14C)原子的數量進行推斷科技考古研究人員氫元素的原子核原子名稱質子數（Z）中子數（N）10氕（pie）11氘（dao）12氚（chuan）表4-1：氫元素的不同核素H11H12H13各是一種核素氫元素的原子有三種不同的組成①表示核素要用原子符號：AXZ②絕大多數元素都包含多種核素，一種核素就是一種原子。(一個質量數為A、質子數為Z的X原子)2.核素：具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子叫做核素。如11H、21H、31H就是氫元素的三種不同核素。111C、136C就是碳元素的三種不同核素。146C

、126O、81716O、8O就是氧元素的三種不同核素818【思考】在周期表中收入了118種元素，是不是就只有118種原子呢？一種元素可有幾種原子，故元素種類118種，而原子1800多種。U、92235234U、92U就是鈾元素的三種不同核素92238元素原子（核素）符號101310113Al278O18121H3課堂練習3.同位素：即同一元素的不同核素互稱為同位素。質子數相同中子數不同如1H、2H、3H互為同位素特點：①在元素周期表里占據同一位置(即同位)②相同狀況下，化學性質幾乎相同，但物理性質略有差異③天然同位素相互之間保持一定的比例，不論是處于游離態(tài)還是化合態(tài)，它們的百分數保持不變元素核素1核素n……互為同位素質子數相同而中子數不同的同一種元素的不同原子互稱為同位素。

→質量數不同同位素的應用同位素的應用

考古中推斷文物的年代

制造氫彈的原料

核反應堆的燃料

相對原子質量的標準原子同位素的應用考古時利用14C測定一些文物的年代。同位素的應用臨床診斷治療疾病：利用放射性同位素的射線殺傷癌細胞或阻止癌細胞分裂。同種元素的各種同位素原子也可組成不同的單質或化合物的分子。

如：氫：氕、氘、氚氫重氫超重氫元素符號：HHH

原子符號：

單質：與氧化合成水：H2、D2

、T2、HD、HT、DTH2O、D2O、T2O、HDO、HTO、DTO由

11H、12H、13H

和816O、817O、818O六種核素形成的水分子有

種，相對分子質量有

種。187是純凈物還是混合物呢？純凈物1H

(H)

2H(D)

3H(T)

111元素核素同位素同素異形體本質質子數相同的一類原子質子數、中子數都一定的原子質子數相同、中子數不同的核素的互稱同種元素形成的不同的單質的互稱范圍元素原子原子單質比較元素、核素、同位素、同素異形體①以上8種微粒中共有____種核素，共____種元素。②互為同位素的是____________。③質量數相等的是_____和_____，中子數相等的是_____和_____。④三種核素構成的氫氣的相對分子質量有____種。6

514C

14N

14C

16O5課堂練習2.以下互稱為同位素的是（）A.金剛石和石墨B.CO和CO2C.D和TD.1H216O和2H218OC同素異形體元素核素1核素n……互為同位素同種元素形成單質單質1單質n……互為同素異形體探究課堂元素化學性質與原子最外層電子數的關系原子最外層電子數特點得失電子情況化學性質稀有氣體元素都為8(氦為2)不易__________金屬元素一般_____4易____________非金屬元素_____4易___________得失穩(wěn)定少于失去不穩(wěn)定多于得到不穩(wěn)定原子的最外層電子數決定原子的化學性質。元素化學性質與原子最外層電子數的關系過渡元素（過渡金屬）堿金屬元素鹵族元素稀有氣體元素放射性元素元素名稱元素符號核電荷數原子結構示意圖最外層電子數電子層數原子半徑/nm鋰0.152鈉0.186鉀0.227銣0.248銫0.265探究課堂LiNaKRbCs3111937551111123456原子核外電子排布有什么特點？最外層電子數都是1；隨核電荷數的增大，電子層數逐漸增多。化學性質相似探究課堂原子半徑變化有什么特點？元素名稱元素符號核電荷數原子結構示意圖最外層電子數電子層數原子半徑/nm鋰0.152鈉0.186鉀0.227銣0.248銫0.265LiNaKRbCs3111937551111123456從上到下堿金屬元素原子的電子層數逐漸增大，原子半徑逐漸增大。探究課堂（1）回憶第二章學過的知識，鈉有哪些化學性質？（用化學方程式表示），體現了什么性質？（2）結合鋰、鈉和鉀的原子結構特點，預測鋰、鉀可能具有哪些相似化學性質？①2Na＋O2Na2O2②2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑③2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑4Na＋O2=

2Na2O鋰、鈉和鉀最外層都只有1個電子，都容易失去最外層電子，表現出比較強的還原性。鋰、鉀和鈉相似，都能與氧氣、水發(fā)生化學反應。還原性堿金屬元素化學性質的相似性探究課堂堿金屬元素化學性質的遞變性【觀察并思考】Na與K分別與水、O2反應現象有何不同？試從原子結構角度解釋。（1）與氧氣等非金屬的反應

4Li+O2==2Li2O★Li的燃燒產物只有一種點燃4Na+O2==2Na2O常溫下2Na+O2==Na2O2點燃加熱時

K+O2==KO2(超氧化鉀)點燃加熱時相似性：都能與O2等非金屬單質反應2、堿金屬元素的化學性質（+1價）遞變性：從鋰到銫，金屬性增強，與O2反應越來越劇烈，產物越來越復雜（2）與水的反應Li+H2O=222LiOH+H2↑2Na+2H2O==2NaOH+H2↑2K+2H2O==2KOH+H2↑

相似性：都能與H2O反應，生成對應的堿和氫氣通式：2M+2H2O=2MOH+H2↑遞變性：從鋰到銫，與水反應越來越劇烈堿性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH探究課堂堿金屬元素化學性質的遞變性鉀和鈉都可以與水和氧氣發(fā)生反應鉀的反應更為劇烈元素符號原子結構示意圖原子半徑/nmNa0.186K0.227原子最外層電子相同原子半徑較大強還原性（失電子）失電子能力更強還原性更強探究課堂堿金屬元素化學性質的遞變性元素符號原子結構示意圖原子半徑/nmLi0.152Na0.186K0.227Rb0.248Cs0.265堿金屬元素原子最外層只有一個電子原子結構的相似性元素性質的相似性決定在化合物中化合價+1易失電子，表現金屬性（還原性）隨核電荷數增加電子層數逐漸增大原子結構的遞變性元素性質的遞變性決定原子半徑逐漸增大金屬性（還原性）逐漸增強原子失電子能力逐漸增強探究課堂鋰(Li)鈉(Na)鉀(K)銣(Rb)銫(Cs)隨著核電荷數增加，堿金屬的性質逐漸增強與水反應越來越劇烈，生成氫氣速率越來越快；通式：2M+2H2O=2MOH+H2↑堿性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH元素金屬性逐漸增強，單質還原性逐漸增強請預測堿金屬元素的性質探究課堂堿金屬元素的物理性質元素名稱元素符號核電荷數顏色和狀態(tài)密度g/cm3熔點℃沸點℃鋰Li3銀白色,柔軟0.534180.51347鈉Na11銀白色,柔軟0.9797.81882.9鉀K19銀白色,柔軟0.8663.65774銣Rb37銀白色,柔軟1.53238.89688銫Cs55略帶金色光澤,柔軟1.87928.40678.4遞增注意：鋰是最輕的金屬，保存在石蠟里；其他保存在煤油中。遞增遞減遞減鈉鉀反常元素名稱元素符號核電荷數顏色（常態(tài)）密度g/cm3熔點OC沸點OC鋰Li3銀白色,柔軟0.534180.51347鈉Na11銀白色,柔軟0.9797.81882.9鉀K19銀白色,柔軟0.8663.65774銣Rb37銀白色,柔軟1.53238.89688銫Cs55略帶金色光澤,柔軟1.87928.40678.4熔沸點降低反常密度有增大趨勢相似性：銀白色(銫略帶金色)、質軟，輕(密度小），熔點低，有良好的

導電導熱性、延展性。遞變性：從上至下，密度漸大（K例外），熔沸點漸低6.堿金屬單質物理性質上的相似性和遞變性煤油密度為0.799g·cm-3水的密度為1g·cm-3

元素周期表1、判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”(1)堿金屬元素原子的次外層電子數都是8個(

)(2)化合物中堿金屬元素的化合價都為＋1價(

)(3)堿金屬元素的原子半徑隨核電荷數的增大而增大(

)(4)堿金屬單質的化學性質活潑，易失電子發(fā)生還原反應(

)(5)Li在空氣中加熱生成LiO2(

)×××√√課堂練習鹵族元素探究課堂鹵素單質的物理性質鹵素單質顏色和狀態(tài)密度(g.cm3)熔點(℃)沸點(℃)F2淡黃綠色，氣體1.69-219.6-188.1Cl2黃綠色，氣體3.214-101-34.6Br2深紅棕色，液體3.119-7.258.78I2紫黑色，固體4.93113.5184.4密度增大顏色加深熔點升高沸點升高無水苯或汽油(上層)CCl4(下層)Cl2黃綠色淺黃綠色黃綠色Br2深紅棕色橙黃色橙紅色I2紫黑色棕黃色紫紅色溶劑溶質鹵族元素探究課堂FClBrI根據鹵素原子結構，推測氟、氯、溴、碘在化學性質上所表現的相似性和遞變性？探究課堂鹵族元素性質的理論分析鹵族元素原子最外層有7個電子原子結構的相似性元素性質的相似性決定在化合物中常見化合價-1易得電子，表現非金屬性（氧化性）鹵族元素原子電子層數逐漸增大原子結構的遞變性元素性質的遞變性決定原子半徑逐漸增大非金屬性（氧化性）逐漸減弱原子得電子能力逐漸減弱回顧氯的化學性質，預測其它鹵素可能有哪些化學性質？Cl2強氧化性與金屬反應NaNaClCuCuCl2FeFeCl3最高價與非金屬反應H2、P等與水反應Cl2+H2O=HCl+HClOCl2+2OH-==Cl-+ClO-+H2O與堿反應2R+nX2=2RXn（X：F、Cl、Br、I）2Fe+3X2=2FeX3(X=F、Cl、Br)Fe+I2=FeI2(2)鹵素與水反應(X=Cl、Br、I難度逐漸加大)

2H2O

+

2F2

=

4HF

+

O2

反應劇烈H2O

+

X2

?

HX

+

HXO（1）與金屬反應：鹵素的化學性質(3)鹵素與堿溶液反應2NaOH

+

X2

=

NaX

+

NaXO

+

H2O(X=

Cl、Br)（4）與H2反應：H2+X2=2HX（X=F、Cl、Br、I）

分析和結論F2Cl2Br2I2與氫氣反應的難易程度：生成氫化物的穩(wěn)定性：鹵素的非金屬性強弱：由易到難由強到弱元素非金屬性強弱判斷方法：①最高價氧化物的水化物的酸性強弱②與氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度及穩(wěn)定性由強到弱探究課堂實驗現象化學方程式KBr+氯水振蕩KI+氯水振蕩KI+溴水振蕩溶液變?yōu)槌赛S色溶液變?yōu)樽攸S色溶液變?yōu)樽攸S色2KBr+Cl2=2KCl+Br22KI+Cl2=2KCl+I22KI+Br2=2KBr+I22Br－＋Cl2=2Cl－＋Br22I－＋Cl2=2Cl－＋I2

2I－＋Br2=2Br－＋I2

鹵素單質的化學性質②

鹵素單質間的置換反應探究課堂2Br－＋Cl2=2Cl－

＋

Br22I－＋Cl2=2Cl－

＋

I2

2I－＋

Br2=2Br－

＋

I2

氧化性還原性氧化劑氧化產物還原劑還原產物Cl2>Br2Cl-<Br-氧化劑氧化產物還原劑還原產物氧化劑氧化產物還原劑還原產物Cl2>I2Cl-<I-Br2>I2Br-<I-Cl-<Br-<I-Cl2>Br2>I2鹵素離子還原性：鹵素單質氧化性：從氯到碘，單質的氧化性逐漸減弱。從氯到碘，離子的還原性逐漸增強。鹵素單質的化學性質

同主族元素性質上表現相似性和遞變性電子層數增多原子半徑增大失電子能力