大连24中学优秀课件--元素的性质与原子结构碱金属卤素上课

1
CCl4
振荡 NaBr溶液 氯水
试管中溶液由无色变 为橙黄色,加CCl4后,分层 ,上层无色,下层橙红色. 试管中溶液由无色变 为棕黄色,加CCl4后,分层 ,上层无色,下层紫红色.
2
KI溶液 溴水
CCl4
振荡
3
CCl4
振荡
试管中溶液由无色变为 棕黄色,加CCl4后,分层,上 层无色,下层紫红色.
特别提醒： Na 、 K 与盐溶液的反应：因 Na 、 K
等很活泼的金属易与 H2O 反应，故当 Na 、 K 投
入到盐溶液中时，不是从溶液中置换出相对不 活泼的金属，而是先与水发生反应生成碱与氢 气，然后生成的碱再与盐发生复分解反应 (若不 符合复分解反应的条件，则只发生金属与水的 反应)。
5.元素金属性强弱判断依据：
b、化学性质
（ⅰ） 酸性： HF<<HCl < HBr < HI HI 酸性最强 HF为弱酸 HF与SiO2 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
（ⅱ） 还原性
还原性的次序: HI>HBr>HCl>HF （ⅲ） 热稳定性
2HX
H2+X2
热稳定性:HF＞HCl＞HBr＞HI HI最易分解
△ CaF2+H2SO4(浓)=CaSO4+2HF↑ △ 2NaCl+H2SO4(浓)=Na2SO4+2HCl↑ NaBr+H3PO4(浓)=NaH2PO4+HBr↑
①卤素单质与H2化合的难易关系： F2 >Cl2> Br2> I 2
②卤化氢的稳定性关系：HF > HCl > HBr > HI
卤化氢和氢卤酸
习惯把纯的无水的HX称为卤化氢，其水溶 液叫氢卤酸。 a. 物理性质
无色气体，有刺激味 极易溶于水，在空气中与水蒸汽形成白色 酸雾 熔沸点: HCl＜HBr＜HI＜ HF
Na K Rb Cs
3 11
2 1
1
1
2
3 4
0.152 0.186 0.227 0.248
+11
2 8 1
属
元
19 37
55
+19
2 8 8 1 2 8 18 8 1 2 8 18 18 8 1
1
1 1
素 铷 铯
+37
5 6
+55
0.265
[思考与交流] 碱金属元素其原子结构有何特点？其原子
结构的相似性和递变性会对其性质产生哪些影响？
卤素单质物理性质的变化规律
单质
颜色 状态 密度 熔沸点
溶解性
（水中）
F2
浅黄绿色
Cl2
黄绿色
Br2
深红棕色
I2
紫黑色
颜色逐渐加深
气 体
气 体 液 体 晶体
逐 逐
渐 渐
增 升
大 高
逐 渐 减 小 有机溶剂中溶解度变大
砹可能具有的物理性质
黑色或是灰黑色固体，难溶于 水，易溶于有机溶剂，有一定的 挥发性
A、未知溶液+硝酸银溶液+稀硝酸 + Ag + Cl → AgCl ↓(白色) Ag + Br → AgBr ↓(淡黄色) Ag + I → AgI ↓(黄色)
+ + -
(AgF易溶于水) 特例
B、①Br-:加入氯水和CCl4，振荡、静置，下层液 体呈橙红色。 ②I- ：加入氯水或溴水和CCl4，振荡、静置， 下层液体呈紫红色。
4.碱金属单质化学性质
（1）与 O2反应
4Li + O2 ==== 2Li2O （氧化锂）
（ Li的燃烧产物只有一种） 点燃 2Na + O2 ==== Na2O2 （过氧化钾）
源自文库
点燃
K
+ O2 ==== KO2 （超氧化钾）
点燃
点燃
Rb、Cs与O2反应更剧烈，产物更复杂。
2Rb + 3O2 ==== 2RbO3 （臭氧化铷）
在小烧杯中放入一些水，然后取绿 豆大的钾，吸干表面的煤油，投入到 小烧杯中，观察现象。
钠、钾化学性质比较
钠和水
钠 钾 钾和水
与氧气 剧烈燃烧，火焰 剧烈燃烧，火 反应 呈黄色，生成淡黄 焰呈 紫 色 色的固体
与水反 应（绿 豆大一 块）
浮在水面上、熔
成银白色、在水 面上四处游、滴 入酚酞溶液呈红 色
HX的制法:
KI+H3PO4(浓)=KH2PO4+HI↑
CaF2难溶于水CaCl2CaBr2CaI2易溶于水
（4）卤素与水反应
反 2F2＋2H2O=====4HF＋O2 （特例） 应 越 Cl2 ＋H2O=====HCl＋HClO 来 Br2＋ H2O=====HBr＋HBrO 越 难 I2 ＋H2O=====HI＋HIO 以 通式：X2 ＋ H2O=====HX＋HXO 发 （X:Cl、Br、I） 生 + X2 ＋H2O==H +X ＋HXO（X:Cl、Br、I）
1.碱金属元素原子结构特点 （1）相似性： 最外层电子数均为 1 电子，具有强 还原 性； ， 位于ⅠA族 均易 失去
（2）递变性： 随着核电荷数的递增，电子层数逐渐 增多 ，原子 半径逐渐 增大 ，原子核对最外层电子的引力 减少 ， 从锂到铯金属性逐渐 增强 （还原性逐渐 增强 ）。
还原性:Li＜Na＜K＜Rb＜Cs ＜Fr 离子的氧化性: Li+＞Na+＞K+＞Rb+＞Cs+ ＞Fr+
（4）与碱反应
X2 + 2NaOH =NaX+NaXO +H2O
(X=Cl、Br、I) 常温
△
3 X2 + 6NaOH = 5NaX + NaXO+3H2O
除氟外 F2与NaOH等物质的量反应生成NaF、H2O、 OF2 2F2+2NaOH=2NaF+H2O+OF2 ↑
（5）、卤素间的相互置换
氯水
4KO2+2H2O= 4KOH+3O2↑
Li2O+H2O= 2LiOH
Li2O+CO2= Li2CO3
练习：某碱金属3.9g与足量水反
应，生成氢气0.1g，则该金属是 什么？
Ｋ
[基础训练] 1.关于碱金属单质的性质叙述错误的是( D )。 A．都能够在空气中燃烧 B．都能够与水剧烈反应 C．都是密度比较小、熔点比较低的金属 D．都可以保存在煤油中
1.879
38.89
28.40
688
678.4
[分析] 碱金属单质在物理性质上也表现出了一定的相似 性和递变性。
2.碱金属单质的物理性质 （1）相似性： 都是柔软的金属，密度小、易导电、导热，钠 —钾合金（液态）用作原子反应堆的导热剂。 （2）递变性： 从上到下，熔沸点逐渐降低，密度增大（K例外）。 [注意] 钠、钾常保存在煤油中，因为锂的密度比煤油 的密度小而保存在石蜡油中。
2.卤素单质的化学性质
（1）、与不变价金属反应：
点燃
2Na+X2 = 2NaX
特例:
H2O
Zn+I2 = ZnI2
（1）、与可变价金属反应：
铁、铜分别与氯、溴、碘的反应
2Fe＋3Cl2 =2FeCl3
点燃 点燃
Cu+Cl2 = CuCl2
2Fe+3Br2 = 2FeBr3
Fe+I2==FeI2
△
卤素单质在不同溶剂中的颜色
单 溶 质 剂 H2O
强烈反 应 黄绿色
苯
反应 黄绿色
CCl4
反应 黄绿色
汽油
反应 黄绿色 橙→橙 红 浅紫→ 深紫
乙醇
反应 黄绿色 橙→橙 红 棕→深 棕
F2 Cl2 Br2 I2
橙→橙 黄→橙 橙→橙红 红 棕黄→ 浅紫→紫 紫→深 黄褐 色 紫
（6）卤素离子X－的检验
Na﹥Mg﹥Al
练习：完成下列方程式：
1写出锂与稀盐酸反应的离子方程式
2Li+2H+= 2Li++H2↑
2.钾与水反应的离子方程式
2K+2H2O= 2K++2OHˉ+H2↑
3.过氧化钾与CO2
2K2O2+2CO2= 2K2CO3+O2
4KO2+2CO2= 2K2CO3+3O2
4.超氧化钾与水,CO2 5.氧化锂与水,CO2
三、卤素的原子结构
1、相似点 最外层7个电子
具氧化性 易得一个电子，
2、递变性
核电荷数递增
吸引电子的能力减弱 得电子能力逐渐减弱
电子层数递增
原子半径依次增大
氧化性逐渐减弱
氧化性强弱
离子还原性:
F2> Cl2>Br2>I2
F-＜Cl-＜Br-＜I-
四、性质
1.卤素单质的物理性质
有何相似性 和递变性?
三、元素的性质 与原子结构
二.元素的性质与原子结构
(一) 碱金属元素:
碱金属元素有哪些?其原子结构有何特点？
名称
元素符号(单质)
锂
钠
Rb 铷
钾 铯
[表1]碱金属元素原子结构特点
元素 名称 元素 符号 核电 荷数 原子结构 示意图
+3
最外层 电子数
电子 层数
原子半 径/ nm
碱 锂
金 钠 钾
Li
[表2] 碱金属单质的物理性质 单质 Li Na K 颜色和 状态 银白色，柔软 银白色，柔软 银白色，柔软 密度 /g·cm-3 0.534 0.97 0.86 熔点 /0C 180.5 97.81 63.65 沸点 /0C 1347 882.9 774
Rb
Cs
银白色，柔软
略带金属光泽 ，柔软
1.532
取一小块钾， 擦干表面的煤油 后放在石棉网上 加热，观察现象。 同钠与氧气的反 应比较。
钠、钾化学性质比较
钠 与氧气 剧烈燃烧，火焰 反应 呈黄 色，生成淡黄 色的固体 钾 剧烈燃烧，火 紫 焰呈 色
与水反 浮在水面上、熔 成 在水面上、 应（绿 银白色、在水面上 成银白色、在水面 豆大一 四处 游 、滴入酚酞 上四处 、滴入酚 块） 溶液呈 红 色 酞溶液呈 色， 有微弱爆炸
（ 1 ）根据金属单质与水或者与
酸反应置换出氢的难易程度。置
换出氢越容易，则金属性越强。
已知金属A可与冷水反应，金属B和热水才能 反应，金属C和水不能反应，判断金属 A、B、C金属性强弱如何？
金属性
A>B>C
（2）根据金属元素最高价氧化物对 应水化物碱性强弱。碱性越强，则 原金属元素的金属性越强。
浮 在水面上、 熔
成银白色、在水 面上四处 游 、滴 入酚酞溶液呈 红 色，有微弱爆炸
（2）与H2O反应 2Li + 2H2O = 2LiOH + H2 ↑（较慢） 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑（剧烈） 2K + 2H2O = 2KOH + H2 ↑（很剧烈） Rb遇水立即燃烧，爆炸,Cs也是如此 反应通式： 2M + 2H2O = 2MOH + H2 ↑ [碱性强弱] LiOH ＜NaOH ＜KOH ＜ RbOH ＜ CsOH
结论：
同一主族的金属具有相似的 化学性质,随着金属元素核电荷数 的增大,元素的金属性逐渐增强。
思考:同一主族的非金属元素的性 质有何相似性和递变规律?
（二）、卤素
一、卤素在周期表中的位置:
二、 元素符号: 单质: 名称:
Ⅶ A族
F
Cl
Br I
At At2
砹
F2 Cl2 Br2 I2
氟 氯 溴 碘
Cu+Br2 == CuBr2 △ 2Cu+I2 == 2CuI
△
（3) 卤素与氢气的反应
名称 反应条件 方程式 氢化物稳定性
F2 冷暗处爆炸
Cl2 光照或点燃 Br2 高温 I2 高温、持续加热 缓慢进行
H2+F2=2HF
H2+Cl2=2HCl
HF很稳定
HCl稳定
H2+Br2=2HBr HBr较不稳定 H2+I2==2HI HI很不稳定
[注意] CsOH是自然界中最强的碱。 碱金属元素的最高价氧化物对应水化物中只有
LiOH微溶，其他均为易溶于水的强碱。
碱金属与水反应比较 反应程度 单质 与水反应
Li Na K Rb Cs
剧烈 产生氢气
更剧烈
产生氢气
轻微爆炸
遇水立即燃烧爆炸
遇水立即燃烧爆炸
越 来 越 剧 烈
碱金属与酸反应情况与水反应类似
2.天然存在的金属钫（Fr）极微量。已知它是碱金属元 素中最重的元素。其中不正确的叙述是( BD )。 A．该元素的原子在碱金属元素中电子层数最多 B．在空气中燃烧时生成氧化物Fr2O C．氧化物对应的水化物是极强的碱 D．其单质的熔点比金属钠的熔点高
碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素 中最重的元素，下列预言错误的是： Ｃ Ａ.在碱金属中它具有最大的原子半径 Ｂ.它的氢氧化物化学式为FrOH,是一种极强的 碱 C.钫在空气中燃烧时,只生成化学式为Fr2O的 氧化物 D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反 应剧烈而发生爆
已知NaOH为强碱、Mg(OH)2为中强碱、 Al(OH)3为两性氢氧化物，则Na、Mg、Al 的金属性强弱顺序如何？
金属性: Na > Mg > Al
（3）可以根据对应阳离子的氧化性强弱判 断。金属阳离子氧化性越弱，则其单质的还 原性越强，对应元素的金属性越强。 氧化性 Al3+﹥Mg2+﹥Na+ ， 则元素金属性顺序为
（四）碱金属元素的用途
1.锂电池是一种高能电池。 锂有机化学中重要的催化剂。 锂是制造氢弹不可缺少的材 料，是优质的高能燃料 （已经用于宇宙飞船、人造卫 星和超声速飞机）。 2．钾的化合物最大用途是做钾肥。 硝酸钾还用于做火药。 3．铷铯主要用于制备光电管、 真空管。铯原子钟是目前最准确的 计时仪器。