碱金属元素的原子结构和碱金属的性质

碱金属元素的原子结构和碱金属的性质

教学目的

使学生了解碱金属的物理性质和化学性质，并能运用原子结构的初步知识来了解它们在性质上的差异及递变规律，为今后学习元素周期律打好基础。对学生进行科学方法的训练。

教学重点

碱金属元素的性质以及原子结构的关系

教学难点

教学方法模式的训练

教学方法

启发、引导、讨论、实验、对比、练习等

课时安排:1课时

教学用具

投影仪、铁架台（带铁圈）、石棉网、酒精灯、烧杯、玻璃片、水、金属钠、金属钾、酚酞试液。

教学过程

[引入]前几节课我们共同学习了碱金属的代表性元素——钠及其化合物的主要性质，本节课我们继续学习第三节碱金属元素。

[板书]第三节碱金属元素

[师]我先问大家两个问题：碱金属共包括哪几种元素？为什么把这几种元素统称为碱金属？

[生]碱金属包括锂、钠、钾、铷、铯、钫，因为它们的氧化物的水化物是可熔于水的强碱，因此被统称为碱金属。[板书]（Li、Na、K、Rb、Cs、Fr）

[师]回答得很好。钫是一种放射性元素，我们现阶段不研究它。

人们把锂、钠、钾、铷、铯等叫做碱金属，并把它们放在一起研究，说明它们之间存在着某种内在的联系，这种联系我们可以从两个方面进行研究：即相似性和递变性。

因为结构决定性质，本节课我们首先从微观的原子结构特征入手。

[板书]一、原子结构

[师]请同学们在本上写出Li、Na、K的原子结构图，同时观察它们之间有哪些联系？然后翻看36页表2-2中Rb、Cs的原子结构图，总结碱金属原子结构上的相似性和递变性。

[投影板书]一、碱金属的原子结构性质

相似性：

递变性：

[生]相似性是最外电子层都有一个电子；

递变性是随着核电荷数增加，原子的电子层数增多，原子半径增大。

[板书]相似性：

最外电子层都有一个电子；

递变性：随着核电荷数增加。原子的电子层数增多。原子半径增大

[师]因为结构决定性质，先让我们共同学习一下碱金属的物理性质

[板书]二、物理性质

[讲]大家一定要注意看36页左上角的注解1对钾的密度反常的解释。然后我们共同填表格。

[投影板书]碱金属的物理性质

Li Na K Rb Cs

相似颜色均为银白色（铯略带金色）硬度柔软

性密度较小熔沸点较低导电导热性强

递变性

密度变化逐渐增大（钾反常）熔沸点变化逐渐降低

[师]根据初中所学的知识，元素的性质主要由构成元素原子的结构决定，那么，根据碱金属元素的原子结构的相似性和递变性，大家可以得出怎样的推论呢？

[生]碱金属原子的最外电子层只有一个电子，因此，可以推出它们具有相似的化学性质。

由于随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱。因此，碱金属元素的原子失去最外电子层中电子的能力逐渐增强。从Li到Cs，它们的金属性逐渐增强（元素的金属性表现为单质的还原性）

[投影板书] 一、碱金属的原子结构性质

相似性：碱金属化学性质相似

（与钠相似）

递变性：随着核电荷数的增加

原子的电子层数逐渐增多

原子半径增大

金属性逐渐增强

[师]推论过程非常详细！上述推论是否正确，需要通过实验和事实进行论证。由于它们的化学性质相似，并且我们已经学习了一种碱金属元素钠，所以我们就以钠为依据做实验进行验证。

[问]钠有哪些化学性质？

[生]钠能与氧气等非金属反应；与水反应。

[师]很好。现在，我们共同做两个实验证明一下上述推论是否正确。先做钠、钾与氧气的反应。

[实验2-9]分别取一块钠、钾后擦干表面的煤油，放在石棉网上稍加热

[师]观察发生的现象并进行对比反应的剧烈程度。

注意：钾反应得很快，重点观察其火焰颜色和剧烈程度

[生]我们可以看到钠、钾同时受热时，钾首先熔化且钾比钠燃烧得剧烈，发出黄紫色的光，钠燃烧火焰呈黄色。[师]很好。钾燃烧火焰事实上是紫色的，出现黄色是因为杂质的干扰。

下面，请大家观察并比较钠、钾与水的反应。

[实验2-10]分别取同样大小的钾、钠与水反应，并在反应前的溶液中滴加酚酞。

（同时，告诉学生看37页右上角注解1，保持安静！）

[问]钠、钾分别与水反应时，何者剧烈？哪些现象可说明此结论？

[生]钾与水反应剧烈。钠与水反应熔成一光亮小球，在水面迅速游动，逐渐消失；而钾与水反应熔成一火球，并发生爆炸，在水面很快消失。

[师]回答得很好！

[问]钾与水反应的产物是什么？怎样证明？

[生]钾与水反应后的溶液能使酚酞变红，说明有碱——KOH生成，钾与水反应时，在水面游动，说明有气体生成，应该是H2。

[师]很正确。但，希望大家能在课后设计一个钾与水反应的实验，要求能证明生成的气体是什么？

[师]从上面两个实验均可以证明钾的化学性质比钠的更活泼，即钾元素金属性强于钠元素的金属性。研究其它碱金属，也得出同样的结论。

下面，让我们总结出碱金属的化学性质。

[板书]二、化学性质

1、与非金属反应（O2）

[师]已知锂在空气中燃烧生成氧化锂，请大家分别写出Li、Na在空气中燃烧的化学方程式。

[板书]

[讲解]说明三点：

1、钾、铷等碱金属与O2反应，会生成比过氧化物更复杂的氧化物，它们的反应方程式我们暂且不学。

2、从原子结构可推知，铷、铯是比钾更活泼的碱金属，它们遇到空气时，在室温下就燃烧。

3、碱金属除了能与氧气反应外，还能与Cl2等大多数非金属发生反应，表现出金属性，且金属性从锂到铯逐渐增强。[过渡]除钠、钾外，其他碱金属也都可以与水反应生成相应的碱和氢气，请大家在本上写出钠、钾、铷与水反应化学方程式。

[讲]我们可以用一个通式来描述碱金属与水反应的化学方程式。

[板书]2R+2H2O=2ROH+H2↑

[师]大家预测一下铷、铯与水反应的剧烈程度比钾怎样？

[生]应比钾更剧烈。

[师]对，铷、铯遇水时立即燃烧，甚至爆炸。

[总结]由上面的实验及大量的事实说明，碱金属的化学性质随着核电荷数的递增，原子的电子层数增多，原子半径增大，它们的金属性由锂到铯逐渐增强。

[投影板书]二、碱金属元素的化学性质

相似性1、都能与氧气等非金属反应（又如氯气）

2、都能与水生成反应氢氧化物和氢气