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第四章 物質結構 元素周期律
第一節 原子結構與元素周期表
第3課時 原子結構與元素的性質
【教學目標】
1.了解堿金屬元素和鹵族元素在周期表中的位置。
2.了解堿金屬元素及鹵族元素的原子結構和性質，形成“結構決定性質”的觀念。
3.運用原子結構理論解釋同主族元素性質的相似性和遞變規律。
【教學重難點】
1.堿金屬元素的原子結構與性質的關系。
2.鹵族元素的原子結構與性質的關系。
【教學過程】
1.新課導入
【引入】人們經常把元素周期表中的同族元素放在一起研究，是因為他們之間存在著某種內在聯系。那么，這種內在的聯系是什么呢？我們將從他們的結構和性質的關系進行探討。
【設疑】我們知道，金屬元素的原子最外層電子一般少于4個，在化學反應中容易失去電子，具有金屬性；非金屬元素的原子最外層電子一般多于4個，在化學反應中容易得到電子，具有非金屬性。所以人們常說，原子結構決定元素的性質。經常把元素周期表中的同族元素放在一起研究，是因為它們之間存在著某種內在的聯系。那么，這種內在的聯系是什么呢？
2.新課講授
【思考與交流】請同學們填寫課本P93頁表中的信息，并思考和討論下列問題。
（1）在周期表中，從上到下堿金屬元素原子的核電荷數、原子半徑的變化有什么特點？
（2）觀察堿金屬元素的原子結構示意圖，它們的原子核外電子排布有什么特點？從哪一點推斷出堿金屬元素的化學性質具有相似性？
【歸納】①相似性：最外層電子數都是1。
②遞變性：Li―→Cs，核電荷數增大，電子層數增多，原子半徑增大。
【問題與預測】
a.回憶第二章學過的知識，鈉有哪些化學性質
b.結合鋰、鈉和鉀的原子結構特點，請你預測鋰、鉀可能具有哪些與鈉相似的化學性質。劇烈程度如何變化？
【實驗1】取鉀、鈉各一粒，分別放在石棉網上的左、右兩邊，同時加熱。觀察實驗的現象。
【現象】都能在空氣中燃燒，鈉產生黃色火焰，鉀產生紫色火焰(透過藍色鈷玻璃)，鉀燃燒更劇烈。
反應方程式：
【設疑】那由此可以得出鉀和鈉的活動性大小是怎么樣的呢？
【結論】金屬活動性：K>Na
【小結】相同條件下，堿金屬從Li到Cs，與O2反應越來越劇烈，產物越來越復雜，說明金屬越來越活潑。
【過渡】我們知道金屬鈉除了與氧氣反應外還能與水發生反應。
【實驗2】鉀、鈉與水的反應：取兩燒杯，放入相同量的水，然后分別取綠豆大的鉀、鈉各一粒同時分別放入兩燒杯中，觀察實驗的現象。
【現象】鉀浮于水面；迅速熔化成銀色小球；四處游動；反應劇烈；有輕微爆炸聲并著火燃燒 ；反應后滴入酚酞；溶液變紅。
鈉浮在水面上；熔成光亮的小球；小球四處游動；發出嘶嘶的響聲；反應后滴入酚酞；溶液變紅。不同點：鉀與水的反應有輕微爆炸聲并著火燃燒。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
【結論】與水反應劇烈程度：K_>Na；金屬的活潑性：K__>__Na。
【講解】堿金屬都能與水反應，生成氫氧化物并放出氫氣；由鋰到銫與水反應越來越劇烈。
【分析探討】1、通過比較堿金屬與水反應的難易程度，你能發現他們與原子結構有什么關系？
2、由此，你能推出堿金屬元素化學性質的相似性和遞變性嗎？
【師】閱讀表（教材P95），總結歸納堿金屬單質的物理性質
【投影】堿金屬單質的物理性質
【師】總結歸納堿金屬單質的化學性質
【小結】堿金屬元素的化學性質具有相似性和遞變性，
相似性：
遞變性：
①與氧氣反應
從Li→Cs，與氧氣反應越來越劇烈，產物越來越復雜。如Li與O2生成Li2O，Na與O2生成Na2O、Na2O2，K與O2生成K2O、KO2。
②與H2O(或酸)的反應
從Li→Cs，與H2O(或酸)反應越來越劇烈。如K與H2O反應能發生輕微爆炸，則Rb、Cs遇水會發生爆炸。
【隨堂練習】見課件
【過渡】借鑒剛剛推導堿金屬元素性質遞變規律的方法，結合已學過的氯元素的性質，現在我們來進一步學習鹵族元素，并比較與Cl2的相同與不同之處。
【講解】1、概念：
在元素周期表中，與氯元素處于同一縱行——第 VII A族的元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)都能與Na、K、Ca、Mg等金屬化合成鹽，所以統稱為鹵素(成鹽元素之意)。
【思考與交流】根據鹵素的原子結構示意圖，總結原子結構的相似性和遞變性。
【講解】鹵族元素包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)。相似性：最外層電子數都是7。
遞變性：F→At，核電荷數增大，電子層數增多，原子半徑增大。
【小結】根據書中表格，總結鹵素的物理性質有什么相似性、遞變性。
相似性：都是雙原子分子，有顏色，不易溶于水（氟除外），易溶于苯、四氯化碳等有機溶劑（萃取原理）。
遞變性：從氟到碘，單質的顏色逐漸加深，密度依次增大，熔點、沸點依次升高。
【思考與交流】根據結構推測它們在性質上表現的相似性和遞變性。根據鹵素的原子結構，結合堿金屬的推斷，請你試著推測氟、氯、溴、碘在化學性質上表現出的相似性和遞變性。
【實驗3】鹵族單質與H2的反應：根據實驗，填寫課件
【投影】
F2 Cl2 Br2 I2
與H2反應條件 暗處 光照或點燃 加熱至一定溫度 不斷加熱
氫化物穩定性 很穩定 較穩定 不如HCl穩定 不穩定、易分解
結論 F2→I2：與H2化合越來越難，氫化物穩定性逐漸減弱
【歸納總結】隨著核電荷數增加，鹵素單質與H2反應的劇烈程度逐漸減弱，生成的氣態氫化物的穩定性逐漸減小，鹵素單質的氧化性逐漸減弱。即氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2。
【實驗4】Cl2、Br2、I2間的置換反應：完成下列實驗，觀察現象。寫出有關反應的化學方程式及結論。
【投影】
實驗名稱 實驗操作 實驗現象 結論
氯置換溴 溶液由無色變為橙色 氧化性：Cl2＞Br2
氯置換碘 溶液由無色變為褐色 氧化性：Cl2＞I2
溴置換碘 溶液由無色變為褐色 氧化性：Br2＞I2
小結：單質間的置換反應：
①Cl2與NaBr溶液反應: Cl2+2NaBr =2NaCl+Br2
②Cl2與KI溶液反應: Cl2+2KI =2KCl+I2
③Br2與KI溶液反應: Br2+2KI =2KBr+I2
Cl2、Br2、I2的氧化性由強到弱的順序為: Cl2>Br2>I2
【思考】根據以上關于鹵素單質的實驗，你能看出鹵族元素結構與性質的哪些相似性和遞變性嗎？
【投影】
①相似性(用X代表鹵族元素)：
單質X2
化合物→最高價氧化物對應水化物(除氟外)都為強酸。
②遞變性
具體表現如下：
a.與H2反應越來越難，對應氫化物的穩定性逐漸減弱，還原性逐漸增強，其水溶液的酸性逐漸增強，即：
穩定性：HF>HCl>HBr>HI；
還原性：HF酸性：HFb.最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸減弱，即HClO4>HBrO4>HIO4。
【思維建模】同主族元素的原子結構與性質的關系
【小結】鹵素的特性
(1)氟元素無正價，無含氧酸。F－的還原性極弱。
(2)X2＋H2O===HX＋HXO 而 2F2＋2H2O===4HF＋O2。
(3)Br2在常溫下是唯一的一種 液態 非金屬單質。
(4)碘為紫黑色固體，易升華，淀粉遇 I2 變藍色。
(5)氫氟酸為弱酸，而鹽酸、氫溴酸、氫碘酸為強酸。
(6)除氟化銀外，其余鹵化銀均為沉淀。氟化銀、氯化銀為白色，溴化銀為淡黃色，碘化銀為黃色。
【課堂小結】本節課的主要內容為堿金屬元素、鹵素的結構與性質，通過Na、K性質比較、鹵素性質的學習，初步了解原字結構對性質的影響，初步形成利用元素周期表和周期律進行探究的素養。
【板書設計】
4.1.3原子結構與元素的性質
一、堿金屬元素
1.堿金屬元素的原子結構
2.堿金屬單質的物理性質
3.堿金屬單質的化學性質
二、鹵族元素
1.鹵族元素的原子結構
2.鹵族單質的物理性質
3.鹵族單質的化學性質

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