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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
一
二
三
四
五
六
七
2種
8種
8種
18種
18種
32種
32種
主族
0族
副族
過渡元素
堿金屬元素
鹵族元素
鑭系
錒系
主族
期序數=電子層數
主族序數＝最外層電子數
失e-的能力
元素的金屬性
單質的還原性
得e-的能力
元素的非金屬性
單質的氧化性
元素的性質
單質的性質
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
穩定
少于
失去
不穩定
多于
得到
不穩定
原子的最外層電子數決定元素的性質。
任務一 堿金屬元素性質相似性與遞變性
簡單的非金屬物質：硫、磷、碳、鹽酸基、氫氟酸基、硼酸基
簡單的金屬物質：銻、銀、鉍、銅、鈷、錳、汞、金、鉑、鉛、鋅、錫、鐵、鉬、鎳、鎢
結構
性質
最外層電子數=1
元素：金屬性
單質：還原性
相似性
遞變性
電子層數增多
原子半徑增大
失電子更容易
易失e-
元素：金屬性增強
單質：還原性增強
簡單的非金屬物質：硫、磷、碳、鹽酸基、氫氟酸基、硼酸基
簡單的堿性物質：石灰、鎂土、鋁土、鋇土、硅土
任務一 堿金屬元素性質相似性與遞變性
問題：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？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＋O2 Na2O2
②2Na＋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、水發生化學反應。
還
原
性
思考: 根據鋰、鈉、鉀與O2反應劇烈程度，預測銣、銫與O2的反應程度？根據鈉、鉀與水反應劇烈程度，預測鋰、銣、銫與水的反應程度？
任務一 堿金屬元素性質相似性與遞變性
堿金屬元素化學性質相似性
簡單的堿性物質：石灰、鎂土、鋁土、鋇土、硅土
任務一 堿金屬元素性質相似性與遞變性
與O2反應
Li2O
Na2O、Na2O2
K2O、K2O2、KO2
更復雜
更更復雜
反應更劇烈產物更復雜
與H2O反應
LiOH
NaOH
KOH
RbOH
CsOH
略微緩慢
劇烈
更劇烈、輕微爆炸
遇水即燃、爆炸
遇水即燃、劇烈爆炸
反應更劇烈產物堿更強
堿金屬元素化學性質遞變性
任務一 堿金屬元素性質相似性與遞變性
元素金屬性強弱的判斷依據：
金屬性：
單質與水或酸反應置換出氫氣的難易程度（易—強）
最高價氧化物對應水化物的堿性強弱（強—強）
金屬活動順序表
金屬單質間的置換反應（以強制弱）
陽離子氧化性越強，元素的還原性越弱
根據元素在周期表中的位置，同主族從上到下，金屬性逐漸增強
任務一 堿金屬元素性質相似性與遞變性
堿金屬元素 顏色、狀態 密度（g·cm-3) 熔點℃ 沸點℃
Li 銀白色，柔軟 0.534 180.5 1347
Na 銀白色，柔軟 0.97 97.81 882.9
K 銀白色，柔軟 63.65 774
Rb 銀白色，柔軟 1.532 38.89 688
Cs 1.879 28.40 678.4
密度：從上到下，逐漸增大（K特殊）
熔沸點：從上到下，逐漸降低
遞變性
相似性
略帶金色光澤
0.86
0.86
除銫外，都呈銀白色，都較柔軟
密度、熔點都較小
保存在石蠟油中
堿金屬元素物理性質相似性與遞變性
簡單的堿性物質：石灰、鎂土、鋁土、鋇土、硅土
任務一 堿金屬元素性質相似性與遞變性
元素符號 原子結構示意圖 原子半徑/nm
Li 0.152
Na 0.186
K 0.227
Rb 0.248
Cs 0.265
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
任務二 鹵族元素性質相似性與遞變性
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
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？
F
Cl
Br
I
任務二 鹵族元素性質相似性與遞變性
鹵素單質 顏色和狀態 密度 熔點/℃ 沸點/℃
F2 淡黃綠色氣體 1.69 g·L－1(15 ℃) －219.6 －188.1
Cl2 黃綠色氣體 3.214 g·L－1(0 ℃) －101 －34.6
Br2 深紅棕色液體 3.119 g·cm－3(20 ℃) －7.2 58.78
I2 紫黑色固體 4.93 g·cm－3 113.5 184.4
都是有色單質
熔、沸點較低
相似性
單質密度逐漸增大
從上到下，熔、沸點逐漸升高
單質顏色逐漸加深，狀態由氣態到液態到固態
遞變性
氯易液化、溴易揮發、碘易升華，遇淀粉變藍。
特殊性:
鹵族元素物理性質相似性與遞變性
任務二 鹵族元素性質相似性與遞變性
氯氣的化學性質
（1）與金屬反應
如：3Cl2+2Fe=2FeCl3
（2）與H2反應
Cl2+H2=2HCl（強光照射爆炸）
（3）與水反應
Cl2+H2O==HCl+HClO
（4）與堿反應
Cl2+ 2NaOH = NaCl + NaClO +H2O
①都能與金屬反應生成金屬鹵化物
②都能與氫氣反應生成鹵化氫（HX）
③都能與水反應
④都能與堿反應
鹵素單質的化學性質
鹵族元素元素化學性質相似性
F
Cl
Br
I
任務二 鹵族元素性質相似性與遞變性
鹵族元素元素化學性質遞變性
(1)鹵素單質與金屬單質反應
通式： X2+金屬 金屬鹵化物
2Na +Cl2=2NaCl
2Na+Br2=2NaBr
2Na+I2=2NaI
特例： I2與變價金屬生成低價鹽
Fe+I2=FeI2 2Cu+I2=2CuI
得到電子的能力逐漸減弱
F
Cl
Br
I
任務二 鹵族元素性質相似性與遞變性
名稱 反應條件 方程式 生成氫化物的穩定性
F2
Cl2
Br2
I2
H2+F2 === 2HF
H2+Cl2 === 2HCl
H2+Br2 === 2HBr
H2+I2 2HI
光照
或點燃
HF很穩定
HBr較不穩定
HCl穩定
HI很不穩定
反應所需條件逐漸變苛刻
光照或點燃
暗處劇烈反應
高溫
高溫、持 續加熱
氣態氫化物的穩定性逐漸減弱
有何相似性和遞變性？
鹵族元素元素化學性質遞變性
F
Cl
Br
I
(2)鹵素單質與氫氣反應
任務二 鹵族元素性質相似性與遞變性
鹵族元素元素化學性質遞變性
F
Cl
Br
I
Br2＋ H2O = HBr＋HBrO
2F2＋2H2O = 4HF＋O2 （特例）
Cl2 ＋H2O = HCl＋HClO
通式：X2 ＋ H2O = HX＋HXO（X:Cl、Br、I）
I2 ＋H2O = HI＋HIO
反應越來越難以發生
(3)鹵素單質與水反應
任務二 鹵族元素性質相似性與遞變性
鹵族元素元素化學性質遞變性
F
Cl
Br
I
反應越來越難以發生
Br2＋2NaOH = NaBr＋NaBrO+H2O
Cl2 ＋2NaOH = NaCl＋NaClO+H2O
通式：X2 +2NaOH== NaX＋NaXO+H2O（ X= Cl、Br、I ）
I2 ＋2NaOH = NaI＋NaIO +H2O
2F2＋2NaOH = 2NaF＋H2O+OF2(特例)
(4)鹵素單質與氫氧化鈉反應
任務二 鹵族元素性質相似性與遞變性
分別向盛有4 mL KBr溶液和4 mL KI溶液的兩支試管中加入1mL氯水，振蕩，觀察溶液的顏色變化，并與氯水的顏色進行比較。寫出反應的化學方程式。
向盛有4 mL. KI溶液的試管中加入1mL溴水，振蕩，觀察溶液的顏色變化，并與溴水的顏色進行比較。寫出反應的化學方程式。
2Br－＋Cl2==Br2 ＋2Cl－
2I－＋Cl2 == I2＋2Cl－
2I－＋Br2 ==I2 ＋2Br－
從氯氣到單質碘，單質的氧化性逐漸減弱(元素的非金屬性逐漸減弱)、陰離子的還原性逐漸增強。
任務二 鹵族元素性質相似性與遞變性
(1)氟是最活潑的非金屬，沒有正化合價，F無含氧酸，氟單質具有強氧化性。
(2)溴在常溫下是唯一的液態非金屬單質，密度大于水，易揮發。實驗室通常將其密封，保存在陰冷處，且試劑瓶內常加適量水進行水封。
(3)碘為紫黑色固體，易升華，淀粉遇I2變藍；食鹽中加入的是KIO3。
(4) AgF可溶于水，AgCl(白色)、 AgBr(淺黃色)和AgI(黃色)均難溶于水。
鹵素的其他性質
(5) CaF2(俗稱“螢石”)難溶于水， CaCl2、 CaBr2和CaI2均可溶于水。
任務二 鹵族元素性質相似性與遞變性
元素非金屬性強弱的判斷：
非金屬性
單質與氫氣化合的難易程度（易—強）
氣態氫化物的穩定性（強—強）
最高價氧化物對應水化物的酸性強弱（強—強）
非金屬單質間的置換反應（以強制弱）
陰離子還原性越強，單質的氧化性（非金屬性）越弱
根據元素在周期表中的位置，同主族從上到下，非金屬性逐漸減弱
知識總結：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
逐漸增強
得電子能力
逐漸減弱
同主族元素，從上到下，金屬性逐漸增強
同主族元素，從上到下，非金屬性逐漸減弱

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