高中化学必修一 课时4.3 碱金属元素的结构和性质20202021学年精品讲义

1、PAGE 碱金属元素的结构和性质 【学习目标】1、知道碱金属元素的原子结构及特点，能说出碱金属元素化学性质的相似性及递变性2、初步学会根据原子结构的特点，推测元素的化学性质【主干知识梳理】一、碱金属元素的原子结构特点【思考与交流】填写下表中的信息，并思考在周期表中，从上到下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径的变化有什么特点？元素名称元素符号核电荷数原子结构示意图最外层电子数电子层数原子半径/nm碱金属元素锂Li3120.152钠Na11130.186钾K19140.227铷Rb37150.248铯Cs55160.265结论碱金属元素原子结构的共同点是最外层电子数均为1，不同点是电子层数依次递增

2、，其变化规律是随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大1、在周期表中的位置：第A族2、相似性：碱金属元素原子的最外层都有1个电子，很容易失去，因此碱金属元素的最高正价为1价，最高价氧化物对应的水化物均为强碱(所以称为碱金属)，典型的活泼金属元素3、递变性：随着原子序数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大【即学即练1】1、下列关于碱金属元素的叙述中正确的是()A原子的最外层电子数都是1，次外层电子数都是8B单质的化学性质活泼，易失电子发生还原反应C除锂外均以化合态存在于自然界中D化合物中碱金属元素的化合价都为1价2、锂(Li)是世界上最轻的金属，它属于碱金属的

3、一种，下列说法正确的是()A和Li同一主族的都是金属元素BNa比Li多一个电子层CLi、Na、K的最外层都只有一个电子DLi是碱金属中原子半径最小的元素3、钠和锂有相似的化学性质，下列说法中，能较好地解释这个事实的是()A都是金属元素 B原子半径相差不大C最外层电子数相同 D化合价相同二、碱金属的物理性质物质名称颜色和状态密度/gcm3熔点/沸点/锂银白色，柔软0.534180.51 347钠银白色，柔软0.9797.81882.9钾银白色，柔软0.8663.65774铷银白色，柔软1.53238.89688铯略带金色光泽，柔软1.87928.40678.41、相似性：碱金属单质都有银白色的金

4、属光泽(铯略带金色光泽)、硬度小、密度小、熔沸点较低，良好的导电、导热性，有延展性，钠钾合金为液态，可做原子反应堆的导热剂2、递变性：在碱金属内，随着元素原子核电荷数的增加，单质的熔点和沸点逐渐降低，密度呈增大趋势(但NaK)，且Li、Na、K的密度小于1；Rb、Cs的密度大于1三、碱金属的化学性质与钠相似1、碱金属与O2反应【思考与交流】已知1.4 g锂在空气中加热充分反应，可生成3.0 g氧化物，该反应的化学方程式是 4LiO2eq o(=,sup7()2Li2O钠、钾与氧气的反应：将一小块Na和K分别投入热坩埚中，观察现象(1)Li与O2反应：4LiO2eq o(=,sup7()2Li2

5、O (Li与氧气不管常温还是加热都只能生成Li2O)(2)Na与O2反应：4Na+O2=2Na2O 2Na+O2eq o(=,sup7()Na2O2(2)K与O2反应： 4K+O2=2K2O 2K+O2eq o(=,sup7(点燃)K2O2 K+O2eq o(=,sup7(点燃)KO2 (超氧化钾)【微点拨】碱金属与O2反应越来越剧烈，加热时产物更加复杂，如：Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成 Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2，Rb、Cs与氧气反应，都生成比过氧化物更复杂的氧化物碱金属常温下均能与氧气反应生成氧化物(R2O)；Li与氧气不管是常温还是加热均生成Li

6、2O 超氧化物(KO2)、臭氧化物(RbO3)与Na2O2性质类似，都能与H2O、CO2反应，具有强氧化性2、碱金属与水反应：2R2H2O=2ROHH2碱金属钾钠实验操作实验现象浮于水面，熔成小球，四处游动，有轻微爆炸声，反应后的溶液加酚酞变红浮于水面，熔成小球，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后的溶液加酚酞变红结论与水反应的剧烈程度：KNa金属活泼性：KNa实验原理2K2H2O=2KOHH22Na2H2O=2NaOHH2【微点拨】碱金属都能与H2O反应，且反应越来越剧烈Li与水反应不熔化；钠与水反应时熔化；钾与水反应熔化，且使产生的H2燃烧发生轻微爆炸，Rb、Cs遇水发生剧烈爆炸结论：金属单

7、质置换出水中氢越容易说明该元素的金属性越强。因此随着原子的电子层数增多，碱金属的活 动性增强3、碱金属与卤素单质的反应：2RX2eq o(=,sup7(点燃)2RX4、碱金属与氢气反应(Na、K、Rb、Cs与氢气反应，都生成RH)：2RH2eq o(=,sup7()2RH5、碱金属与硫反应：2RSeq o(=,sup7()R2S6、与常见盐溶液反应的离子方程式：碱金属与盐溶液反应，都是先与水反应，若符合复分解反应发生的条件，则生成的氢氧化物继续同盐发生复分解反应。碱金属均不能在水溶液中置换另外的金属单质 7、碱金属的原子结构与化学性质的关系(1)相似性：碱金属元素原子在结构上的相似性，决定了锂

8、、钠、钾、铷、铯在性质上的相似性，碱金属原子都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性。具体表现在：碱金属都能与O2、Cl2(卤素单质)、S等非金属单质及水反应 碱金属都能与水反应，反应的通式为2R2H2O=2ROHH2 (R表示碱金属元素)碱金属都能与酸反应(2)递变性：随着原子核外电子层数的增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，失去电子的能力逐渐增强，单质的还原性增强，元素的金属性增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性增强 (如：CsOHRbOHKOHNaOHLiOH)【即学即练2】1、下列关于碱金属的叙述中，不正确的是()A钾元素比钠元素的金

9、属性强 B钾和钠的焰色分别为紫色和黄色C碱金属都能和水发生反应，生成氢氧化物并放出氢气 D碱金属的熔点随着电子层数的增加而升高2、下列各组比较中不正确的是()A锂与水反应不如钠与水反应剧烈 B还原性：KNaLi，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠C熔、沸点：LiNaK D碱性：LiOHNaOHKOH3、下列对碱金属性质的叙述中，正确的是()A碱金属元素的单质具有强还原性，可置换出硫酸铜溶液中的铜单质B单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物C碱金属单质与水反应生成碱和氢气D单质熔、沸点随着原子序数递增而升高4、关于铯及其化合物的下列说法中不正确的是()A氢氧化铯是一种强碱，比KOH的碱性强B铯与水

10、或酸溶液反应剧烈，都生成氢气CCs的还原性比Na强，故Na的氧化性大于CsDAl的金属性大于Cs的金属性5、随着碱金属元素原子序数的增大，下列递变规律正确的是()A原子半径逐渐增大 B碱性逐渐减弱C单质熔、沸点逐渐升高 D单质的氧化性逐渐增强四、碱金属中的一般和特殊之处1、Na、K需保存于煤油中，但Li的密度比煤油小，所以Li必须保存在密度更小的石蜡油中或密封于石蜡2、碱金属中，从LiCs，密度呈增大的趋势，但(K)NaOHKOHRbOH B金属性：RbKNaLiC和酸反应时Fe能失2e，Na失e，所以Fe的金属性强于Na DRb不易与水反应放出H213、下列对碱金属的叙述，其中完全不正确的组

11、合是()K通常保存在煤油中，以隔绝与空气的接触 碱金属常温下呈固态，取用时可直接用手拿 碱金属中还原性最强的是钾 碱金属阳离子，氧化性最强的是Li 碱金属的原子半径和离子半径都随核电荷数的增大而增大 从Li到Cs，碱金属的密度越来越大，熔、沸点越来越高A B C D14、已知锂及其化合物的许多性质与碱金属差异较大，却与镁相似。下面有关锂及其化合物性质的叙述错误的是() ALi2CO3受热可以分解 B少量锂保存在煤油中 C在相同温度下，溶解度Li2CO3小于LiHCO3 D锂在过量氧气中燃烧，主要产物是Li2O，不是Li2O215、钠、钾和铯都是碱金属，下列有关叙述中不正确的是() A在一般的实

12、验条件下做铯与水反应的实验是很危险的 B三种金属中铯的金属活动性最强 C由于钠钾合金比钠、钾有更强的还原性，故用钠钾合金作原子反应堆的导热剂 D将钠钾合金与煤油混合，液体明显分为两层16、关于Li原子结构和性质的判断如下：与H2O反应比Na剧烈；它的原子半径比Na小；它的氧化物暴露在空气中易吸收CO2；它的阳离子最外层电子数和钠离子的最外层电子数相同；它是还原剂；Li应保存在煤油中，以隔绝空气；Li在空气中燃烧生成Li2O2。其中错误的组合是() A B C D17、以下各项叙述中错误的是() A原子半径由小到大的顺序是LiNaKRbCs B同一种碱金属元素的离子半径比原子半径小 C碱金属单质

13、的密度比较为LiKNaRb D碱金属离子的氧化性比较为LiNaKRb18、甲元素的原子序数是19；乙元素原子核外有两个电子层，最外电子层上有6个电子；丙是元素周期表第A族中金属性最弱的碱金属元素。由此推断：(1)甲元素在周期表中位于第_周期；乙元素在周期表中位于第_族；丙元素的名称为_(2)甲的单质与水反应的离子方程式为_乙单质与丙单质反应的化学方程式为_19、某同学为验证同主族元素性质的递变规律，准备了如下药品：氯化钠溶液氢氧化钠溶液硝酸水 钠镁条铝条钾(1)准备选用的药品是_(2)所做的实验是_(用化学方程式表示)，判断依据_20、据报道，我国科学家通过与多个国家进行科技合作，成功研发出铯

14、(Cs)原子喷泉钟，使我国时间频率基准的精度提高到1 500万年不差1秒，标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯位于元素周期表中第六周期A族，根据铯在元素周期表中的位置，推断下列内容：(1)铯的原子核外共有_个电子层，最外层电子数为_，铯的原子序数为_(2)铯单质与水剧烈反应，放出_色气体，同时使紫色石蕊溶液显_色，因为_(写出化学方程式)(3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性_(填“弱”或“强”)21、据报道，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将给量子计算机的研究带来重大突破。已知铷是37号元素。根据相关知识回答下列问题：(1)铷(Rb)位于元素周期表

15、的第_周期_族(2)关于铷的结构和性质判断正确的是_与水反应比钠剧烈 它的原子半径比钠小它的氧化物暴露在空气中易吸收CO2 它的阳离子最外层电子数和镁相同 它是还原剂(3)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4 L，这种碱金属可能是_a.Li b.Na c.K d.Cs22、为了测定某种碱金属元素的相对原子质量，某同学设计了如图所示的装置进行实验，该装置(包括水)的总质量为ag。将质量为bg(不足量)的某碱金属单质放入水中，立即塞紧瓶塞，完全反应后再称得此装置的总质量为cg。请回答下列问题：(1)写出计算该碱金属相对原子质量的数学表达式：_(2

16、)无水氯化钙的作用是_(3)如果不用无水氯化钙，求出的相对原子质量比实际相对原子质量偏大还是偏小？_，理由是_【碱金属元素的结构和性质】答案 【即学即练1】1、D。解析：锂原子的次外层电子数为2，且锂在自然界中也不能以游离态存在，A、C项不正确；失去电子发生的是氧化反应，B选项错误。2、D。解析：锂在第A族，该族中还有非金属元素氢，A选项错误；Li、Na的粒子结构示意图分别为、，B选项错误；K的离子结构示意图为，其最外层有8个电子，C选项错误。3、C。解析：钠和锂是同主族元素，在结构上都具有相同的最外层电子数，结构的相似性导致了它们性质的相似性。【即学即练2】1、D。解析：D项，碱金属的熔点随

17、电子层数的增加而逐渐降低。2、B。解析：A中锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈；B中还原性，KNaLi，但K不能置换出NaCl溶液中的Na，而是先与H2O反应；C中碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即LiNaKRbCs；D中从Li到Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强，即碱性：LiOHNaOHKOHRbOHCsOH。3、C。解析：A项中碱金属元素的单质具有强还原性，但活泼的金属易与H2O反应，故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属，A项错；锂在空气中燃烧生成的是氧化锂，而不是过氧化锂，B项错；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低，D项错；碱金属

18、都能与水反应生成对应的碱和氢气，只是反应越来越剧烈，C项正确。4、D。解析：Cs的最外层电子数是1，电子层数比K的多，故Cs的金属性比K强，CsOH的碱性比KOH强，A项正确；铯与Na性质相似，与水或酸反应更剧烈，都生成H2，B项正确；Cs的还原性比Na强，所以Na的得电子能力比Cs强，C项正确，因为Cs的金属性强于Na，Na的金属性强于Al，所以Al的金属性小于Cs，D项错误。5、A。解析：随着碱金属元素原子序数的增大，碱性逐渐增强，单质熔、沸点降低，单质的还原性逐渐增强。【课后作业】1、A。解析：A项，碱金属的金属性从上至下依次增强，与O2或H2O反应的现象越来越剧烈，正确；B项，碱金属的

19、密度随着原子序数的递增呈增大趋势(钾反常)；C项，碱金属的金属性随原子序数的递增依次增强，其最高价氧化物对应水化物的碱性也依次增强；D项，碱金属元素阳离子的氧化性随着原子序数的递增依次减弱。2、C。解析：碱金属元素最外层电子数都是1个，均易失去最外层的电子，化学性质均活泼，故A正确；同主族的碱金属元素从上到下随电子层数的增多金属性依次增强，故B正确；Li、Na、K、Rb等碱金属单质都是银白色，但Cs具有金属光泽，故C错误；随核电荷数递增，碱金属元素的单质从上到下熔沸点逐渐降低，故D正确；答案为C。3、A。解析：除铯外，碱金属单质均为银白色金属，质软，有延展性，密度较小，正确；碱金属单质在空气中

20、燃烧时，产物不同，Li生成Li2O，Na生成Na2O2，K、Rb、Cs则生成较复杂的氧化物，错误；碱金属单质性质活泼，都能与水剧烈反应，正确；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而逐渐降低，错误。 4、C。解析：Na在空气中燃烧会生成Na2O2，但Li没有Na活泼，在空气中燃烧生成的是Li2O，A项错误；A族中氢不属于碱金属元素，B错误；钠还原性强于Mg，所以在熔融状态下可从MgCl2中置换出镁，C项正确；Na、K都可以保存在煤油中，Li的密度更小，要保存在石蜡中，D项错误。5、A。解析：解题时充分利用题目信息，锂及其化合物的性质与镁的相似，MgCO3煅烧分解成MgO和CO2，由此可知，Li2CO3也易分解。6、D。解析：A族元素还有氢元素，A错；碱金属单质非常活泼，在水溶液中先与水反应生成强碱再与铜离子反应生成Cu(OH)2沉淀，而不能将铜置换出来，B错；由于钾原子的最外层只有1个电子，钾单质具有较强的还原性，但是其失去电子后形成的K最外层已经达到8电子的稳定结构，其氧化性非常弱，C错；Cs是还原性比Li、Na、K、Rb都强的金属单质，与水反应会发生爆炸，D正