新教材化学人教版学案第四章第一节第3课时核素原子结构与元素的性质

第3课时核素原子结构与元素的性质核心素养培养目标核心素养形成脉络1.了解核素、同位素概念(科学态度与社会责任)2．了解碱金属、卤素在周期表位置、原子结构特点(科学探究与创新意识)3．了解碱金属、卤素单质及化合物的相似性、递变性(证据推理与模型认知)一核素同位素1．核素：(1)核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。(2)实例——氢的三种核素：2.同位素：二碱金属1．碱金属元素的原子结构及特点(1)原子结构示意图锂(Li)、钠(Na)钾(K)、铷(Rb)铯(Cs)(2)结构特点①相同点：最外层电子数都是1。②递变性：从Li→Cs，核电荷数依次增大，电子层数依次增多，原子半径依次增大。2．单质的物理性质3.单质的化学性质(1)实验探究①锂、钠与O2的反应Li、Na在加热条件下分别与O2反应：4Li＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2Li2O、2Na＋O2eq\o(=,\s\up15(△))Na2O2。锂与O2的反应比钠更简单。②钾、钠与H2O的反应(2)结论①碱金属单质化学性质相似。②随着原子序数的递增，碱金属元素金属性逐渐增强。三卤族元素(一)卤族元素的性质与原子结构之间的关系FClBrI1．卤族元素原子结构的相似性和递变性2.卤族元素的原子结构与性质的关系①原子结构的相似性决定元素性质的相似性卤族元素最外层上都有7个电子，所以在反应中都易得到1个电子达到8电子稳定结构，因而单质有较强的氧化性，在反应中常作氧化剂而被还原。②原子结构的递变性决定元素性质的递变性从F到I，随着核电荷数的增加，原子的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱。因此卤族元素的原子得到电子的能力逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱，卤族元素的非金属性逐渐减弱。(二)卤素单质物理性质的相似性和递变性(三)卤素单质化学性质的相似性和递变性1．卤素单质与氢气的反应2.卤素单质间的置换反应四同主族元素的性质与原子结构的关系1．元素性质的影响因素元素的性质主要与原子核外电子的排布，特别是与最外层电子数有关。2．同主族元素性质的递变规律知识点一：元素、核素、同位素理解(1)元素、核素、同位素和同素异形体的区别和联系①区别②联系(2)同位素的“六同三不同”知识点二：碱金属性质的相似性和递变性(1)相似性(2)递变性具体情况如下：知识点三：卤族元素的相似性、递变性和特性(1)相似性①与H2反应：X2＋H2eq\o(=,\s\up15(一定条件))2HX②与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X2eq\o(=,\s\up15(点燃))2NaX③与H2O反应eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(X2＋H2OHX＋HXOX＝Cl、Br、I,2F2＋2H2O=4HF＋O2))④卤素单质与变价金属(如Fe)反应eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2Fe＋3X2=2FeX3X＝F、Cl、Br,Fe＋X2=FeX2X＝I))(2)递变性①按由F到I的顺序，单质的非金属性逐渐减弱。②F－、Cl－、Br－、I－的还原性逐渐增强。③氢化物的稳定性：HF>HCl>HBr>HI。④氢化物的还原性：HF<HCl<HBr<HI。⑤最高价含氧酸的酸性：HClO4>HBrO4>HIO4，F无正价，故无含氧酸。⑥密度：卤族元素，自上而下，单质的密度逐渐增大。⑦熔、沸点：卤族元素与碱金属元素相反，自上而下，单质的熔、沸点逐渐升高。⑧溶解性：除F2外，卤素单质在水中的溶解度均不大，均易溶于有机溶剂。(3)特性①卤族元素是最外层电子数最多的主族元素，卤族是唯一全部由非金属元素构成的主族，卤素的非金属性比同周期其他元素都强。②氟是最活泼的非金属，单质的氧化性最强，氟离子(F－)很难被氧化。氟元素在化合物中的化合价只有－1价，无正价，常温下氟气与水剧烈反应且不同于其他卤素(产物不同，原理不同)，不能从其他卤化物的水溶液中置换出其他卤素(先与水发生置换反应)，能与稀有气体反应(常见的产物均为白色)。③溴在常温下为红棕色液体(唯一的液态非金属单质)，极易挥发产生红棕色且有毒的溴蒸气。实验室通常将溴密闭保存在阴冷处，不能用橡皮塞，盛有液溴的试剂瓶内常加适量水。④碘是紫黑色固体，具有金属光泽，易升华(常用于分离提纯碘)、易吸潮(遇铁在水催化下易反应，故盛放碘的瓶子不能用铁盖)，使淀粉变蓝色(常用来检验碘的存在)，碘的氧化性较其他卤素弱，与变价金属铁反应生成FeI2而不是FeI3。⑤氢氟酸为弱酸，有剧毒，能腐蚀玻璃，实验室中常用铅制或塑料瓶容器保存氢氟酸。题组一元素、核素、同位素的判断1．诺贝尔化学奖得主GerhardErtl对金属Pt表面催化CO氧化反应的模型进行了深入研究。下列关于eq\o\al(202,78)Pt和eq\o\al(198,78)Pt的说法正确的是(A)解析：根据同位素定义“质子数相同，中子数不同的核素互为同位素”判断，A项正确，B、D项错误；eq\o\al(202,78)Pt和eq\o\al(198,78)Pt是Pt的两种核素，C项错误。2．下列对概念理解的说法中，不正确的是(D)A．元素可以理解为同位素的总称B．同位素的质量数不同，中子数不同，原子序数相同，质子数相同，核外电子数相同，其物理性质有差异，其化学性质几乎相同C．同一元素的不同核素之间互称同位素D．同位素是针对原子而言的，核素是针对元素而言的解析：具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子叫做元素。原子里具有相同质子数和不同中子数的原子互称为同位素。有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子，叫做核素。所以A、B、C都正确。同位素是针对原子而言的，核素也是针对原子而言的。选项D不正确。3．用A.质子数，B.中子数，C.核外电子数，D.最外层电子数，E.电子层数，填写下列空格。(1)核素种类由AB决定；(2)元素种类由A决定；(3)元素有同位素由B决定；(4)同位素的相对原子质量由ABC决定；(5)元素的原子半径由AE决定；(6)元素的化合价主要由D决定；(7)元素的化学性质由DE决定；(8)价电子数通常是指D；(9)核电荷数由A决定。题组二碱金属的性质4．下列有关铯及其化合物的说法不正确的是(D)A．CsOH的碱性比KOH的强B．铯与水或酸溶液反应剧烈，都生成H2C．Cs的还原性比Na的强，故Na＋的氧化性强于Cs＋的D．Na的金属性比Cs的强解析：A项，K、Cs的最外层电子数都为1，Cs的电子层数比K的多，失去最外层电子更容易，故Cs的金属性比K的强，CsOH的碱性比KOH的强。B项，Cs的性质与Na的相似，但与水或酸反应更剧烈，都生成H2。C项，Cs的还原性比Na的强，所以Na＋得到电子的能力比Cs＋的强，即氧化性：Na＋>Cs＋。D项，Cs的金属性强于Na的。5．下列对碱金属的叙述，不正确的是(A)①钾通常保存在煤油中，以隔绝与空气的接触②碱金属常温下呈固态，取用时可直接用手拿③碱金属中还原性最强的是钾④碱金属阳离子，氧化性最强的是Li＋⑤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⑥从Li到Cs，碱金属的密度越来越大，熔、沸点越来越高A．②③⑥B．②③④C．④⑤⑥D．①③⑤解析：②中碱金属不可直接用手拿，否则会和手上的汗水反应生成强碱而腐蚀皮肤；③碱金属中还原性最强的不是钾；⑥从Li到Cs，密度呈增大趋势，但K的密度小于Na，碱金属的熔、沸点越来越低。所以②③⑥错，选A。6．最近，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，质量数是85。根据材料回答下列问题：(1)铷(37Rb)位于周期表的第五周期第ⅠA族。(2)关于铷的结构和性质判断正确的是(D)①与水反应比钠强烈②它的原子半径比钠小③它的氧化物暴露在空气中易吸收CO2④它的阳离子最外层电子数和镁相同⑤它是还原剂A．①③④ B．②③⑤C．②④ D．①③⑤(3)氢化铷与水反应可放出氢气，则下列叙述正确的是(D)A．氢化铷溶于水显酸性B．氢化铷中氢离子被还原为氢气C．氢化铷与水反应时，水是还原剂D．氢化铷中氢离子最外层有两个电子(4)现有铷和另一种碱金属形成的合金50g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4L，这种碱金属可能是(AB)A．Li B．NaC．K D．Cs解析：(1)由原子核外的电子排布规律可推知37Rb的原子结构示意图如图，Rb应位于第五周期第ⅠA族。(2)由Rb的原子结构示意图可知②④不正确；又因Na和Rb同主族，根据同主族元素的性质递变规律知，Rb的金属性比Na强，故①③⑤正确。(3)由反应RbH＋H2O=RbOH＋H2↑可知：水中氢元素的化合价由＋1价降低为零价，水作氧化剂，而RbH中的氢元素的化合价升高，由－1价变为零价，RbH作还原剂，H－核外有两个电子，D正确。(4)设该合金的平均相对原子质量为M，则根据电子得失守恒定律得eq\f(50g,M)×1＝eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)×2,M＝25，因Mr(Rb)>25，则另一种碱金属的相对原子质量应小于25，可能为Li或Na，答案为A、B。题组三卤素的性质7．下列关于卤族元素性质的叙述正确的是(按从F到I的顺序)(C)①单质的氧化性逐渐增强②单质的颜色逐渐加深③气态氢化物的稳定性逐渐增强④单质的沸点逐渐升高⑤阴离子的还原性逐渐增强A．①②③B．②③④C．②④⑤D．①③⑤解析：F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱，其对应阴离子F－、Cl－、Br－、I－的还原性逐渐增强，故①错误，⑤正确；F2、Cl2、Br2、I2的颜色由浅黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色逐渐加深，②正确；HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，③错误；在通常情况下，F2、Cl2、Br2、I2的状态变化为气态→气态→液态→固态，其沸点逐渐升高，④正确，故答案为C。8．下列关于卤素(用X表示)的叙述中正确的是(C)A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2OHXO＋HX表示B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数的增大而增强C．卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量的增大而加深D．X－的还原性强弱依次为：F－<Cl－<Br－<I－，因此相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素单质从它的盐溶液里置换出来解析：本题主要考查卤素的相似性和递变性，以及特殊性。解答时既要掌握物质的共性，也要注意物质的特性。选项A中F2与H2O反应生成HF和O2，F2与水的反应不符合A选项中的通式。卤化氢的热稳定性顺序为：HF>HCl>HBr>HI，故B不正确。选项D中表述不全面，F2与盐溶液中的H2O反应放出O2，不能置换出卤素单质。9．已知常温下KClO3与HCl(浓)反应放出氯气，现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球