【高中化学】原子结构与元素周期表 原子结构与元素的性质 碱金属和卤素研究课课件.pptx

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1、原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质碱金属和卤素碱金属和卤素 日本政府宣布，2023年8月24日启动福岛核污染水排海。日本核污染水排海至少要持续30年，将会影响整个太平洋乃至全球海域。核污染水排海海洋的灾难福岛核电站事故核污染水的产生：核污染水的产生：东京电力公司持续利用海水冷却堆芯，加之雨水、地下水流入反应堆设施，因此产生了大量核污染水。2012年3月，东京电力公司发现核污染水中浓度超标的放射性元素有64种种之多。若要除去核污染水中的若要除去核污染水中的Cs和和I元素（假设全元素（假设全部为部为Cs+及及I），），必须先对元素的性质有充必须先对元素的性质有充分的了解。分的了解。想了解一个

2、陌生元素的性质，最佳工具是什么？研究思路对于Cs和I，我们比较陌生，但对它们的同族元素Na和Cl，我们进行过深入的学习。同主族元素的性质具有相似性吗？碱金属元素是一类化学性质非常活泼的元素，它们的最外层电子数为1。LiNaCs碱金属元素第I A族（除H）物理性质：碱金属元素第I A族（除H）除铯略带金色光泽外，其余都是银白色除铯略带金色光泽外，其余都是银白色比较柔软，有延展性比较柔软，有延展性密度比较小，熔点较低密度比较小，熔点较低导热性、导电性好导热性、导电性好密度随核电荷数的增大而增大（密度随核电荷数的增大而增大（K除外）除外）熔沸点随核电荷数的增大而降低熔沸点随核电荷数的增大而降低物物理

3、理性性质质相似性相似性递变性递变性碱金属元素第I A族（除H）碱金属元素第I A族（除H）碱金属元素单质的物理性质具有相似性和递变性，它们的化学性质是否也具有相似性和递变性呢？元素元素名称名称元素元素符号符号核电核电荷数荷数原子结构原子结构示意图示意图最外层最外层电子数电子数电子电子层数层数原子原子半径半径(nm)锂锂Li3120.152钠钠Na11130.186钾钾K19140.227铷铷Rb37150.248铯铯Cs55160.265碱金属元素第I A族（除H）根据所学的知识：预测碱金属单质的化学性质如何比较碱金属单质的还原性强弱，如何通过实验证明请分组讨论后进行汇报。碱金属元素第I A族

4、（除H）活动一 预测碱金属元素单质的化学性质原子结构的相似性原子结构的相似性元素性质的相似性元素性质的相似性最外层都只有一个电子最外层都只有一个电子都容易失去最外层的一都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼个电子，化学性质活泼碱金属元素第I A族（除H）活动一 预测碱金属元素单质的化学性质决定决定性质性质实例实例与非金属反应2Na+Cl2=2NaCl与酸（水）反应2Na+2H2O=2NaOH+H2与盐反应4Na+TiCl4=4NaCl+Ti高温还原性还原性碱金属单质的化学性质NaK通过观察我们发现：钾、钠与水反应的现象相似，通过观察我们发现：钾、钠与水反应的现象相似，金属浮于水面，迅速融化成

5、银色小球，四处游动，金属浮于水面，迅速融化成银色小球，四处游动，反应过程中有响声，反应后滴加酚酞，溶液变红。反应过程中有响声，反应后滴加酚酞，溶液变红。钾与水的反应更剧烈，说明活泼性：钾钾与水的反应更剧烈，说明活泼性：钾 钠。钠。活动二 碱金属元素单质的性质探究请预测请预测Cs与水反应的剧烈程度。与水反应的剧烈程度。活动二 碱金属元素单质的性质探究活动三 碱金属元素单质的性质探究原子结构的差异性原子结构的差异性元素性质的差异性元素性质的差异性电子层数增多，电子层数增多，原子半径增大原子半径增大失电子能力增强失电子能力增强单质的还原性增强单质的还原性增强元素的金属性增强元素的金属性增强递变性递变

6、性碱金属元素，从上到下，电子层数增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，元素金属性逐渐增强。讨论一 归纳碱金属元素化学性质的递变规律及成因碱金属元素第I A族（除H）反映反映原子核对最外层电子引力减弱导导 致致体体 现现卤族元素第VII A族卤族元素在希腊文中有“成盐元素”的意思，它们的最外层电子数为7。F2Cl2Br2I2单单质质单质颜色单质颜色和状态和状态密度密度熔点熔点（oC）沸点沸点（oC）F2浅黄绿浅黄绿色气体色气体1.69 g/L（15 oC）219.6 188.1Cl2黄绿色黄绿色气体气体3.214 g/L（0 oC）101 34.6Br2深红棕深红棕色液体色液体3.119

7、g/mL（20 oC）7.258.78I2紫黑色紫黑色固体固体4.93 g/cm3113.5184.4由浅到深由浅到深由小到大由小到大由低到高由低到高由低到高由低到高卤族元素第VII A族元素元素名称名称元素元素符号符号核电核电荷数荷数原子结构原子结构示意图示意图最外层最外层电子数电子数电子层数电子层数原子半径原子半径（nm）氟氟F97271氯氯Cl177399溴溴Br3574114碘碘I5375133卤族元素第VII A族根据所学的知识：预测卤族元素单质的化学性质如何比较卤族元素单质的氧化性强弱，如何通过实验证明请分组讨论后进行汇报。卤族元素第VII A族活动三 预测卤族元素单质的化学性质原

8、子结构的相似性原子结构的相似性元素性质的相似性元素性质的相似性最外层都含有最外层都含有7个电子个电子都容易得到一个电子形成稳都容易得到一个电子形成稳定结构，单质表现出氧化性定结构，单质表现出氧化性活动三 预测卤族元素单质的化学性质卤族元素第VII A族决定决定性质性质实例实例与金属反应2Na+Cl2=2NaCl与氢气反应H2+Cl2=2HCl与盐反应Cl2+2KI=2KCl+I2与碱反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O卤素单质的化学性质点燃单质单质条件条件产物稳定性产物稳定性化学方程式化学方程式F2暗处暗处很稳定很稳定Cl2光照或点燃光照或点燃较稳定较稳定Br2加热加热稳定性差

9、稳定性差I2不断加热不断加热不稳定不稳定结论结论卤素单质与氢气的反应卤素单质与氢气的反应H2+F2 2HFH2+Cl2 2HCl光照或点燃光照或点燃H2+Br2 2HBrH2+I2 2HI随着核电荷数的递增，卤素单质与随着核电荷数的递增，卤素单质与H2的化合逐渐变难；的化合逐渐变难；生成生成HX的稳定性逐渐减弱。的稳定性逐渐减弱。非金属性金属性概念在化学反应中元素原子得到电子的能力在化学反应中元素原子失去电子的能力判据与氢气生成氢化物的难易程度及氢化物的稳定性其单质与水（或酸）反应置换出氢的难易程度最高价氧化物对应水化物的酸性强弱最高价氧化物对应水化物的碱性强弱举例非金属性：Cl Br I酸性

10、：HClO4 HBrO4 HIO4金属性：Cs Rb K Na Li碱性：CsOH RbOH KOH NaOH LiOH仿照金属单质的置换反应，进行非金属单质间的置换仿照金属单质的置换反应，进行非金属单质间的置换反应实验，比较卤素单质的氧化性强弱，进而证实卤反应实验，比较卤素单质的氧化性强弱，进而证实卤素的非金属性顺序。素的非金属性顺序。活动五 卤素单质的性质探究F2Cl2Br2I2单质氧化性单质氧化性 卤素单质间的置换反应卤素单质间的置换反应KBr溶液溶液氯水氯水氯水氯水黄色黄色KI溶液溶液橙红色橙红色元素非金属性元素非金属性实验实验颜色变化颜色变化反应方程式反应方程式向向KBr溶液中滴加氯

11、水溶液中滴加氯水无色无色橙色橙色Cl2+2Br=Br2+2Cl向向KI溶液中滴加氯水溶液中滴加氯水无色无色橙橙红红色色Cl2+2I=I2+2Cl向向KI溶液中滴加溴水溶液中滴加溴水无色无色棕棕红红色色Br2+2I=I2+2Br卤族元素第VII A族原子结构的差异性原子结构的差异性元素性质的差异性元素性质的差异性电子层数增多，原子半径电子层数增多，原子半径增大增大得电子能力减弱得电子能力减弱单质的氧化性减弱单质的氧化性减弱元素的非金属性减弱元素的非金属性减弱递变性递变性卤族元素，从上到下，电子层数增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，元素非金属性逐渐减弱。讨论二 归纳卤素单质化学性质的递变

12、规律及成因反映反映卤族元素第VII A族原子核对最外层电子引力减弱导导 致致体体 现现Li3锂锂Na11钠钠K19钾钾Rb37铷铷Cs55铯铯原子半径逐渐增大原子半径逐渐增大单质还原性逐渐增强单质还原性逐渐增强元素金属性逐渐元素金属性逐渐增强增强最高价氧化物对应水化物最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强的碱性逐渐增强失电子能力逐渐增强失电子能力逐渐增强单质与水和酸反应越来单质与水和酸反应越来越剧烈越剧烈F9氟氟Cl17氯氯Br35溴溴I53碘碘原子半径逐渐增大原子半径逐渐增大单质氧化性逐渐减弱单质氧化性逐渐减弱元素非金属性逐渐元素非金属性逐渐减弱减弱最高价氧化物对应水化物最高价氧化物对应水化物

13、的酸性逐渐减弱的酸性逐渐减弱得电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐减弱气态氢化物的稳定性逐气态氢化物的稳定性逐渐减弱渐减弱同主族元素递变性质小结同一主族元素，从上到下，电子层数增多，原子半径增大，失电子能力增强，元素金属性增强；得电子能力减弱，元素非金属性减弱。电子层数增多电子层数增多原子半径增大原子半径增大原子核对最外层电子引力减弱原子核对最外层电子引力减弱失电子能力增强失电子能力增强得电子能力减弱得电子能力减弱自身电子自身电子外来电子外来电子导致金属性增强非金属性减弱从上到下同主族元素福岛核电站事故福岛核电站核废水处理流程图福岛核电站核废水处理流程图流程简图流程简图工业中常见的物质富集方法1、气

14、态分离法：通过挥发、升华、蒸馏等方法实现物质的分离。2、沉淀分离法：常用的方法有氢氧化物沉淀、硫酸盐沉淀、卤化物沉淀、硫化物沉淀、磷酸盐沉淀、氧化还原沉淀等。3、萃取分离法：利用物质在有机相和水相中溶解度的差异，实现物质在某一相中的富集。4、离子交换法：利用离子交换剂和溶液中的离子之间发生的交换反应，实现物质的分离。5、膜分离法：膜分离法是利用特殊薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统称。核污染水的处理NaOH、Ca(OH)2是强碱，KOH、Ba(OH)2也是强碱；HCl是强酸，HBr、HI也是强酸。同族元素在形成化合物时似乎也存在相似性。经历以上探究过程后，你对于核废水中131I的去除有了新思路吗？核污染水的处理Ag+Cl=AgCl（白色）Ag+I=AgI（黄色）你对同族元素的性质有了更深刻的认识吗？反思与任务反思：反思：在上述核污染水中I元素处理方法的初步设计中，你用到了同族元素的相似性还是递变性？任务：任务：请同学们以小组为单位，查阅资料，归纳出核污染水中Cs元素的去除方法及其原理，并进行汇报。核污染水的处理空隙半径空隙半径3.25 离子离子铯离子铯离子钾离子钾离子钠离子钠离子钙离子钙离子镁离子镁离子水化半径/3.25 3.33.64.14.25