專題413 堿金屬元素

1、第四章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表第3課時堿金屬元素通過探究認(rèn)識堿金屬元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，并能用原子結(jié)構(gòu)理論初步加以解釋同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī) 律；通過堿金屬元素的相關(guān)性質(zhì)的圖表信息，培養(yǎng)分析、處理數(shù)據(jù)的能力，嘗試運用比較、歸納等方法對信 息進行加工?！緝?nèi)容分析】本節(jié)課以堿金屬元素為代表，呈現(xiàn)同族元素性質(zhì)的相似性，引導(dǎo)學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了原子結(jié)構(gòu)和元素周期表，本節(jié)依托于元素周期表中的典型的金屬元 素-堿金屬元素，詮釋了原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系。教材重點闡述了元素的金屬性與元素在周期表中的 位置和原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，目的是幫助學(xué)生提高應(yīng)用周期表分析問題

2、和解決問題的能力，進一步建構(gòu)“構(gòu)，“位”“性”的關(guān)系，形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀念。教材以，演繹-歸納”的方式，從原子結(jié)構(gòu)和元素周期表出 發(fā)，演繹元素的性質(zhì)，再以理論和事實為依據(jù)，歸納得出同主族元素性質(zhì)的變化規(guī)律。此外，周期表的重要作用之一，是使學(xué)生能夠通過周期表的位置和元素的原子結(jié)構(gòu)，預(yù)測元素的性質(zhì)， 發(fā)現(xiàn)新元素。教材在本節(jié)的呈現(xiàn)突出體現(xiàn)了這一作用。教材呈現(xiàn)的周期表中堿金屬元素的性質(zhì)，就是從預(yù) 測”出發(fā)的。例如，堿金屬的性質(zhì)是通過探究活動“堿金屬性質(zhì)的比較”，采用“預(yù)測-驗證(實驗)-分析- 結(jié)論”的思路歸納出來的。；學(xué)生可以通過這樣的過程體會元素周期表的作用。同時，教材在方法導(dǎo)引”中介 紹了“預(yù)

3、測”這一科學(xué)方法。這些編排有利于學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)方法對研究和學(xué)習(xí)的意義?！窘虒W(xué)重點和難點】重點：堿金屬元素性質(zhì)的相似性和遞變性難點：原子結(jié)構(gòu)與堿金屬元素性質(zhì)的關(guān)系【教學(xué)流程】【學(xué)習(xí)任務(wù)一】認(rèn)識堿金屬的化學(xué)性質(zhì)人們常說，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。元素周期表中，同族元素之間有什么聯(lián)系呢?【問題和預(yù)測】 方法導(dǎo)引：預(yù)測是在已有信息的基礎(chǔ)上，依據(jù)一定規(guī)律和方法對未知事物所進行的一種推測。在化學(xué)研究 中，可以根據(jù)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)規(guī)律等，預(yù)測元素及其化合物的性質(zhì)、可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，并評 估所作預(yù)測的合理性?；貞浀诙聦W(xué)過的知識，鈉有哪些化學(xué)性質(zhì)？【答案】與02、水、酸、鹽溶液反應(yīng)。結(jié)合鋰、鈉和鉀的原子結(jié)構(gòu)特點，

4、請你預(yù)測鋰、鉀可能具有哪些與鈉相似的化學(xué)性質(zhì)。【答案】與鈉相似。與02、水、酸、鹽溶液反應(yīng)?！驹O(shè)計意圖】通過理論探討使學(xué)生體驗通過周期表的位置和元素的原子結(jié)構(gòu)，預(yù)測元素的性質(zhì)。從而感受元素周期表的作用。【科學(xué)探究】【實驗1】堿金屬與02的反應(yīng)鈉的現(xiàn)象：劇烈燃燒 發(fā)出黃色火焰 生成淡黃色固體鉀的現(xiàn)象：劇烈燃燒 發(fā)出紫色火焰 生成黃色固體【結(jié)論】K比Na反應(yīng)更快更劇烈【小結(jié)】堿金屬與02的反應(yīng)4Li +Oj=2LijO （氧化鋰）2Na+O2=Ma2O2 （過氧化鈉,復(fù)雜氧化物）K+0 =KO2 （超氧化鉀，復(fù)雜氧化物）鉀與氧氣反應(yīng)生成客種氧化物，該反應(yīng)只是其中一個【實驗2】堿金屬與水的反應(yīng)鈉的現(xiàn)

5、象和結(jié)論：浮、熔、游、響、紅 2Na+2H2O=2NaOH+H2 f鉀的現(xiàn)象和結(jié)論：浮、熔、游、響、燒、爆、紅2K+2H2O=2KOH+H2f【設(shè)計意圖】通過探究實驗，親身感悟堿金屬元素性質(zhì)的相似性和遞變性，從而領(lǐng)悟元素周期表的魅力?！拘〗Y(jié)】堿金屬化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系【注釋】金屬性：元素原子失去電子的性質(zhì)一般情況下，元素的金屬性強弱可以從其單質(zhì)與水（或酸）反應(yīng)置換出氫的難易程度，以及它們的最高價氧化物的水化物一氫氧化物的堿性強弱來判斷?！驹O(shè)計意圖】通過歸納總結(jié)，構(gòu)建原子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，突破教學(xué)難點。【學(xué)習(xí)任務(wù)二】認(rèn)識堿金屬的物理性質(zhì)堿金屬在物理性質(zhì)上也表現(xiàn)出一些相似性

6、和規(guī)律性。4-2堿金屬單質(zhì)的主一要物理性質(zhì)成金屬單質(zhì)能色宙度(g cm 1)沸點jQ.534IS0.51 347Na心色0,9797.81882.9K銀白也0.S663.65774Rb根白色11.5323B.896S8Cs略嘴全色光澤1.87928.40678,4相似性：都比較柔軟，有延展性;密度都比較小，熔點也都比較低，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性也都很好。遞變性：p增大（K反常?。?；熔沸點降低?！驹O(shè)計意圖】通過表格的歸納分析，提升學(xué)生的歸納總結(jié)能力，落實學(xué)科素養(yǎng)?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)三】認(rèn)識堿金屬的用途1.鋰電池是一種高能電池。鋰有機化學(xué)中重要的催化劑。鋰是制造氫彈不可缺少的材料，是優(yōu)質(zhì)的高能燃E三買匚三料（已經(jīng)

7、用于宇宙飛船、人造衛(wèi)星和超聲速飛機）。鈉高壓鈉燈；鉀和鈉的合金（液態(tài)）核反應(yīng)堆的傳熱介質(zhì)。銣艷主要用于制備光電管、真空管。艷原子鐘是目前最準(zhǔn)確的計時儀器?！驹O(shè)計意圖】通過真實的資料，感受性質(zhì)決定用途，落實科學(xué)探究和社會責(zé)任素養(yǎng)，提升民族自豪感?！緦W(xué)習(xí)評價一】（1）（知識關(guān)聯(lián)）我們已經(jīng)知道實驗室中鈉單質(zhì)保存在煤油或石蠟油中，那么鉀單質(zhì)如何保存？【答案】鉀的密度小于鈉,故也可以保存在煤油或石蠟油中。（2）根據(jù)鈉和鉀性質(zhì)的差異，分析Li與氧氣、水反應(yīng)的劇烈程度大于還是小于Na?【答案】由鉀、鈉性質(zhì)實驗探究知堿金屬的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增，金屬性逐漸增強，故Li與氧氣、水反應(yīng)的 劇烈程度小于Na?！緦W(xué)習(xí)

8、評價二】(2020-淄博高一檢測)下列關(guān)于艷及其化合物的說法中不正確的是()氫氧化艷是一種強堿，比KOH的堿性強艷與水或酸溶液反應(yīng)劇烈，都生成氫氣Cs的還原性比Na強做Na+的氧化性大于Cs+Cs2CO3不易溶于水【答案】D【學(xué)習(xí)評價三】銣元素廣泛用于特種玻璃、醫(yī)學(xué)、能源等領(lǐng)域。其中在高科技領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。鋰云母是提取 銣的重要原料。我國的鋰云母主要分布于江西宜春、湖南正沖、廣西栗木等地。鋰云母已知銣?zhǔn)?7號元素。根據(jù)相關(guān)知識回答下列問題：銣(Rb)位于元素周期表的第 周期 族。關(guān)于銣的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)判斷正確的是(填序號)。與水反應(yīng)比鈉劇烈 原子半徑比鈉小 氧化物暴露在空氣中易吸收CO2

9、陽離子最外層電子數(shù)和 鎂原子相同是還原劑現(xiàn)有銣和另一種堿金屬形成的合金50 g,當(dāng)它與足量水反應(yīng)時，放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣22.4 L,這種堿金屬可能是(填字母)。a.Li b.Na c.K d.Cs【解析】(1)由Rb的原子序數(shù)是37可推知Rb位于第五周期I A族。(2)由Rb的原子結(jié)構(gòu)示意圖可知不 正確;又因Na和Rb同主族，根據(jù)同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律知,Rb的金屬性比Na強，故正確。(3)設(shè)該 合金的平均相對原子質(zhì)量為M,則根據(jù)得失電子守恒得 x1= x2，M=25,因Mr(Rb) 25,則另一種堿金屬的 相對原子質(zhì)量應(yīng)小于25,可能為Li或Na。答案:(1)五IA (2)(3)ab備課

10、素材【思考與討論】本欄目中的表格主要呈現(xiàn)了堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖和原子半徑。學(xué)生可以根據(jù)表中的原子結(jié)構(gòu)示意 圖填寫核電荷數(shù)、最外層電子數(shù)、電子層數(shù)等空格。閱讀表格時，還可以提醒學(xué)生留意原子半徑的數(shù)量級， 并與宏觀物體的大小做比較。通過對本欄目中兩個問題的思考與討論，學(xué)生可以得出堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)具有以下特點相同點:原子核外最外層電子數(shù)都為1。遞變性:從上到下隨原子序數(shù)遞增，堿金屬元素的原子核外電子層數(shù)遞增，原子半徑遞增。學(xué)生在初中時已經(jīng)認(rèn)識到元素的化學(xué)性質(zhì)與原子的最外層電子關(guān)系最為密切，因此可以根據(jù)堿金屬元素原 子結(jié)構(gòu)的相同點得出堿金屬化學(xué)性質(zhì)相似的結(jié)論。教師在此還可以指出，除了相同點之

11、外，堿金屬元素的 原子結(jié)構(gòu)的遞變性還決定了它們的性質(zhì)會呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律 為探究堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)埋下伏筆?！咎骄俊繅A金屬化學(xué)性質(zhì)的比較本探究分為三個環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)一問題與預(yù)測。先讓學(xué)生回顧鈉的化學(xué)性質(zhì)為接下來的性質(zhì)預(yù)測做好鋪墊。再讓學(xué)生結(jié)合Li、Na、K 的原子結(jié)構(gòu)特點，預(yù)測Li、K可能具有哪些與Na相似的化學(xué)性質(zhì)。在此，只要學(xué)生能夠說出預(yù)測的理由， 不管預(yù)測正確與否，教師可不予評價，以使他們保持好奇心。學(xué)生期待的答案馬上就會在接下來的環(huán)節(jié)二 揭示出來。環(huán)節(jié)二實驗和觀察。本環(huán)節(jié)先讓學(xué)生回憶Na分別與氧氣、水反應(yīng)的現(xiàn)象，以和接下來的實驗現(xiàn)象做對比。 在K與氧氣反應(yīng)的實驗過程中，要提醒學(xué)生注意觀

12、察:鉀在燃燒前是否熔化，熔化后的鉀的顏色與光澤，燃燒 時有無煙和焰，煙、焰及固體產(chǎn)物的顏色等。在鉀與水的實驗過程中，要提醒學(xué)生注意觀察鉀在水面的浮、 熔、游，以及溶液顏色的變化、反應(yīng)的劇烈程度等現(xiàn)象。鉀在空氣中燃燒的實驗可設(shè)計為學(xué)生分組實驗;而鉀與水的反應(yīng)，最好由教師在實物投影儀上演示。鉀塊不要 太大，取綠豆大小即可，以免發(fā)生危險。鉀與氧氣反應(yīng)的實驗，需要先加熱坩堝，再投入用濾紙吸去表面 煤油的鉀塊，目的是縮短加熱的時間，避免因為緩慢氧化而不利于觀察熔化后的鉀的色澤。在此兩個實驗 過程中需要戴上護目鏡，如不具備條件,也可在鉀與水反應(yīng)的燒杯口放一只表面皿以防止濺出。環(huán)節(jié)三 分析和結(jié)論。本環(huán)節(jié)設(shè)置

13、了三個問題。第一個問題是根據(jù)實驗現(xiàn)象展開討論，總結(jié)鈉、鉀相似的 化學(xué)性質(zhì),解決學(xué)生心中的疑惑，與環(huán)節(jié)一前后呼應(yīng)。第二個問題是通過比較鉀、鈉分別與水反應(yīng)的難易程 度,再次預(yù)測鋰與水反應(yīng)的難易程度，目的是讓學(xué)生認(rèn)識鋰、鈉、鉀化學(xué)性質(zhì)的差異性和遞變性。設(shè)置第三 個問題的目的，是讓學(xué)生運用堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)的遞變性來解釋鋰、鈉、鉀化學(xué)性質(zhì)的遞變性，并運用 由個別到-般的歸納方法，歸納出堿金屬化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律?！痉椒▽?dǎo)引】預(yù)測預(yù)測是在已有信息的基礎(chǔ)上，依據(jù)一定規(guī)律和方法對未知事物所進行的-種推測。在化學(xué)研究中，可以根據(jù) 物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)規(guī)律等，預(yù)測元素及其化合物的性質(zhì)、可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)

14、，并評估所作預(yù)測的 合理性。我們可以通過認(rèn)識元素“位置”“結(jié)構(gòu)”“性質(zhì)”之間的內(nèi)在聯(lián)系，根據(jù)元素的“位置”“結(jié)構(gòu)”特點預(yù)測和解釋元素 的性質(zhì)。例如，鈉與鉀是IA族元素，它們都能與水反應(yīng)銣與鈉、鉀屬于同族元素，所以，可預(yù)測出銣也能 與水反應(yīng)。【練習(xí)與應(yīng)用】【學(xué)習(xí)評價一】（1）（知識關(guān)聯(lián)）我們已經(jīng)知道實驗室中鈉單質(zhì)保存在煤油或石蠟油中，那么鉀單質(zhì)如何保存？【答案】鉀的密度小于鈉,故也可以保存在煤油或石蠟油中。（2）根據(jù)鈉和鉀性質(zhì)的差異，分析Li與氧氣、水反應(yīng)的劇烈程度大于還是小于Na?【答案】由鉀、鈉性質(zhì)實驗探究知堿金屬的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增，金屬性逐漸增強，故Li與氧氣、水反應(yīng)的 劇烈程度小于N

15、a?！緦W(xué)習(xí)評價二】（2020-淄博高一檢測）下列關(guān)于艷及其化合物的說法中不正確的是（）氫氧化艷是一種強堿，比KOH的堿性強艷與水或酸溶液反應(yīng)劇烈，都生成氫氣Cs的還原性比Na強做Na+的氧化性大于Cs+Cs2CO3不易溶于水【答案】D【學(xué)習(xí)評價三】銣元素廣泛用于特種玻璃、醫(yī)學(xué)、能源等領(lǐng)域。其中在高科技領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。鋰云母是提取 銣的重要原料。我國的鋰云母主要分布于江西宜春、湖南正沖、廣西栗木等地。鋰云母已知銣?zhǔn)?7號元素。根據(jù)相關(guān)知識回答下列問題：銣(Rb)位于元素周期表的第 周期 族。關(guān)于銣的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)判斷正確的是(填序號)。與水反應(yīng)比鈉劇烈 原子半徑比鈉小 氧化物暴露在空氣中易吸收CO2陽離子最外層電子數(shù)和 鎂原子相同是還原劑現(xiàn)有銣和另一種堿金屬形成的合金50 g,當(dāng)它與足量水反應(yīng)時，放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下的