【高中化學(xué)】原子結(jié)構(gòu)與元素周期表 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 堿金屬和鹵素研究課課件

原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)堿金屬和鹵素

日本政府宣布，2023年8月24日啟動(dòng)福島核污染水排海。日本核污染水排海至少要持續(xù)30年，將會(huì)影響整個(gè)太平洋乃至全球海域。核污染水排海—海洋的災(zāi)難福島核電站事故核污染水的產(chǎn)生：東京電力公司持續(xù)利用海水冷卻堆芯，加之雨水、地下水流入反應(yīng)堆設(shè)施，因此產(chǎn)生了大量核污染水。2012年3月，東京電力公司發(fā)現(xiàn)核污染水中濃度超標(biāo)的放射性元素有64種之多。若要除去核污染水中的Cs和I元素（假設(shè)全部為Cs+及I?），必須先對(duì)元素的性質(zhì)有充分的了解。想了解一個(gè)陌生元素的性質(zhì)，最佳工具是什么？研究思路對(duì)于Cs和I，我們比較陌生，但對(duì)它們的同族元素—Na和Cl，我們進(jìn)行過(guò)深入的學(xué)習(xí)。同主族元素的性質(zhì)具有相似性嗎？堿金屬元素是一類化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷脑?，它們的最外層電子數(shù)為1。LiNaCs堿金屬元素—第IA族（除H）物理性質(zhì)：堿金屬元素—第IA族（除H）除銫略帶金色光澤外，其余都是銀白色比較柔軟，有延展性密度比較小，熔點(diǎn)較低導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性好密度隨核電荷數(shù)的增大而增大（K除外）熔沸點(diǎn)隨核電荷數(shù)的增大而降低物理性質(zhì)相似性遞變性堿金屬元素—第IA族（除H）堿金屬元素—第IA族（除H）堿金屬元素單質(zhì)的物理性質(zhì)具有相似性和遞變性，它們的化學(xué)性質(zhì)是否也具有相似性和遞變性呢？元素名稱元素符號(hào)核電荷數(shù)原子結(jié)構(gòu)示意圖最外層電子數(shù)電子層數(shù)原子半徑(nm)鋰Li3120.152鈉Na11130.186鉀K19140.227銣Rb37150.248銫Cs55160.265堿金屬元素—第IA族（除H）根據(jù)所學(xué)的知識(shí)：預(yù)測(cè)堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)如何比較堿金屬單質(zhì)的還原性強(qiáng)弱，如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明請(qǐng)分組討論后進(jìn)行匯報(bào)。堿金屬元素—第IA族（除H）活動(dòng)一預(yù)測(cè)堿金屬元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)的相似性元素性質(zhì)的相似性最外層都只有一個(gè)電子都容易失去最外層的一個(gè)電子，化學(xué)性質(zhì)活潑堿金屬元素—第IA族（除H）活動(dòng)一預(yù)測(cè)堿金屬元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)決定性質(zhì)實(shí)例與非金屬反應(yīng)2Na+Cl2===2NaCl與酸（水）反應(yīng)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑與鹽反應(yīng)4Na+TiCl4===4NaCl+Ti△高溫還原性堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)NaK通過(guò)觀察我們發(fā)現(xiàn)：鉀、鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象相似，金屬浮于水面，迅速融化成銀色小球，四處游動(dòng)，反應(yīng)過(guò)程中有響聲，反應(yīng)后滴加酚酞，溶液變紅。鉀與水的反應(yīng)更劇烈，說(shuō)明活潑性：鉀>鈉?；顒?dòng)二堿金屬元素單質(zhì)的性質(zhì)探究請(qǐng)預(yù)測(cè)Cs與水反應(yīng)的劇烈程度?；顒?dòng)二堿金屬元素單質(zhì)的性質(zhì)探究活動(dòng)三堿金屬元素單質(zhì)的性質(zhì)探究原子結(jié)構(gòu)的差異性元素性質(zhì)的差異性電子層數(shù)增多，原子半徑增大失電子能力增強(qiáng)單質(zhì)的還原性增強(qiáng)元素的金屬性增強(qiáng)遞變性?堿金屬元素，從上到下，電子層數(shù)增多，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強(qiáng)，元素金屬性逐漸增強(qiáng)。討論一歸納堿金屬元素化學(xué)性質(zhì)的遞變規(guī)律及成因堿金屬元素—第IA族（除H）反映原子核對(duì)最外層電子引力減弱導(dǎo)致體現(xiàn)鹵族元素—第VIIA族鹵族元素在希臘文中有“成鹽元素”的意思，它們的最外層電子數(shù)為7。F2Cl2Br2I2單質(zhì)單質(zhì)顏色和狀態(tài)密度熔點(diǎn)（oC）沸點(diǎn)（oC）F2淺黃綠色氣體1.69g/L（15oC）

219.6

188.1Cl2黃綠色氣體3.214g/L（0oC）

101

34.6Br2深紅棕色液體3.119g/mL（20oC）

7.258.78I2紫黑色固體4.93g/cm3113.5184.4由淺到深由小到大由低到高由低到高鹵族元素—第VIIA族元素名稱元素符號(hào)核電荷數(shù)原子結(jié)構(gòu)示意圖最外層電子數(shù)電子層數(shù)原子半徑（nm）氟F97271氯Cl177399溴Br3574114碘I5375133鹵族元素—第VIIA族根據(jù)所學(xué)的知識(shí)：預(yù)測(cè)鹵族元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)如何比較鹵族元素單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱，如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明請(qǐng)分組討論后進(jìn)行匯報(bào)。鹵族元素—第VIIA族活動(dòng)三預(yù)測(cè)鹵族元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)的相似性元素性質(zhì)的相似性最外層都含有7個(gè)電子都容易得到一個(gè)電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，單質(zhì)表現(xiàn)出氧化性活動(dòng)三預(yù)測(cè)鹵族元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)鹵族元素—第VIIA族決定性質(zhì)實(shí)例與金屬反應(yīng)2Na+Cl2===2NaCl與氫氣反應(yīng)H2+Cl2===2HCl與鹽反應(yīng)Cl2+2KI===2KCl+I2與堿反應(yīng)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O△鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)點(diǎn)燃單質(zhì)條件產(chǎn)物穩(wěn)定性化學(xué)方程式F2暗處很穩(wěn)定Cl2光照或點(diǎn)燃較穩(wěn)定Br2加熱穩(wěn)定性差I(lǐng)2不斷加熱不穩(wěn)定結(jié)論鹵素單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)H2+F22HFH2+Cl22HCl光照或點(diǎn)燃H2+Br22HBrH2+I22HI隨著核電荷數(shù)的遞增，鹵素單質(zhì)與H2的化合逐漸變難；生成HX的穩(wěn)定性逐漸減弱。非金屬性金屬性概念在化學(xué)反應(yīng)中元素原子得到電子的能力在化學(xué)反應(yīng)中元素原子失去電子的能力判據(jù)與氫氣生成氫化物的難易程度及氫化物的穩(wěn)定性其單質(zhì)與水（或酸）反應(yīng)置換出氫的難易程度最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱舉例非金屬性：Cl>Br>I酸性：HClO4>HBrO4>HIO4金屬性：Cs>Rb>K>Na>Li堿性：CsOH>RbOH>KOH>NaOH>LiOH仿照金屬單質(zhì)的置換反應(yīng)，進(jìn)行非金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，比較鹵素單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱，進(jìn)而證實(shí)鹵素的非金屬性順序。活動(dòng)五鹵素單質(zhì)的性質(zhì)探究F2Cl2Br2I2單質(zhì)氧化性↑鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)KBr溶液氯水氯水黃色KI溶液橙紅色元素非金屬性↑實(shí)驗(yàn)顏色變化反應(yīng)方程式向KBr溶液中滴加氯水無(wú)色→橙色Cl2+2Br?=Br2+2Cl?向KI溶液中滴加氯水無(wú)色→橙紅色Cl2+2I?=I2+2Cl?向KI溶液中滴加溴水無(wú)色→棕紅色Br2+2I?=I2+2Br?鹵族元素—第VIIA族原子結(jié)構(gòu)的差異性元素性質(zhì)的差異性電子層數(shù)增多，原子半徑增大得電子能力減弱單質(zhì)的氧化性減弱元素的非金屬性減弱遞變性?鹵族元素，從上到下，電子層數(shù)增多，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，元素非金屬性逐漸減弱。討論二歸納鹵素單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的遞變規(guī)律及成因反映鹵族元素—第VIIA族原子核對(duì)最外層電子引力減弱導(dǎo)致體現(xiàn)Li3鋰Na11鈉K19鉀Rb37銣Cs55銫原子半徑逐漸增大單質(zhì)還原性逐漸增強(qiáng)元素金屬性逐漸增強(qiáng)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性逐漸增強(qiáng)失電子能力逐漸增強(qiáng)單質(zhì)與水和酸反應(yīng)越來(lái)越劇烈F9氟Cl17氯Br35溴I53碘原子半徑逐漸增大單質(zhì)氧化性逐漸減弱元素非金屬性逐漸減弱最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性逐漸減弱得電子能力逐漸減弱氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱同主族元素遞變性質(zhì)小結(jié)?同一主族元素，從上到下，電子層數(shù)增多，原子半徑增大，失電子能力增強(qiáng)，元素金屬性增強(qiáng)；得電子能力減弱，元素非金屬性減弱。電子層數(shù)增多原子半徑增大原子核對(duì)最外層電子引力減弱失電子能力增強(qiáng)得電子能力減弱自身電子外來(lái)電子導(dǎo)致金屬性增強(qiáng)非金屬性減弱從上到下同主族元素福島核電站事故福島核電站核廢水處理流程圖流程簡(jiǎn)圖工業(yè)中常見(jiàn)的物質(zhì)富集方法1、氣態(tài)分離法：通過(guò)揮發(fā)、升華、蒸餾等方法實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。2、沉淀分離法：常用的方法有氫氧化物沉淀、硫酸鹽沉淀、鹵化物沉淀、硫化物沉淀、磷酸鹽沉淀、氧化還原沉淀等。3、萃取分離法：利用物質(zhì)在有機(jī)相和水相中溶解度的差異，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)在某一相中的富集。4、離子交換法：利用離子交換劑和溶液中的離子之間發(fā)生的交換反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。5、膜分離法：膜分離法是利用特殊薄膜對(duì)液體中的某些成分進(jìn)行選擇性透過(guò)的方法的統(tǒng)稱。核污染水的處理?NaOH、Ca(OH)2是強(qiáng)堿，KOH、Ba(OH)2也是強(qiáng)堿；HCl是強(qiáng)酸，HBr、HI也是強(qiáng)酸。同族元素在形成化合物時(shí)似乎也存在相似性。?經(jīng)歷以上探究過(guò)程后，你對(duì)于核廢水中131I的去除有了新思路嗎？核污染水的處理Ag++Cl?=AgCl↓（白色）Ag++I?