【化学】原子结构与元素的性质—卤素教学课件 高一同步备课系列（人教版2019必修第一册）.pptx

人教版2019 高一第一节第一节 原子结构与元素周期表原子结构与元素周期表 第第4 4课时：课时：原子结构与元素性质原子结构与元素性质卤素卤素第四章 物质结构 元素周期律CONTENTS目录卤素原子的结构卤素原子的结构特点及物理性质特点及物理性质01卤素卤素单质化学单质化学性质性质的相似性和递变性的相似性和递变性02学习目标 1.通过阅读教材和实验探究，认识卤族元素性质的递变规律，并能用原子结构理论初步加以解释同主族元素性质的递变规律，掌握元素性质与原子结构的关系，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.通过分析卤族元素的相关性质的图表信息，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工，培养分析、处理数据的能力，体会事物变化过程中量变引起质变的规律，落实证据推理与模型认知的化学核心素养。新课导入新课导入【溴和碘的发现之旅】【溴和碘的发现之旅】1824年，法国化学家巴拉尔(18021876)在研究盐湖中植物的时候，将从大西洋和地中海沿岸采集到的黑角菜燃烧成灰，然后用浸泡的方法得到一种灰黑色的浸取液，加入氯水和淀粉，溶液即分为两层：下层显蓝色(淀粉与溶液 中的碘生成了化合物)；上层显棕黄色。经巴拉尔的研究，认为可能有 两种情况：一是氯与溶液中的碘形成新的氯化碘，使溶液呈棕黄色；二是氯把溶液中的新元素置换出来了，因而使上层溶液呈棕黄色。巴拉尔试图把新的化合物分开，但都没有成功。所以他断定这是一种与氯、碘相似的新元素溴。1825年，德国海德堡大学学生罗威把家乡克罗次纳的一种矿泉水通入氯气，产生一种红棕色的物质。这种物质用乙醚提取后，再将乙醚蒸发，则得到红棕色的液溴。所以罗威也是独立发现溴的化学家。PART 01卤素原子的结构卤素原子的结构特点及物理性质特点及物理性质0 01 1卤素原子的结构特点及物理性质活动一、卤素的概念及原子结构活动一、卤素的概念及原子结构卤卤族族元元素素0 01 1卤素原子的结构特点及物理性质任务一任务一、查看元素周期表，阅读教材P102页中间自然段，思考什么是卤素元素？其原子结构有何特点？可得到什么结论？元素周期表中第A族元素称卤族元素（简称卤素），包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)、tian(Ts)六种元素（后两种具有放射性）。其原子结构具有相似性：最外层电子数都是7（大于4），从上到下即由FI，随着核电荷数增加，电子层数增多。【结论】化学性质非常活泼的非金属，在自然界中都以化合态存在。0 01 1卤素原子的结构特点及物理性质任务二、任务二、根据碱金属元素原子结构的特点及变化规律，结合表中数据，思考在周期表中，从上到下卤族元素原子的核电荷数、原子半径的变化有什么特点？完成表格内容。元素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)氟(F)0.071氯(Cl)0.099溴(Br)1.12碘(I)1.32结论917355372345最外层电子数相等（均为7）；从上到下，电子层数依次增加；从上到下，原子半径依次增大。0 01 1对应训练【典例1】已知某卤族元素位于周期表中第三周期，该元素原子结构示意图正确的是()ABCDC【解析】该卤族元素是氯元素，位于元素周期表的第三周期A族，有三个电子层，为2、8、7排列，故C正确；答案：C0 01 1对应训练【典例2】关于原子序数为53的元素，以下说法正确的是（）A位于第六周期B是金属元素C最外电子层含有6个电子D属于卤族元素D【解析】原子序数为53的元素比零族54号元素氙少一个质子，而氙位于第五周期，所以53号元素位于第五周期、第A族，最外层含有7个电子，属于卤族元素，而卤族元素均是非金属元素，答案选D。0 01 1卤素原子的结构特点及物理性质活动二、卤素单质的物理性质及变化规律活动二、卤素单质的物理性质及变化规律卤素单质卤素单质颜色和状态颜色和状态密度密度(g.cm3)熔点熔点()沸点沸点()F2（）淡黄绿色气体1.69-219.6-188.1Cl2（）黄绿色气体3.214-101-34.6Br2（）深红棕色液体3.119-7.258.78I2（）紫黑色固体4.93113.5184.4密密度度增增大大颜颜色色加加深深熔熔点点升升高高沸沸点点升升高高0 01 1卤素原子的结构特点及物理性质相似性相似性(原子结构的相似性决定)：都有颜色，有毒，在水中溶解度不大，熔、沸点较低，递变性递变性(原子结构的递变性决定)：a.卤素单质均为有色物质，且从F2到I2，颜色逐渐加深；b.且从F2到I2，熔、沸点依次升高，通常情况下，F2、Cl2为气体，Br2由为液体，I2为固体。c.从F2到I2，密度逐渐增大。d.从F到I，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，单质氧化性逐渐减弱。0 01 1卤素原子的结构特点及物理性质任务二、任务二、回顾氯气的溶解性，展示液溴（水封）、碘水样品，讨论交流Cl2、Br2、I2的物理性质具有哪些特殊性？完成表格内容。气体物理性质F2Cl2Br2I2淡黄绿色气体，与水会剧烈反应生成氢氟酸和氧气：2F2+2H2O=4HF+O2。黄绿色有刺激性气味的有毒气体，能溶于水(1:2)，易液化，密度比空气大深红棕色液体，易挥发，有刺激性气味，有毒，在水中溶解度不大，但在有机溶剂中溶解度较大，储存时要加水，水封，以防止挥发紫黑色固体，有光泽，易升华，在水中溶解度不大，但在有机溶剂中溶解度较大0 01 1对应训练【典例1】砹(At)是原子序数最大的卤族元素，对砹及其化合物的叙述，不正确的是（）A与H2化合的能力：At2HIHBrHCl,错误；卤族元素由上到下相对原子质量增加，由于卤素单质都是分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，正确；卤族元素由上到下非金属性减弱，因此阴离子的还原性增强，正确；综上所述，正确；正确选项C。PART 02卤素卤素单质化学单质化学性质性质的相似性和递变性的相似性和递变性0 02 2卤素单质化学性质的相似性和递变性活动一、预测卤素单质的化学性质活动一、预测卤素单质的化学性质任务一、任务一、根据卤族元素原子结构的相似性和递变性，推测卤素元素性质的相似性和递变性是什么？相似性：相似性：最外层电子数都是7，易得到1个电子形成最外层8电子稳定结构，具有较强的非金属性。递变性递变性：从FI，核电荷数依次增大，电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，得到电子的能力逐渐减弱，元素的非金属性逐渐减弱。0 02 2任务二、任务二、阅读教材P103页表4-4，结合卤素元素性质的相似性和递变性，推测卤素单质与氢气反应的条件、产物的稳定性及化学方程式？卤素单质反应条件化学方程式产物稳定性F2Cl2Br2I2结论在暗处剧烈化合并发生爆炸H2F22HF很稳定较稳定光照或点燃不如氯化氢稳定加热不断加热不稳定，同一条件下同时分解从F2到I2，与H2化合越来越难，生成的氢化物稳定性逐渐减弱，元素的非金属性逐渐减弱。H2Cl22HClH2Br22HBrH2I22HI卤素单质化学性质的相似性和递变性0 02 2对应训练【典例1】下列关于F、Cl、Br、I的比较，不正确的是（）A它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多B单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱C它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强D单质的颜色随核电荷数的增加而加深C【解析】A项，F、Cl、Br、I的原子核外电子层数分别为2、3、4、5，随核电荷数的增加而增多，正确；B项，F、Cl、Br、I原子半径增大，原子核对电子的引力逐渐减小，单质的氧化性随核电荷数的增加而减弱，正确；C项，元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，非金属性FClBrI，它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而减弱，错误；D项，单质的颜色分别是浅黄绿色、黄绿色、深红棕色和紫黑色，单质的颜色随核电荷数的增加而加深，正确。0 02 2对应训练【典例2】下列有关碱金属、卤素原子结构和性质的描述正确的是（）A随着核电荷数的增加，碱金属单质熔、沸点依次降低，密度依次减小B碱金属单质的金属性很强，均易与氧气发生反应，加热时生成氧化物R2OC根据同主族元素性质的递变规律推测At与H2化合较难D根据F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱，可推出HF、HCl、HBr、HI的还原性及热稳定性依次减弱C0 02 2对应训练【解析】A项，碱金属单质的熔点、沸点均随着核电荷数的递增而降低，碱金属单质的密度随着核电荷数的递增而逐渐增大，但是钠钾反常，错误；B项，碱金属金属性随原子序数的递增依次增强，碱金属单质与氧气加热条件下反应，锂生成Li2O、钠生成Na2O2、钾铷铯生成过氧化物、超氧化物等，错误；C项，同主族元素从上到下非金属逐渐减弱，I2与H2需要持续加热才能化合，由此可推知At与H2更难化合，正确；D项，根据F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱，可推出HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱，HF、HCl、HBr、HI的还原性依次增强，错误。0 02 2活动二活动二、实验探究卤素单质的化学性质实验探究卤素单质的化学性质卤素单质化学性质的相似性和递变性0 02 2任务一、任务一、结合教材P104页【实验4-1】完成实验，观察比较卤素单质间的置换反应的实验现象，并分析其原理，完成表格内容。实验内容操作方法实验现象化学方程式或解释氯置换溴将少量氯水滴入盛有KBr溶液的试管中，用力振荡试管，再滴加CCl4振荡。氯置换碘将少量氯水滴入盛有KI溶液的试管中，用力振荡试管，再滴加CCl4振荡。无色变橙色，后上层无色，下层橙红色。Cl22KBr=2KClBr2溴单质溶于CCl4呈橙红色无色变棕褐色，后上层无色，下层紫红色。Cl22KI=2KClI2碘单质溶于CCl4呈紫红色卤素单质化学性质的相似性和递变性0 02 2实验内容操作方法实验现象化学方程式或解释溴置换碘将少量溴水滴入盛有KI溶液的试管中，用力振荡试管，再滴加CCl4振荡。结论无色变棕褐色，后上层无色，下层紫红色。Br22KI=2KBrI2碘单质溶于CCl4呈紫红色氯能从可溶的溴化物和碘化物水溶液中置换出溴和碘，溴能置换出碘，即氯比溴和碘活泼，溴比碘活泼，即卤素单质的氧化性顺序由强到弱依次是：Cl2Br2I2;卤素离子的还原性顺序由强到弱依次是：I-Br-Cl-.Br2、I2难溶于水，易溶于CCl4。卤素单质化学性质的相似性和递变性0 02 2任务二、任务二、归纳总结：卤素元素化学性质的相似性和递变性有哪些？完成表格内容。卤族元素性质的相似性元素FClBrI最外层电子数最高正价最低负价最高价氧化物对应水化物气态氢化物自然界中状态均以化合态形式存在均为7均为7（F除外）均为-1无HFHClO4HBrO4HIO4HClHBrHI卤素单质化学性质的相似性和递变性0 02 2卤素单质化学性质的递变性化学性质规律（按F、Cl、Br、I顺序）原子得电子能力非金属性单质的氧化性阴离子的还原性最高价氧化物对应水化物的酸性单质与氢气化合的难易程度氢化物的稳定性逐渐减弱逐渐减弱逐渐减弱逐渐增强逐渐减弱越来越难逐渐减弱卤素单质化学性质的相似性和递变性0 02 2任务三、任务三、讨论交流：结合所学知识，你认为卤素还有哪些特殊性？在常温下Br2是唯一的液态非金属单质，易挥发，在保存液溴时要加一些水进行“水封”。碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝。氟是最活泼的非金属，没有正化合价，氟单质与盐溶液反应时，先与水反应产生HF和O2：2F22H2O4HFO2。氢化物性质：氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，其水溶液的酸性逐渐增强，即：稳定性：HFHClHBrHI；还原性：HFHClHBrHI；酸性：HFHClHBrHI。卤素单质化学性质的相似性和递变性0 02 2对应训练【典例1】向KI溶液中加入氯水，发生Cl22I2ClI2。下列说法不正确的是（）ACl2水导电但Cl2不是电解质B停止反应后，取少量溶液滴加淀粉溶液，溶液变蓝C溶液颜色变化说明D实验结果说明，氯的非金属性强于碘C【解析】A项，Cl2水导电是Cl2与H2O反应生成了HCl和HClO，电解质是化合物而Cl2是单质不是是电解质，正确；B项，向KI溶液中加入氯水，发生Cl22I2ClI2，有碘单质生成，淀粉遇碘变蓝，所以取少量溶液滴加淀粉溶液，溶液变蓝，正确；C项，对于反应Cl22I2ClI2，其中氯元素化合价降低，得电子，碘元素化合价升高，失电子，用单线桥表示，错误；D项，根据反应Cl22I2ClI2，氧化性：Cl2I2，所以非金属性：ClI，正确。0 02 2对应训练【典例2】.验证氧化性强弱Cl2Br2I2，设计如下实验。(已知：稀溴水呈黄色；浓溴水呈红棕色；碘水呈棕黄色；忽略氧气的影响)下列说法不正确的是（）D实验实验实验实验溶液变为浅黄绿色溶液变为黄色溶液变为棕黄色溶液变为蓝色A实验设计目的为：排除实验水稀释的影响B实验发生反应为：2BrCl2Br22ClC实验的现象可以证明氧化性：Cl2I2D实验能证明氧化性：Br2I20 02 2对应训练【解析】A项，实验采用控制变量方法，因此实验为对照实验，可排除实验中水稀释对溶液颜色变化的影响，正确；B项，将Cl2水滴入KBr溶液中，发生置换反应：2BrCl2Br22Cl，由于产生的溴水浓度较小，因此看到溶液变为黄色，正确；C项，将1mL氯水加入KI溶液中，发生反应：Cl22II22Cl，产生的I2使溶液变为棕黄色，在反应中氧化剂是Cl2，氧化产物是I2，故可证明物质的氧化性：Cl2I2，正确；D项，反应后的溶液中可能含有过量的Cl2及反应产生的Br2，因此取反应后的溶液加入KI淀粉混合溶液中，溶液变为蓝色，可能发生反应：Cl22II22Cl，也可能发生反应：Br22II22Br，I2遇淀粉溶液变为蓝色，该实验不能证明氧化性：Br2I2，错误。0 02 2【结论】同主族元素由上到下原子核外电子层数依次增加，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，所以金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。卤素单质化学性质的相似性和递变性课堂练习课堂练习1卤族元素随原子核电荷数的增加，下列叙述不正确的是()A.原子半径依次增大B.元素的非金属性依次减弱C.单质的氧化性依次减弱D.氢化物的稳定性依次增强D【解析】卤素单质(F2I2)与氢气发生化合反应由易到难(反应由F2与H2不需要任何条件，到H2与I2加热才化合，并且化合生成的HI同时分解)，生成的氢化物稳定性逐渐减弱。课堂练习课堂练习2下列关于碱金属元素和卤素的说法中错误的是()A.随核电荷数的增大,碱金属元素和卤素的原子半径都逐渐增大B.碱金属元素中,锂原子失去最外层电子的能力最弱;卤素中,氟原子得电子能力最强C.钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈D.单质溴与水的反应比氯气与水的反应更剧烈D【解析】由于Cl比Br非金属性强,故Cl2与H2O的反应比Br2与H2O的反应更剧烈,故D项错误。课堂练习课堂练习3关于卤素(用X表示)的下列叙述正确的是（）A卤素单质与水反应均可用X2H2O=HXOHX表示B还原性：Cl-Br-C卤素单质的密度从F2I2随相对分子质量增大而增大DF2可以从NaCl溶液中置换出Cl2C【解析】AF2与水反应的化学方程式为2F22H2O=4HFO2，A错误；B因为单质的氧化性：Cl2Br2，故还原性：Cl-Br-，B错误；C从F2I2，单质由气态液态固态，单质密度越来越大，C正确；DF2的活泼性太强，遇盐溶液首先与水反应，故不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D错误。答案选C。课堂练习课堂练习4类推是一种常采用的科研和学习方法，下列类推结论合理的是（）A由单质铁和氯气反应生成FeCl3，推出单质铁和碘单质反应生成FeI3B由元素周期表中从上到下，卤族元素单质熔沸点逐渐升高，推出碱金属元素单质熔沸点逐渐升高C最高价氧化物的水化物的酸性，由N的强于P的，推出F的强于Cl的D由Na在常温下与水剧烈反应，推出K在常温下也能与水剧烈反应D【解析】A项，碘单质的氧化性弱于三价铁，不能将铁氧化为三价铁，错误；B项，卤素单质属于分子晶体，相对分子质量越大熔沸点越高，而碱金属元素锂、钠、钾、铷、铯，随着核电荷数的增加，其熔沸点逐渐降低，错误；C项，F没有最高正价，不存在最高价氧化物的水化物，错误；D项，同主族元素从上到下金属性增强，则金属性：KNa，由Na在常温下与水剧烈反应，推出K在常温下也能与水剧烈反应。课堂总结课堂总结卤族元素物理性质化学性质相似性从氟到碘，随着核电荷数的增大，卤族元素单质的颜色加深，密度增大，熔点和沸点都降低递变性最高正价（+7F外）、最低负价（-1)、最高价含氧酸（HXO4F、O除外）、请化物（HX）等。从FI，单质氧化性渐弱、离子还原性渐强、氢化物稳定性渐弱、氢化物水容易酸性渐强等。碱金属元素元素的性质主要与原子核外电子排布，特别是最外层电子数有关。原子结构相似的一族元素，他们在化学性质上表现出相似性和递变性。