18学年高中化学第一章物质结构元素周期律第一节元素周期表第2课时学案12Word格式.docx
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37
5
0.248
铯
Cs
55
6
0.265
2.通过分析上表可知，碱金属元素原子结构的共同点是最外层电子数均为1，不同点是电子层数和原子半径不同。
碱金属元素的原子结构特点
1.下列关于碱金属元素的叙述中正确的是（ ）
A.原子的最外层电子数都是1，次外层电子数都是8
B.单质的化学性质活泼，易失电子发生还原反应
C.除锂外均以化合态存在于自然界中
D.化合物中碱金属元素的化合价都为＋1价
答案 D
解析 锂原子的次外层电子数为2，且锂在自然界中也不能以游离态存在，A、C项不正确；
失去电子发生的是氧化反应，B选项错误。
2.锂（Li）是世界上最轻的金属，它属于碱金属的一种，下列说法正确的是（ ）
A.和Li同一主族的都是金属元素
B.Na＋比Li多一个电子层
C.Li、Na、K＋的最外层都只有一个电子
D.Li是碱金属中原子半径最小的元素
解析 锂在第ⅠA族，该族中还有非金属元素氢，A选项错误；
Li、Na＋的粒子结构示意图分别为
、
，B选项错误；
K＋的离子结构示意图为
，其最外层有8个电子，C选项错误。
二、碱金属元素的性质
1.碱金属的物理性质
物质名称
颜色和状态
密度/g·
cm－3
熔点/℃
沸点/℃
银白色，柔软
0.534
180.5
1347
0.97
97.81
882.9
0.86
63.65
774
1.532
38.89
688
略带金色光泽，柔软
1.879
28.40
678.4
碱金属单质具有硬度小、密度小、熔点低、沸点低的特点。
在碱金属内，随着元素原子核电荷数的增加，单质的熔点和沸点逐渐降低。
碱金属单质也有延展性，导电性、导热性也很好，液态钠可用作核反应堆的传热介质。
2.碱金属的化学性质
（1）碱金属与O2反应
①已知1.4g锂在空气中加热充分反应，可生成3.0g氧化物，该反应的化学方程式是4Li＋O2
2Li2O。
②钠、钾与氧气的反应：
将一小块Na和K分别投入热坩埚中，观察现象。
（2）碱金属与水反应
按下列实验操作完成实验，并填写下表：
碱金属
实验
操作
现象
熔成小球，浮于水面，四处游动，有轻微爆炸声，反应后的溶液加酚酞变红
熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后的溶液加酚酞变红
结论
钾比钠的活动性强
原理
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
1.碱金属单质物理性质变化规律
随着原子序数的递增，碱金属单质的密度逐渐增大（钾反常），熔、沸点逐渐降低。
2.碱金属的原子结构与化学性质的关系
（1）相似性
原子都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性，它们都能与氧气等非金属单质及水反应。
碱金属与水反应的通式为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑（R表示碱金属元素）。
（2）递变性
随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强，单质还原性增强。
①与O2的反应越来越剧烈，产物更加复杂，如Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2等。
②与H2O的反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb、Cs遇水发生剧烈爆炸。
③最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。
3.元素金属性强弱可以从单质与水（或酸）反应置换出氢的难易程度，或其最高价氧化物对应的水化物——氢氧化物的碱性强弱来判断。
3.下列关于碱金属的叙述中，不正确的是（ ）
A.钾元素比钠元素的金属性强
B.钾和钠的焰色分别为紫色和黄色
C.碱金属都能和水发生反应，生成氢氧化物并放出氢气
D.碱金属的熔点随着电子层数的增加而升高
解析 D项，碱金属的熔点随电子层数的增加而逐渐降低。
4.下列各组比较中不正确的是（ ）
A.锂与水反应不如钠与水反应剧烈
B.还原性：
K＞Na＞Li，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠
C.熔、沸点：
Li＞Na＞K
D.碱性：
LiOH＜NaOH＜KOH
答案 B
解析 A中锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈；
B中还原性，K＞Na＞Li，但K不能置换出NaCl溶液中的Na，而是先与H2O反应；
C中碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即Li＞Na＞K＞Rb＞Cs；
D中从Li到Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强，即碱性：
LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH。
易错警示
（1）因Na、K都是很活泼的金属易与H2O反应，故不能从溶液中置换出相对不活泼的金属。
（2）碱金属单质性质的相似性和递变性是其原子结构的相似性和递变性的必然结果。
1.随着碱金属元素原子序数的增大，下列递变规律正确的是（ ）
A.原子半径逐渐增大
B.碱性逐渐减弱
C.单质熔、沸点逐渐升高
D.单质的氧化性逐渐增强
答案 A
解析 随着碱金属元素原子序数的增大，碱性逐渐增强，单质熔、沸点降低，单质的还原性逐渐增强。
2.关于碱金属元素的说法中正确的是（ ）
A.ⅠA族元素都是碱金属元素
B.碱金属单质可将铜从其盐溶液中置换出来
C.金属钾具有强还原性，K＋具有强氧化性
D.Cs常温下与水反应会发生爆炸
解析 ⅠA族元素还有氢元素，A错；
碱金属单质非常活泼，在水溶液中先与水反应生成强碱再与铜离子反应生成Cu（OH）2沉淀，而不能将铜置换出来，B错；
由于钾原子的最外层只有1个电子，钾单质具有较强的还原性，但是其失去电子后形成的K＋最外层已经达到8电子的稳定结构，其氧化性非常弱，C错；
Cs是还原性比Li、Na、K、Rb都强的金属单质，与水反应会发生爆炸，D正确。
3.下列关于碱金属的叙述正确的是（ ）
A.钾与氧气或水反应比钠的反应剧烈，铷、铯的反应更剧烈
B.碱金属的密度随着原子序数的递增逐渐减小
C.碱金属元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性随着原子序数的递增依次减弱
D.碱金属元素的阳离子的氧化性随着原子序数的递增依次增强
解析 B项，碱金属的密度随着原子序数的递增呈增大趋势（钾反常）；
D项，碱金属元素阳离子的氧化性随着原子序数的递增依次减弱。
4.关于铯及其化合物的以下各种说法中不正确的是（ ）
A.氢氧化铯是一种强碱，比KOH的碱性强
B.铯与水或酸溶液反应剧烈，都生成氢气
C.Cs的还原性比Na强，故Na＋的氧化性强于Cs＋
D.Al的金属性大于Cs的金属性
解析 A项，Cs的最外层电子数也是1，电子层数比K的多，故Cs的金属性比K强，则CsOH的碱性比KOH强；
B项，Cs与Na性质相似，其与水或酸反应更剧烈，都生成H2；
C项，Cs的还原性比Na强，单质还原性越强，对应离子的氧化性越弱，所以Na＋的氧化性强于Cs＋；
D项，因为Cs的金属性强于Na，Na的金属性强于Al，所以Al的金属性弱于Cs。
5.根据金属钠、钾与水反应的现象，推断锂、钠、钾、铷、铯各1g分别与足量的水反应，其中反应最剧烈的金属是________（写名称，下同）；
相同条件下，放出氢气的体积最大的是__________；
生成的氢氧化物碱性最弱的是________（写化学式）。
答案 铯 锂 LiOH
解析 碱金属元素从Li～Cs金属性依次增强，故反应最剧烈的金属是Cs；
等质量的碱金属与足量水反应，摩尔质量越小的，与水反应放出H2越多，故应是锂放出H2最多。
题组一 碱金属结构和性质的变化规律
1.以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述中不正确的是（ ）
①氢氧化物中碱性最强的是CsOH ②单质熔点最高的是铯 ③单质都是热和电的良导体 ④单质的密度依次增大，且都比水轻 ⑤单质的还原性依次增强 ⑥对应阳离子的氧化性依次增强
A.①③B.②⑤C.②④⑥D.①③⑤
答案 C
解析 单质熔点最高的应是Li，密度呈增大趋势，K出现反常，Rb、Cs的密度比水大，对应阳离子的氧化性应依次减弱。
2.下列各组比较不正确的是（ ）
K>
Na>
Li，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠
C.金属性：
D.碱金属元素原子最外层电子数相同
解析 锂的活动性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，故A正确；
虽然钾的还原性大于钠，但K不能置换出NaCl溶液中的钠，而是先和水反应，故B错误；
碱金属元素从Li到Cs，金属性逐渐增强，故C正确；
碱金属元素原子最外层电子数均为1，故D正确。
3.下列对碱金属性质的叙述中，正确的是（ ）
A.碱金属元素的单质具有强还原性，可置换出硫酸铜溶液中的铜单质
B.单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物
C.碱金属单质与水反应生成碱和氢气
D.单质熔、沸点随着原子序数递增而升高
解析 A项中碱金属元素的单质具有强还原性，但活泼的金属易与H2O反应，故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属，A项错；
锂在空气中燃烧生成的是氧化锂，而不是过氧化锂，B项错；
碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低，D项错；
碱金属都能与水反应生成对应的碱和氢气，只是反应越来越剧烈，C项正确。
4.
右图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系，则下列各性质中不符合图示关系的是（ ）
A.还原性
B.与水反应的剧烈程度
C.熔点
D.原子半径
解析 由图可知，随着核电荷数的增大，碱金属的性质呈递增趋势，而碱金属单质的熔点随核电荷数的增大而降低。
题组二 推测碱金属的性质
5.已知金属钾有如下性质：
①钾的密度比水小 ②钾的熔点低 ③钾与水反应时放出热量 ④钾与水反应后溶液呈碱性
某学生将一小块金属钾投入滴有酚酞溶液的水中，这一实验能证明上述四点性质中的（ ）
A.①④B.①②④C.①③④D.①②③④
解析 类比钠与钾性质的相似性与递变性。
钾、钠与水反应的现象相似，但钾比钠活泼，与水反应更剧烈。
6.铯是一种碱金属元素，下列关于铯的叙述中，正确的是（ ）
A.CsOH是一种可溶于水的强碱
B.Cs在空气中燃烧，生成一种氧化物Cs2O
C.Cs与水反应，能发生爆炸，并放出O2
D.加热Cs2CO3，可生成氧化铯和二氧化碳
解析 由钠及其化合物的性质可推测Cs及其化合物的性质。
7.金属元素钫（Fr）在自然界中含量极少，它的21种已知同位素都有放射性，它是碱金属元素中最重的元素。
根据钫在周期表中的位置预测其性质，其中不正确的是（ ）
A.在已知碱金属元素中具有最大的原子半径
B.在空气中燃烧时生成氧化物Fr2O
C.最高价氧化物对应的水化物是极强的碱
D.其单质的熔点比金属钠的熔点低
解析 根据“Fr是碱金属元素中最重的元素”，可以得到两个结论：
一是它属于碱金属元素；
二是它在周期表中处于碱金属元素的最下方。
根据同主族元素性质的递变性规律可以知道它的金属性非常强，所以与氧气反应时得到的是复杂的氧化物。
8.已知锂及其化合物的许多性质与碱金属差异较大，却与镁相似。
下列有关锂及其化合物的叙述不正确的是（ ）
A.碳酸锂受强热很难分解
B.碳酸锂的溶解度比碳酸氢锂的小
C.锂在过量氧气中燃烧，主要产物是氧化锂而不是过氧化锂
D.锂可以与氮气化合生成氮化锂（Li3N）
解析 解题时充分利用题目信息，锂及其化合物的性质与镁的相似，MgCO3煅烧分解成MgO和CO2，由此可知，Li2CO3也易分解。
题组三 金属的活动性比较
9.钠和锂有相似的化学性质，下列说法中，能较好地解释这个事实的是（ ）
A.都是金属元素B.原子半径相差不大
C.最外层电子数相同D.化合价相同
解析 钠和锂是同主族元素，在结构上都具有相同的最外层电子数，结构的相似性导致了它们性质的相似性。
10.下列说法正确的是（ ）
A.碱性：
LiOH>
NaOH>
KOH>
RbOH
B.金属性：
Rb>
C.和酸反应时Fe能失2e－，Na失e－，所以Fe的金属性强于Na
D.Rb不易与水反应放出H2
解析 因为金属性Li<
Na<
K<
Rb，所以碱性LiOH<
NaOH<
KOH<
RbOH，Rb比K更易与水反应，B对，A、D错；
反应时失电子数目多金属性不一定强，在金属活动性顺序表中，Na在Fe的前面，Na比Fe更易失电子，所以Na的金属性强于Fe的，C错。
[能力提升]
11.甲元素的原子序数是19；
乙元素原子核外有两个电子层，最外电子层上有6个电子；
丙是元素周期表第ⅠA族中金属性最弱的碱金属元素。
由此推断：
（1）甲元素在周期表中位于第________周期；
乙元素在周期表中位于第______族；
丙元素的名称为________。
（2）甲的单质与水反应的离子方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________；
乙单质与丙单质反应的化学方程式为__________________________________________。
答案
（1）四 ⅥA 锂
（2）2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑
4Li＋O2
2Li2O
解析 甲的原子序数是19，甲是钾元素，乙是氧元素，丙是锂元素。
12.某同学为验证同主族元素性质的递变规律，准备了如下药品：
①氯化钠溶液 ②氢氧化钠溶液 ③硝酸 ④水
⑤钠 ⑥镁条 ⑦铝条 ⑧钾
（1）准备选用的药品是__________。
（2）所做的实验是______________________________________（用化学方程式表示），
判断依据_______________________________________________________________。
答案
（1）④⑤⑧
（2）2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2K＋2H2O===2KOH＋H2↑ 钾与水反应比钠与水反应剧烈，推断钾比钠活泼
解析 钠、钾与水反应的共同点：
①都浮在水面上，②四处游动，③熔化为一个闪亮的小球，④有“嘶嘶”的响声；
不同点：
钾与水反应比钠与水反应更剧烈，反应可产生火焰，并发出轻微的爆炸声。
13.据报道，我国科学家通过与多个国家进行科技合作，成功研发出铯（Cs）原子喷泉钟，使我国时间频率基准的精度提高到1500万年不差1秒，标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。
已知铯位于元素周期表中第六周期ⅠA族，根据铯在元素周期表中的位置，推断下列内容：
（1）铯的原子核外共有______个电子层，最外层电子数为______，铯的原子序数为________。
（2）铯单质与水剧烈反应，放出______色气体，同时使紫色石蕊溶液显______色，因为_______________________________________________________（写出化学方程式）。
（3）预测铯单质的还原性比钠单质的还原性________（填“弱”或“强”）。
答案
（1）6 1 55
（2）无 蓝 2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑
（3）强
解析 根据原子核外电子排布规律，结合铯在元素周期表中的位置知，铯原子核外电子分六层排布，分别是2、8、18、18、8、1，原子序数是55，最外层只有1个电子。
铯与钠同主族，具有极强的金属性，与水反应生成氢气和氢氧化铯：
2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑，氢氧化铯是强碱，使紫色石蕊溶液变蓝色。
14.据报道，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。
根据相关知识回答下列问题：
（1）铷（Rb）位于元素周期表的第______周期______族。
（2）关于铷的结构和性质判断正确的是________（填序号）。
①与水反应比钠剧烈
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CO2
④它的阳离子最外层电子数和镁相同
⑤它是还原剂
（3）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________（填序号）。
a.Lib.Nac.Kd.Cs
答案
（1）五 ⅠA
（2）①③⑤ （3）ab
解析
（1）由Rb的原子序数是37可推知Rb位于第五周期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，根据同主族元素性质的递变规律知，Rb的金属性比Na强，故①③⑤正确。
（3）设该合金的平均相对原子质量为M，则根据质量守恒定律得
×
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。
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