碱金属元素教案案例
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碱金属元素教案案例
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作者：未知
【碱金属元素】
知识目标　　掌握碱金属元素性质的异同，能够用原子结构的初步知识来理解它们性质上的差异和递变规律，为今后学习元素周期律打好基础。　　了解焰色反应的操作及应用。
能力目标　　通过演示实验现象，培养学生总结、推理及分析问题、解决问题的能力。
情感目标　　树立结构决定性质的观念，培养量变到质变的辩证唯物主义思想。
碱金属知识结构网络图　　在学习完全章后应该指导学生总结出本章内容的知识网络图。这是学生学习的第一个金属元素族，关键是熟悉自然族的学习方法。每一族重点掌握代表物质的性质，其他元素的性质可以利用相似性和递变性的规律加以掌握。培养学生良好的学习习惯是很重要的。形成知识结构的网络可以把分散的内容统一起来。为以后学习典型的非金属元素族卤族铺平道路，使得元素周期表和元素周期律的学习&水到渠成&。
　　本节主要包含两个主要内容：碱金属元素的原子结构及其单质的性质、焰色反应。其中前一部分是本节的重点，也是本章的难点。　　第一部分内容中，先由两张表格切入，让学生通过表中提供的数据等信息的分析，总结归纳出碱金属元素的原子结构的特点。为后面学习它们的性质打好基础，因为结构决定性质，通过总结结构的相同点和递变性，完全可以大胆的预测其性质的相似性和递变性。然后利用实验事实验证推测的正确性，这样的学习顺序是对学生科学的学习方法和学习态度的培养。在重点介绍了钠的有关知识之后，由个别到一般，进一步归纳出碱金属性质的相似性与递变性，以及与核外电子排布的关系，从知识基础、科学方法等方面为介绍元素周期律和元素周期表等打基础，使将来元素周期律的引出能够做到&水到渠成&。　　第二部分内容中，主要介绍了钠和钾的焰色反应，以及它的正确操作和应用。　　材料&金属钾的发现&，意在激发学生的学习兴趣，对学生进行史的教育。
教学建议　　高一第二章第三节的编写，采用了学习中使用较多的科学方法模式，即通过实验和观察，将实验现象和数据等资料加以分析，找出规律性的知识，并根据这些规律性的知识，进一步对一些物质的性质作出推论和预测，当这些推论和预测经过多次论证后，便可将其中的正确部分上升为理论。这种科学方法模式的训练，有利于培养学生的思维能力和自学能力。因此在这一节的教学中应注意培养学生的能力。　　1.碱金属单质的主要性质和原子结构的特点，可以让学生以中的两个表格为主要依据，结合前面学过的钠的有关性质，运用对比的方法通过自学、讨论的方法掌握这部分知识。建议从相同点和递变性两方面指导学生总结出规律。　　2.碱金属的性质的相似性和递变性，可以让学生结合原子结构的相似性和递变性去思考，利用规律大胆推测，然后用实验加以验证。此处的教学是培养学生思维能力的最佳时机。这样可以极大地调动学生的学习积极性。通过以上分析可以看出，此处的实验尤为重要。要做好钾在空气中燃烧以及钾和水反应的实验。可以事先钠的有关的实验现象，写出反应的方程式，分析氧化剂和还原剂，标出电子转移的方向和数目。再通过讲解或者，从反应发生的条件，反应的剧烈程度以及生成物等方面比较Li、Na、K、Rb、Cs与氧气反应，与水反应的不同，从而得出结论：&碱金属的金属性都很强，是强还原剂，而且随着核电荷数的增大而逐渐增强&的结论。从知识基础、科学方法等方面为介绍元素周期律和元素周期表等打基础。　　3.碱金属元素在自然界的存在，可以结合它们的性质让学生自然地得出结论。此外还应涉及药品的保存，例如：钠和钾应保存在煤油里，锂保存在石蜡中。　　4.焰色反应的教学，可以结合生活实际：美丽的烟火、食盐溅在火焰上呈现黄色。教学中可以适当增加一些离子的焰色反应，引发学生的兴趣。应强调焰色反应的正确操作方法和步骤及其原因，特别指出钾的焰色反应应透过蓝色的钴玻璃观察，并解释原因。讲解焰色反应的应用时应明确它可以用来检验金属或其化合物。
教学设计示例
第三节 碱金属元素
1．知识目标
　　（1）掌握碱金属元素性质的异同，能够用原子结构的初步知识来理解它们性质上的差异和递变规律，为今后学习元素周期律打好基础。
　　（2）了解焰色反应的操作及应用。
2．能力目标
　　通过演示实验现象，培养学生总结、推理及分析问题、解决问题的能力。
3．情感目标
　　树立结构决定性质的观念，培养量变到质变的辩证唯物主义思想。
教学重难点
　　碱金属元素结构性质的相似性，递变性及其原因。
　　科学方法模式的训练；碱金属的性质。
　　1．碱金属元素的原子结构和性质
　　［引入］学生上黑板写出碱金属元素的名称、符号及原子结构示意图。
　　［提问］
　　（1）碱金属元素的原子结构的相同点是什么？
　　最外层有一个电子，在反应中易失掉一个电子，表现出还原性。
　　（2）碱金属元素的性质是否相似？
　　接着指导学生课本第36页［表 2&l］，碱金属的主要物质并加以总结。①色状：银白色金属（铯略带金色光泽）②柔软、密度小，熔点低 ③有较强的导电导热性。
　　［提问］
　　（1） 碱金属元素的原子结构的不同点是什么？
　　随着核电荷数的增多，它们的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。核对于外层电子的束缚能力越来越弱，失电子的能力越来越容易。
　　（2）碱金属元素的性质有什么变化规律？
　　指导学生根据课本第36页［表2&1］与［表2－2］，总结出碱金属由于核电荷数的增加，电子层数递增，原子半径渐大，性质也有所不同。如：
　　a．硬度：柔软，有展性，由小到大；
　　b．密度：由小到大，（K反常）。　c．熔沸点：由高到低，& 略低于水的沸点，K稍高于人的体温，& 低于人的体温，除汞外，金属中铯的熔点最低。
　　［归纳］学生通过讨论，分析得到结论。①在变化规律中有个别反常现象，如钾的密度比钠的密度小，②从密度的大小得到锂的密度比煤油小，得到锂保存在石蜡中，而钠钾则可以保存在煤油中。
　　2．碱金属的性质
&　　［讲解］碱金属原子的最外层都是1个电子。则性质应与金属钠相似。对比&&与&&、& 、&&的反应及碱金属其他金属的反应，加上课文，发现& 与& 反应只生成氧化物，&&与&&反应会生成氧化物和过氧化物，而K与& 反应除生成氧化物、过氧化物外，还能生成超氧化物。这说明&&的活泼性，应该是&&。分析了碱金属与& 的反应后，再比较钾与水的反应
　　［演示实验］课本第37页实验［2&9］与［2&10］，可边演示边强调操作方法，并要求学生注意比较实验的现象与程度。
　　［讲解］通过观察现象可知，钾与&&反应能产生超氧化钾，且比钠与氧气反应更加剧烈，钾与水反应，与钠与水反应的产物是一样的，但更剧烈。
　　［讨论］
　　（1）碱金属表现哪些共同的性质？与原子结构、电子层数、原子半径的变化有什么
　　（2）碱金属元素的原子半径与相应离子半径的关系？
　　［小结］（1）碱金属的共同的性质与递变性
　　a．碱金属都能与氧气反应，从锂到铯反应越来越剧烈，生成物为氧化物（锂）、过氧化物（钠）、比过氧化物更复杂的氧化物，如超氧化物等（钾、铷、铯）。
　　b．碱金属都能与水反应，生成氢氧化物和氢气。从锂到铯与水反应越来越剧烈。
c．均为强还原剂& ，我们知道，物质的性质是由其本性决定的，碱金属元素的原子结构特点决定了性质的相似性和差异性，碱金属元素原子最外层都是一个电子，决定了它们都是活泼的金属，强还原性。而随核电荷数的增加，原子半径增大，核对外层电子的吸引力逐渐减小，失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强，因而，生成氧化物时越复杂，与水反应更剧烈。
2）因为碱金属元素为活泼金属，易失去最外层电子使次外层变为最外层，所以其原子半径大于相应的离子半径。如：
即：&&原子半径& 半径。
　　3．焰色反应
　　［引入］每当我们看到五光十色、绚丽多彩的焰色时就会想：焰火是怎么制造的？为什么燃烧时火焰会有不同的颜色呢？我们下面可以根据演示实验的现象来解释这些问题。
　　［演示］课本第38页实验［2&11］，学生通过实验现象得出结论，指导学生课文焰色反应的定义。
　　［提问］
　　（1）每次试验完后，为什么都要用盐酸洗净铂丝（或光洁的铁丝或镍、铬、钨丝）？
　　（2）除金属的化合物之外，单质金属能不能有同样的现象？
　　（3）在观察钾的火焰颜色时，为什么要隔着蓝色的钴玻璃？
　　（4）学习焰色反应的主要作用是什么？让学生参阅课本封里&焰色反应&彩图，了解除碱金属及它们的化合物外，钙、锶、钡、铜等金属及其化合物也能呈现焰色反应，并重点记忆钠钾焰色反应的颜色。强调　　指出：由于一般钠盐、钾盐易溶于水，在溶液中又无颜色，无法通过其他反应进行检验&& &，所以常常利用焰色反应来检验。
总结、扩展
　　碱金属作为典型的金属族，通过分析、总结碱金属元素的性质变化规律，学习最外层电子数相同的一族元素及化合物知识的一般方法；通过对实验现象的观察分析，培养了学生透过现象看本质，抓住事物内在的不同和联系的学习方法。
　　学习碱金属元素性质的相同性与递变性的变化规律，掌握了学习元素及化合物性质的规律的方法，为学习其他各族元素及元素周期律与元素周期表下了一个良好的基础。
第三节 碱金属
（－）碱金属元素的原子结构（见下页）
（二）碱金属单质的性质
　　相同点：硬度小，熔点低，只能放入石蜡或煤油中保存。
　　不同点：密度依次增大（K反常比Na小），熔沸点依次降低，硬度依次减小。
（三）碱金属的性质
　　1．与& 等非金属反应
　　（1）与氧气反应
　　&&& &&& && &
　　& （过氧化钾、淡黄色）&&&（超氧化钾）
　　（2）与& 反应
　　&&（白烟）& & &&&（剧烈）
　　&&（爆炸）& & & & &&（剧烈爆炸）
2．与水反应
　　（轻&浮、热&球、氢&游、烈&叫）
　　&（剧烈、轻微爆炸）
3．与酸反应
　　&&（剧烈、发生爆炸）
　　&（更剧烈、强烈爆炸）
4．与盐溶液
　　要点：先与水发生置换，再与盐发生复分解反应。
　　（溶液由蓝色变无色，并有蓝色沉淀产生，还有气体生成）。
　　（溶液由棕黄色变无色，并有红褐色沉淀产生，还原气体生成）。
［小结］碱金属元素的性质与原子结构的变化规律
　　随核电荷数的增加，电子层数依次增加，原子半径依次增大，还原性依次增强。即：
（四）焰色反应
　　1．定义：（见课本第38页第三自然段）
　　2．作用：利用焰色反应，可以测定金属或金属离子的存在。
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参与本评论即表明您已经阅读并接受上述条款碱金属性质；1．掌握碱金属的原子结构，并由原子结构的异同理解；2．掌握利用焰色反应检验Na＋、K＋的操作技能；[知识点讲解]；1．碱金属元素；碱金属包含锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（；2．碱金属元素的原子结构；相似性：碱金属元素的原子最外层都只有1个电子，次；递变性：Li、Na、K、Rb、Cs等碱金属元素的；3．碱金属的物理性质及其变化规律；（1）颜
碱金属性质
1．掌握碱金属的原子结构，并由原子结构的异同理解碱金属性质上的异同及其递变规律。
2．掌握利用焰色反应检验Na＋、K＋的操作技能。
[知识点讲解]
1．碱金属元素
碱金属包含锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）六种元素。由于钫是人工放射性元素，中学化学不作介绍。
2．碱金属元素的原子结构
相似性：碱金属元素的原子最外层都只有1个电子，次外层为8个电子（其中Li原子次外层只有2个电子）。所以在化学反应中，碱金属元素的原子总是失去最外层的1个电子而显+1价。
递变性：Li、Na、K、Rb、Cs等碱金属元素的原子核外电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，元素的金属性逐渐增强。
3．碱金属的物理性质及其变化规律
（1）颜色：银白色金属（Cs略带金色光泽）。
（2）硬度：小，且随Li、Na、K、Rb、Cs，金属的硬度逐渐减小。这是由于原子的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子之间的作用力逐渐减弱所致。碱金属的硬度小，用小刀可切割。
（3）碱金属的熔点低。熔点最高的锂为180.5℃，铯的熔点是28.4℃。随着原子序数的增加，单质的熔点逐渐降低。
（4）碱金属的密度小。Li、Na、K的密度小于水的密度，且锂的密度小于煤油的密度。随着原子序数的增大，碱金属的密度逐渐增大。但钾的密度小于钠的密度，出现“反常”现象。这是由于金属的密度取决于两个方面的作用，一方面是原子质量，另一方面是原子体积，从钠到钾，原子质量增大所起的作用小于原子体积增大的作用，所以钾的密度反而比钠的密度小。
4．碱金属的化学性质
碱金属与钠一样都是活泼的金属，其性质与钠的性质相似。但由于碱金属原子结构的递变性，其金属活泼性有所差异，化合物的性质也有差异。
（1）与水反应
相似性：碱金属单质都能与水反应，生成碱和氢气。
2R+2H2O＝2ROH+H2↑（R代表碱金属原子）
递变性：随着原子序数的增大，金属与水反应的剧烈程度增大，生成物的碱性增强。
例如：钠与冷水反应放出热量将钠熔化成小球，而钾与冷水反应时，钾球发红，氢气燃烧，并有轻微爆炸。LiOH是中强碱，CsOH是最强碱。
（2）与非金属反应
相似性：碱金属的单质可与大多数非金属单质反应，生成物都是含R+阳离子的离子化合物。
递变性：碱金属与氧气反应时，除锂和常温下缓慢氧化的钠能生成正常的氧化物（R2O）外，其余的
碱金属氧化物是复杂氧化物。
4Li+O2＝2Li2O
&2Na+O2 Na2O2 （过氧化钠，氧元素化合价－1）
K+O2 KO2 （超氧化钾）
（3）与盐溶液反应
碱金属与盐的水溶液反应时，首先是碱金属与水反应生成碱和氢气，生成的碱可能再与盐反应。
特别注意：碱金属单质都不能从盐溶液中置换出较不活泼金属。如：
2Na+CuSO4+2H2O＝Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
5．焰色反应
（1）概念：焰色反应是指某些金属或金属化合物在火焰上灼烧时，火焰呈现特殊的颜色（称焰色）。
（2）几种金属及其离子的焰色
Na(Na+)黄色
紫色（透过蓝色钴玻璃观察）
Ca(Ca2+)砖红色
Sr(Sr2+)洋红色
（3）焰色反应是物理变化。焰色是因为金属原子或离子外围电子发生跃迁，然后回落到原位时放出的能量。由于电子回落过程放出能量的频率不同而产生不同的光。所以焰色反应属于物
理变化（但单质进行焰色反应时，由于金属活泼则易生成氧化物，此时既有物理变化又有化学变化）。
（4）焰色反应实验的注意事项
a．火焰最好是无色的或浅色的，以免干扰观察离子的焰色。
b．每次实验前要将铂丝在盐酸中洗净并在灯焰上灼烧至火焰无色（在酒精灯焰上烧至不改变焰色）。
c．观察K＋的焰色应透过蓝色钴玻璃片，以滤去对紫色光有遮盖作用的黄光，避免杂质Na＋所造成的干扰。
6．碱金属的实验室保存方法
碱金属都是活泼金属，极易与空气中的水、氧气等反应，保存时应隔绝空气和水。金属钠、钾、铷、铯保存在干燥的煤油或液体石蜡中，而金属锂的密度比煤油的密度小，只能保存于液体石蜡中。
7．碱金属元素单质及化合物的特性
(1)一般而言，在金属活动性顺序中前面的金属能把后面的金属从其盐溶液中置换出来。但这一结论不适宜于活泼金属(K、Ca、Na等)。
如将金属K投入饱和NaCl溶液中，则不会发生反应：
K+NaCl＝KCl+Na
(该反应在溶液中不能发生)
此时，由于2K+2H2O＝2KOH+H2↑，H2O减少，如果温度不变，会有NaCl晶体析出。
(2)一般合金为固态，而Na―K合金在常温时为液态。
(3)一般酸式盐的溶解度大于正盐，而NaHCO3的溶解度小于Na2CO3。
(4)钾的化合物可作肥料，但钾的氧化物和KOH除外。
(5)碱金属元素随原子序数的增大，其单质的密度一般也增大，但钾的密度却
反常，Na为0.97g/cm3，而K为0.86g/cm3。
(6)由于碱金属都很活泼，在常温下就容易跟空气中的O2、水等反应，所以碱金属单质通常保存在煤油中。但锂的密度为0.534g/cm3，比煤油的密度(0.8g/cm3)小，所以不能把锂保存在煤油中，常把锂封存在固体石蜡中。
[典型例题剖析]
例1．下列关于铯及其化合物的说法中，不正确的（
A．氢氧化铯是一种强碱，易溶于水
B．铯与水或酸剧烈反应，都能生成氢气
C．碳酸铯用酒精灯加热可以生成氧化铯和CO2
D．硫酸铯、碳酸铯、硝酸铯都易溶于水
铯是碱金属中最活泼的金属元素，其金属性最强，所以CsOH肯定为强碱且易溶于水，铯单质与水或酸都能剧烈反应放出H2；碱金属的碳酸盐（正盐）的热稳定性都较好，用酒精灯加热不会发生分解；同钠盐一样，铯盐中的绝大多数也都易溶于水。
例2．下列物质性质的比较，正确的是（
A．热稳定性：Na2CO3&NaHCO3&H2CO3
B．熔点：K&Na&Li
C．溶解度：NaHCO3&Na2CO3
D．氧化性：Li+&Na+&K+
A中碳酸盐的热稳定性一般的顺序为正盐&酸式盐&碳酸，故A正确；B中碱金属的熔点从上到下逐渐降低；C中钠的碳酸盐的溶解性比其酸式盐要大；D随着金属性的增强，碱金属离子的氧化性从上到下逐渐减弱。
例3．焰色反应每次实验都要用试剂洗净铂丝，这种试剂是（
A．Na2CO3溶液
B．NaOH溶液
C．硫酸溶液
洗涤铂丝应选用盐酸，因为金属的硫酸盐的沸点比氯化物要高，金属氯化物在灼烧时易气化而挥发。
例4．有一瓶不饱和的NaOH溶液，将其分为四等份，现向这四份溶液中分别加入①Na、②Na2O、③Na2O2、④NaOH，使之转变为饱和溶液，则加入这四种物质中，所需质量最小的是___________。
首先应仔细分析题意，欲使不饱和溶液转化为饱和溶液，实质上就是在等质量的水中，加入
上述四种物质，使之成为NaOH饱和溶液。而上述四种物质在与水作用的过程中，应考虑整个过程中NaOH生成及总质量的变化，具体情况列表如下：
反应 溶质质量增加幅度 反应特点
Na 2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑
的水中（m g），使生成的氢氧化钠均达到饱和溶液（饱和溶液中溶质所占的质量分数为a），所加入的上述四种物质的质量（x g），可得下列方程关系：
（1）Na ＝a
（2）Na2O ＝a
（3）Na2O2 ＝a
（4）NaOH ＝a
所以（1）&（2）&（3）&（4）。
倘若我们将上述分析的结果，表示在相应的坐标系中，即以加入的上述四种物质的质量为横坐标，以形成的溶液中溶质所占的质量分数为纵坐标，可得下图所示。
在此基础上加以分析就可知道，对上述四种物质在溶于水形成NaOH溶液的过程中表示出的性质的差异的研究，一般可从以下两个方面进行：
a．加入等质量的四种物质于等质量的水中所形成的溶液中溶质所占的质量分数的高低顺序；
b．在等质量的水中，加入四种物质后，形成的溶液中溶质所占的质量分数相等，所加入的四种物质的质量的大小顺序。这样，我们可以较为明确地感受到，以同一基本原理为基础，可以产生形式多变的习题。因而在完成习题的过程中，重要的不仅是要得出相应的结论，而且应通过我们主动的思考和研究，对所学的相关内容有较为完整的认识和理解。
例5．下列叙述正确的是（
A．碱金属性质相似均为银白色金属
B．按原子序数增加则碱金属的密度依次增大
C．钠可保存在煤油中而锂不能
D．碳酸氢盐的溶解度大于其正盐的溶解度
由于未深入研究个别碱金属的性质，仅按碱金属的相似性和递变性推导而产生错误。碱金属Na2O+H2O＝2NaOH 40/23（即：每23克钠反应就得到溶质氢氧化钠40克。下同）40/31 每生成1molNaOH同时耗1mol水 每生成1molNaOH同时耗1mol水；－1价氧的每生成1molNaOH同时耗1mol水；并放出H2 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ 40/39 溶解过程 1 溶剂量不变 一半形成O2放出
若设想在一定质量
包含各类专业文献、文学作品欣赏、各类资格考试、专业论文、幼儿教育、小学教育、中学教育、应用写作文书、高等教育、外语学习资料、行业资料、碱金属性质36等内容。　
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碱金属元素原子结构的递变性对碱金属的性质的影响
文爷说餯卻荪
结构异同点1)相同点：最外电子层上都只有1个电子.2)递变规律：从锂到铯核电荷数增大,电子层数增多,原子半径增大.失电子能力增强,还原性增强.碱金属元素有原子结构上有一定的相似性和递变性,而结构决定性质,它们在性质上存在相似性和递变性.
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下列关于碱金属元素的原子结构和性质的叙述不正确的是 a碱金属原子最外层都只有1个电子,在化学反应中...下列关于碱金属元素的原子结构和性质的叙述不正确的是a碱金属原子最外层都只有1个电子,在化学反应中容易失去b碱金属单质都是强还原剂c碱金属单质都能在氧气里燃烧生成过氧化物d碱金属单质都能与水反应生成碱
C、错误,锂在氧气中燃烧产物是氧化锂.Li满足对角线规则,性质与Mg相似,产物是Li2O,而不是Li2O2.因为Li是第二周期元素,金属性还不是特别强.
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C，Li貌似是氧化物，这个记不清，但是K以后在氧气中燃烧生成超氧化物，不是过氧化物
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