【中小学】高一上下册元素周期律教学设计.docx

元素周期律教学设计XXXX 中学 XXX课时安排20分钟授课对象高一年级学生教材版本人教版高中化学选修2XX第1 XX 2 XX 2课时一、教学目标1、通过数据做图得出兀素原子的电子层排布、原子半径、化合价的周期性变化；2、根据实验探究得出第三周期元素金属性、非金属性强弱的变化规律；3、能够从原子结构的角度认识元素周期律。4、根据“位构性，关系，建立元素推断的思维模型，并用模型解决问题。二、教学重点、难点根据“位一构一性”关系，建立兀素推断的思维模型，并用模型解决问题。三、教学过程XXX通过数据做图得出兀素原子的电子层排布、原子半径、化合价的周 期性变化此表给同学们展示了前三周期18种元素的有关信息，首先 我们一起来将表中所缺内容补充完整。以氧元素为例，氧原 子为26结构，它的电子层数为2最外层电子数为6,以钠 元素为例，钠原子为281结构，它的电子层数为3,最外层 电子数为1。采用同样的方法就可以把表补充完整。现在这个表里有一堆数据看不出规律，为了研究规律我们就 要将杂乱的数据转变为清晰的坐标图，我们以原子序数为横 坐标，分别以原子最外层电子数、原子半径、化合价为纵坐 标做图。此图是原子最外层电子数随原子序数的变化图，由图我们可 以明显看出来随着原子序数的递增，元素原子的电子层排布 呈现第一周期从1-2,其余均从18的周期性变化。此图是原子半径随原子序数的变化图，先看1、3、11号， 分别是氢、锂、钠三种元素，它们位于同一主族，可以看得 出来原子半径是递增的，我们在上节课学过，知道这是由于 电子层数增多使得原子半径增大。再看同一周期的元素，可以发现着原子序数的递增，元素的 原子半径呈现由大至小的周期性变化。那为何会这样呢？因 为同一周期元素的原子电子层数相同，从左至右核电荷数增 大，核对最外层电子的吸引力增大，就会使得最外层电子更 靠近原子核，从而半径更小。此图是根据表中最高化合价和最低化合价做出元素化合价随 原子序数的变化图。仔细看图，一可以发现3、4、11、12 、13分别是锂、被、钠、镁、铝这五种金属元素均只有正化 合价；二看各元素的最高正价，17号氯元素最外层7个电子 在第7主族，6号碳元素最外层4个电子在第4主族，可以 发现最高正化合价=主族序数=最外层电子数；三我们看图中 柱子上下加起来的高度，可以发现6、7、14、15、16、 17号元素对应的高度均为8,这是因为最高正价等于原子所 能失去或偏移的最外层电子数，最低负价等于使原子达到8 电子稳定结构所需得到的电子数，所以这些元素的最高正价 +|最低负价|=8。可见，随着原子序数的递增，元素原子的化合价也呈现最高 正价+7到+1 ,最低负价4到的周期性变化。xxx根据实验探究得出第三周期元素金属性、非金属性强弱的变化规律通过刚才的分析，我们知道随着原子序数的递增，兀素原子 的电子层排布、原子半径、元素化合价都呈现周期性变化。 那么元素的金属性和非金属性是否也随原子序数的变化呈现 周期性变化呢？接下来我们通过第三周期元素的一些化学性 质来探讨这一问题。上周我们学习了碱金属元素的性质，请同学们思考如何比较 这三种金属元素的金属性强弱？元素的性质要利用相关物质的性质来进行判断。根据碱金属元素的单质从上至下与水(或酸)反应越来越剧烈 ,我们可以比较这三种金属元素的单质与水(或酸)反应置换 出氢气的难易程度；碱金属兀素最身价氧化物对应的水化物 从上至下碱性越来越强，我们也可以比较这三种金属元素最 高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。碱性强弱的比较要依 赖于碱的电离常数，需要查询对应的电离常数表，所以我们 今天采用第一条判断依据来设计实验比较这三种金属元素的 金属性强弱。现提供这些试剂，请同学们思考并设计实验方案。同学们肯定立马能想到方案1 XXX 2 ,是不是这两种昉案者R 可以呢？镁铝和水反应现象区别不大，方案1不行；钠与盐 酸混合时不仅会和盐酸反应也会和水反应，方案2也不行。 那我们该怎么办呢？其实我们只要把这两个方案结合，通过 与水反应比较钠和镁的金属性，再通过与盐酸反应比较镁和 铝的金属性。这个实验的根本是通过比较反应置换出氢气的快慢来比较元 素金属性，所以要控制反应物的用量，分别取了 1g且具有 相同表面枳的二种金属，和等量的水等量且等浓度的盐酸反 应。钠和水反应的现象同学们都知道非常迅速，放出氢气生成氢 氧化钠。那镁和水反应的现象如何呢？播放水镁分别和冷水 热水反应从视频中我们可以看出来镁和冷水混合几乎没有气 泡，镁和热水反应有少量气泡，反应后如果滴加酚酉太溶液也 会变红，说明反应生成氢氧化镁和氢气，也就说明了钠的金 属性比镁强。接下来我们看镁铝分别和盐酸反应的现象。播放视频镁铝分 别和盐酸反应对比两个视频，我们可以明显看出镁和盐酸反 应比铝和盐酸反应更迅速，这说明了镁的金属性比铝强。 由此可知钠镁铝三种金属元素的金属性是递减的。同时NaOH是一种强碱，Mg(OH)2是一种中强碱，而 AI(OH)3是两性两性氢氧化物，碱性逐渐减弱，也进一步说 明了钠镁铝三种金属元素的金属性是递减的。上周学习卤族兀素的性质，请同学们思考如何比较这四种非 金属元素的非金属性强弱？同样元素的性质要利用相关物质的性质来进行判断。卤族元素从下至上，单质与氢气化合越来越容易，生成的氢 化物越来越稳定，我们也可以比较这四种非金属元素的单质 与氢气生成气态氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性；除 此之外我们也可以通过比较这四种非金属最高价氧化物的水 化物的酸性强弱。表中各非金属兀素的单质与氢气反应的条件从硅到氯是越来 越简单，可见与氢气反应生成氢化物是越来越容易，说明从 硅到氯非金属性是越来越强的。再看到最高价氧化物对应的水化物，也就是含氧酸，酸性从 硅到氯是越来越强，也进一步说明非金属性从硅到氯非金属 性是越来越强的。结合前面两部分，我们可以知道第二周期兀素从左至右，兀 素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。如果我们对其他 周期元素性质进行研究，也可以得到类似结论。可见，随着XX序数的递增，元素的金属性、非金属性也呈现 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强的周期性变化我们一起用结构决定性质的观点来解释这一变化，同周期元 素从左至右，电子层数相同，核电荷数增多，XX核对最外层 电子的吸引力增强，使得得电子能力增强失电子能力减弱， 所以元素的非金属性增强金属性减弱，体现在元素单质上， 单质的氧化性增强单质的还原性减弱。综上所述，随着原子序数的递增，元素的电子层排布、原子 半径、化合价、金属性、非金属性都呈现周期性变化。我们 把这一规律叫做元素周期律。我们知道元素的化学性质主要是由元素的核外电子排布，尤 其是最外层电子排布所决定的，所以元素性质的周期性变化 是元素原子核外电子排布呈周期性变化导致的必然结果。换 言之，就是原子结构决定元素性质，接下来我们结合各元素 在周期表中的排列位置，将它们位置、结构、性质有机地融 合为一体来进行讨论。xxx根据'位一构一性”关系，建立元素推E 问题。所的思维模型，并用模型解决首先结构决定位置，如s原子286结构，可知硫元素位于元 素周期表中第三周期第6主族，位置又反映了结构，已知某 元素的位置就可以很容易画出原子结构示意图。结构决定性质，我们知道元素的化合价与原子的是最外层电 子数有密切的关系，所以最外层电子也称为价电子，它决定 了主族元素的最高正价数，再根据元素最高正价可以算出最 低负价。而最外层电子数和原子半径决定了原子得失电子的 能力，进一步决定了元素的金属性、非金属性强弱。元素的 性质又进一步决定了物质的性质，决定了单质的氧化性/还原 性强弱，决定了最高价氧化物的水化物的酸碱性强弱，决定 了气态氢化物的稳定性等。其次，结构决定位置，结构决定性质，那么位置和性质之间 就可以进行相互推断。对于同主族的元素，它们化学性质具 有相似性是因为它们的最外层电子数相同，而从上至下半径 在增大，所以它们的化学性质只是相似不完全相同，存在着一定的递变性。同周期元素从左至右随着原子序数的递增， 也会呈现一定的递变性，如非金属性递增金属性递减。综上所述，我们会发现位置、结构、性质互有联系，三位一 体，其中最具有决定性的因素就是原子结构。就是因为结构 上有一定的相似性和递变规律，才决定了物质的性质具有一 定的相似性和递变规律，正是因为我们发现了这样的相似性 和递变规律，才制定出了兀素周期表，决定了兀素应该填在 周期表中哪个位置。这也很好的体现了唯物主义思想，世界是由物质构成的，物 质的存在是不以人的意志为转移的，只有好好学习化学掌握 物质性质的客观规律，利用这些客观规律才能更好地造福人 类。XXX元素周期律的应用与课堂练习通过前面的学习我们知道周期表的金属性与非金属性的变化 如图所示，所以我们就可以去左下角寻找金属性最强的元素 Cs （除放射性元素Fr）,右上角寻找非金属性最强的元素F。 位于金属与非金属分界线附近的元素既有一定的金属性，又 有一定的非金属性，是良好的半导体材料，如：Si、Ge。除 此之外，人们在长期的生产实践中，已发现许多过渡元素不 仅耐高温耐腐蚀，还对许多化学反应有良好的催化作用，所 以我们可以去过渡元素区域寻找优良催化剂和耐高温耐腐蚀 的合金材料。这里有一道练习题，我们一起来做一下。已知元素在周期表中的位置，结构决定位置，位置反映结构 ,可知核外电子排布为25结构，为N元素；N原子与0原 子电子层数相同，。原子核电荷数更大，核对最外层电子的 吸引力更大，则。原子半径更小；结构决定性质，N xxx C原子电子层数相同，N原子原子半 径更小，N得电子能力更强，元素的非金属性更强。N原子 最外层5个电子可知最高正价为+5价，则最低负价为-3价。 元素的性质进一步决定了物质的性质，N元素的非金属性比 C元素强，所以最高价氧化物对应的水化物酸性更强，N元 素的非金属性比P元素强，所以气态氢化物更稳定。最后，老师给大家留了一道思考题。过渡兀素中部分兀素已 被发现具有耐高温耐腐蚀的特点，同时过渡元素对许多化学 反应有良好的催化作用，除此之外过渡元素在生产生活中还 有很多用处，请同学们选择一种过渡元素，上网查找资料列 出其用处（不少于3处）。