逍遥学能 2013-06-22 19:16
第一 物质结构 元素周期律
第一节 元素周期表
第二节元素周期律
一、本节内容分析
第一节内容包括“元素周期表”、“元素性质与原子结构”、“核素、同位素”。
纵向结构为线索。在学生了解了元素周期表的结构后，以碱金属和卤族元素为代表，通过比较原子结构（电子层数、最外层电子数）的异同，突出最外层电子数的相同，并通过实验和事实呈现同主族元素性质的相似性和递变性。在此基础上，提出元素性质与原子核的关系，并由此引出核素和同位素的有关知识。
这三个内容知识之间的逻辑关系和学习内容如下图：
第二节：横向结构为线索。先介绍原子核外电子排布，以1-18号元素为例，突出电子层数的不同和最外层电子数的递增关系，理论探究分析元素的电子层排布、原子半径和化合价的周期性变化，然后以第三周期元素为代表，通过实验和事实分析归纳出元素周期律。必修1所学第三周期钠、铝、硅、氯、硫等元素化合物的知识，为元素周期律的学习提供了充分的感性资料
二、本节学习目标：
知识与技能目标要求
第一节元素周期表
1．知道元素、核素、同位素、质量数的涵义。
2．知道原子的构成，质子数、核电荷数、核外电子数的关系。
3．知道周期与族的概念，能描述元素周期表的结构。认识元素在周期表中的位置及其原子的电子层结构的关系。
4．知道金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。以IA和VIIA族为例，知道同一主族内元素性质的相似和递变规律与原子结构的关系。
第二节 元素周期律
1．了解核外电子的排布。
2．能画出1-18号元素的原子结构示意图
3．能结合有关数据（原子核外电子排布、原子半径、元素的主要化合价等）认识元素周期律。
4．了解原子结构与元素得失电子能力的关系。
5．知道金属、非金属在周期表中的位置，及其性质的递变规律。以第三周期为例，知道同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
6．感受周期表、周期律在化学学习、科学研究和生产实践中的重要作用。
过程与方法
1、通过学生自己画1~20号元素的原子结构示意图，结合元素周期表使学生认识元素在周期表中的位置及其原子的电子层结构的关系。
2、通过科学探究与学与问栏目，让学生得出原子结构与元素性质（主族元素性质的共性和递变性、同周期元素性质的递变性）的关系，培养学生通过对实验现象和素材的分析归纳结论的能力，养成科学方法。形成“结构决定性质，位置反映结构”的化学基本观念。
3、从初中和必修1学生已有的知识作为新授的切入点，温故而知新，培养学生的演绎归纳能力。
4、了解探究实验的基本思路，初步了解“对比”实验中“控制变量”的思维。
情感态度价值观
通过元素周期律和周期表的，加深学生对“事物变化的量变引起质变“等哲学规律性认识，体会出元素周期律和元素周期表在自然科学领域内的重要作用
三、时安排
第一节（3时）
第1时：元素周期表 核素
第2时： 元素的性质与原子结构（碱金属元素）
第3时：元素的性质与原子结构（卤族元素）
第二节（3时）
第1时：原子核外电子排布、原子半径和化合价随着原子序数的递增呈周期性变化
第2时： 实验探究第三周期元素的递变规律
第3时：元素周期表和元素周期律的应用
四、建议
1．注意新旧知识联系，扣住逻辑主线，建构学生物质结构的理论知识
本内容有两条线索：①元素周期律，②物质结构（原子结构、化学键）。
人教版教材在内容呈现顺序是先学习元素周期表，然后学习元素周期律，主要原因是：① 初中介绍了元素周期表，学生了解；② 化学史上门捷列夫先根据推测排出周期表，再总结归纳出周期律；③ 周期表直观，在此基础上认识周期律更容易——呈现上更加利于学生接受。
本教学要基于学生已经在初中和必修1已经积累大量的感性素材。如果在教学中从学生所熟悉的初中和必修1的内容入手学习，低起点，小台阶会降低学生对新知识的陌生度，达到温故知新的效果。
本要学习的“物质结构、元素周期律”知识，在初三本上册第四单元《物质构成的奥秘》这一中都有简单介绍，如原子结构、元素周期表、离子的形成等，但学生并不清楚这些知识之间的内在联系，而必修2的第一内容就是要在初中有关知识的基础上向纵深发展——去认识原子结构和元素周期表的内在联系，再通过数据的分析和实验的体验认知元素周期表中同主族、同周期元素的性质与原子结构的关系，进而揭示元素周期律，认识到元素的“位—构—性”之间的关系。因此教材的前两节的编排顺序不仅是体现化学史实，更重要的是便于学生在旧知识的基础上，产生新的认知。
例如：关于周期表的教学，可在介绍元素周期表的发展简史后，叫学生阅读元素周期表，摄取信息并归纳元素周期表的结构（这就是与旧知识产生联系），再要求学生写出第ⅠA族H、Li、Na、的原子结构示意图和第ⅦA族 F、Cl的原子结构示意图，及第三周期元素Na、g......P、S、Cl 的原子结构示意图。学生写完后，引导思考：这些元素为什么编在同一周期或同一族？从而使学生认识到周期表的编排与原子结构有内在的联系。这个认知就是在旧知识（原子结构）的基础上建立起的。
2．通过科学探究和学与问等栏目，渗透化学学科思想和方法
本教材安排了三个科学探究和一个学与问栏目，使用好教材中这些栏目，既突破了重点和难点，也使过程与方法目标得到了落实。
例如：P5页科学探究的表格，给出了锂、钠、钾、铷、铯的原子结构示意图和原子半径数值，在教学时引导学生阅读、填写、分析信息，归纳出碱金属元素的原子结构的相似性，从分类的角度明确同类物质具有相似的属性，由于这些碱金属元素的电子层数不同，性质又有不同，再通过实验引导学生归纳其性质的递变性。
在学习卤族元素时，教材是通过“学与问”要求学生在学习碱金属的基础上运用类推的方法，根据卤族元素的原子结构，推测卤族元素在化学性质上表现的相似性和递变性，教材提供了资料卡片和实验事实，让学生通过差异找出规律，进而得出卤族元素的递变性。
最后得出元素的性质与原子结构的关系：元素的性质与原子结构有密切的关系，原子结构相似的一族元素，它们在化学性质上表现出相似性和递变性。
教材在科学探究了碱金属元素的结构与性质的相似性、递变性规律后，又以学与问栏目引出卤族元素的结构与性质的相似性、递变性规律的学习。
在处理此部分教学时建议关注以下几点：
①由于学生在必修1已经学习了氯元素，在萃取实验中接触过碘，对卤族元素要比学习碱金属时陌生感小很多，所以先从物理性质学习。
②对卤素单质与氢气的反应没有再安排实验，而是通过直接给出实验事实，让学生用归纳的方法得出卤素单质与氢气反应的相同点和不同点。这告诉我们规律不一定非得通过实验探究，也可通过分析已经存在的科学事实归纳得出。
③卤素之间的置换反应实验告诉我们同主族元素的递变性不仅可以通过和同一种物质反应的剧烈程度对比得出，也可以通过这种置换反应得出。
④最后给学生总结元素的非金属性强弱对比的方法（教材P9注释）。
元素的非金属性比较可以从两个方面比较：①元素的非金属性越强，其单质越容易与氢气反应，生成的氢化物越稳定；②非金属性越强，它们的最高价氧化物的水化物的酸性越强。
学生通过碱金属、卤族两个主族元素的学习后，得出同主族元素结构和性质的相似性和递变性规律，那么如何运用此规律进行举一反三，灵活应用呢？
建议关注教材P29复习题第10题有关氧族元素的研究。这就要求学生将学会的方法运用到处理实际问题中。
本节有大量的表格、数据。在教学中要使学生了解数据处理方法和表示方式，培养学生分析、处理数据的能力，让学生体会通过分析和处理数据得出结论，形成概念，发现规律的思维方法。
第二节元素周期律中P14科学探究： 先是以1-18号元素为例探究元素原子的电子层排布、原子半径和化合价的周期性变化，然后又以第三周期为例，探究其中一个周期元素性质的递变性规律，归纳出周期律。对P14的科学探究，建议让学生填好表格后，学生分析数据，并以原子序数为横坐标、分别以原子的最外层电子数、原子半径、化合价为纵坐标画直方图、折线图从而得出元素周期律。
P15的科学探究是以第三周期为例研究同周期元素性质的递变规律。第三周期钠镁铝为金属元素，后面硅、磷、硫、氯四种都是非金属元素。对于钠镁铝三种金属元素的金属性强弱判断，学生已经在碱金属学习中掌握了金属性强弱判断的方法，所以可以让学生先设计好实验方案才做实验。对硅、磷硫氯的非金属强弱对比学生也应该利用卤族学习中掌握的非金属元素的强弱判断标准，列出比较的项目，然后通过阅读教材分析科学事实资料，归纳出非金属的非金属性强弱对比。
在进行元素的金属性、非金属性强弱判断后，要让学生思考同周期元素性质的这个变化规律的原因是什么？引导学生从元素原子的结构进行分析判断，紧扣原子结构和元素性质的关系这个主题。从而让学生理解周期律的本质。
最后得出规律：
①第三周期元素从左到右，金属性渐弱，非金属性渐强
②除第1周期外，周期表中每一周期都是从活泼的金属逐渐过渡到不太活泼的金属元素，再到非金属元素，最后到性质极其稳定的稀有气体元素结束。
③元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化，这个规律叫做元素周期律
这三个科学探究看似安排在不同的地方，要解决的问题不同，但其实有一点是共同的：不论是周期表的主族元素的性质的相似性和递变性规律，还是周期表的同周期元素性质的递变性规律，其本质都是由原子结构决定的，都体现出本节的主线——物质结构（原子结构）。
3．外活动建议
元素周期律和元素周期表中蕴含着非常丰富的科学方法和人精神，是培养学生创新精神和实践能力的一个重要载体，而且一直处于不断的变化之中，这些内容在拓宽学生知识视野、激发学生学习兴趣、改进学生学习方式、增强学生情感体验、培养学生创新精神、提高学生实践能力等方面有着非一般的功能。而由于时限制，教材篇幅有限，在正常教学中很难体现。建议通过教材P11的实践活动栏目激发学生的学习兴趣。
五、教学过程
第一节 元素周期表 (第一时)
【知识回顾】
1、原子结构
2、在原子中核电荷数=______________________==______________________==______________________
决定元素种类是______________________，决定元素化学性质的是______________________，决定原子的质量______________________-
一．元素周期表的结构
【学生活动】背诵1—20号元素的名称、符号，填写下表
原子序数1
2
元素符号
元素名称
原子结构示意图
原子序数34 5678910
元素符号
元素名称
原子结构示意图
原子序数1112131415161718
元素符号
元素名称
原子结构示意图
观察本P4图1-2，结合上述表格，思考元素周期表的排列原则。
周期有关知识：填表
类别周期序数起止元素包括元素种数核外电子层数稀有气体原子序数
____周期1H—He
2Li—Ne
3Na—Ar
____周期4—r
5Rb—Xe
6Cs—Rn
____周期7Fr—112号
族有关知识：填写族序数。
族
周期
1HHe
2BeBCNOF
3
4ScTiVCrnFeCoNiCuZn
总结填空
二．核素
（1）．阅读P9—P10，比较元素、核素、同位素三者关系，异同点。完成表格。
定义限定词中心词质子中子范畴
元素核电荷数相同的一类原子相同未要求宏观
核素
同位素
（2）．原子组成的表示方法：
X—表示某种元素的一种原子（即一种核素） A—质量数 Z—质子数 N—中子数 A = Z + N
（3）常见元素的同位素
①氢的三种同位素
氢元素的原子核原子名称原子符号（ ）
质子数（Z）中子数
10
11
12
三种同位素的相同点：————————————————————————————————————————-
不同点：————————————————————————————————————————
②碳元素有 、 和 三种同位素
③氧有 、 和 三种同位素
④铀有 、 和 三种同位素
第2时
二．元素的性质与原子结构（同主族）
1．碱金属元素
学生先通过查阅元素周期表，填写碱金属元素结构，
1．归纳碱金属元素结构的相同点和不同点
同： 。
异： 。
2.思考：元素的化学性质决定于原子结构中的哪一部分？根据上述结构的异同，推测碱金属元素性质的异同点？
（实验探究）
序号钾钠
对比实验1
与氧气反应相同现象
不同现象
对比实验2
与水反应相同现象
不同现象
（思考与交流）
1. 通过上述实验归纳钠和钾性质的相似性和不同。
2．钠和钾的性质和你根据元素的结构进行的推测一致吗？
3．请预测整个碱金属元素性质的相似性和递变性（学生这时由于通过实验验证了元素结构和性质的这种关系，可以大胆预测）
（播放视频）碱金属（从锂到铯）与水反应
（归纳总结）通过大量实验和研究
1．碱金属元素原子的最外层都有一个电子性质相似，都能和氧气和水反应，生成+1价化合物。
2．碱金属从锂到铯，随着电子层数逐渐增多，半径增大，失电子越越易，与氧气、水反应越越剧烈。
（研究方法）元素的金属性强弱比较（教材P7注释）
元素的金属性比较可以从两个方面比较：①元素的金属性越强，其单质越容易与水（或酸）反应置换出氢气；②它们的最高价氧化物的水化物—氢氧化物碱性越强。
第3时
2．卤族元素
〖基础6〗阅读第8页资料卡片，总结卤素单质的物理性质，发现为 气态， 为液态， 为固态，卤素单质的颜色逐渐 ，密度逐渐 ，熔沸点逐渐
〖理论探究2〗完成本第7页学与问
总结卤族元素结构的异同点：
同：------------------------------------------------------------------------------------------------。
异：---------------------------------------------------------------；
可以推测卤族化学性质 ，随着核电荷数的递增，卤素元素单质的活泼性逐渐 。
〖实验探究2〗阅读P8卤素单质与氢气的反应对比，总结
（1）写出卤素单质X2与H2反应的化学方程式 。
（2）从F2到I2卤素单质与氢气反应的剧烈程度：
难易程度：
生成氢化物的稳定性：
〖实验探究3〗
实验现象化学方程式 卤族单质的氧化性比较
1．少量新制氯水加入盛有NaBr溶液的试管中，用力振荡后加入少量CCl4，振荡，静置。
2．少量新制氯水加入盛有I溶液的试管中，用力振荡后加入少量CCl4，振荡，静置。
3．少量溴水加入盛有I溶液的试管中，用力振荡后加入少量CCl4，振荡，静置。
探究结论：随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性从强到弱的顺序为：
〖思考〗卤族元素的化学性质有何相似性和递变性？
〖总结1〗元素的非金属性强弱对比（P9注释）
元素的非金属性比较可以从两个方面比较：①元素的非金属性越强，其单质越容易与氢气反应，生成的氢化物越稳定；②非金属性越强，它们的最高价氧化物的水化物的酸性越强。
〖总结2〗元素的性质与原子结构的关系
（1）同主族元素由于----------------------电子数相同，所以它们的化学性质表现出相似性。
（2）同主族元素从上到下随着原子核外电子层数的增加，原子半径增大，原子核对外层电子的吸引力 ，原子 电子能力增强， 电子能力减弱。所以化学性质表现出递变性。
第二节 元素周期律（第1时）
一．原子核外电子的排布
学生阅读本并归纳原子核外电子的排布规律
（1）在含有多个电子的原子里，电子的能量是不相同的，它们分别在能量不同区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作 ，分别用n=1、2、3、4、5、6、7表示从内到外的电子层，并分别用符号 表示。
（2）通常，能量高的电子在离核 的区域运动，能量低的电子在离核 的区域运动。即离引力中心越近，能量越低；越远，能量越高。
二．元素周期律
〖学生活动1〗填写教材P14页表中所缺的内容；
〖科学探究1〗---理论探究
对表中各项内容进行比较、分析，寻找其中的规律。
（1）原子核外电子排布的周期性
[作图]
在右图中继续画出3-18号元素以原子序数为横坐标、原子的最外层电子数为纵坐标的直方图。观察所画图形，你的结论是什么？
[结论]
随着原子序数的递增，元素的原子最外层电子排布呈现----------------变化。
（2）元素原子半径变化的周期性
[作图]
在右图中继续画出3-18号元素以原子序数为横坐标、原子半径为纵坐标的折线图。对于原子半径的变化，你的结论是什么？
[结论]
①．随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现----------------变化。
②．电子层数相同的元素的原子随原子序数的增加，半径逐渐----------------------。
③．最外层电子数相同的同主族元素，电子层数越多，半径---------------。
稀有气体元素的原子半径教材中没有列出，它跟邻近的非金属元素的原子相比显得特别大，这是由于测定稀有气体元素的原子半径的根据与其它元素的原子半径不同。
[思考]
影响原子半径的因素
①电子层数相同时，影响原子半径的因素是----------------------------------------------------------------------------
②最外层电子数相同时，其影响因素是--------------------------------------------------------------------------------。
说明：稀有气体元素的原子半径的测定与相邻非金属元素的测定依据不同，数据不具有可比性。故没有列出。
（3）元素化合价变化的周期性
[作图]
在右图中继续画出3-18号元素原子序数为横坐标、元素的主要化合价为纵坐标的折线图。对于元素主要化合价的变化，你的结论是什么？
[结论]
①随着原子序数的递增，元素的化合价呈现----------------------------变化。
②最高正价+│负价│=------------
[总结]：通过上述探究，我们发现随着原子序数的递增，元素的------------------------、--------------------------和-----------------------------都呈现周期性变化，其中-------------------------的周期性变化带另外两方面的周期性变化。
第2时
〖科学探究2〗---实验探究
1．Na、g、Al三种金属的金属性强弱对比
元素的金属性比较可以从两个方面比较：元素的金属性越强，①其单质越容易与------（或------------）反应置换出氢气；②它们的-------------- 水化物—氢氧化物碱性越-------------------
〖实验〗
实验内容实验操作现象结论
与水反应Na与水反应把绿豆粒大小，擦干煤油的金属钠放
入冷水中
g与水反应取一小段镁带，用砂纸除去表面的氧化膜，放入试管中向试管中加入2mL水，并滴入2滴酚酞溶液，观察现象。
过一会儿加热试管至水沸腾。观察现
象
Al与水反应同上述镁条的操作
与盐酸反应g、Al与盐酸反应
各取一小段镁带，和一小片铝，用砂纸除去它们表面的氧化膜，分别放入试管中，同时各加入2mL1mol/L的盐酸，观
察并对比实验现象
NaOH、g（OH）2、Al（OH）3碱性对比
化学式NaOHg(OH) 2Al(OH)3
碱 性_________碱中强碱_________
〖思考〗你能通过上述实验和讨论推断出Na、g、Al三种金属的金属性强弱对比吗？
——————————————————————————————————————
2．Si、P、S、Cl的非金属性强弱对比
元素的非金属性比较可以从两个方面比较：元素的非金属性越强①其单质越容易与-----------------反应，生成的-------------物越-------------------；②它们----------------------------的水化物的酸性越------------------。
[阅读思考] P16 的 Si、P、S、Cl对比
从Si到Cl，①单质和氢气反应的条越越--------------------
②H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4的酸性比较
[结论]我们可以得出Si、P、S、Cl的非金属性强弱顺序是-------------------------------------------------------------------------
[总结]
1．通过对第三周期元素性质的讨论,我们知道从左到右(或从Na到Cl,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
2．通过大量事实，人们归纳出一条规律：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。这一规律叫做元素周期律
三。元素周期律的实质
[讨论1]元素的性质是由元素原子的哪一部分决定的？
[讨论2]那么元素性质随原子序数的递增呈现出周期性变化的根本原因是什么？
实质：元素性质的周期性变化是------------------------------------呈现周期性变化的必然结果
第3时
四．元素周期表和元素周期律的应用
〖学生活动〗填空并完成表格
内容同周期（从左到右）同主族（从上到下）
实例第三周期元素（除了Ar）碱金属元素、卤族元素
原子半径逐渐 逐渐
电子层结构 相同
递增 递增
相同
失电子能力
得电子能力逐渐
逐渐 逐渐
逐渐
金属性
非金属性逐渐
逐渐 逐渐
逐渐
主要化合价最高正价： →
非金属负价： → 主族最高正价数=
最高价氧化物对应水化物的酸碱性酸性逐渐
碱性逐渐 酸性逐渐
碱性逐渐
非金属元素气态氢化物的形成与稳定性气态氢化物的形成逐渐
气态氢化物逐渐 气态氢化物的形成逐渐
气态氢化物逐渐
〖思考〗
（1）已知磷元素位于第3周期ⅤA族，（1）画出磷的原子结构示意图；（2）磷元素的最高化合价为 ，其氢化物的化学式为
（2）已知某元素的原子结构示意图如图所示，它在周期表中的位置是-------------------------------------------，预测它的化学性质-----------------。
总结：由上例可见，元素的原子结构和元素在周期表中的位置、元素性质三者之间存在着密切的关系：
〖学生活动〗填写下表中的递变规律：
ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
1
稀
有气体元素
2
在整个周期表中，金属性最强的元素是 ，非金属性最强的元素是 ，常温下液态的金属单质是 ，液态的非金属单质是 ，碱性最强的碱是 ，含氧酸酸性最强的酸是 ，原子半径最大的元素是 ，氢化物最稳定的元素是 ，没有正价的非金属元素是 ，在金属和非金属交界处，能够找到作为 的元素，你所知道的半导体有 。
〖思考〗阅读P17-18，你能总结出多少有关元素化合价的规律？
五．元素周期表的重要意义
元素周期律和元素周期表的诞生是19世纪化学科学的重大成就之一，具有重要的哲学意义、自然科学意义和实际应用价值：
1、学习和研究化学的重要工具；
2、指导科学研究，如发现新元素；
3、指导生产实践，如寻找新材料、催化剂、制冷剂、探矿等；
4、论证了“量变质变规律”；
请你根据教材P18或在网上查阅分别举例说明。