人教高中化学必修1教案：第4章 物质结构 元素周期律.pdf

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钠钾与水反应的难易程度?(钾的反应更剧烈)由上,你预测锂与水的反应应该如何?(应该比钠、钾都困难)【投影】锂与水反应的视频【设疑】碱金属与水反应的难易程度与其原子结构有什么关系?(由锂到铯,碱金属元素的原子电子层增加,原子半径增大,所以原子失电子能力增加,金属单质的活动性增强,其与水反应应该变得越来越容易)【讲解】由上的实验分析,我们能得到的结论是:(1)碱金属元素的相似性:碱金属元素的原子最外层都只有1个电子,在反应中容易失去,所以他们的化学性质相似,都能与氧气、水反应。反应方程式如下:【讲解】(2)碱金属元素的递变性:随着核电荷数递增,碱金属元素的原子电子层增加,原子半径增大,所以原子失电子能力增加,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,原子失去最外层电子的能力逐渐增强,即由锂到铯,金属性逐渐增强。【投影】碱金属单质与水反应的对比视频【投影】碱金属单质物理性质的对比。页共26页:..【设疑】根据上面的表格信息,碱金属元素单质物理性质的变化规律是什么?(从锂到铯,随着核电荷数的增大,碱金属单质的密度增大(钾反常),熔点和沸点都升高)【过渡】上面我们研究的是典型的金属元素——碱金属元素,下面我们来研究一下典型的非金属元素——卤族元素。【投影】卤族元素单质的物理性质【设疑】根据上面的表格信息,卤族元素单质物理性质的变化规律是什么?(从***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)【投影】卤族元素的原子结构示意图【设疑】根据上面的原子结构示意图,卤族元素的原子核外电子排布有什么特点?(随着原子的核电荷数递增,核外电子层数逐渐增加,但是最外层电子数都是7个)。【设疑】根据上面的卤族元素的原子核外电子排布特点,参考碱金属元素原子结构和性质,显然我们可以猜想卤族元素也一样具有相似性和递变性。那么***、***、溴、碘在化学性质上表现出来的相似性和递变性是什么?(都是活泼的非金属单质,在反应中表现一定的氧化性,页共26页:..例如:都可以与氢气或金属单质反应。从***到碘,卤族元素的原子半径增大,得电子能力减弱,反应越来越困难)【投影】卤素单质与氢气的反应【设疑】根据上面的表格,由***到碘,卤素单质与氢气反应的难易程度的变化规律是什么?(反应逐渐变得困难)反应生成的氢化物的稳定性的变化规律是什么?(稳定性逐渐减弱)卤素非金属变化的规律是什么?(非金属性逐渐减弱)【演示实验】分别向KBr和KI溶液中滴加***水,观察现象【讲解】向KBr溶液中滴加***水,观察到溶液由无色变为橙色,实际是***水中的Cl与KBr2发生了置换反应,得到了Br,Br溶于水形成溴水,显橙色。反应方程式为:2KBr+Cl=Br2222+2KCl。【设疑】上述反应的离子方程式是什么?(2Br-+Cl=Br+2Cl-)该离子反应能够说明的22氧化性和还原性顺序分别是什么?(氧化性:Cl>Br;还原性:Br->Cl-)22【讲解】向KI溶液中滴加***水,观察到溶液由无色变为橙红色,实际是***水中的Cl与KI2发生了置换反应,得到了I,I溶于水形成碘水,显橙红色。反应方程式为:2KI+Cl=I+22222KCl。【设疑】上述反应的离子方程式是什么?(2I-+Cl=I+2Cl-)该离子反应能够说明的氧22化性和还原性顺序分别是什么?(氧化性:Cl>I;还原性:I->Cl-)22【演示实验】向KI溶液中滴加溴水,观察现象【讲解】向KI溶液中滴加溴水,观察到溶液由无色变为橙红色,实际是溴水中的Br与KI2发生了置换反应。反应方程式为:2KI+Br=I+2KBr。22【设疑】上述反应的离子方程式是什么?(2I-+Br=I+2Br-)该离子反应能够说明的氧22化性和还原性顺序分别是什么?(氧化性:Br>I;还原性:I->Br-)22页共26页:..【设疑】根据上面的三个离子方程式,能够得出卤族元素的氧化性和还原性顺序分别是什么?(氧化性:Cl>Br>I;还原性:I->Br->Cl-)222【讲解】所以随着核电荷数的增加,卤族元素单质的氧化性,按照F、Cl、Br、I的顺序2222依次减弱。【讲解】上面我们研究了两个具有代表性的主族:碱金属和卤素。可以看出,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。【讲解】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。【投影】本节小结。元素周期律本课时是教材第四章第二节第一课时的内容,该课时是在学****了原子结构和元素周期表、碱金属和卤族元素的基本性质的基础之上,继续研究同周期主族元素的递变规律。通过该课时的学****可以让学生对于同周期、同主族元素的性质变化有很直观的印象,建立较清晰的元素周期律的概念,从而指导学生后续的元素化合物的学****在之前的学****中,学生已经知道了原子核外电子排布的规律,了解了元素周期表的排列,通过对碱金属和卤族元素的研究,学生也能够明确主族元素的电子层数、最外层电子数与其在周期表中的位置之间的关系,了解同主族元素性质的相似性和递变性。但是,学生还没有认识到同周期元素性质的变化,还不能建立完整的元素周期律的概念。通过本课时的学****学生可以完整的了解元素周期律,理解元素周期表在化学研究中的指导作用。宏观辨识与微观探析:从微观上理解同周期元素原子核外电子排布的相似性和递变规律,明确宏观上的元素性质与微观上的原子核外电子排布之间的关系,理解结构决定性质,性质反映结构的基本规律。科学探究与创新意识:通过完成相应的同周期元素性质的探究实验,初步体验科学探究在化学学科的学****中的重要地位,了解科学探究的基本方法,培养初步的科学探究能力。证据推理与模型认知:建立元素原子结构变化与其性质变化的的微观模型,理解根据该页共26页:..模型进行元素性质推理的科学思想。元素周期律的概念理解其变化规律。学生复****原子结构、元素周期表的知识,预****本课内容;教师准备多媒体课件。【引入】在上一节课的学****中,我们知道在元素周期表中,同主族元素的性质具有其相似性和递变性,但是这仍然不能解决上节课提出的问题:门捷列夫是根据什么在预言未知元素的性质?只根据同主族的递变来推断某些元素的性质还是有失偏颇的,这节课我们再来研究一下同周期元素的性质。【板书】元素周期律一、元素性质的周期性变化规律【投影】原子结构与元素性质一、元素性质的周期性变化规律【思考与交流】观察下面表格中的数据,判断随着原子序数的递增,元素原子的核外电子排布、原子半径和化合价的变化规律是什么?页共26页:..【讲解】通过比较上面的元素的原子核外电子排布,可以得到同周期元素的核外电子排布的规律:同周期由左向右元素的原子最外层电子数逐渐增加(第一周期是1→2,第二周期和第三周期都是1→8)【讲解】再比较上面的元素的原子半径(稀有气体的半径没有可比性,所以不列出),可以得到同周期元素的原子半径的变化规律:同周期由左向右元素的原子半径逐渐减小(不包括稀有气体)【设疑】观察下图,判断同周期和同主族元素原子半径的变化规律【讲解】同主族元素由上向下元素的原子半径逐渐增大,同周期元素由左向右元素的原子半径逐渐减小。H是所有原子中半径最小的。【设疑】短周期主族元素中,原子半径最大的是哪种元素?(Na)【讲解】再比较上面的元素的常见化合价,可以得到同周期元素的化合价的变化规律:同周期由左向右元素的最高正价逐渐升高(+1→+7,O和F无最高正价);元素的最低负价由ⅣA族的-4价逐渐升高至ⅦA族的-1价【过渡】根据上面的分析,我们可以看出随着元素的原子序数递增,元素的原子核外电子排布、原子半径、元素化合价都呈现了周期性的变化,那么元素的金属性和非金属性是否也随着原子序数的递增而呈现周期性变化呢?【思考与交流】根据第三周期元素原子核外电子排布规律,推测该周期元素金属性和非金属页共26页:..性具有怎样的变化规律?【讲解】第三周期元素:Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl的电子层数相同,随着核电荷数的递增,原子半径逐渐减小,导致失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强,金属性减弱,非金属性增强。【学生活动】请将课本翻至95和97页,阅读一下课本下面的注释。【投影】【设疑】如何证明Na、Mg、Al的金属性逐渐减弱呢?(单质与水(或酸)反应的难易;最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱)。【演示实验】取一块镁条,除去表面的氧化膜,加入水,滴加酚酞,观察现象;加热溶液,再观察现象。【投影】镁与水反应的视频【讲解】常温下镁与水的反应较缓慢,镁条表面有一些红色;加热后反应剧烈,镁条表面有大量气泡,溶液变为红色。方程式为Mg+2HOMg(OH)+H↑。与金属钠相比较,该222反应明显困难,说明钠的金属性强于镁【演示实验】向***化铝溶液中加入氨水,将生成的沉淀分装在两个试管中,分别加入盐酸和氢氧化钠溶液,观察现象。【讲解】向***化铝溶液中加入氨水,生成白色絮状沉淀。反应方程式为:Al3++3NH·HO32=Al(OH)↓+3NH+。向氢氧化铝沉淀中加入盐酸溶液,沉淀溶解,方程式为:Al(OH)+3H+343=Al3++3HO;向氢氧化铝沉淀中加入氢氧化钠溶液,沉淀溶解,方程式为:Al(OH)+OH23-=AlO-+2HO。氢氧化铝与酸碱都反应生成盐和水,所以氢氧化铝是典型的***氢氧化物。22【演示实验】将***化铝溶液换成***化镁溶液,重复上述实验。【讲解】***化镁溶液中加入氨水得到氢氧化镁白色沉淀,该沉淀加盐酸溶解,加氢氧化钠溶液不溶解。【科学事实】钠、镁、铝是金属元素,都能形成氢氧化物,NaOH是强碱,Mg(OH)是中强2碱,而Al(OH)是***氢氧化物,说明钠镁铝的金属性逐渐减弱。3页共26页:..【练****下列说法能证明钾元素比镁元素金属性强的是(),镁与冷水几乎没有现象。(OH),钾失去1个电子,镁失去2个电子【设疑】如何证明Si、P、S、Cl的非金属性逐渐增强呢?(单质与氢气反应生成气态氢化物的难易;最高价氧化物的水化物的酸性强弱;气态氢化物的稳定性)【科学事实】【讲解】硅、磷、硫、***所对应的的最高价氧化物的水化物的酸性依次增强,所以硅、磷、硫、***的非金属性逐渐增强。【练****下列说法能够证明***元素的非金属性比硫元素强的是()A.***【讲解】在同一周期中,虽然各元素的原子核外电子层数相同,但由左向右,核电荷数依次递增,原子半径逐渐减小,失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强,因此金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。元素的金属性和非金属随着原子序数的递增,而呈现周期性的变化。【讲解】元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化,这种规律叫做元素周期律。元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。【讲解】这样我们就能理解,门捷列夫并不是仅仅根据元素周期表就可以推测元素性质的,实际应该将元素周期表与元素周期律相结合,才能较准确的推测元素的性质。【投影】本节小结。元素周期表和元素周期律的应用页共26页:..本课时是教材第四章第二节第二课时的内容,该课时是在学****了元素周期表和元素周期律的基础上,对周期表和周期律的内在联系进行深入研究和强化的课时。通着这一课时的学****让学生对同周期、同主族元素性质的相似性和递变性建立较为清晰的概念,能够通过元素周期表对于元素的原子结构、原子半径、化合价、金属性、非金属性等进行大致的判断,进而充分理解元素周期律的应用价值。同时教材中还介绍了在具体的科学研究中元素周期律的应用,让学生可以感受化学在生活中的具体作用,增强学生学****化学的兴趣。宏观辨识与微观探析:从微观上理解元素周期律的形成原因是原子核外电子排布的周期性变化结果。明确宏观上的元素性质(包括原子半径、化合价、金属性和非金属性)与微观上的原子核外电子排布之间的关系,理解结构决定性质,性质反映结构的基本规律。证据推理与模型认知:建立元素原子半径、化合价、金属性和非金属性变化的微观模型,理解根据该模型进行元素性质推理的科学思想。科学精神与社会责任:学****元素周期律在化学研究中的具体应用,培养学生的科学精神,理解化学在社会发展中的重要作用。元素周期律和元素周期表的具体应用。学生复****原子结构、元素周期表、元素周期律的知识,预****本课内容;教师准备多媒体课件。【引入】在上面的学****中,我们知道门捷列夫预言未知元素的性质的根据是同周期、同主族元素性质的递变规律。这节课我们来具体研究一下门捷列夫是如何进行推测的,元素周期律和元素周期表在化学研究中的具体的应用又是什么?【板书】元素周期律二、元素周期表和元素周期律的应用【投影】元素周期律页共26页:..二、元素周期表和元素周期律的应用【设疑】通过之前的学****同学们掌握的元素周期表中同周期和同主族元素的原子半径的变化规律是什么?(同周期元素由左向右原子半径依次减小(不包括稀有气体),同主族元素由上向下原子半径依次增大)【设疑】所有元素中,原子半径最小的元素是什么?(氢元素)短周期元素中,原子半径最大的元素是什么?(Na)【练****A、B、C、D、E是核电荷数依次增大的五种短周期主族元素,原子半径按D、E、B、C、A顺序依次减小,B和E是同族,则下列推断中不正确的是:、B、、【投影】第三周期元素化合价的变化表【学生活动】观察上图,同学们归纳总结一下主族元素的最高正价和最低负价与元素原子的核外电子排布以及主族序数之间的关系?【讲解】根据上面的图示,可以总结出来主族元素的化合价的规律有:1、同周期由左向右主族元素的最高正价逐渐有+1价升高至+7价(O和F一般不呈现正价)2、同主族元素的最高正价和最低负价相同(注意O和F)3、主族元素的最高正价等于该元素的原子最外层电子数,也等于其主族序数4、非金属元素的最高正价和最低负价的绝对值之和等于8(H的最低负价为-1)【练****某主族元素R的最高正化合价与负化合价的代数和为4,下列有关叙述正确的是A、R一定是第四周期元素B、R的气态氢化物分子式为HR2页共26页:..C、R的气态氢化物比同周期其他元素的气态氢化物稳定D、R的气态氢化物的水溶液显碱性【练****五种短周期元素的原子半径、最高正化合价及负化合价见下表()元素代号LMQRT原子半径/+2+2+3+6,-2-、T两元素间可形成***、R两元素的简单离子的核外电子数可能相等【设疑】根据之前的学****同周期、同主族元素的金属性和非金属性变化的规律是什么?(同周期元素由左向右金属性减弱,非金属性增强;同主族元素由上向下金属性增强非金属性减弱)【设疑】短周期主族元素金属性最强的元素是什么?(Na)非金属性最强的元素是什么?(F)【学生活动】根据之前的学****总结比较元素的非金属性和金属性强弱的方法。【讲解】证明金属性强弱的方法有:1、单质与水(或酸)反应生成氢气的难易(金属性越强反应越容易)2、最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱(金属性越强氢氧化物的碱性越强)【讲解】证明非金属性强弱的方法有:1、单质与氢气反应生成气态氢化物的难易(非金属性越强反应越容易)2、最高价氧化物的水化物的酸性强弱(非金属性越强酸性越强)3、气态氢化物的稳定性(非金属性越强气态