必修2  第一章 物质结构 元素周期律

第二节 元素周期律教学设计

华师附中   吴燕萍

(一) 教材分析

         本章内容围绕着 ”位、构、性” 展开,第一节的第一课时介绍了元素周期表的基本构造及编排原则,使学生明白元素在周期表中的位置是由元素原子结构决定的,反过来,知道元素在周期表中的位置也可以推知元素原子结构,即位置和结构是等价的关系.

    第一节的第二课时,以碱金属和卤素为例,学习同主族元素的相似性和递变性,相似性是由于元素原子最外层电子数相同,递变性则是由于元素原子电子层数不同,使学生初步认识结构决定性质,以及初步学会由元素在周期表中的位置推断性质.第二节先介绍原子核外电子排布原则,进一步强化对结构的认识,再学习元素周期律.

    对于元素周期律的认识,教材围绕了两个科学探究栏目进行学习：一是探究1～18号元素的电子层排布、原子半径、化合价随原子序数递增的变化规律，二是探究第三周期元素性质的递变规律。由结构到性质,最后得出结论:元素性质的周期性变化是元素原子结构周期性变化的必然结果.所以说教材的设计是完全围绕着”位构性”展开的,形成的知识网络具有系统性和完整性，并使学生对事物规律性的存在和原因有更深层次的理解

(二) 学情分析

1. 学生已经学习钠、铝、硅、氯、硫、氮等元素化合物相关性质，为元素周期律的学习提供了充分的感性资料；

2. 学生学习了原子结构和周期表的构造，及同主族元素性质的相似性和递变规律，对原子结构与元素化学性质之间的关系有了初步的认识;

3. 知道判断元素的金属性和非金属性强弱的方法.

(三) 教学目标

1．知识与技能：

（1）了解同周期元素原子结构与元素性质的递变规律。

（2）掌握元素周期律的涵义。

2．过程与方法：

(1)通过生活中的例子,使学生明白什么叫做递变性,什么叫做周期性变化;

(2) 通过观察同一周期元素原子结构,原子半径及最高正化合价和最低负化合价的变化规律,推广到整个周期表的元素,来学习随着原子序数递增,元素结构和性质呈周期性变化;

(3) 通过课本第14页科学探究的表格, 让学生找出规律性和特殊性,提高学生数据处理能力;

(4)通过对Na、Mg、Al分别与水、酸反应的实验现象的观察和分析，初步了解“对比”实验中“控制变量”的思维，初步体会从实验现象分析上升到理论知识的理性思维过程。

3．情感态度与价值观：

（1）在探究同一周期从左到右金属性非金属性变化规律中,学生体验了”猜想-设计方案-做实验或收集资料-得出结论”的探究过程,使学生体会科研的一般流程,激发他们对科学研究的兴趣.

（2）通过介绍制冷剂氟利昂的发现过程,说明元素周期表是科学家手中的一张”王牌”,增强学生进一步研究元素周期表规律的兴趣以及为改善人类物质文明和精神文明的强烈使命感.

(四) 教学策略

1.         先引出本节课的学习任务、要解决的问题及采用的学习方法,让学生可以带着目的和方法去进行后续的学习,也有利于增强学生学习的信心;

2.         根据学生现有的知识水平循序渐进,例如先让学生自己在学案上填上短周期元素的最高正化合价和最低负化合价(由熟悉的元素推广到其他元素),再与课本上给出的化合价进行核对,对得上的就是符合规律的,对不上的就是它的特殊性.这种规律中存在的特殊性激发了学生进一步探究的欲望.

3.         充分利用教材提供的素材，本节教材给出的数据或资料信息更适合用作学生的工具书,一方面学生会更重视翻阅课本,一方面也培养了学生遇到困难可以自己去查找资料文献的意识.

4.         采用探究式学习的模式突破教学的重点和难点;

5.         教学过程中不断渗透”位构性”的观念;

6.         最后,通过制冷剂氟利昂的发现过程,使学生明白元素周期律的重要用途,激发他们进一步探究元素周期律的兴趣.

(五) 教学过程:

[引入] 前面我们学习了元素周期表,横行称为周期,大家有没有思考过为什么要把行称为周期?今天我们要解决的就是这个问题.

 第10周就要中段考了,在学校我们通常以周来计时间,1周7天,从星期一到星期七,所以,在同一周内,星期几是递增的.扩展到一年,一年有56周,每周都重复相同的规律,都是从星期一到星期七,所以,从1年来看,星期几就是呈周期性变化.

[板书]  同一周, 星期几 递增

       扩展到一年,星期几呈周期性变化

[投影] 周期性：每个周期都 重复着相同的变化规律。

[讲述]元素周期表的横行称为周期,我们可以预测,每个横行都在重复相同的变化规律.

这节的学习方法: 由同一周期元素结构和性质的规律性变化推广到整个周期表元素的规律性变化.

在这章的学习过程中,我们要始终贯彻”位、构、性”的观念.

[提问] 大家还记得位置和结构是如何联系起来的吗?

[学生很容易得出] 电子层数=周期序数 ; 最外层电子数=主族序数

[投影]

[讲述] 结构和位置是等价的,我们知道结构决定性质,所以位置也决定性质,我们现在是学

位置怎样决定性质,以后大家要能够根据位置来预测性质.

[以旧引新] 位置包括了周期和族,我们上节课学过了同一主族从上到下有相似性(化学性质和化合价) 和递变性(原子半径、金属性和非金属性).这节课学习同一周期从左到右,结构和性质变化的规律.

[学生活动] 完成学案1

观察同一周期元素原子的核外电子排布有什么规律性:             ;

推广到整个周期表的元素,随着原子序数的递增,元素原子的核外电子排布          .

[教师]同一周期,随着原子序数的递增,元素原子的最外层电子数递增;---递变性

推广到整个周期表的元素,随着原子序数的递增,元素原子的核外电子排布呈周期性变化.

[教师]大家完成学案2,标出短周期中主族元素的最高正化合价和最低负化合价,写完以后与课本第14页科学探究1的表格中的结果对照,能对得上的则是符合规律的,对不上的就是它的特殊性,并思考是什么因素决定了元素的化合价.

[学生活动]完成学案2

[引导]Na、Mg、Al对应的最高正化合价是+1,+2,+3,为什么?

跟它们的最外层电子数有关,它们分别失去1,2,3个电子达到稳定结构.所以,主族元素的最高正化合价=原子最外层电子数.

由此,可推知Si,P,S,Cl最高正化合价是+4,+5,+6,+7

因为同一主族元素原子的最外层电子数相等,所以其他周期的主族元素的最高正化合价也是这种规律.

也就是说ⅠA(+1)ⅡA(+2)ⅢA(+3)ⅣA(+4)ⅤA(+5)ⅥA(+6)ⅦA(+7),大家核对课本第14页科学探究1的表格,看看是不是.

[学生]很容易就会发现O和F没有正的化合价.

[教师]这就是O和F的特殊性,因为它们的非金属性太强了,只能得电子不能失电子,所以只有负的化合价没有正的化合价.

[引导]再看最低负化合价,先看我们熟悉的F,Cl(-1价),O,S(-2)价,为什么?最低负化合价跟什么因素有关?

[学生]因为它们分别要得到1个电子和2个电子才能达到8电子稳定结构.最低负化合价=最外层电子数-8

[教师]非常好,所以最低负化合价分别为:ⅦA(-1),ⅥA(-2),ⅤA(-3),ⅣA(-4),大家还有没有发现什么特殊性?

[学生]金属元素都只有正的化合价而没有负化合价.

结论:推广到整个周期表的元素,随着原子序数的递增,元素化合价呈周期性变化.

[学生练习]已知某非金属X的氢化物为H_nX,则它的最高正化合价为     ,最高价氧化物的水化物的化学式为        .

[学生活动]完成学案3,观察同一周期元素原子半径变化的规律性,并思考影响原子半径的因素.

[学生] 同一周期,从左到右,原子半径递减

[练习]比较Na, S, Cl的原子半径大小

[学生结果表达]并追问你是怎样思考的?

[学生]按照位置,同一周期,从左到右原子半径越来越小

[教师点评]很好,根据位置比较原子半径大小,同一周期,同左到右,原子半径递减,同一主族,从上到下原子半径递增.

[引导]从结构的角度看,影响原子半径大小的因素:

(1)     电子层数相同时,影响原子半径的因素是: 核电荷数,核电荷数对核外电子有引力,这可以理解为是一种使原子收缩的作用力,核电荷数越大,这种引力就越强,半径就越小.

(2)     最外层电子数相同时,影响原子半径的因素是:电子层数,电子层数越大,半径越小.

[提问] 比较Be和Na原子半径大小;比较Li和Mg的原子半径大小

[教师点评] 根据位置判断,Na>Be,但Li和Mg难以比较,所以根据位置或结构来判断半径大小也是存在局限性的.

练习1比较下列微粒半径大小：

(1)   Na⁺，Mg²⁺， O^{2- ，}F^-                                                ;

(2)   Na     K                   (3)   Na     S    Cl                         ; 

(4)   O       O^2-                (5)   Mg       Mg²⁺

练习2已知短周期元素的离子：aA²⁺、bB⁺、cC^2–、dD^–具有相同的电子层结构，则下列说法正确的是    (                     )

A、A元素与C元素在同一周期        B、原子半径：A>B>C>D
C、b = d +2                         D、离子半径：D^–> C^2–> B⁺> A²⁺

[小结] 随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子数、原子半径和化合价都呈现出周期性的变化

[学生活动]完成学案4

从理论预测同周期主族元素从左到右金属性和非金属性如何变化?

 [学生] 预测同周期从左到右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强.因为从左到右,原子半径越来越小,原子核对最外层电子的吸引力逐渐增强,所以原子失电子能力减弱,得电子能力增强.

[回顾] 比较金属性和非金属性强弱的方法有哪些?

[投影]

比较金属性强弱	比较非金属性强弱
最高价氧化物的水化物的碱性强弱； 与H2O（或酸）反应置换出氢气的难易程度； 3.       置换反应	最高价氧化物的水化物的酸性强弱； 与氢气反应的难易程度； 氢化物的稳定性； 4.       置换反应

[学生活动]设计实验方案或收集资料验证你的猜想.

[结果讨论]

[学生实验1] Mg和水反应 ,观察该反应能否发生,若发生,反应的难易程度如何(与Na和水反应相比) ?

[学生实验2]比较Mg与Al分别和稀盐酸反应的剧烈程度.(注意:控制盐酸的浓度及用量,反应温度,镁条和铝片的表面积一样)

[教师] 由以上实验现象可以得出结论:金属性Na>Mg>Al

[学生活动]

元素符号	Si	P	S	Cl
①     质与H2化合的难易	高温	磷蒸气	加热	光照或点燃爆炸化合
②     态氢化物的稳定性	SiH4 很不稳定	PH3 不稳定	H2S 不很稳定	HCl 稳定
③     高价氧化物对应水化物的酸性	H2SiO3极弱酸	H3PO4中强酸	H2SO4强酸	HClO4最强酸
结论	非金属性: Si<P<S<Cl

[结论]同一周期主族元素,随着原子序数的增加,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强.

推广到整个周期表的元素,随着原子序数的递增,元素金属性和非金属性呈周期性变化.

[练习]预测第四周期中

碱性强弱：KOH       Ca(OH)₂    Ge(OH)₄  

酸性强弱：HAsO₃    H₂SeO₄      HBrO₄

氢化物的稳定性：AsH₃    H₂Se      HBr

[投影]

 

[投影并讲述] 制冷剂氟利昂的发现过程.

元素周期表是科学家手中的一张”王牌”,科学家要寻找某种特定用途的物质,一般是在元素周期表的指引下完成的,例如我们刚刚介绍的氟利昂,但是后来人们发现氟利昂会加速臭氧层空洞,所以这就要求我们一代代的科学家要为改善人类物质文明和精神文明前仆后继,你们将来也有可能加入到这些科学家里面哦.

巩固性练习:  1.金属性最强的元素（不包括放射性元素）是            ；

2.最活泼的非金属元素是       ；3. 最高价氧化物对应水化物的酸性最强的元素是     ；

4.最高价氧化物对应水化物的碱性最强的元素（不包括放射性元素）是            。

5.处于同周期的相邻两种元素A和B，A的最高价氧化物的水化物的碱性比B弱，A处于B的          边（左或右）；B的原子半径比A          。

6.处于同周期的相邻两种元素A和B，A的最高价氧化物的水化物的酸性比B弱，

A处于B的          边（左或右）；B的原子半径比A          。

7、某元素的最高化合价为m,它的最高价氧化物对应的水化物的分子中有b个氧原子,则这种最高价氧化物对应的水化物的化学式为(       )

A、H_m+2bXO_b             B、H_m-2bXO_b              C、H_b+mXO_b            D、H_2b-mXO_b

8、下列说法正确的是
A．S^2- 、 Cl^- 、 F^-的还原性依次减弱          B．H₂S、H₂Se、HF的热稳定性依次增强
C．NaOH、KOH、Mg(OH)₂的碱性依次减弱      D．Cl、S、N元素的非金属性依次增强

9、下图是元素周期表的一部分，若X原子的最外层电子数比次外层电子数少3，下列说法不正确的是（　　　）

W
X	Y	Z

Ａ、Ｘ、Ｙ、Ｚ的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱关系是：

Ｚ＞Ｙ＞Ｘ

Ｂ、Ｚ的氢化物比Ｘ的氢化物稳定

Ｃ、Ｘ、Ｙ、Ｚ各元素的最高正价与最低负价的绝对值之和均为８

Ｄ、原子半径的大小顺序：Ｚ＞Ｙ＞Ｘ＞Ｗ

(六) 教学反思

    课开始时,问学生在同一周内,星期几是呈什么变化规律,有学生答”周期性变化”,说明学生根本就不懂什么是周期性变化.事实证明,这是一个非常好的切入点,同一周内,从星期一到星期七,递增;一年有56周,每周都重复这种变化,所以在一年内星期几就是呈周期性变化.再结合投影:周期性变化就是每个周期都重复相同的变化规律.至此,学生就明白了什么是递变性,什么是周期性变化.

   一开始时,通过提问”我们已经学过元素周期表,横行叫做周期,大家有没有思考过为什么叫做周期?”引入,使学生明白这节课要以周期为单位进行研究.

   整节课都采用循序渐进的方式进行教学,注重学生知识形成的过程,所以整节课学生的参与度较高.