【教学设计】《元素周期律》（人教）

元素周期律制作人：刘集中学 吴拉马加 教材分析 教学目标本节内容选自人教版化学2（必修）第一章物质结构 元素周期律第二节。本节教学安排在元素周期表的教学之后，由于元素周期律主要是在原子结构的基础上归纳得出的，原子结构知识是研究元素周期律的理论基础，如此安排，既有利于学生从本质上认识元素周期律，又有利于巩固原子结构的知识。将本节教材的教学安排在元素周期表的教学之后，由于元素周期表是元素周期律的具体表现形式，增强学生对元素周期律学习的探究性。本节教材内容属于基础理论的教学，在学生学习了钠、镁、铝、铁、硅、氯、硫、氮等八大元素及其化合物；以及碱金属、卤素知识；原子结构的理论知识等基础上引导学生探索元素性质和原子结构的关系，揭示元素周期律的实质。通过本节内容的学习，既能巩固原子结构的知识，又能巩固元素周期表的教学。通过本节内容的学习，可以促使学生对以前学过的知识进行概括、综合，实现由感性认识上升到理性认识；同时也能使学生以此为理论指导，来探索研究以后将要学习的化学知识。【知识与能力目标】1、了解原子的核外电子能量高低与分层排布的关系，了解核外电子分层排布规律；2、了解元素的原子结构和元素性质的周期性变；3、理解元素周期律的内容和实质；4、掌握元素化合价和元素在周期表中位置的关系；5、掌握元素周期表和元素周期律的应用；6、通过对前面所学知识的归纳比较，掌握“位、构、性”三者的关系。( 【过程与方法目标】1、培养学生对大量数据、事实进行分析、归纳和总结的能力；2、培养学生的逻辑推理能力；3、通过引导学生观察分析实验现象，培养学生的观察和分析问题的能力。【情感态度价值观目标】使学生了解元素周期律的重要意义，认识事物变化由量变引起质变的规律，对他们进行辩证唯物主义教育。 教学重难点【教学重点】1、 理解元素周期律的内容和实质；2、 掌握元素周期表和元素周期律的应用。【教学难点】通过对前面所学知识的归纳比较，掌握“位、构、性”三者的关系。 课前准备 教学用书、多媒体教学资料等 课时安排2课时 教学过程第一课时【导入】我们已学习了元素周期表的结构，那么这张表又有何意义呢？我们能否从其中总结出元素的某些性质规律，以方便我们应用，解决新的问题呢？这就是我们本节课所要研究的内容。【基础初探】【教师讲解】1、电子层(1)概念：在含有多个电子的原子里，把电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层(也称作洋葱式结构)。(2)不同电子层的表示及能量关系各电子层(由内到外)序号(n)1234567符号KLMNOPQ与原子核的距离由近到远能量由低到高2.电子的能量(1)在多电子原子中，电子的能量是不相同的。(2)电子能量与运动的区域。电子能量较低运动区域离核较近。电子能量较高运动区域离核较远。3电子排布的规律(1)电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。(3)原子最外层电子数不能超过8(K层为最外层时不能超过2)，次外层电子数不能超过18。4原子结构示意图(1)小圆圈和圆圈内的数字分别表示原子核及核内质子数。(2)弧线表示电子层。(3)弧线上的数字表示该电子层上的电子数，如(4)示例：写出下列原子的结构示意图O： Cl：【学生活动】探究原子核外电子的排布规律及应用(1)核电荷数120的元素的核外电子排布特点原子最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K；原子最外层有2个电子的元素：Be、Mg、He、Ca；原子最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar；原子最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：O；最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：Ne；原子电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al；原子电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be；原子次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si；原子内层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、P；(2)钾的原子结构示意图若画为，它违背了核外电子排布的哪条规律？试画出正确的钾的原子结构示意图。提示：违背了最外层电子数不能超过8个的规律；。【教师讲解】升华1原子核外电子排布规律的“四最”(1)“一个最低”能量最低原理：核外电子总是尽可能地先排布在能量最低的电子层。(2)“三个最多”各电子层的电子排布规律：各电子层最多容纳的电子数是2n2个。最外层电子数最多是8个(K层是最外层时，最多不超过2个)。次外层电子数最多是18个。注意：以上规律相互联系，不能孤立地去理解，如M层不是最外层时，其容纳的电子数最多为18，当其为最外层时，其容纳的电子数最多不超过8。原子最外层电子数为8(He为2个)时为稳定结构，当最外层电子不满8个(或2个)时为不稳定结构，不稳定结构在一定条件下可以变为稳定结构。升华2原子或离子结构示意图【课堂练习】题组1根据核外电子排布规律推断元素1下列说法中肯定错误的是() A某原子K层上只有一个电子B某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍C某离子M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍D某离子的核电荷数与最外电子层上的电子数相等【解析】K层、L层、M层上最多能容纳的电子数分别为2、8、18。K层上可排1个电子，也可排2个电子，所以A项有可能；当M层上排有电子时，L层已经排满电子，即排了8个电子，而M层最多可以排18个电子，所以B项错误；符合“某离子M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍”的离子可以是S2、Cl、K、Ca2等，C项正确；对D项来说，最外电子层上的电子数可为2或8，核电荷数和最外层电子数均为2的只有He，不符合条件，核电荷数和最外层电子数均为8的为O2，所以D项有可能。【答案】B2X和Y属短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Y位于X的前一周期，且最外层只有一个电子，下列的说法正确的是()AX可能是第二周期非金属元素BX可能是第三周期金属元素CY可能与X同主族DY一定是金属元素【解析】X可能是Li或Si，Y为H或Li。【答案】C题组2原子或离子结构示意图的分析3下列粒子的结构示意图中，错误的是()ABCD【解析】错误，K层最多只能容纳2个电子；错误，Cl的核电荷数为17；错误，最外层电子不能超过8个；错误，L层上电子为8个，M层上电子为5个。【答案】D4已知某粒子的结构示意图为。试回答：(1)当xy10时，该粒子为_(填“原子”、“阳离子”或“阴离子”)。(2)当y8时，粒子可能为_、_、_、_、_(填粒子符号)。(3)写出y3与y7的元素最高价氧化物对应水化物间发生反应的离子方程式：_。【解析】(1)当xy10时，x10y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子。(2)当y8时，应为有18个电子的粒子，可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子等。(3)y3时为铝原子，y7时为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝和高氯酸，反应的离子方程式为Al(OH)33H=Al33H2O。【答案】(1)原子(2)ArClS2KCa2(合理即可)(3)Al(OH)33H=Al33H2O题组3等电子粒子的分析5下列粒子中电子数和质子数相同的是()AH2O与OHBCl与HSCNH与Mg2DNH3与F【答案】B6A、B、C、D、E五种粒子(分子或离子)，它们都分别含有10个电子，已知它们有如下转化关系： ACDE；BC2D。(1)写出的离子方程式：_，写出的离子方程式：_。(2)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子：_。(3)除A、B外，请再写出两种含10个电子的阳离子：_。【解析】先列出常见的10电子粒子，对照分析找出其转化关系。(1)分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4；(2)阳离子：Na、Mg2、Al3、NH、H3O；(3)阴离子：F、O2、N3、OH、NH。其中发生信息模式的反应分别为OHNH加热= NH3H2O，OHH3O=2H2O，故A为NH，B为H3O，C为OH，D为H2O，E为NH3。【答案】(1)NHOH加热= NH3H2OH3OOH=2H2O(2)Ne、CH4(合理即可)(3)Na、Mg2(合理即可)【课堂小结】常见10电子、18电子的粒子(1、核外有10个电子的粒子：分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne；阳离子：Na、Mg2、Al3、NH、H3O；阴离子：N3、O2、F、OH、NH。(2、核外有18个电子的粒子：分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2等；阳离子：K、Ca2；阴离子：P3、S2、HS、Cl。【教师讲解】1、原子核外电子的周期性变化 (1)第一周期最外层电子数由12。(2)第二周期最外层电子数由18。(3)第三周期最外层电子数由18。结论：随着原子序数的递增，元素原子的电子层排布呈现周期性变化。2、原子半径的周期性变化同周期从左到右原子半径逐渐减小。结论：随着原子序数的递增，元素原子半径呈现由大到小的周期性变化。3、元素化合价的周期性变化随着原子序数的递增，元素的化合价呈周期性变化每周期：最高正价：17(第二周期为5)，负价：410。4、元素周期律(1)内容：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化。(2)实质：元素性质的周期性变化是核外电子排布呈周期性变化的必然结果。【活动探究】探究同周期元素的性质递变性(1)Na、Mg、Al金属性强弱的比较依据aNa、Mg、Al置换出水(或酸)中的氢时，由易到难的顺序为Na、Mg、Al。bNa、Mg、Al的最高价氧化物的水化物的碱性由强到弱的顺序为NaOHMg(OH)2Al(OH)3。结论：钠、镁、铝三种元素的金属性由强到弱的顺序为NaMgAl。(2)Si、P、S、Cl非金属性强弱的比较依据aSi、P、S、Cl的单质与H2化合时条件由易到难的顺序为Cl、S、P、Si。bSi、P、S、Cl的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3。结论：Si、P、S、Cl的非金属性由强到弱的顺序为ClSPSi。(3)同周期元素性质递变规律【教师讲解】元素周期表中的递变性规律归纳 内容同周期(从左到右)同主族(从上到下)原子结构电子层数相同依次增加最外层电子数依次增加相同原子半径逐渐减小逐渐增大元素的性质得电子能力逐渐增强逐渐减弱失电子能力逐渐减弱逐渐增强金属性逐渐减弱逐渐增强非金属性逐渐增强逐渐减弱离子阳离子氧化性增强减弱阴离子还原性减弱增强氢化物稳定性增强减弱还原性减弱增强最高价氧化物的水化物酸性增强减弱碱性减弱增强【课堂练习】题组1元素及其化合物的递变规律1. 已知同周期X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是HZO4H2YO4H3XO4，下列判断正确的是()A原子半径按X、Y、Z的顺序逐渐减小B单质的氧化性按X、Y、Z的顺序减弱C三种元素阴离子的还原性按X、Y、Z的顺序增强D气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序减弱【解析】同周期X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是HZO4H2YO4H3XO4，知X、Y、Z的原子序数为XYZYXB气态氢化物的稳定性：ZWXYCW的最高正化合价与负化合价的绝对值可能相等DZ的最高价氧化物的水化物可能为强碱【解析】虽然无法确定X、Y、Z、W是什么元素，但根据元素周期律可推知，原子半径：ZWXY，气态氢化物的稳定性：YXWZ，若W是Si，Si有4价(SiCl4)，有4价(SiH4)，X、Y、Z、W在第AA族区域，Z不可能是强碱。【答案】C题组2粒子半径大小的比较3以下元素都是短周期元素，已知离子aA2、bB、cC3、dD都具有相同的电子层结构，eE3比cC3半径大。则下列叙述中正确的是()A原子半径：ABEDCB原子序数：dcbaeC离子半径：ECDBAD单质还原性：ABDCE【解析】据eE3比cC3半径大可知，E与C同主族，且E在C的下一周期。关键是找出A、B、C、D这四种元素在周期表中的相对位置。根据aA2、bB、cC3、dD都具有相同的电子层结构及各自所带电荷数，可推出它们在周期表中的相对位置如下表：AAAAcC3dDbBaA2eE3因此，选项B错；原子半径是BAECD，选项A错；离子半径是eE3cC3dDbBaA2，选项C正确；单质的还原性为BAECD，选项D错。【答案】C4已知下列原子的半径：原子NSOSi半径r/1010m0.751.020.741.17根据以上数据，磷原子的半径可能是()A1.101010mB0.801010mC1.201010mD0.701010m【答案】A【题后归纳】粒子半径大小比较的三个角度(1)位置法：周期表中“左右，下上”(2)同元素的不同粒子，电子越多，半径越大，如FeFe2Fe3，ClCl(3)同电子数的不同离子，核电荷数越大，半径越小，如O2FNaMg2注意：所带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。例：比较r(Mg2)与r(K)可选r(Na)为参照，可知r(K)r(Na)r(Mg2)。第二课时【导入】复习提问上节课主要内容。【教师讲解】元素周期表的分区及化合价规律1金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律族周期A A A A A A A 01234567(1)金属元素与非金属元素的分区及性质递变：请填写出图中序号所示内容：增强增强增强增强AlSi金属非金属(2)第2、3、4、5、6周期除过渡元素外，依次有2、3、4、5、6种金属元素，有6、5、4、3、2种非金属元素(含稀有气体)。(3)分界线附近元素的性质：既表现出金属元素的性质，又表现出非金属元素的性质。2元素化合价与其在周期表中的位置关系(1)价电子定义：可在化学反应中发生变化、与元素的化合价有关的电子。具体内容：主族元素的价电子就是最外层电子，过渡元素的价电子包括最外层电子及次外层或倒数第三层的部分电子。(2)化合价规律【课堂练习】元素周期表和周期律的应用1、科学家预测原子序数为114的元素，具有相当稳定的同位素，它的位置在第七周期第A族，称为类铅。关于它的性质，预测错误的是()A它的最外层电子数为4B它的最高价氧化物的水化物是强酸C它具有2、4价D它的金属性比铅强【解析】由题意知，该元素位于第A族铅元素下面，金属性比铅强，D正确，B不正确；因处于第A族，其原子最外层有4个电子，A正确；由第A族元素常见化合物如CO、CO2、PbO2、PbSO4，可知C正确。【答案】B2、下列根据元素周期表和元素周期律得出的推断中，正确的是() A金属元素原子最外层电子数越少，该金属失电子能力越强B若存在简单阴离子R2，则R一定位于第A族CP和As都是第A族元素，则PH3的还原性比AsH3的还原性强D铅位于周期表中金属和非金属的交界处，可作半导体材料【解析】金属失电子能力强弱与原子核大小及电子层数有关，A错；R元素最低负价是2价，则最高正价是6价，属于第A族元素，B对；As和P是同主族元素，非金属性：PAs，则还原性：As3P3，C错；Pb是导体，D错误。【答案】B3、元素周期表具有重要的应用价值，其中之一是根据元素在周期表中的位置，推断其可能的用途，由此为人们寻找有价值的新材料、新产品提供便利。下列有关说法正确的是()A制造农药的元素主要位于元素周期表的左上方B制造半导体材料的元素主要位于元素周期表中金属与非金属的交界附近C制造金属材料的元素主要位于元素周期表的左方D制造催化剂的材料主要位于元素周期表的右方【解析】一般选择半导体材料要在元素周期表中金属与非金属的交界附近寻找，如硅和锗等；而农药中主要含有氯、磷、硫等元素，这些元素位于周期表的右上方；我们知道，过渡元素都是金属元素，常见的金属材料均位于这一区域，故制造金属材料时要将目光锁定在这一范围内；大多数催化剂的主要成分是金属，故催化剂的寻找也应在过渡元素这一范围。【答案】B4、如图是元素周期表的一部分，关于元素X、Y、Z的叙述正确的是()X的气态氢化物与Y的最高价氧化物对应的水化物能发生反应生成盐Y、Z的气态氢化物的水溶液的酸性：YYZB非金属性：XZYC离子半径：X2YZD原子序数：XYZ【解析】短周期Y和Z具有相同的电子层结构，可确定Y为Na，Z为F，进而确定X为S。A项，最外层电子数Z(7)X(6)Y(1)，错误；B项，非金属性Z(F)X(S)Y(Na)，错误；C项，离子半径X2(S2)Z(F)Y(Na)，错误。【答案】D题组2元素的综合推断3a、