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1、2022年高中化學(大綱版)第一冊 第五章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律 第二節(jié)元素周期律(第二課時)
[板書]第二節(jié) 元素周期律(第二課時)
[引言]從上一節(jié)我們分析3~9、11~17號元素的得失電子能力強弱知道:當電子層數(shù)相同時,隨著元素原子序數(shù)的遞增,最外層電子數(shù)從1遞增到8,原子半徑逐漸減小,原子核對外層電子的吸引力逐漸增強,因而失電子能力逐漸減弱,得電子能力逐漸增強,即元素的金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強。那么,假如我們要用實驗來驗證這個結(jié)論,又應從哪些方面著手呢?這就是我們本節(jié)課所要學習的內(nèi)容。
[師]請大家結(jié)合課前預習知識回答:判斷元素金屬性和非金屬性的依據(jù)。
[學生回答
2、,教師板書]
判斷元素金屬性強弱的依據(jù):
1.單質(zhì)跟水(或酸)反應置換出氫的難易;
2.最高價氧化物的水化物——氫氧化物的堿性強弱。
判斷元素非金屬性強弱的依據(jù):
1.跟氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度以及氫化物的穩(wěn)定性;
2.元素最高價氧化物的水化物的酸性強弱。
[過渡]下面,我們就按照這個標準,以11~18號元素為例,來研究元素的金屬性和非金屬性的變化情況。為了使我們更好地理解本節(jié)課的內(nèi)容,請大家先填寫下表。
[投影]填寫下列各元素的氣態(tài)氫化物、最高價氧化物及最高價氧化物對應水化物的化學式:
原子序數(shù)
11
12
13
14
15
16
17
18
元素符號
3、
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
氣態(tài)氫化物
—
—
—
①
②
③
④
—
最高價氧化物
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
—
最高價氧化物的水化物
—
注:“—”不填。
〔按序號依次填為:SiH4、PH3、H2S、HCl、Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7、NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3、H4SiO4、H3PO4、H2SO4、HClO4?!?
〔以上表格可由教師和學生一同完成,也可由學生上黑板填寫,教師對畫線物質(zhì),須簡要說明。〕
[師]一般,對于金屬元素
4、我們主要研究其金屬性,對于非金屬元素我們主要研究其非金屬性。下面我們通過實驗來研究Na、Mg、Al三種金屬元素的金屬性強弱。
[演示實驗5—1]
滴有酚酞的水
[師]請大家分別描述實驗現(xiàn)象(注意反應現(xiàn)象的劇烈程度)。
[學生甲]Na在常溫下,與水劇烈反應,浮于水面在水面四處游動,同時產(chǎn)生大量無色氣體,溶液變紅。
[學生乙]常溫下,Mg與冷水不反應。
[學生丙]Mg在常溫下,與水的反應無明顯現(xiàn)象;加熱時,鎂帶表面有大量氣泡出現(xiàn),溶液變紅。
[學生?。軦l在常溫或加熱下,遇水無明顯現(xiàn)象。
[評價]Mg與H2O反應在常溫下現(xiàn)象不明顯,但并非與冷水不反應。所以,丙同學是正確的。
[追
5、問]上述現(xiàn)象說明了Na、Mg、Al的金屬性強弱順序怎樣?
[生]Na的金屬性最強,Mg次之,Al最弱。
[師]也即Na、Mg、Al的金屬性強弱順序為Na>Mg>Al
[板書]金屬性Na>Mg>Al
[師]請大家預測一下,Mg、Al分別與稀鹽酸反應時,現(xiàn)象是否會相同?若不同,應該有什么區(qū)別?
[生]Mg與鹽酸反應要比Al與鹽酸反應劇烈。
[師]實踐是檢驗真理的唯一標準。下面,我們通過實驗來進行驗證。
[演示實驗5—2]
1 mol·L-1鹽酸
[同時讓附近的學生用手摸一下試管的外壁,請這位同學告訴大家,兩支試管的溫度是否一樣?]
[生]與Mg反應的試管壁溫度高,與Al反應的試
6、管壁溫度低。
(建議:將此實驗在培養(yǎng)皿中進行,并用投影展示在屏幕上,可以更好地區(qū)分氣泡的劇烈程度。)
[師]從剛才的實驗現(xiàn)象我們可知,Mg與稀HCl的反應比Al與稀鹽酸的反應要劇烈得多,同時放出大量的熱。這說明大家的預測是正確的。根據(jù)Na、Mg、Al三者的金屬性強弱順序,我們可推知,Na與HCl反應將會更劇烈,甚至發(fā)生爆炸。
請大家寫出上述反應的化學方程式。
[學生活動,教師巡視,并糾正錯誤]
[2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑]
[過渡]
7、現(xiàn)在,我們再來認識一下Na、Mg、Al的氧化物及其最高價氧化物的水化物的性質(zhì)。
[師]在初中,我們曾經(jīng)學過酸性氧化物和堿性氧化物的概念。那么,Na2O、MgO、Al2O3分別屬于哪類氧化物?為什么?
[生甲]甲回答:它們均為堿性氧化物。因為它們都是金屬氧化物。
乙回答:Na2O、MgO為堿性氧化物,因為它們可以和酸反應生成鹽和水;Al2O3為兩性氧化物,因為它既能與酸反應生成鹽和水,又能和堿反應生成鹽和水。
[師]乙的回答是正確的。堿性氧化物均為金屬氧化物,但金屬氧化物不一定是堿性氧化物。判斷堿性氧化物的標準是看該氧化物能否和酸反應生成鹽和水,判斷酸性氧化物的標準是看該氧化物能否和堿反
8、應生成鹽和水;若某氧化物既能和酸反應生成鹽和水,又能和堿反應生成鹽和水,則我們稱其為兩性氧化物。
[板書]兩性氧化物。
[師]Al2O3就是這樣的兩性氧化物,請大家寫出Al2O3分別與HCl和NaOH反應的化學方程式。已知Al2O3與NaOH反應生成的鹽是偏鋁酸鈉(NaAlO2)。
[學生活動,教師板書]
Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O
[師]請把自己所寫的化學方程式與黑板上的相對照,看是否正確。
[過渡]Na、Mg、Al對應的最高價氧化物的水化物是:NaOH、 Mg(OH)2、Al(OH)3。那么,Al(OH
9、)3會不會也像Al2O3一樣具有兩性呢?下面,我們通過實驗來進行研究。
[演示實驗5—3] 1 mol·L-1 AlCl3+3 mol·L-1 NaOH 制取Al(OH)3↓
Al(OH)3+3 mol·L-1 H2SO4
Al(OH)3+6 mol·L-1 NaOH
[師]請大家描述以上實驗現(xiàn)象。
[生]AlCl3和NaOH溶液相遇有白色絮狀沉淀生成,該沉淀既能溶于H2SO4,又能溶于NaOH。
[師]回答得很好。上述實驗證明,Al(OH)3與Al2O3一樣,顯兩性。
[講述]像Al(OH)3這樣既能跟酸起反應,又能與堿起反應的氫氧化物,叫兩性氫氧化物。
[板書]兩性氫
10、氧化物。
[師]請大家寫出以上反應的化學方程式[請一位同學上黑板板書]
AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl
2Al(OH)3+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2O
Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O
[師]NaOH是我們熟知的強堿,Al(OH)3顯兩性,那么Mg(OH)2的堿性與NaOH和Al(OH)3相比怎樣呢?
[生]Mg(OH)2的堿性應弱于NaOH,強于Al(OH)3。
[師]十分正確。Mg(OH)2屬中強堿。由此我們可得出如下結(jié)論:
[講解并板書]堿性強弱 NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
[思考]Mg(O
11、H)2是否會溶于NaOH?
[學生思考后回答]
[甲]不會。
[乙]會。
[實驗驗證]取一盛有MgCl2溶液的試管,向其中滴加6 mol·L-1 NaOH溶液,直至過量,出現(xiàn)的白色沉淀不會消失。
[過渡]上面我們研究了11~18號元素中金屬元素的金屬性。下面我們來研究非金屬元素的非金屬性。
[師]請大家根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的知識,判斷下列元素的非金屬性強弱。
[板書]Si P S Cl
[與學生共同得出]非金屬性的強弱Si<P<S<Cl
[板書]非金屬性的強弱 Si<P<S<Cl
[師]請大家根據(jù)我們剛學過的判斷元素非金屬性強弱的依據(jù),做如下練習:
[板書]氫
12、化物穩(wěn)定性強弱順序 SiH4 PH3 H2S HCl
酸性強弱順序 H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4
[學生活動]
[請學生說出結(jié)果,教師把“<”“>”填在上述板書中適當?shù)奈恢茫?
[師]請大家預言一下,H2與S生成H2S易,還是H2與Cl2生成HCl易?Si與H2?P與H2呢?
[生]應是H2與Cl2生成HCl易,H2與S反應次之,P與H2反應困難,Si與H2反應更難。
[師]大家對Si、P、S、Cl元素氫化物的穩(wěn)定性強弱順序及其最高價氧化物的水化物酸性強弱的判斷是否正確?剛才的預言是否準確呢?請大家參考正確答案,閱讀課本P99和P1
13、00上的有關(guān)內(nèi)容。
[學生活動,閱讀課本]
[師]本節(jié)課我們的研究結(jié)論可用以下兩表來表示。
[投影展示表5—9、5—10]
表5—9 鈉、鎂、鋁的性質(zhì)比較
性質(zhì)
Na
Mg
Al
單質(zhì)與水(或酸)的反應情況
與冷水劇烈反應放出氫氣
與冷水反應緩慢,與沸水迅速反應,放出氫氣,與酸劇烈反應放出氫氣
與酸迅速反應放出氫氣
最高價氧化物對應水化物的堿性強弱
NaOH
強堿
Mg(OH)2
中強堿
Al(OH)3
兩性氫氧化物
表5—10 硅、磷、硫、氯的性質(zhì)比較
性質(zhì)
Si
P
S
Cl
非金屬單質(zhì)與氫氣反應的條件
高溫
磷蒸氣與氫氣能反
14、應
須加熱
光照或點燃時發(fā)生爆炸而化合
最高價氧化物對應水化物的酸性強弱
H4SiO4
弱酸
H3PO4
中強酸
H2SO4
強酸
HClO4是比H2SO4更強的酸
[師]因為18號元素氬是一種稀有氣體元素,一般情況下難與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應。因此,我們不研究它的性質(zhì)。
[師]綜上所述,我們可以從11~18號元素性質(zhì)的變化中得出如下結(jié)論:
[講解并板書]
[師]如果我們對其他元素進行同樣的研究,也會得出類似的結(jié)論。元素的金屬性和非金屬性隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律,是元素周期律的必然體現(xiàn)。
[投影練習]用元素符號回答原子序數(shù)11~18號元素的有關(guān)問題(課
15、本P101—1)
(1)除稀有氣體外,原子半徑最大的是 。
(2)最高價氧化物的水化物堿性最強的是 。
(3)最高價氧化物的水化物呈兩性的是 。
(4)最高價氧化物的水化物酸性最強的是 。
(5)能形成氣態(tài)氫化物且最穩(wěn)定的是 。
[答案:(1)Na (2)Na (3)Al (4)Cl (5)Cl
注:此處(2)、(3)、(4)、(5)分別容易錯填為:NaOH、Al(OH)3、HClO4、HCl]
[問題探究]除課本中提到的比較元素的金屬性、非金屬性強弱的依據(jù)外,還有哪些比較依據(jù)?
[學生甲
16、]金屬性強弱的比較依據(jù):
(1)金屬間的置換反應,強置換弱。
(2)單質(zhì)的還原性(或離子的氧化性),單質(zhì)的還原性越強,對應元素的金屬性越強。
[學生乙]非金屬性強弱的比較依據(jù):
(1)單質(zhì)的氧化性或?qū)x子的還原性;單質(zhì)的氧化性越強,對應陰離子的還原性越弱,說明其非金屬越強。
(4)非金屬單質(zhì)間的置換反應,強置換弱。
[師]回答很好,應將這些依據(jù)一并記住,用于金屬性與非金屬性的強弱判斷上。
[小結(jié)]本節(jié)課我們用實驗及推理的方式重新鞏固了元素周期律,同時認識了兩性氧化物和兩性氫氧化物兩個概念。
[布置作業(yè)]1.課本習題二、1、6、7
2.寫出Al2O3、Al(OH)3分別與強酸
17、強堿反應的離子方程式。
3.模仿本書附錄,畫一張元素周期表,下節(jié)課上課時帶上。(不用寫外圍電子構(gòu)型)
作業(yè)說明:
關(guān)于兩性氧化物和氫氧化物的知識,理解起來并不難,學生在此處極易出現(xiàn)的錯誤是,Al2O3、Al(OH)3與堿反應的方程式易寫錯,因此特意布置了作業(yè)2。
給學生布置作業(yè)3的目的是:為下一節(jié)課元素周期表的講授做基礎(chǔ),預先沒告訴學生制表目的,則其在繪制元素周期表時,自然會有各種各樣的疑問,包括為什么老師要讓我們這樣做?周期表中的A、B分別代表什么?為什么元素非要按這種形式排列等等,旨在讓學生先疑惑而后解惑,從而為下一節(jié)“元素周期表”的講授作一個很好的鋪墊。
●板書設(shè)計
第二節(jié)
18、 元素周期律(第二課時)
判斷元素金屬性強弱的依據(jù):
1.單質(zhì)跟水(或酸)反應置換出氫的難易。
2.元素最高價氧化物的水化物——氫氧化物的堿性強弱。
金屬性 Na>Mg>Al
堿性強弱
NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
判斷元素非金屬性強弱的依據(jù):
1.跟氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度及氫化物的穩(wěn)定性。
2.元素最高價氧化物的水化物的酸性強弱。
非金屬性 Si<P<S<Cl
氫化物穩(wěn)定性 SiH4<PH3<H2S<HCl
酸性強弱順序
H4SiO4>H3PO4>H2SO4>HClO4
副板書
兩性氧化物:
Al2O3+6HCl===2AlCl3+
19、3H2O
Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O
兩性氫氧化物:
AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl
2Al(OH)3+3H2SO4===Al2(SO4)3+6H2O
Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O
●教學說明
本節(jié)課因為有演示實驗,也是本章的第一次實驗,根據(jù)高一學生的心理特點,講授此課并不會顯得十分枯燥,但本節(jié)內(nèi)容的目的是在實驗驗證的基礎(chǔ)上來幫助學生鞏固和理解元素周期律的實質(zhì)的。若教師引導不好,往往易使實驗起到喧賓奪主的作用。因此,教師在講授本節(jié)內(nèi)容時,一定要注意讓學生參與到教學活動中來,讓其既動手練習,又動腦思考,從而激活他們的思維,使其認識上升到認知的高度,并鍛煉他們的抽象思維推理能力。