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2019-2020年高中化學(xué)《元素周期表》教案21 新人教版必修2 ●教學(xué)目標 1.使學(xué)生了解元素周期表的結(jié)構(gòu)以及周期、族等概念。 2.使學(xué)生理解同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，并能運用原子結(jié)構(gòu)理論解釋這些遞變規(guī)律。 3.使學(xué)生了解原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)及該元素在周期表中的位置三者間的關(guān)系，初步學(xué)會運用周期表。 4.通過對元素周期律的發(fā)現(xiàn)及元素周期表的編制過程的了解，使學(xué)生正確認識科學(xué)發(fā)展的歷程，并以此來引導(dǎo)自己的實踐，同時促使他們逐漸形成為科學(xué)獻身的高貴品質(zhì)。 5.使學(xué)生了解元素周期律和周期表的意義，認識事物變化由量變引起質(zhì)變的規(guī)律，對他們進行辯證唯物主義教育。 6.使學(xué)生對核素、同位素及元素相對原子質(zhì)量的測定有常識性的認識。 ●教學(xué)重點  元素周期表的結(jié)構(gòu)、元素的性質(zhì)、元素在周期表中的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 ●教學(xué)難點 元素的性質(zhì)、元素在周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系、核素、同位素。 ●課時安排 3課時 ●教學(xué)用具 投影儀、膠片、元素周期表掛圖 ●教學(xué)方法 啟發(fā)、誘導(dǎo)、閱讀、討論、練習(xí)、探究等。 ●教學(xué)過程 ★第一課時 ［引言］上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了元素周期律，知道元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化。那么，有沒有一種工具可以把我們已知的一百多種元素之間的這種周期性很好地表現(xiàn)出來呢？答案是肯定的。那就是元素周期表，也是我們本節(jié)課所要講的主要內(nèi)容。 ［板書］第一節(jié) 元素周期表(第一課時) ［師］請大家拿出自己親手繪制的元素周期表。 ［學(xué)生取表，教師把元素周期表的掛圖掛于黑板上］ ［師］根據(jù)元素周期律，把電子層數(shù)目相同的各種元素，按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成橫行；再把不同橫行中最外層的電子數(shù)相同的元素，按電子層數(shù)遞增的順序由上而下排成縱行。這樣，就可以得到一個表，這個表就叫元素周期表。元素周期表有不同的形式，我們這里介紹的是其中一種常見的形式。 元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，它反映了元素之間相互聯(lián)系的規(guī)律，是我們學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具。下面我們就來學(xué)習(xí)元素周期表的有關(guān)知識。 首先，我們來認識元素周期表的結(jié)構(gòu)。 ［板書］元素周期表的結(jié)構(gòu) ［師］數(shù)一數(shù)元素周期表有多少個橫行？多少個縱行？ ［生］(數(shù)后回答)有7個橫行，18個縱行。 ［師］對。我們把元素周期表中的每一個橫行稱作一個周期，每一個縱行稱作一族。下面，我們先來認識元素周期表中的橫行——周期。 ［板書］1.周期 ［師］元素周期表中共有7個周期，請大家閱讀課本P104的有關(guān)內(nèi)容。 ［學(xué)生活動］ ［問］把不同的元素排在同一個橫行即同一個周期的依據(jù)是什么？ ［生］依據(jù)為具有相同電子層數(shù)的元素按照原子序數(shù)遞增的順序排列在一個橫行里。 ［問］周期序數(shù)與什么有關(guān)？ ［生］周期序數(shù)等于該周期元素具有的電子層數(shù)。 ［師］如此，我們可以得出如下結(jié)論： ［板書］周期序數(shù)=電子層數(shù) ［投影練習(xí)］已知鎂元素和溴元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖： 它們分別位于第幾周期？為什么？ ［生］鎂有三個電子層，位于第三周期；溴有四個電子層，位于第四周期。 ［師］請把所得結(jié)論與元素周期表相對照，看是否正確。 ［學(xué)生看元素周期表］ ［師］元素周期表中，我們把1、2、3周期稱為短周期，4、5、6周期稱為長周期，第7周期稱為不完全周期，因為一直有未知元素在發(fā)現(xiàn)。 ［請大家根據(jù)自己繪制的元素周期表，完成下表內(nèi)容。(課本P105表5—11)］ ［投影］ 表5—11 周期表的有關(guān)知識 類別 周期序數(shù) 起止元素 包括元素種數(shù) 核外電子層數(shù) 短周期 1 H—He 2 1 2 Li—Ne 8 2 3 Na—Ar 8 3 長周期 4 K—Kr 18 4 5 Rb—Xe 18 5 6 Cs—Rn 32 6 不完全周期 7 Fr—112號 26 7 ［學(xué)生活動，讓一個學(xué)生把結(jié)果寫在膠片上］ ［師］從上面我們所填表的結(jié)果可知，在元素周期表的7個周期中，除第1周期只包括氫和氦，第7周期尚未填滿外，每一周期的元素都是從最外層電子數(shù)為1的堿金屬開始，逐步過渡到最外層電子數(shù)為7的鹵素，最后以最外層電子數(shù)為8的稀有氣體結(jié)束。 需作說明的是：第6周期中，57號元素鑭(La)到71號元素镥(Lu)，共15種元素，它們原子的電子層結(jié)構(gòu)和性質(zhì)十分相似，總稱鑭系元素。第7周期中，89號元素錒(Ac)到103號元素鐒(Lr)，共15種元素，它們原子的電子層結(jié)構(gòu)和性質(zhì)也十分相似，總稱錒系元素。為了使表的結(jié)構(gòu)緊湊，將全體鑭系元素和錒系元素分別按周期各放在同一個格內(nèi)，并按原子序數(shù)遞增的順序，把它們分兩行另列在表的下方。在錒系元素中92號元素鈾(U)以后的各種元素，多數(shù)是人工進行核反應(yīng)制得的元素，這些元素又叫做超鈾元素。 元素周期表上列出來的元素共有112種，而事實上現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的元素還有：114號、116號、118號元素。 ［過渡］學(xué)完了元素周期表中的橫行——周期，我們再來認識元素周期表中的縱行——族。 ［板書］2.族 ［師］請大家數(shù)一下，周期表中共有多少個縱行？ ［生］18個。 ［師］在每一個縱行的上面，分別有羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ、……及A、B、0等字樣，它們分別表示什么意思呢？ 請大家閱讀課本P105有關(guān)內(nèi)容。 ［學(xué)生活動］ ［教師板書］ ［師］羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等表示什么意思？ ［生］族序數(shù)。 ［師］A、B又分別表示什么呢？ ［生］A表示主族，B表示副族。 ［師］什么是主族？什么是副族？ ［生］由短周期元素和長周期元素共同構(gòu)成的族，叫做主族；完全由長周期元素構(gòu)成的族，叫做副族。 ［師］元素周期表中共有多少個主族？多少個副族？ ［生］7個主族、7個副族。 ［師］元素周期表中還有哪些縱行沒提到？ ［生］零族和第Ⅷ族。 ［師］零族元素都是什么種類的元素？為什么把它們叫零族？ ［生］零族元素均為稀有氣體元素。由于它們的化學(xué)性質(zhì)非常不活潑，在通常狀況下難以與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，把它們的化合價看作為零，因而叫做零族。 ［師］第Ⅷ族有幾個縱行？ ［生］3個。 ［師］分析元素周期表中從ⅢB到ⅡB之間的元素名稱，它們的偏旁部首有什么特點？說明什么？ ［生］其偏旁均為“金”，說明它們均為金屬。 ［師］很正確。元素周期表的中部從ⅢB族到ⅡB族10個縱行，包括了第Ⅷ族和全部副族元素，共六十多種元素，通稱為過渡元素。因為這些元素都是金屬，所以又把它們叫做過渡金屬。 ［師］請大家根據(jù)本節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，填寫板書中的空白。 ［把黑板上所掛元素周期表取下，讓一個學(xué)生上黑板填寫］ ［注：易把16個族錯添為18個］ ［師］［指住板書內(nèi)容］此即為元素周期表的主要結(jié)構(gòu)。在中學(xué)化學(xué)里，我們主要學(xué)習(xí)主族元素的性質(zhì)。 ［師］元素的性質(zhì)主要是由元素原子的最外層電子數(shù)決定的。請大家分析討論主族元素的族序數(shù)與主族元素原子的最外層電子數(shù)有什么關(guān)系？可參考我們學(xué)習(xí)過的堿金屬、鹵族元素以及1～20元素原子的結(jié)構(gòu)示意圖。 ［學(xué)生分析、討論］ ［生］主族元素的族序數(shù)等于其最外層電子數(shù)。 ［師］很好！由此我們可得出以下結(jié)論： ［講述并板書］主族元素的族序數(shù)=元素原子的最外層電子數(shù) (或：主族序數(shù)=最外層電子數(shù)) ［投影練習(xí)］已知某主族元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖如下，判斷其位于第幾周期，第幾族？ ［生］X位于第四周期、第一主族；Y位于第五周期、第七主族。 ［師］能判斷它們分別是什么元素嗎？可對照元素周期表。 ［生］X為鉀元素，Y為碘元素。 ［師］很正確。 ［過渡］以上，我們了解了元素周期表的結(jié)構(gòu)。那么，科學(xué)家們在完成這張元素周期表時，經(jīng)歷了怎樣的一個過程呢？請大家閱讀課本P109《元素周期律的發(fā)現(xiàn)》這部分內(nèi)容，并思考以下問題。 ［投影展示］閱讀思考題： 1.元素周期律發(fā)現(xiàn)的背景是什么？ 2.元素周期律的發(fā)現(xiàn)和周期表的編制是否應(yīng)完全歸功于門捷列夫？ 3.門捷列夫總結(jié)出的元素周期律是否就是我們現(xiàn)在所學(xué)的元素周期律？ 4.門捷列夫在研究的過程中，最突出的兩大功績是什么？ 5.通過這些資料，你認為人類認識世界的過程是不是一帆風(fēng)順的？所得到的知識是否都為絕對真理？ ［學(xué)生閱讀、思考］ ［教師讓學(xué)生分別回答以上各個問題，其中問題5由教師和學(xué)生一塊完成］ 1.從18世紀中葉到19世紀中葉的100年間，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的元素不斷地被發(fā)現(xiàn)。人們也逐漸積累了不少關(guān)于這些元素的物理、化學(xué)性質(zhì)的資料。因此，人們產(chǎn)生了整理和概括這些感性材料的迫切要求。 2.不應(yīng)該。而是許多科學(xué)家不斷研究、探索的智慧結(jié)晶。 3.不是。門捷列夫的元素周期律指的是：元素(以及由它所形成的單質(zhì)和化合物)的性質(zhì)隨著相對原子質(zhì)量的遞增而呈周期性的變化。如今的元素周期律已發(fā)展為：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化。 4.首先是預(yù)言了某些未知元素，并為這些元素在表中留下了空位；其次是指出了當(dāng)時測定的某些元素的相對原子質(zhì)量數(shù)值可能有錯誤。 5.人類認識世界的過程不是一帆風(fēng)順的，而是曲折的、螺旋式前進的。人們得到的知識不一定都是絕對真理，其中多數(shù)是處于發(fā)展中，并且在發(fā)展中不斷地被完善。元素周期表的發(fā)現(xiàn)就是一個很好的例子。 ［師］從以上史料可以看出，元素周期律的發(fā)現(xiàn)和元素周期表的編制是經(jīng)過一個發(fā)展過程的。從1789年拉瓦錫提出將元素分為四類，到1869年門捷列夫提出元素周期律為止，先后有德貝萊納、高庫爾特瓦、歐德林、邁耶爾、紐蘭茲等科學(xué)家為此做出努力。如果沒有“三素組”“螺旋圖”“六元素表”“八音律”等元素分類工作的基礎(chǔ)，就不會有門捷列夫的元素周期律。門捷列夫的元素周期律既是前人思想的繼承，又是前人思想的創(chuàng)新和發(fā)展。元素周期律在門捷列夫之后又經(jīng)過了不斷地完善和發(fā)展，1894年拉姆塞發(fā)現(xiàn)惰性氣體氬，繼后又有氦的發(fā)現(xiàn)等。于是，在周期表中增加了一個零族，稀有氣體排在這族中。1913年莫斯萊測定原子序數(shù)，并提出周期律的真正基礎(chǔ)是原子序數(shù)而不是原子量。直到今天，還有許多人在研究周期律，周期表也出現(xiàn)了多種形式，如維爾納長式周期表、波爾塔式表等。另外，也一直有人工合成的新元素在不斷地填充元素周期表。 ［師］請大家參看課本P111表5—13。 (人工合成元素的新進展) ［學(xué)生活動］ ［師］能說出該表上為什么沒有113、115、117號元素嗎？ ［生］這些元素尚未被發(fā)現(xiàn)，或正在研究中。 ［師］確實這樣！美國的勞倫斯貝克萊實驗室曾預(yù)計，該實驗室和德國重離子研究中心以及俄羅斯的研究人員不久將會用氪離子來轟擊鉍靶子，以獲得119號元素。由于119號元素會衰變成尚未發(fā)現(xiàn)的117、115和113號元素，所以科學(xué)家有可能一次就發(fā)現(xiàn)4種新元素！ ［問］在這么多人工合成新元素的合成者中，卻沒有中國人的足跡，大家是否為此感到遺憾呢？ ［生］(很懊惱地)十分遺憾！ ［師］那么，就讓我們向紐蘭茲、門捷列夫等科學(xué)家學(xué)習(xí)吧，他們的研究歷程向我們揭示了這樣一個真理，即：我們不但要學(xué)習(xí)前人的知識，更要在前人所積累的知識的基礎(chǔ)上，進行創(chuàng)新和發(fā)展。引申到我們現(xiàn)在的學(xué)習(xí)中，就是：既要牢固地掌握知識，又要靈活地運用知識，更要不斷地擴充和發(fā)展知識。 物理學(xué)家根據(jù)原子核結(jié)構(gòu)理論計算，認為周期系最后可能出現(xiàn)的是原子序數(shù)為175的元素。人工合成的元素，將會完成第七周期，并進入第八周期，甚至第九周期。不過，機遇總是垂青于那些頭腦有準備的人。如我們前面學(xué)習(xí)堿金屬時所知道的英國化學(xué)家戴維，一生都是好學(xué)不倦，其僅在1807～1808年兩年內(nèi)就發(fā)現(xiàn)了鉀、鈉、鈣、恩、鋇、鎂、硼等元素，當(dāng)時年僅29歲；1824年法國化學(xué)家巴拉爾發(fā)現(xiàn)溴，當(dāng)時才22歲。 ［師］因此，只要我們努力學(xué)習(xí)，不斷進取，勇于為科學(xué)事業(yè)而攀登，那么，人工合成新元素的合成者中，出現(xiàn)中國人的身影就不再僅僅是一個希望，中國諾貝爾獎金的空缺也終會彌補！ ［布置作業(yè)］1.一、1 2.重新熟悉元素周期表，預(yù)習(xí)下節(jié)課內(nèi)容。 3.試著寫一篇學(xué)了這節(jié)課的感想。 ●板書設(shè)計 第一節(jié) 元素周期表(第一課時) 一、元素周期表的結(jié)構(gòu) 1.周期 周期序數(shù)=電子層數(shù) 2.族 主族元素的族序數(shù)=元素的最外層電子數(shù) 或 主族序數(shù)=最外層電子數(shù) ●教學(xué)說明 元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，是學(xué)化學(xué)的一種重要工具，對整個中學(xué)化學(xué)的學(xué) 習(xí)具有重要的指導(dǎo)作用。因此，學(xué)生對元素周期表的熟悉程度直接影響著其對化學(xué)的學(xué)習(xí)，為了使學(xué)生更好地了解元素周期表的結(jié)構(gòu)，我特意把這節(jié)課內(nèi)容設(shè)計成三課時。本課時，重點講解了元素周期表的結(jié)構(gòu)。如果僅僅是像以往那樣詳細地介紹周期表的橫行、縱行，很容易使學(xué)生產(chǎn)生枯燥感，而且課后的遺忘率特別高，為此，在本課時我加進了有關(guān)元素周期律的發(fā)現(xiàn)及元素周期表的編制的史料，旨在提高學(xué)生們學(xué)習(xí)化學(xué)及對元素周期表學(xué)習(xí)的興趣，并向其揭示其中的科學(xué)思想和科學(xué)方法，使其受到多方面的教育。 ★第二課時 ［引言］上節(jié)課我們認識了元素周期表的結(jié)構(gòu)及科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)元素周期律、編制元素周期表的歷程，知道了元素周期表是諸多科學(xué)家智慧的結(jié)晶。那么，我們?nèi)绾胃鶕?jù)元素周期表中各元素所在位置來認識各元素的性質(zhì)，從而使我們更好地認識自然，并指導(dǎo)我們的社會實踐呢？這就是我們本節(jié)課所要講的主要內(nèi)容。 ［板書］第一節(jié) 元素周期表(第二課時) 二、元素的性質(zhì)與元素在周期表中位置的關(guān)系 ［師］我們知道，元素在周期表中的位置，由元素原子的結(jié)構(gòu)決定，而元素原子的結(jié)構(gòu)又決定了元素的性質(zhì)，即元素的性質(zhì)是元素在元素周期表中的位置的外在反映。下面，我們就從元素的金屬性和非金屬性、元素的化合價兩方面來研究元素的性質(zhì)與元素在周期表中位置的關(guān)系。(中學(xué)化學(xué)里我們主要研究主族元素) ［板書］1.元素的金屬性和非金屬性與元素在周期表中位置的關(guān)系： ［師］請大家根據(jù)前面所學(xué)元素周期律的知識，回答下列空白： ［投影練習(xí)］ (1)電子層數(shù)越少→原子半徑越 ① →核對電子引力越 ② →原子失電子能力越 ③ →得電子能力越 ④ →金屬性越 ⑤ 、非金屬性越 ⑥ 。 答案：①大 ②弱 ③強 ④弱 ⑤強 ⑥弱 (2)電子層數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)越多(即原子序數(shù)越大) →原子半徑越 ① →核對電子的引力越 ② →原子失電子能力越 ③ →得電子能力越 ④ →金屬性越 ⑤ 、非金屬性越 ⑥ 。 答案：①小 ②強 ③弱 ④強 ⑤弱 ⑥強 (3)元素周期表中：周期序數(shù)= ① ；主族序數(shù)= ② ；原子序數(shù)= ③ 。 答案：①電子層數(shù) ②最外層電子數(shù) ③核內(nèi)質(zhì)子數(shù) ［師］請大家看下列元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。 ［投影］ ［問］在元素周期表中，它們是否屬于同一主族？為什么？ ［生］不是。因為它們的最外層電子數(shù)不同。 ［問］它們是否屬于同一周期？為什么？ ［生］是。因為它們的電子層數(shù)相同。 ［問］它們是第幾周期的元素？ ［生］第三周期！ ［師］請大家分析它們的原子結(jié)構(gòu)，判斷其金屬性與非金屬性的強弱。 ［生］上述同一周期、不同主族的元素，元素原子核外電子層數(shù)雖然相同，但從左到右核電荷數(shù)依次增多，原子半徑逐漸減少，失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強。因此，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。 ［師］由此，我們可得出如下結(jié)論： ［板書］(1)同一周期，從左至右，各元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。(稀有氣體元素除外) ［師］請大家口頭判斷下列各問題： ［投影練習(xí)］ 1.穩(wěn)定性強弱：H2S HCl 2.堿性強弱：NaOH Al(OH)3 3.酸性強弱：H3PO4 H2SO4 答案：1.＜ 2.＞ 3.＜ ［師］請大家再看下面3組元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。 ［投影］ 1.元素符號 原子結(jié)構(gòu)示意圖 2.元素符號 原子結(jié)構(gòu)示意圖 3.元素符號 原子結(jié)構(gòu)示意圖( ) ［師］上述三組元素分別屬于同一周期還是同一主族？依據(jù)？分別屬于第幾周期(或主族)？ ［生］同一主族。因為它們最外層電子數(shù)相同。分別屬于第一主族、第五主族和第七主族。 ［師］1、3組元素有無似曾相識之感？請分別寫出它們的元素符號。 ［找一個同學(xué)在投影片上填上所缺元素符號］ ［師］請大家根據(jù)其原子結(jié)構(gòu)分析其金屬性的遞變規(guī)律。 ［生］在同一主族的元素中，由于從上到下電子層數(shù)依次增多，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強，得電子能力逐漸減弱。所以元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。 ［師］由此，我們可以得出以下結(jié)論： ［板書］同一主族，從上到下元素金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。 ［師］口答以下練習(xí) ［投影］ 1.穩(wěn)定性強弱：HF HCl HBr HI NH3 HF NH3 PH3 2.堿性強弱：KOH NaOH Mg(OH)2 3.酸性強弱：HClO4 HBrO4 HNO3 H3PO4 答案：1.＞、＞、＞ ＜ ＞ 2.＞ ＞ 3.＞ ＞ ［師］以上我們討論的主要是主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。副族元素性質(zhì)的變化，規(guī)律比較復(fù)雜，中學(xué)化學(xué)中，我們暫不討論。 ［師］請大家觀察附錄中的元素周期表。 ［學(xué)生活動］ ［問］元素周期表中的表格底色有幾種？為什么要這樣表示？ ［生］底色有兩種，綠色和淺綠色。可以使我們很明顯地區(qū)別出金屬元素和非金屬元素。 ［師］回答得很好。而且，從表上我們可以看出，元素周期表中，金屬元素和非金屬元素的區(qū)域特別集中，沿著周期表中硼、硅、砷、碲、砹跟鋁、鍺、銻、釙之間畫一條線，線的左面是金屬元素，右面是非金屬元素。由于元素的金屬性和非金屬性之間沒有嚴格的界線，因此，位于分界線附近的元素，既能表現(xiàn)出一定的金屬性，又能表現(xiàn)出一定的非金屬性。 ［師］請大家根據(jù)我們上面學(xué)過的知識，參考元素周期表，分析除稀有氣體元素外，在周期表中什么元素的金屬性最強？什么元素的非金屬性最強？為什么？ ［生］根據(jù)同周期同主族原子半徑的變化規(guī)律可知，在周期表中，鈁(Fr)元素的原子半徑最大，氟(F)元素的原子半徑最小，因此，鈁元素的失電子能力應(yīng)是最強的，鈁元素的金屬性也就最強；氟元素的得電子能力最強，氟元素的非金屬性也就最強。 ［師］很正確。氟元素也是自然界中存在的非金屬性最強的元素，鈁及其后面的元素均是放射性元素，在自然界穩(wěn)定存在的元素當(dāng)中，銫(Cs)的金屬性是最強的。 ［師］我們可以把以上的內(nèi)容用表5—12的形式簡要地表示出來 ［投影］ 表5—12 元素金屬性和非金屬性的遞變 ［過渡］元素的化合價指的是該元素的原子和其他元素一定數(shù)目的原子化合時所表現(xiàn)出來的一種性質(zhì)。那么，它與元素在周期表中的位置有何關(guān)系呢？下面我們就來探討這個問題。 ［板書］2.元素化合價與元素在周期表中位置的關(guān)系。 ［講述］元素的化合價與原子的電子層結(jié)構(gòu)，特別是與最外電子層中電子的數(shù)目有密切關(guān)系，因此，元素原子的最外電子層中的電子，也叫做價電子。另外，有些元素的化合價與它們原子的次外層或倒數(shù)第三層的部分電子有關(guān)，這部分電子也叫價電子。下面，我們主要來研究主族元素的化合價與其在周期表中位置的關(guān)系。 ［師］請?zhí)顚懴卤淼目瞻滋帾? ［投影］ 主 族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 元素符號 Na Mg Al Si P S Cl 最外層電子數(shù) 最高正價 最低負價 ［學(xué)生回答，教師填寫］ 1 2 3 4 5 6 7 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 -4 -3 -2 -1 ［問］根據(jù)上表回答，主族元素的族序數(shù)與元素原子的最外層電子數(shù)及最高正化合價有什么關(guān)系？ ［生］相等。 ［師］據(jù)此，我們有以下結(jié)論： ［板書］主族序數(shù)=最外層電子數(shù)=主族元素最高正價數(shù) ［師］其中，有個別元素比較特殊，如氧元素的化合價一般是-2價，而氟元素沒有正化合價。 ［問］非金屬元素的最高正價和最低負價的絕對值之和有什么規(guī)律？ ［生］等于8。 ［師］這樣，我們可以得到以下關(guān)系，即： ［板書］｜最高正價｜+｜最低負價｜=8 ［師］金屬元素只有正化合價而無負價。 ［投影練習(xí)］1.主族元素的最高正化合價一般等于其 序數(shù)，非金屬元素的負化合價等于 。 答案：主族 8-主族序數(shù)或8-最高正價 2.鹵族元素的原子最外層上的電子數(shù)是 ，其中，非金屬性最強的是 。鹵素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式是 (以X表示鹵素)。 答案：7 F HXO4 ［注：教師需補充說明，氟元素?zé)o最高價氧化物及其水合物，因為氟元素?zé)o正化合價］ 3.填表 答案：略 ［師］從上面的學(xué)習(xí)，我們可以認識到：元素在周期表中的位置，反映了該元素的原子結(jié)構(gòu)和一定的性質(zhì)。因此，可以根據(jù)某元素在周期表中的位置，推測它的原子結(jié)構(gòu)和某些性質(zhì)；同樣也可以根據(jù)元素的原子結(jié)構(gòu)，推測它在周期表中的位置及性質(zhì)。我們可以用下圖來表示它們之間的這種關(guān)系。 ［板書］ ［師］這樣，我們就可以利用元素的性質(zhì)，它在周期表中的位置和它的原子結(jié)構(gòu)三者之間的密切關(guān)系，來指導(dǎo)我們對化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究。這也是元素周期律和元素周期表的意義所在。那么，元素周期律和周期表的意義是不是僅限于此呢？請大家閱讀課本P108有關(guān)“元素周期律和元素周期表的意義”的內(nèi)容，并進行總結(jié)。 ［板書］三、元素周期律和元素周期表的意義 ［學(xué)生活動］ ［師］由我們所閱讀的內(nèi)容，可得出元素周期律及元素周期表的意義，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： ［投影板書］1.是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的一種重要工具。 2.為新元素的發(fā)現(xiàn)及預(yù)測它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供了新的線索。 3.啟發(fā)人們在周期表中一定的區(qū)域內(nèi)，尋找新的物質(zhì)。 4.為自然科學(xué)中的量變引起質(zhì)變規(guī)律提供了有力的論據(jù)。 ［師］請大家分別舉例說明。 ［生甲］如我們學(xué)習(xí)堿金屬時，主要是以Na為代表物來學(xué)的，而銣、銫卻沒有見過，但我們可根據(jù)其在元素周期表中的位置及與Na的相對位置判斷出其還原性比鈉強，其形成的堿的堿性比強堿NaOH還要強。 ［生乙］我們還可以預(yù)見，銣和銫與水的反應(yīng)一定劇烈得很，所以，做實驗時首先要做好安全保護工作。 ［生丙］從課本P111表5—13可以看出，人們?yōu)?13、115、117號元素留下了空位，并根據(jù)其相鄰元素的性質(zhì)去發(fā)現(xiàn)和研究它們。 ［生丁］根據(jù)農(nóng)藥多數(shù)是含F(xiàn)、Cl、S、P等元素的化合物，而在一定區(qū)域內(nèi)尋找新的農(nóng)藥。 ［生戊］在周期表里金屬與非金屬的接界處尋找半導(dǎo)體材料，如Ge、Si、Ga、Se等。 ［生己］在過渡元素中尋找催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料。 …… ［師］大家回答得很好。除此以外，元素周期律和周期表在自然科學(xué)的許多部門，如化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、地球化學(xué)等方面，都是重要的工具！ ［小結(jié)］本節(jié)課我們重點學(xué)習(xí)了元素的性質(zhì)與元素在周期表中位置的關(guān)系，并了解了它們的意義所在，希望大家在以后的化學(xué)學(xué)習(xí)中，能很好地運用元素周期表來指導(dǎo)我們的學(xué)習(xí)，并使它成為我們學(xué)習(xí)中的益友。 ［布置作業(yè)］課本習(xí)題：一、2、3、7，三、1、2、3，四。 ［參考練習(xí)］ 1.下列性質(zhì)的遞變中，正確的是( ) A.O、S、Na的原子半徑依次增大 B.LiOH、KOH、CsOH的堿性依次增強 C.HF、NH3、SiH4的穩(wěn)定性依次增強 D.HCl、HBr、HI的還原性依次減弱 答案：AB 2.某元素X的原子序數(shù)為52，下列敘述正確的是( ) A.X的主要化合價是-2、+4、+6 B.X可以形成穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物 C.X的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性比HBrO4的酸性強 D.X原子的還原性比碘原子強 答案：AD 3.已知鈹(Be)的原子序數(shù)為4。下列對鈹及其化合物的敘述中，正確的是( ) A.鈹?shù)脑影霃酱笥谂鸬脑影霃姜? B.氯化鈹化學(xué)式中鈹原子的最外層電子數(shù)是8 C.氫氧化鈹?shù)膲A性比氫氧化鈣的弱 D.單質(zhì)鈹跟冷水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣 答案：AC ●板書設(shè)計 第一節(jié) 元素周期表(第二課時) 二、元素的性質(zhì)與元素在周期表中位置的關(guān)系 1.元素的金屬性和非金屬性與元素在周期表中位置的關(guān)系 (1)同一周期從左到右元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(不包括稀有氣體元素)。 (2)同一主族從上到下元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱(不包括稀有氣體元素)。 2.元素化合價與元素在周期表中位置的關(guān)系 主族序數(shù)=最外層電子數(shù)=主族元素最高正價數(shù) ｜最高正價｜+｜最低負價｜=8 ●教學(xué)說明 本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，從課本上看，似乎很好理解，但要讓學(xué)生真正意識到元素周期表是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的工具，并能真正成為其學(xué)習(xí)中的助手(即很好的運用)就不那么容易了。往往是理論性的結(jié)論都理解，真正操作起來卻道路曲折，這就要求教師在教學(xué)的過程中對學(xué)生進行最優(yōu)化的啟發(fā)和引導(dǎo)，把教學(xué)的重點放在培養(yǎng)學(xué)生分析、推理的能力上面，并結(jié)合一定的練習(xí)，幫助學(xué)生學(xué)會運用元素周期表。學(xué)生在運用時最易犯的毛病就是，關(guān)注共性有余，重視個性不足，在學(xué)習(xí)中的直接表現(xiàn)就是機械地套用。于是，教學(xué)組織的好壞就成了本節(jié)課成敗的關(guān)鍵。 基于以上考慮，以展示元素原子結(jié)構(gòu)示意圖、分析元素化合價、復(fù)習(xí)元素周期律為基礎(chǔ)，組織學(xué)生進行分析、推理、討論，以使學(xué)生更好地參與；在得出結(jié)論以后又進行了相關(guān)的練習(xí)，以鞏固所學(xué)知識。這樣，可以使他們更深刻地理解和運用元素周期表，并為他們以后的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。 ★第三課時 ［板書］第一節(jié) 元素周期表(第三課時) ［師］前面我們學(xué)習(xí)了元素周期表的有關(guān)知識，知道了門捷列夫在元素周期律的發(fā)現(xiàn)及元素周期表的編制過程中，做出了杰出的貢獻。那么，引起元素性質(zhì)周期性變化的本質(zhì)原因是什么？門捷列夫當(dāng)時怎樣認為的？ ［生］引起元素性質(zhì)周期性變化的本質(zhì)原因是原子序數(shù)的遞增，而門捷列夫認為元素的性質(zhì)是隨著相對原子質(zhì)量的遞增而呈周期性變化的。 ［師］不但門捷列夫是這樣認為的，在他之前的紐蘭茲、邁耶爾、德貝萊納等在探索元素周期律時也是以此為標準的。與他們不同的是：門捷列夫并沒有機械地完全相信當(dāng)時所測定的相對原子質(zhì)量數(shù)值，從而，使元素周期表的編制出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。 這也說明，相對原子質(zhì)量的測定在化學(xué)發(fā)展的歷史進程中，具有十分重要的地位。正如我國著名化學(xué)家傅鷹先生所說：“沒有可靠的原子量，就不可能有可靠的分子式，就不可能了解化學(xué)反應(yīng)的意義，就不可能有門捷列夫的周期表。沒有周期表，則現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展特別是無機化學(xué)的發(fā)展是不可想象的。” 那么，元素周期表中各元素的相對原子質(zhì)量是怎樣得出來的呢？ ［生］元素原子的質(zhì)量與一種碳原子質(zhì)量的1/12的比值。 ［師］這里的“一種碳原子”指的是哪種碳原子呢？ ［生］是原子核內(nèi)有6個質(zhì)子和6個中子的一種碳原子，即碳—12原子。 ［師］元素周期表中各元素的相對原子質(zhì)量真的是這樣計算出來的嗎？要想知道究竟，我們還須了解以下兩個概念。 ［板書］四、核素、同位素 ［師］我們以前學(xué)過元素，即具有相同核電荷數(shù)(即質(zhì)子數(shù))的同一類原子的總稱。知道同種元素原子的原子核中質(zhì)子數(shù)相同。那么，它們的中子數(shù)是否相同呢？ 科學(xué)研究證明，同種元素原子的原子核中，中子數(shù)不一定相同。如組成氫元素的氫原子，就有以下三種： ［投影展示］ 三種不同的氫原子 原子符號 質(zhì)了數(shù) 中子數(shù) 氫原子名稱和簡稱 ①H 氕（H） ②H 氘（D） ③H 氚（T） ［問］H、H分別表示什么？ ［生］H表示一個質(zhì)量數(shù)為1、質(zhì)子數(shù)為1的原子；H表示一個質(zhì)量數(shù)為3、質(zhì)子數(shù)為1的原子。 ［師］根據(jù)第一節(jié)所寫內(nèi)容，填寫表中空白。 ［請一個同學(xué)把答案填寫在膠片上］ 答案： 1 0 1 1 1 2 ［問］以上三種原子的原子結(jié)構(gòu)有什么異同？ ［生］核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同。 ［師］我們把具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子叫做核素。 ［板書］核素：具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子叫做核素。 ［師］上述H、H和H就各為一種核素。 ［問］那么，H、H和H是否為同一種元素呢？為什么？ ［生］是。因為它們的質(zhì)子數(shù)即核電荷數(shù)相同。 ［師］對。它們都屬于氫元素。我們又把它們互稱為同位素。 ［講解并板書］同位素：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。 ［師］也就是說，同一元素的不同核素之間互稱為同位素。如H、H和H三種核素均是氫的同位素。我們把它們分別叫做氕、氘、氚，為了便于區(qū)別，又把它們分別記做H、D、T。此處的“同位”是指這幾種核素的質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))相同，在元素周期表中占據(jù)同一個位置的意思。 ［投影練習(xí)］1.下列敘述中正確的是( ) A.氫有三種同位素，即有三種氫原子 B.所有元素的原子核均由質(zhì)子和中子構(gòu)成 C.具有相同的核外電子數(shù)的粒子，總稱為元素 D.元素即核素 E.H是一種同位素 答案：A 2.在Li、N、Na、Mg、Li、C幾種核素中： (1) 和 互為同位素。 (2) 和 質(zhì)量數(shù)相等，但不能互稱同位素。 (3) 和 的中子數(shù)相等，但質(zhì)子數(shù)不相等，所以不是同一種元素。 ［師］元素、核素、同位素三者之間的關(guān)系，我們可以用下圖來表示： ［板書］ ［講述］1.同一種元素，可以有若干種不同的核素； 2.同位素是同一元素的不同核素之間的互稱，不指具體的原子； 3.符號X既表示一個具體的原子，又表示一種核素。 ［師］許多元素具有多種同位素。如氧元素有O、O、O三種同位素；碳元素有C、C和C等幾種同位素；氯元素有Cl、Cl兩種同位素；鈾元素有U、U、U等多種同位素。同位素有的是天然存在的，有的是人工制造的，有的有放射性，有的沒有放射性。 ［講解時須把以上各核素符號寫于黑板上］ ［板書］O:O、O、O Cl:Cl、Cl C:C、C、C U:U、U、U ［問］截止到xx年，人們已經(jīng)知道了115種元素，能不能說人們已經(jīng)知道了115種原子？為什么？ ［生］不能。因為許多元素有多種同位素，即人們知道的原子種類要比元素種類多。 ［師］很好！大家能否回答一下，為什么測定相對原子質(zhì)量的標準強調(diào)用12C而不說碳原子呢？ ［生］因為碳原子有3種，若不指明是哪種，所測相對原子質(zhì)量的標準就不一樣。 ［師］十分正確。 同位素不但在科學(xué)研究方面有重要的用途，在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面也能大顯身手。 請大家閱讀課本P108有關(guān)內(nèi)容，了解同位素的用途。 ［學(xué)生閱讀］ ［師］請大家舉例說明同位素的用途。 ［生］如，可以利用H、H、制造氫彈；利用U制造原子彈和作核反應(yīng)堆的燃料；利用放射性同位素給金屬制品探傷，抑制馬鈴薯和洋蔥等發(fā)芽，延長貯存保鮮期。在醫(yī)療方面，可以利用某些核素放射出的射線治療癌腫等。 ［師］需要說明的是，同一元素的各種同位素雖然核內(nèi)中子數(shù)不同(或說質(zhì)量數(shù)不同)，但它們的化學(xué)性質(zhì)基本相同。 ［過渡］在天然存在的某種元素里，不論是游離態(tài)還是化合態(tài)，各種同位素所占的原子百分比一般是不變的。我們平常所說的某種元素的相對原子質(zhì)量，是按各種天然同位素原子所占的一定百分比算出來的平均值。下面，我們介紹各元素相對原子質(zhì)量平均值的算法。 ［板書］五、元素的相對原子質(zhì)量 ［問］對于具有同位素的元素來講，應(yīng)該怎樣求其同位素的相對原子質(zhì)量呢？ ［生］同位素的相對原子質(zhì)量應(yīng)是將原子的真實質(zhì)量與C質(zhì)量的1/12相比較所得的數(shù)值。 ［師］對。如O的相對原子質(zhì)量可以通過以下數(shù)值求出。 ［投影展示］已知一個O的質(zhì)量為2.65710-26 kg，一個C的質(zhì)量為1.99310-26 kg， O的相對原子質(zhì)量=12=15.998 ［師］這樣，只要我們知道了某元素的各種同位素的相對原子質(zhì)量，及在自然界中各同位素的原子百分數(shù)，就可以利用下式求出該元素的相對原子質(zhì)量。 ［講解并板書］A=A1a1%+A2a2%+…… 表示某元素的相對原子質(zhì)量 A1、A2…… 為同位素的相對原子質(zhì)量 a1%、a2%…… 為同位素的原子百分數(shù)或同位素原子的物質(zhì)的量分數(shù) ［師］下面，我們以氯元素為例，來求氯元素的相對原子質(zhì)量。 ［投影并講解］已知氯元素有兩種天然同位素：Cl和Cl，并測得以下數(shù)值： 符號 同位素的相對原子質(zhì)量 在自然界各同位素的原子百分數(shù) Cl 34.969 75.77% Cl 36.966 24.23% 則氯元素的相對原子質(zhì)量=34.96975.77%+36.96624.23%=35.45 ［師］元素周期表中各元素的相對原子質(zhì)量就是這樣算出來的。 ［師］在數(shù)值上，同位素的相對原子質(zhì)量近似等于質(zhì)量數(shù)，我們平常做題時，常用質(zhì)量數(shù)代替同位素的相對原子質(zhì)量來計算元素的近似相對原子質(zhì)量。 ［投影練習(xí)］ 銅有兩種天然同位素Cu和Cu，已知銅的相對原子質(zhì)量是63.5，則Cu的物質(zhì)的量分數(shù)是( ) A.75% B.25% C.50% D.45% ［學(xué)生活動，教師巡視］ 解：設(shè)Cu含x% 則 Cu為(1-x%) 依題意：63x%+65(1-x%)=63.5 x=75% 故選A。 ［師］在元素周期表上，氫元素的相對原子質(zhì)量是1.008，這個數(shù)值是怎樣算出來的？ ［生］是根據(jù)氫的三種同位素H、H、H的相對原子質(zhì)量及它們在自然界的原子百分數(shù)算出來的平均值。 ［師］很正確。大家看，這是我們初中所學(xué)的相對原子質(zhì)量的概念： ［投影展示］經(jīng)過研究和實踐，國際上一致同意以一種碳原子(核內(nèi)有6個質(zhì)子和6個中子的碳原子)的質(zhì)量的1/12(約1.6610-27千克)作為標準，其他原子的質(zhì)量跟它比較所得的數(shù)值，就是這種原子的相對原子質(zhì)量。 ［問］結(jié)合我們剛剛學(xué)過的知識，分析：上述相對原子質(zhì)量是否就是元素的相對原子質(zhì)量？ ［生］不是。 ［問］那它指的是什么的相對原子質(zhì)量呢？ ［生］是元素的一種同位素的相對原子質(zhì)量。 ［師］大家對本節(jié)課的知識理解得很好。隨著現(xiàn)代科技水平的提高，原子量的數(shù)值越來越得以準確的測定，人們對元素性質(zhì)的認識也越來越深入。 相對原子質(zhì)量的測定對于化學(xué)的發(fā)展起著十分重要的作用。然而，這種重要的科學(xué)數(shù)據(jù)，近兩個世紀以來多為西方發(fā)達國家所測定。 值得我們自豪的是：我國著名化學(xué)家、中國科學(xué)院院士張青蓮教授在測定元素相對原子質(zhì)量方面譜寫了新的篇章。他精確地測定了銦、銥、銻、銪、鈰、鉺、鍺的相對原子質(zhì)量，并被國際原子量委員會采用為國際新標準。其中在鍺的相對原子質(zhì)量的測定上，貢獻尤為突出。他的成功，標志著我國在此科研領(lǐng)域達到了國際先進水平。 請大家參看課本P108閱讀資料《張青蓮教授為元素相對原子質(zhì)量的測定做出了卓越貢獻》 ［學(xué)生活動］ ［教師可根據(jù)課堂時間的具體情況，向?qū)W生介紹張青蓮教授的情況及相對原子質(zhì)量測定方面的知識，見備課資料］ ［投影練習(xí)］ 1.以下互為同位素的是( ) A.金剛石與石墨 B.D2與H2 C.CO與CO2 D. Cl與Cl 答案：D 2.設(shè)某元素原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為m，中子數(shù)為n，則下列論斷正確的是( ) A.不能由此確定該元素的相對原子質(zhì)量 B.這種元素的相對原子質(zhì)量為m+n C.若碳原子質(zhì)量為W g，此原子的質(zhì)量為(m+n)W g D.核內(nèi)中子的總質(zhì)量小于質(zhì)子的總質(zhì)量 答案：A 3.道爾頓的原子學(xué)說曾經(jīng)起了很大作用，他的學(xué)說中，包含有下述三個論點： ①原子是不能再分的粒子。②同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同。③原子是微小的實心球體。 從現(xiàn)代的觀點來看，你認為這三個論點中不正確的是( ) A.只有③ B.只有①③ C.只有②④ D.①②③ ［小結(jié)］本節(jié)課我們重點講解了核素、同位素的概念，以及元素相對原子質(zhì)量的計算方法等知識。 ［布置作業(yè)］習(xí)題二、1、2，三、6 －1 ［參考練習(xí)］ 1.在過氧化鈉中含有，各數(shù)字所表示的意義是：16 、8 、2- 、 2 、-1 。 答案：氧原子質(zhì)量數(shù)；氧原子的核電荷數(shù)(或質(zhì)子數(shù))；過氧離子帶2個單位負電荷；氧原子數(shù)；氧元素化合價。 2.物質(zhì)的量相同的H2O和D2O相比較，所含氧原子數(shù)之比為 ，式量之比為 ，質(zhì)量之比為 ；與足量鈉反應(yīng)，放出的氣體在標況下的質(zhì)量之比為 。 答案：1∶1 9∶10 9∶10 1∶2 3.元素X的一種同位素X，元素Y的一種同位素為Y，已知a＞c，b＞d，則元素X和Y的相對原子質(zhì)量的大小關(guān)系為 。 解答：因一種元素的相對原子質(zhì)量和該元素的幾種同位素的相對原子質(zhì)量及含量有關(guān)。a＞c，b＞d只能說明X比Y的相對原子質(zhì)量大，但不能說明X元素和Y元素相對原子質(zhì)量的大小關(guān)系，故答案不能確定。 ●板書設(shè)計 第一節(jié) 元素周期表(第三課時) 四、核素、同位素 核素：具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子叫核素。 同位素：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。 O：O O O C：C C C U：U U U Cl：Cl、Cl 五、元素的相對原子質(zhì)量 A=A1a1%+A2a2%+…… A表示某元素的相對原子質(zhì)量 A1、A2……為同位素的相對原子質(zhì)量 a1%、a2%……為同位素的原子百分數(shù)或同位素原子的物質(zhì)的量分數(shù) ●教學(xué)說明 本節(jié)課設(shè)計的主要結(jié)構(gòu)是：(從初中學(xué)過的相對原子質(zhì)量的知識進行)激疑；(通過所學(xué)的新知識進行)析疑；(新舊知識結(jié)合而最終)解疑。 本課時的內(nèi)容是建立在初中所學(xué)相對原子質(zhì)量、元素等概念的基礎(chǔ)上的，課上采取啟發(fā)、誘導(dǎo)、探究、比較等教學(xué)方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，并激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，讓他們在學(xué)習(xí)的過程中真正明白：高中知識是對初中知識的延伸和發(fā)展，也使他們的認識得以深化，并達到溫故而知新的教學(xué)目的。 課上最好能有時間介紹張青蓮教授的事跡及元素相對原子質(zhì)量測定的有關(guān)知識。這樣，既可以激發(fā)學(xué)生的求知欲望，又可擴大他們的視野。