元素周期律化學(xué)教案

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教學(xué)目標(biāo)：

知識(shí)目標(biāo)：

1．了解元素原子核外電子排布、原子半徑、主要化合價(jià)與元素金屬性、非金屬性的周期性變化。

2．了解兩性氧化物和兩氫氧化物的概念。

3．認(rèn)識(shí)元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果，從而理解元素周期律的實(shí)質(zhì)。

能力目標(biāo)：

通過自學(xué)、思考、對比、實(shí)驗(yàn)等方法培養(yǎng)觀察、分析、推理、歸納等探究式學(xué)習(xí)能力。

教學(xué)重點(diǎn)：原子的核外電子慨排布和元素金屬性、非金屬性變化的規(guī)律。

教學(xué)難點(diǎn)：元素金屬性、非金屬性變化的規(guī)律。

(第一課時(shí))

教學(xué)過程：

[引入]我們在學(xué)習(xí)堿金屬和鹵素時(shí)，已經(jīng)知道一些元素的原子結(jié)構(gòu)相似其性質(zhì)也相似，人類已經(jīng)了現(xiàn)了一百多種元素，這些元素的原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)之間都有些什么聯(lián)系？這就是本節(jié)要討論的問題。

[板書]第二節(jié)元素周期律

一個(gè)星期由星期一到星期日為一周，種表記時(shí)，從零點(diǎn)到24點(diǎn)為一天。這種周而復(fù)始、循環(huán)往復(fù)的現(xiàn)象，我們稱之為周期性。我們學(xué)過的堿金屬元素、鹵族元素，隨原子核外電子數(shù)的增加，原子核外電子層數(shù)增加，但最外層電子依然是1個(gè)和7個(gè)，這也是周期性的一種表現(xiàn)，元素以什么為序排列表現(xiàn)周期性呢？

[設(shè)問]什么叫原子序數(shù)？根據(jù)原子序數(shù)的規(guī)定方法，該序數(shù)與原子組成的哪種粒子有關(guān)？有什么關(guān)系？

[板書]原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=原子核外電子數(shù)

我們把核電荷數(shù)從1～18的元素按課本P97頁表5-5排列。

1．根據(jù)表5-5，你認(rèn)為隨著原子序數(shù)的遞增，原子的核外電子層排布呈什么規(guī)律性的變化？將討論的結(jié)果填在下表中。

討論

原子序數(shù)

電子層數(shù)

最外層電子數(shù)

達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時(shí)的最外層電子數(shù)

1～2

1

12

2

3～10

11～18

結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)變化

[板書]：一。隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)周期性變化。

2．根據(jù)表5-5，你認(rèn)為隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑呈現(xiàn)什么規(guī)律性的變化（稀有氣體元素暫不考慮）？將討論的結(jié)果填在下表中，并與P99圖5-5對照。

討論

原子序數(shù)

原子半徑的變化

3～9

0．152nm0。071nm

大小

11～17

結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑呈現(xiàn)的變化。

[板書]二。隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑呈現(xiàn)周期性的變化。

注意：原子半徑最小的是氫原子。

[建議介紹]原子半徑似乎應(yīng)該是原子核到最外電子層的距離，但事實(shí)上，單個(gè)原子的半徑是無法測定的，原子總是以單質(zhì)或化合物的形式存在，而在單質(zhì)和化合物中，原子間總是以化學(xué)鍵結(jié)合的，一般：r（原）=r（共），共價(jià)半徑為2個(gè)以共價(jià)鍵結(jié)合時(shí)，它們核間距離的一半。

3．根據(jù)表5-5，你認(rèn)為隨著元素原子序數(shù)的遞增，元素的化合價(jià)呈現(xiàn)什么規(guī)律性的變化？將討論的結(jié)果填入下表中。

討論

原子序數(shù)

化合價(jià)的變化

1～2

+10

3～10

+1+5

-4-10

11～18

結(jié)論：隨著元素原子序數(shù)的遞增，元素的化合價(jià)呈現(xiàn)的變化。

[板書]三。隨著元素原子序數(shù)的遞增，元素的化合價(jià)呈現(xiàn)周期性的變化。

注意：①金屬無負(fù)價(jià)，O、F無正價(jià)；

②一般，最高正價(jià)=最外層電子數(shù)，最高正價(jià)+∣最低負(fù)價(jià)∣=8

③一般，最高正價(jià)存在于氧化物及酸根，最低負(fù)價(jià)通常存在于氫化物中。

作業(yè)：P103一

第二課時(shí)

[引入]從上節(jié)課討論中，我們認(rèn)識(shí)到隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的電子排布，原子半徑和化合價(jià)均呈周期性的變化。元素的化學(xué)性質(zhì)是由原子結(jié)構(gòu)決定的，那么元素的金屬性與非金屬性也將隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化。

[板書]四．元素的金屬性和非金屬性呈現(xiàn)周期性的變化

討論：元素的金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱可根據(jù)哪些事實(shí)加以判斷？

小結(jié)：金屬性的判斷：

①單質(zhì)與水反應(yīng)置換出氫的難易程度；

②單質(zhì)與酸反應(yīng)置換出氫的難易程度；

③最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物（氫氧化物）的堿性強(qiáng)弱。

非金屬性的判斷：

①與氫氣反應(yīng)生成氫化物的難易程度；

②氫化物的穩(wěn)定性；

③最高價(jià)氧化物對的水化物的酸性強(qiáng)弱。

以11～17號元素為例來學(xué)習(xí)。

[板書]1。鈉鎂鋁金屬性的遞變規(guī)律

實(shí)驗(yàn)1：將一小塊金屬鈉投入滴有酚酞試液的冷水中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)2：將一小段鎂帶用砂紙擦去表面的氧化膜，放入試管中，加入3mL冷水，滴入2滴酚酞試液，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

討論

實(shí)驗(yàn)3：將實(shí)驗(yàn)2中試管加熱至沸騰，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

1．鎂與（冷水、熱水）反應(yīng)的情形如何？生成了什么物質(zhì)？寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

2．鎂的金屬性跟鈉比較是強(qiáng)還是弱？說明判斷的根據(jù)。

實(shí)驗(yàn)4：將一小段鋁用砂紙擦去表面的氧化膜，放入試管中，加入3mL冷水，滴入2滴酚酞試液，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)5：取一小片和一小段鎂帶用砂紙擦去表面的氧化膜，分別放入兩支試管中，再各加入2mL1mol/L鹽酸。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

1．鎂和鋁跟鹽酸反應(yīng)的情形如何？生成了什么物質(zhì)？寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

2．鎂和鋁的金屬性哪種紗？說明判斷的根據(jù)。

討論

下面我們再來研究鋁的氧化物的性質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)6：取少量氧化鋁粉末，分別加入鹽酸和氫氧化鈉溶液，觀察現(xiàn)象。寫出化學(xué)方程式。

Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O

Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O

既能與酸起反應(yīng)的生成鹽和水，又能與堿起反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，叫做兩性氧化物。

實(shí)驗(yàn)6：取少量1mol/LAlCl3溶液注入試管中，加入3mol/LNaOH溶液至產(chǎn)生大量Al（OH）3白色絮狀沉淀為止。將Al（OH）3沉淀分盛在兩支試管中，然后在兩支試管中分別加入3mol/LH2SO4溶液和6mol/LNaOH溶液。觀察現(xiàn)象。

上面的實(shí)驗(yàn)中觀察到什么現(xiàn)象？生成了什么物質(zhì)？寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

討論

既能與酸起反應(yīng)的生成鹽和水，又能與堿起反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物，叫做兩性氫氧化物。

[說明]

①鎂只能表現(xiàn)出金屬性不能表現(xiàn)出非金屬性，鋁既能表現(xiàn)出金屬性又能表現(xiàn)出非金屬性，這又是一個(gè)證明鋁比鎂的金屬性弱的事實(shí)；

②雖然鋁既能表現(xiàn)出金屬性又能表現(xiàn)出非金屬性，但在通常的元素分類中，還是將鋁歸為金屬。鋁是金屬，但能表現(xiàn)出一定的非金屬性。

③關(guān)于氫氧化鋁能顯酸、堿性的原理，以后還會(huì)以電離理論作分析。

[小結(jié)]：

反應(yīng)

金屬

鈉

鎂

鋁

與水反應(yīng)

與冷水劇烈反應(yīng)

與冷水緩慢反應(yīng)，與沸水迅速反應(yīng)

與冷水很難反應(yīng)，與熱水緩慢反應(yīng)

與酸反應(yīng)

劇烈反應(yīng)

迅速反應(yīng)

氧化物

Na2O和Na2O2

MgO為堿性氧化物

Al2O3為兩性氧化物

對應(yīng)堿

NaOH為強(qiáng)堿

Mg（OH）2為中強(qiáng)堿

Al（OH）3為兩性氫氧化物

結(jié)論

金屬性逐漸減弱

作業(yè)：P103二

第三課時(shí)

[復(fù)習(xí)]1。鈉、鎂、鋁金屬性的遞變規(guī)律；

2．金屬性和非金屬性通常從哪些事實(shí)來證明？

[板書]2。硅、磷、硫、氯的非金屬性的遞變規(guī)律

討論1：硫和氯氣分別與氫氣反應(yīng)的劇烈程度如何？能說明硫和氯氣的非金屬性強(qiáng)弱關(guān)系如何？

[介紹]硅只有在高溫下才能跟氫氣反應(yīng)生成少量氣態(tài)氫化物——SiH4。磷的蒸氣和氫氣能起反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物——PH3，但相當(dāng)困難。硫在加熱時(shí)能跟氫氣起反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物——H2S。

討論2：在加熱條件下，氯化氫易分解嗎？

[介紹]SiH4很不穩(wěn)定，PH3也不太穩(wěn)定，在生成時(shí)就易分解，H2S也不很穩(wěn)定，在較高溫度時(shí)可以分解，HCl十分穩(wěn)定。

討論3：比較磷酸、硫酸和高氯酸的酸性強(qiáng)弱。

[介紹]硅的氧化物——SiO2是酸性氧化物，它的對應(yīng)水化物是原硅酸（H4SiO4），原桂酸是一種難溶于水的很弱的酸，易分解生成硅酸——H2SiO3，磷的最高價(jià)氧化物是P2O5，它的對應(yīng)的水化物是磷酸，磷酸是中強(qiáng)酸，硫的最高價(jià)氧化物是SO3，SO3的對應(yīng)水化物是硫酸，硫酸是一種強(qiáng)酸，氯的最高價(jià)氧化物是Cl2O7，Cl2O7的對應(yīng)的水化物是高氯酸（HClO4），它是比硫酸更強(qiáng)的一種酸。

第18號元素氬是一種稀有氣體元素。

小結(jié)：

Si

P

S

Cl

最高正價(jià)

最低負(fù)價(jià)

單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的條件

最高價(jià)氧

化物

離高價(jià)氧化物的水化物

H4SiO4

弱酸

H3PO4

中強(qiáng)酸

H2SO4

強(qiáng)酸

HClO4

最強(qiáng)無機(jī)酸

酸性逐漸增強(qiáng)

結(jié)論

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：

NaMgAlSiPSClAr

金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)稀有氣體元素

如果我們對其他元素也進(jìn)行同樣的研究，也會(huì)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)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化。

討論：比較HF、H2O、NH3的穩(wěn)定性。

[板書]五．元素周期律

[思考]什么是元素周期律？

[板書]1。概念：元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化，這個(gè)規(guī)律叫做元素周期律。

2．元素周期律的實(shí)質(zhì)

元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布的周期性變化的必然結(jié)果。

練習(xí)：

寫出下列化學(xué)方程式：

（1）氧化鋁與氫氧化鈉溶液

（2）氧化鋁與硝酸

（3）氫氧化鋁與鹽酸

（4）氫氧化鋁與氫氧化鉀溶液

作業(yè)：課本P104三