1.2《原子结构与元素的性质》教案-新人教选修3

1高一化学选修3第一章第二节教案原子结构与元素的性质(第1课时)知识与技能1、进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素数目等之间的关系2、知道外围电子排布和价电子层的涵义3、认识周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律4、知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系教学过程〖复习〗必修中什么是元素周期律？元素的性质包括哪些方面？元素性质周期性变化的根本原因是什么？〖课前练习〗写出锂、钠、钾、铷、銫基态原子的简化电子排布式和氦、氖、氩、氪、氙的简化电子排布式。一、原子结构与周期表1、周期系：随着元素原子的核电—荷数递增，每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现稀有气体。然后又开始由碱金属到稀有气体，如此循环往复——这就是元素周期系中的一个个周期。例如，第11号元素钠到第18号元素氩的最外层电子排布重复了第3号元素锂到第10号元素氖的最外层电子排布——从1个电子到8个电子；再往后，尽管情形变得复杂一些，但每个周期的第1个元素的原子最外电子层总是1个电子，最后一个元素的原子最外电子层总是8个电子。可见，元素周期系的形成是由于元素的原子核外屯子的排布发生周期性的重复。2、周期表我们今天就继续来讨论一下原子结构与元素性质是什么关系？所有元素都被编排在元素周期表里，那么元素原子的核外电子排布与元素周期表的关系又是怎样呢？说到元素周期表，同学们应该还是比较熟悉的。第一张元素周期表是由门捷列夫制作的，至今元素周期表的种类是多种多样的：电子层状、金字塔式、建筑群式、螺旋型(教材p15页)到现在的长式元素周期表，还待进一步的完善。首先我们就一起来回忆一下长式元素周期表的结构是怎样的？在周期表中，把能层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，称之为周期，有7个；在把不同横行中最外层电子数相同的元素，按能层数递增的顺序由上而下排成纵行，称之为族，共有18个纵行，16个族。16个族又可分为主族、副族、0族。〖思考〗元素在周期表中排布在哪个横行，由什么决定？什么叫外围电子排布？什么叫价电子层？什么叫价电子？要求学生记住这些术语。元素在周期表中排在哪个列由什么决定？阅读分析周期表着重看元素原子的外围电子排布及价电子总数与族序数的联系。〖总结〗元素在周期表中的位置由原子结构决定：原子核外电子层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。〖分析探索〗每个纵列的价电子层的电子总数是否相等?按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区，除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。s区、d区和p区分别有几个纵列?为什么s区、d区和ds区的元素都是金属?2元素周期表可分为哪些族?为什么副族元素又称为过渡元素？各区元素的价电子层结构特征是什么？[基础要点]分析图1-16s区p区d区ds区f区分区原则纵列数是否都是金属区全是金属元素，非金属元素主要集中区。主族主要含区，副族主要含区，过渡元素主要含区。[思考]周期表上的外围电子排布称为“价电子层”，这是由于这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化。元素周期表的每个纵列上是否电子总数相同？〖归纳〗S区元素价电子特征排布为ｎS1~2，价电子数等于族序数。ｄ区元素价电子排布特征为（ｎ-1）d1~10ns1~2；价电子总数等于副族序数；ds区元素特征电子排布为(n-1)d10ns1~2，价电子总数等于所在的列序数；p区元素特征电子排布为ns2np1~6；价电子总数等于主族序数。原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系的。（1）原子核外电子总数决定所在周期数周期数=最大能层数（钯除外）46Pd[Kr]4d10,最大能层数是4，但是在第五周期。（2）外围电子总数决定排在哪一族如：29Cu3d104s110+1=11尾数是1所以，是IB。元素周期表是元素原子结构以及递变规律的具体体现。〖课堂练习〗1、下列说法正确的有（）A．26号元素铁属于d区B．主族族序数=其价电子数=最外层电子数C．在周期表中，元素周期数=原子核外电子层数D．最外层电子数=8的都是稀有气体元素E．主族共有7列，副族共有7列F．元素周期表中第四周期第VA主族的元素与第三周期IIA元素核电荷数相差132、在元素周期表中存在着许多的规律。同一主族元素的原子序数之间也有一定的规律，填写下列问题：第一、二、三、四周期中包含的元素数目分别为，卤族元素中F、Cl、Br的原子序数分别为，碱金属元素中Li、Na、K的原子序数分别为；体会上述数字之间的关系，找出同族元素原子序数与周期中元素数目之间的关系。。33、门捷列夫当年提出的元素周期律是，和现在的元素周期律比较，其主要的区别是。到元素周期表中找一个与门捷列夫元素周期律不符合的元素。4、根据外围电子排布的不同，元素周期表也可以分成不同的区域，右图是元素周期表的区域分布示意图。请说出这样划分的依据，同时写出S区、d区和p区的外围电子排布式。5、用电子排布式表示Al、Cr(原子序数为24)、Fe(原子序数为26)、As(原子序数为33)等元素原子的价电子排布，并由此判断它们属于哪一周期哪一族。Al：Cr：Fe：As：原子结构与元素的性质(第2课时)知识与技能：1、掌握原子半径的变化规律2、能说出元素电离能的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质3、进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系4、认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系5、认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值教学过程：二、元素周期律(1)原子半径〖探究〗观察下列图表分析总结：4元素周期表中同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？元素周期表中，同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？〖归纳总结〗原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是电子的能层数，另一个是核电荷数。显然电子的能层数越大，电子间的负电排斥将使原子半径增大，所以同主族元素随着原子序数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。而当电子能层相同时，核电荷数越大，核对电子的吸引力也越大，将使原子半径缩小，所以同周期元素，从左往右，原子半径逐渐减小。(2)电离能[基础要点]概念1、第一电离能I1；态电性基态原子失去个电子，转化为气态基态正离子所需要的叫做第一电离能。第一电离能越大，金属活动性越。同一元素的第二电离能第一电离能。2、如何理解第二电离能I2、第三电离能I3、I4、I5……？分析下表：5〖科学探究〗1、原子的第一电离能有什么变化规律呢？碱金属元素的第一电离能有什么变化规律呢？为什么Be的第一电离能大于B，N的第一电离能大于O，Mg的第一电离能大于Al，Zn的第一电离能大于Ga？第一电离能的大小与元素的金属性和非金属性有什么关系？碱金属的电离能与金属活泼性有什么关系？2、阅读分析表格数据：NaMgAl各级电离能(KJ/mol)49673857845621415181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据与钠、镁、铝的化合价有什么关系？数据的突跃变化说明了什么？〖归纳总结〗1、递变规律周一周期同一族第一电离能从左往右，第一电离能呈增大的趋势从上到下，第一电离能呈增大趋势。2、第一电离能越小，越易失电子，金属的活泼性就越强。因此碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强。3．气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能(用I1表示)，从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能(用I2表示)，依次类推，可得到I3、I4、I5……同一种元素的逐级电离能的大小关系：I1I2I3I4I5……即一个原子的逐级电离能是逐渐增大的。这是因为随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多。4、Be有价电子排布为2s2，是全充满结构，比较稳定，而B的价电子排布为2s22p1，、比Be不稳定，因此失去第一个电子B比Be容易，第一电离能小。镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大，为什么呢？Mg：1s22s22p63s2P:1s22s22p63s23p3那是因为镁原子、磷原子最外层能级中，电子处于半满或全满状态，相对比较稳定，失电子较难。如此相同观点可以解释N的第一电离能大于O，Mg的第一电离能大于Al，Zn的第一电离能大于Ga。5、Na的I1，比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成+1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成十2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以A1容易失去三个电子形成+3价离子。而电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。6〖课堂练习〗1、某元素的电离能(电子伏特)如下：I1I2I3I4I5I6I714.529.647.477.597.9551.9666.8此元素位于元素周期表的族数是A.IAB.ⅡAC.ⅢAD、ⅣAE、ⅥAF、ⅤAG、ⅦA2、某元素的全部电离能(电子伏特)如下：I1I2I3I4I5I6I7I813.635.154.977.4113.9138.1739.1871.1回答下列各问：(1)由I1到I8电离能值是怎样变化的?___________________。为什么?______________________________________(2)I1为什么最小?________________________________(3)I7和I8为什么是有很大的数值__________________________(4)I6到I7间，为什么有一个很大的差值?这能说明什么问题?_________________________________________________________(5)I1到I6中，相邻的电离能间为什么差值比较小?______________________________________________(6)I4和I5间，电离能为什么有一个较大的差值__________________________________________________(7)此元素原子的电子层有__________________层。最外层电子构型为______________，电子轨道式为________________________________，此元素的周期位置为________________________周期___________________族。2、讨论氢的周期位置。为什么放在IA的上方?还可以放在什么位置，为什么?答：氢原子核外只有一个电子(1s1)，既可以失去这一个电子变成+1价，又可以获得一个能。电子变成一l价，与稀有气体He的核外电子排布相同。根据H的电子排布和化合价不难理解H在周期表中的位置既可以放在IA，又可以放在ⅦA。3、概念辩析：（1）每一周期元素都是从碱金属开始，以稀有气体结束（2）f区都是副族元素，s区和p区的都是主族元素（3）铝的第一电离能大于K的第一电离能7（4）B电负性和Si相近（5）已知在200C1molNa失去1mol电子需吸收650kJ能量，则其第一电离能为650KJ/mol（6）Ge的电负性为1.8，则其是典型的非金属（7）气态O原子的电子排布为：↑↓↑↓↑↓↑↓，测得电离出1mol电子的能量约为1300KJ，则其第一电离能约为1300KJ/mol（8）半径：K+Cl-（9）酸性HClOH2SO4，碱性：NaOHMg(OH)2（10）第一周期有2*12=2，第二周期有2*22=8，则第五周期有2*52=50种元素元素的最高正化合价=其最外层电子数=族序数4、元素的电离能与原子的结构及元