物质结构元素周期律孙

《物质结构元素周期律》教学的探讨南京外国语学校孙夕礼物质结构和元素周期律是化学的重要理论知识，也是中学化学教学的重要内容。通过学习这部分知识，可以使学生对所学元素化合物等知识进行综合、归纳，从理论角度进一步加深理解。同时，作为理论指导，也为学生继续学习化学打下基础。这部分知识既是化学2(必修)的内容，也是选修化学的基础。根据新课程标准对本章的教学要求和“为学而教、探究为主”的教学理念，谨从以下五个方面与大家共同探讨《物质结构元素周期律》一章的学与教。一、相关教学内容与资源信息1．1新课标要求内容标准活动与探究建议1.知道元素、核素的涵义。2.了解原子核外电子的排布。3.能结合有关数据和实验事实认识元素周期律，了解原子结构与元素性质的关系。4.能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。5.认识化学键的涵义，知道离子键和共价键的形成。6.了解有机化合物中碳的成键特征。7.举例说明有机化合物的同分异构现象。①查阅资料并讨论：放射性元素、放射性同位素在能源、农业、医疗、考古等方面的应用。②实验：几种金属盐的焰色反应。③查阅资料并讨论：第三周期元素及其化合物的性质变化的规律。④讨论或实验探究：碱金属、卤族元素的性质递变规律。⑤查阅元素周期律的发现史料，讨论元素周期律的发现对化学科学发展的重要意义。⑥交流讨论：离子化合物和共价化合物的区别。⑦制作简单有机分子的结构模型1．22008年江苏化学高考考纲要求（1）了解分子、原子、离子等的含义。认识相对原子质量、相对分子质量的含义，并能进行相关计算。（2）了解元素、核素和同位素的含义。知道原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。（3）了解1～18号元素的原子核外电子排布，能用原子结构示意图表示原子、离子的结构。（4）了解元素周期表（长式）的结构（周期、族）及其应用。（5）认识元素周期律的本质。掌握同一周期、同一主族元素的原子结构与元素性质递变规律的关系。（6）了解原子结构、元素在周期表中的位置及其性质递变的规律。（7）了解化学键的含义。了解离子键、共价键的形成。（8）了解电子式、结构式和结构简式的表示方法。（9）能识别典型的离子化合物和共价化合物，能从化学键变化的角度认识化学反应的实质。1.3教学目标和重、难点（1）教学目标A.能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在元素周期表中的位置。B.在初中有关原子结构知识的基础上，了解元素原子核外电子排布。C.通过有关数据和实验事实，了解原子结构与元素性质之间的关系。知道核素的涵义；认识原子结构相似的一族元素在化学性质上表现出的相似性和递变性；认识元素周期律。D.认识化学键的涵义，通过实例了解离子键和共价键的形成。（2）重点和难点A．原子结构、位置与元素性质的关系B．元素周期律和元素周期表C．离子键和共价键的涵义（3）内容结构本章以元素周期表和元素周期律为框架，先介绍元素周期表，再通过一些事实和实验归纳元素周期律。（4）课时建议第一节元素周期表3课时第二节元素周期律3课时第三节化学键3课时复习和机动2课时1.4三套教材的内容区别1.5与选修教材内容衍接本章内容选修教材内容原子结构核素、同位素、质量数、结构示意图电子云、原子核外电子排布式、能级、轨道表示式。元素周期律和周期表第三周期元素的性质变化规律（原子半径、金属性、非金属性），周期表的位、性、构关系周期表的分区、原子的电子排布、原子轨道、元素周期律（原子结构、电离能、电负性）分子结构离子键、共价键、分子间作用力和氢键共价键的形成、σ键、π键、键长、键能、键角、分子构型、杂化轨道、配位化合物、键的极性和分子极性、范德华力和氢键、手性分子晶体结构无四类晶体的结构、堆积方式和性质、晶胞、金属键二、整合教学方法，强化主体意识2．1．注重实验教学，强化探究意识(1)强化科学探究A、钾在空气中燃烧实验可设计为学生分组实验，而钾与水的反应，钾块不要取太大，以免发生危险，此实验最好由教师在实物投影仪上演示。B、钠、镁、铝的性质实验，简单易做、现象比较明显且安全，可以设计为学生的分组实验，实验方案不作统一规定，要求各小组自行设计实验方案，然后全班进行交流评价，最后综合总结出最佳方案，注意培养学生求异思维的能力。镁与水的反应，尽管有明显的反应速率，但产生氢气的量较少，且看不到产生的氢氧化镁，只能通过氢气的产生和酚酞指示剂的变色去认定氢氧化镁的存在，说服力不强。根据水溶液中KCl、NaCl有阻止氢氧化镁薄膜在镁上形成的作用，可将水改成食盐水进行实验。实验步骤：取一段擦去表面氧化膜的镁条，卷成螺旋状，插入盛有食盐水溶液的试管或烧瓶中，再将试管或烧瓶倒插在盛有食盐水的烧杯中，可以观察到镁持续不断地跟水反应，几分钟后，白色的氢氧化镁沉淀聚积在烧杯底部。注意事项：镁条用量较多；食盐水可以用饱和食盐水稀释一倍获得。(2)改进演示实验【实验1-1】教材中此实验是分步进行，饱和氯水会挥发出氯气造成污染。可尝试改进设计实验如下，操作方便，对比性强，现象明显，且无有毒气体逸出。（I）实验装置（如图1-1）。（II）实验操作：①向U形管中加入约2g高锰酸钾粉末；取一根5mm×150mm的玻璃管，插入橡皮塞中，在图1-1所示实验装置中的“4、5、6”处贴上滤纸小旗，分别滴3滴淀粉KI溶液、饱和KI溶液、溴化钠溶液（从上到下）。另取一同样的玻璃管，两端各塞入一小团脱脂棉，在1和2处脱脂棉上分别滴入淀粉KI溶液和饱和NaBr溶液，并在两端分别接一橡皮管（带夹子）；在3处装入吸有NaOH溶液的脱脂棉。按图1-1的装置连接。②滴加浓盐酸，即可看到有黄绿色的氯气产生，与小旗接触后，由下至上依次出现：蓝色、紫黑色、红棕色。打开1、2处的夹子，当氯气恰好上升到2位置，保持一会儿即夹住2处，不使氯气上升。③取下上节玻璃管，在2处微微加热，即看到红棕色的溴上升到1处，此时有蓝色出现。【实验1-2】钠和氯气反应实验的改进建议及说明：I.教材中演示实验的缺点：（A）钠预先在空气中加热，会生成氧化物，影响钠在氯气中燃烧；（B）预先收集的氯气在课堂演示时可能不够；（C）实验过程中会产生少量污染。II.改进的装置（如图1-2）III.实验步骤：（A）取黄豆大的钠，用滤纸吸干表面的煤油放入玻璃管中，按图示安装好；（B）慢慢滴入浓盐酸，立即剧烈反应产生氯气；（C）先排气至管内有足够氯气时，加热钠，钠熔化并燃烧。IV.实验现象：钠在氯气中剧烈燃烧，火焰呈黄色且有白烟，反应停止后，管壁上可观察到附着的白色固体。V.改进实验的优点：（A）整个实验过程中氯气保持一定浓度和纯度，避免发生副反应。（B）安全可靠，污染少。VI.实验条件控制：（A）高锰酸钾要研细；（B）盐酸质量分数为30%～34%2．2强化化学用语，提高化学素养（1）电子式的教学电子式是高中化学的重要化学用语，必须使学生明确：A.电子式中的电子数是指最外层电子数，而不是指电子总数；B.阳离子、阴离子电子式的区别；C.离子电子式中的电荷数与元素化合价表示方法的区别；D.表示离子键和共价键的电子式的区别；E.“用电子式表示结构”和“用电子式表示分子的形成过程”是不同的，不要混淆（2）核素、同位素的教学教学流程：介绍前沿科学→提出问题→事例分析→得出概念→概念辨析→应用→课堂练习→开放性作业。内容设计：问题创设──考古(C）、氢弹(H）的制造等。内容呈现──氢、碳、铀同位素资料卡片、幻灯。方法手段──比较、类比、抽象。评价反馈──多媒体呈现形成性练习题、同步测试等；查阅同位素在能源、医疗、农业、考古等方面的应用，以读书报告会形式进行交流。(3)元素周期表和元素周期律的教学元素周期表教学流程：查找资料（关于元素周期表的发展史）→实践活动汇报→讲授元素周期表的结构→学生设计不同类型的元素周期表→小结。内容设计：实践活动（课前预习）──分小组查找关于元素周期表发展史的相关资料，制作成幻灯片或资料卡片等。讲授──可采取制成Flash动画形式，每一版块点击出现，增加周期表结构的动感，加深记忆。课堂开放性训练──以小组为单位竞赛，从不同的角度设计多种类型的元素周期表（如从密度、放射性等角度）。评价方式──优秀成果以墙报形式展出，进行相互交流并评价。元素性质与原子结构关系教学流程：提出问题→设计探究方案→理论探究（碱金属及卤素原子结构特点、规律）→实验探究（碱金属及卤素元素性质递变规律）→得出结论。内容设计：问题创设──（A）元素周期表中为什么把锂、钠、钾等元素编在一个族呢？它们的原子结构和性质有什么联系呢？（B）元素的原子结构和元素的性质有什么关系呢？碱金属及卤素的原子结构有关资料以学案形式下发或课上以投影形式呈现。理论探究──比较、归纳、抽象。实验探究──事先可下发实验预习提纲，实验可设计成学生的分组实验。（课例）化学键联接课例三、指导学法研究，强化规律意识3．1元素周期律涵义元素性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化。实质元素性质的周期性递变是核外电子排布周期性变化的必然结果。核外电子排布最外层电子数由1递增至8(若K层为最外层则由1递增至2)而呈现周期性变化。原子半径原子半径由大到小(稀有气体元素除外)呈周期性变化。原子半径由电子层数和核电荷数多少决定，它是反映结构的一个参考数据。主要化合价最高正价由+1递变到+7，从中部开始有负价，从-4递变至-1。(稀有气体元素化合价为零)，呈周期性变化。元素主要化合价由元素最高正价数＝最外层电子数,非金属元素的负价=最外层电子数-8。元素及化合物的性质金属性渐弱，非金属性渐强，最高氧化物的水化物的碱性渐弱，酸性渐强，呈周期性变化。这是由于在一个周期内的元素，电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，核对外层电子引力渐强，使元素原子失电子渐难，得电子渐易，故有此变化规律。3．2简单微粒半径的变化规律原子半径1.例：rNa＞rMg＞rAl＞rSi＞rp＞rs＞rCl2.最外层电子数相同时，随电子层数递增原子半径增大。例：rLi＜rNa＜rk＜rRb＜rCs离子半径1.同种元素的离子半径:阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大于高价阳离子.例：rCl-＞rCl，rFe＞rFe2+＞rFe3+2.电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小.例：rO2-＞rF-＞rNa+＞rMg2+＞rAl3+3.带相同电荷的离子,电子层越多,半径越大.例：rLi+＜rNa+＜rK+＜rRb+＜rcs+；rO2-＜rs2-＜rse2-＜rTe2-4.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rk+与rMg2+可选rNa+为参照可知rk+＞rNa+＞rMg2+3．3元素金属性和非金属性强弱的判断方法和规律金属性比较本质原子越易失电子，金属性越强。判断依据1．在金属活动顺序表中越靠前，金属性越强。2．单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强。3．单质还原性越强或离子氧化性越弱，金属性越强。4．最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强。5．若发生置换反应xn++yx+ym+则y比x金属性强。非金属性比较本质原子越易得电子，非金属性越强。判断方法1．与H2化合越易，气态氢化物越稳定，非金属性越强。2．单质氧化性越强，阴离子还原性越弱，非金属性越强。3．最高价氧化物的水化物酸性越强，非金属性越强。4．若发生置换反应An-+BBm-+A则B比A非金属性强。3．4九种元素的性质变化规律（难，不讲）3．5两性氢氧化物反应规律与酸反应与碱反应Al(OH)3Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OH3AlO3+OH-=AlO2-+2H2OZn(OH)2Zn(OH)2+2H+=Zn2++2H2OH2ZnO2+2OH-=ZnO22-+2H2O反应规律H+与氢氧化物中的氢氧根反应生成水和对应的盐先把氢氧化物写成酸的形式,OH-与酸中的氢反应，生成水和对应的盐,由于AlO33-不稳定，故生成AlO2-和水3．6周期表中的三线规律(1)横线规律（A）同周期元素性质变化规律（B）族序号排列规律(2)竖线规律（A）同主族元素性质变化规律（B）