《元素的性质与原子结构》教学设计.doc

《第一章 第一节 元素周期表》教学设计
第3课时：元素的性质与原子结构
广州一中 罗婉娴
一、教学目标
知识与技能:
1.通过观察卤素、碱金属元素的原子结构（最外层电子数）的相同点，掌握同类物质具有相似的性质。
2.通过比较卤素、碱金属元素的原子结构（电子层数）的不同点，掌握同主族元素性质的递变规律，并学会分析递变性的原因。
3.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、以IA和VⅡA族为例，知道同一主族内元素性质的相似和递变规律与原子结构的关系。
4.初步掌握元素的金属性或非金属性强弱比较的方法。
过程与方法：
培养通过对实验现象和素材的分析来归纳结论的能力，形成科学方法，形成“结构决定性质，位置反映结构”的化学基本观念。
情感态度与价值观：
通过对元素周期律和周期表的学习，加深对“事物变化的量变引起质变”等哲学规律性认识，体会元素周期律和周期表在自然科学领域内的重要作用。
二、教学重点难点：
元素在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。
三、教学方法：对比 归纳 实验探究 演绎
四、教学过程
（一）碱金属元素
环节1：理论探究，对比归纳碱金属元素结构的相同点和不同点。
【问题创设】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？
【学生活动】：（科学探究1查阅元素周期表，填写教材P5中的表格，对比碱金属的原子结构示意图，归纳碱金属原子结构的相同点和不同点。
相同点：最外层只有一个电子
不同点：随着核电荷数的增加，原子的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。
【追问】元素的化学性质决定于原子结构中的哪一部分？根据上述结构的异同，推测碱金属元素性质的异同点？
【学生】化学性质决定于最外层电子数。碱金属可能像钠一样能与氧气和水反应，但反应程度可能不同。
【过渡】 下面我们通过实验验证碱金属化学性质的相似性和不同点。

环节2：实验探究，通过实验钾和钠与氧气的反应以及钾和钠与水的反应，对比钾和钠性质上的相同点和不同点。
【实验视频】：科学探究2）钾分别与氧气、水的反应，回忆钠分别与氧气、水的反应，进行对比。
序号

钾
钠
对比实验1
与氧气反应
相同现象
都能与氧气反应
不同现象
钾熔成小球，迅速燃烧并产生紫色火焰
金属钠先熔化后燃烧，产
生黄色火焰
对比实验2
与水反应
相同现象
都能与水反应
不同现象
钾浮在水面上，剧烈反应，有火花，反应后的溶液使酚酞显红色
钠也浮在水面，跟水反应，熔成小球，并在液面上迅速游动，反应后的溶液使酚酞显红色

环节3：由钾钠到碱金属再到研究方法，分层次归纳总结出元素性质与原子结构的关系。
【思考与交流1】通过观察和回忆钾和钠的实验，你认为钾和钠性质的相似性和不同点与它们的原子结构有关系吗？
【学生归纳】钾和钠都能与氧气和水反应，性质相似，是因为它们的最外层都是有1个电子，而钾比钠反应更剧烈，是因为钾原子比钠原子多一个电子层。
【思考与交流2】归纳整个碱金属元素性质与原子结构的关系，并预测锂和铷的性质。
【学生归纳】①碱金属元素最外层都有1个电子，它们的化学性质相似，都能与氧气、水反应。
②碱金属从锂到铯，随着电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引 力逐渐减弱，失电子越来越易，与氧气、水反应越来越剧烈。
③锂反应没有钠剧烈，铷反应比钾剧烈。
【实验视频】锂与水，铷与水，铯与水的反应。
【练习】Li＋O2 = Na＋O2 = K+O2=
K＋H2O = Rb＋H2O =
【思考与交流3】从Li到Cs，与水生成碱的反应越来越剧烈，它们的金属性逐渐增强，所以，以后若要比较金属的金属性强弱，可以用哪些判断方法？
【学生归纳】（研究方法）元素的金属性强弱比较（教材P7注释）
元素的金属性比较可以从两个方面比较：①元素的金属性越强，其单质越容易与水（或酸）反应置换出氢气；②它们的最高价氧化物的水化物—氢氧化物碱性越强。

环节4:碱金属物理性质的相似性和递变性。
【学生】根据表1-1，请总结碱金属的物理性质有什么相似性和规律性。
碱金属单质
颜色和状态
密度（g/cm-3）
熔点（。C）
沸点（。C）
原子半径（nm）
Li
银白色，柔软
0.534
180.5
1347
0.152
Na
银白色，柔软
0.97
97.81
882.9
0.186
K
银白色，柔软
0.86
63.65
774
0.227
Rb
银白色，柔软
1.532
38.89
668
0.278
Cs
银白色，柔软
1.879
28.40
678.4
0.265
【总结】单质的颜色，除铯外，都呈银白色，状态柔软，密度小，熔点低。

（二）卤族元素
环节5：利用已学碱金属的研究方法，预测卤族元素结构和性质的关系。
【过渡】通过碱金属的学习，我们已经知道了最外层电子数都为1个电子的碱金属原子结构和性质的关系，那同学们能不能类推卤族元素结构和性质的相似性和递变性呢？
【学与问】卤族元素的原子结构如下所示，根据卤族元素的原子结构，请你试着推测一下氟、氯、溴、碘在化学性质上所表现的相似性和递变性。

【学生】相似性：最外层电子数都为7，都易得一个电子，都有氧化性。
递变性：从氟到碘，电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，得电子越来越难，氧化性逐渐减弱。

环节6：利用已有的科学事实，证明卤族元素结构和性质的关系。
【教师】如何证明我们的预测是否正确呢？除了实验，我们还可以通过一些科学家已经得出的客观事实来证明我们的结论？例如教材第8页卤素单质与氢气的反应。
【投影】

【学生】
相似性：卤素单质均为双原子分子，均能与氢气反应生成氢化物。
递变性：从F2到I2，与氢气反应越来越难，氢化物稳定性逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。

环节7：利用已有知识，通过实验验证卤族元素结构和性质的关系。
【教师】类似比较金属活泼性强弱，证明卤素元素的非金属性强弱也可以通过卤素单质间的置换反应。
【实验1-1】完成下列实验，观察现象。写出有关反应的化学方程式。
实验
现象
化学方程式
1．将少量新制的饱和氯水分别加入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置。

1

2
2．将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置。

3
【思考与交流】根据现象写出方程式，比较以上三个反应氧化剂、氧化产物的氧化性强弱。
【总结】非金属性强弱的判断依据：①与氢气反应的难易程度以及生成的氢化物的稳定性；②单质间的置换反应；③最高价氧化物的水化物（含氧酸）的酸性强弱。
【教师】阅读教材P8资料卡片，卤素单质在物理性质上同样存在相似性和递变性。

环节8：
【教师总结】通过比较碱金属和卤族元素，我们可以看出，元素的性质与原子结构有密切的练习，特别是与最外层电子数有关，结构的相似的一族元素，在化学性质上表现出相似性和递变性。拓展到整个元素周期表，同主族元素从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。

五．板书设计：
二、元素的性质与原子结构
（一）碱金属
结构（从Li到Cs） → 性质
同：最外层为1e- 都能与氧气和水反应
异：电子层数↗，原子半径↗， 与氧气和水反应反应越来与剧烈
失电子越来越来越容易 金属性逐渐增强
（二）卤族元素
结构（从F2到I2） → 性质
同：最外层为7e- 都能与氢气反应
异：电子层数↗，原子半径↗， 与氢气反应越来越难,生成氢化物稳定性逐渐减弱
得电子越来越来越难 非金属性逐渐减弱
六．教学反思
1.本节课首先由碱金属的原子结构入手，由学生预测Na和K的化学性质，接下来回忆Na、K分别与氧气
燃烧及与水反应的实验现象，辅以实验视频，然后由学生讨论推出碱金属化学性质的相似性和递变性，
预测铷、铯与水反应的实验现象，并再次呈现实验视频，学生被铯与水反应的现象所震撼，也加深了
对碱金属化学性质的递变性的理解。此时，我们再次提出另外一个问题：你估计锂与水反应会是怎样？
当他们看到金属锂在水中慢悠悠地转动，发出会心的微笑。在老师把单质的还原性转变为元素的金属
性后，形成金属族元素金属性的递变性的这一原理。这样利用反差较大实验现象，更易引起学生的注
意，利于他们形成运用原理的思维程序。
2. 在环节7中：利用已有知识，通过实验验证卤族元素结构和性质的关系。
对于要比较卤素元素的非金属性强弱，学生相对陌生，我们可以提示他们：类似比较金属活泼性强弱通过卤素单质间的置换反应来证明，并提出如何使实验现象更易观察，通过帮助学生回忆上学期学过的萃取实验，设计出置换后，再加入CCL4溶液，让现象更明显。这样让学生通过反应事实及实验得出出元素的非金属性定义、元素非金属性强弱的判断依据及卤族元素非金属性的递变规律。

【练习反馈】
1、碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，下列预言错误的是（ ）
Ａ. 在碱金属中它具有最大的原子半径
B. 它的氢氧化物化学式为FrOH，是一种极强的碱
C. 钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O的氧化物
D. 它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸

2、①已知金属A可与冷水反应，金属B和热水才能反应，金属C和水不能反应，判断金属A、B、C金属性强弱
②已知NaOH为强碱、Mg(OH)2为中强碱、Al(OH)3为两性氢氧化物，则Na、Mg、Al的金属性强弱
③氧化性　　Al3+﹥Mg2+﹥Na+ ，则元素金属性顺序为　　　　　　　　　　　

3、下列事实不能用于判断金属性强弱的是（ ）
A．金属间发生的置换反应
B．1 mol金属单质在反应中失去电子的多少
C．金属元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱
D．金属元素的单质与水或酸置换出氢气的难易

4、各组性质比较的表示中,正确的是（ ）
A．生成由易到难：HF>HCl>HBr>HI B．稳定性：HFHCl>HBr>HI D．酸性：HClO4