高一化學(xué) 必修第一冊《元素周期表和元素周期律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計

1、廣東省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題 課題批準號：2020WQYB094課題名稱：粵港澳大灣區(qū)教育信息化與學(xué)科教學(xué)的深度融合研究 主持人：湯幸初第第 頁元素周期表和元素周期律的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計設(shè)計者：汪成翰 南方科技大學(xué)附屬中學(xué)一、教材分析“元素周期表和元素周期律的應(yīng)用”是新課標中必修課程主題3“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律”中二級標題“原子結(jié)構(gòu)與元素周期律”的內(nèi)容。本節(jié)課的知識為今后學(xué)生學(xué)習(xí)元素化學(xué)知識、記憶原子結(jié)構(gòu)、形成有力支持，也為“宏觀辨識與微觀探析”、“證據(jù)推理與模型認知”等學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展提供有力保障。本節(jié)課在新人教版教材中位于第四章“物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律”的第二節(jié)“元素周期律”。與舊人教

2、版相比，新人教版最大的區(qū)別在于把整個的“物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律”部分從必修二轉(zhuǎn)移到了必修一，置于“非金屬化合物”之前。這樣的結(jié)構(gòu)安排給了學(xué)生在學(xué)習(xí)后續(xù)知識的同時，運用元素周期律（表）的空間與機會。而在內(nèi)容上，與舊教材差別不大。二、學(xué)情分析本節(jié)課所授內(nèi)容是建立在學(xué)生已初步了解元素周期表的結(jié)構(gòu)以及初步掌握元素周期律的內(nèi)容的基礎(chǔ)上進行展開，教材安排本授課內(nèi)容旨在要求學(xué)生能運用周期表和周期律知識解決實際問題，并由堿金屬、鹵族、第三周期元素的性質(zhì)規(guī)律進行推廣和延伸，力求突出元素的“位置-結(jié)構(gòu)-性質(zhì)”之間的聯(lián)系。素養(yǎng)目標【教學(xué)目標】1能利用元素在元素周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu)分析、預(yù)測、比較元素及其化合物的性

3、質(zhì)。2體會元素周期表（律）在學(xué)習(xí)元素及其化合物知識及學(xué)科研究中的重要作用。3加深對分類法、歸納法等科學(xué)方法的認識，提高邏輯推理能力、論證能力，從而發(fā)展證據(jù)推理與模型認知的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。 【評價目標】1通過復(fù)習(xí)之前學(xué)過的同主族和同周期元素核外電子排布的特點，診斷并發(fā)展學(xué)生對于周期表中元素位置和結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系的理解。2通過原子核外電子排布和元素性質(zhì)的關(guān)系，診斷并發(fā)展學(xué)生對于周期表中元素位置和性質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系的理解。3通過對周期表在實際研究中的指導(dǎo)作用的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，診斷并發(fā)展學(xué)生對化學(xué)學(xué)科價值的認識。四、教學(xué)重點、難點1教學(xué)重點：元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系；元素周期律（表）的應(yīng)用2教學(xué)難點：“位、構(gòu)、性”

4、的推導(dǎo)五、教學(xué)方法1講授法2探究法3. 歸納法六、教學(xué)設(shè)計思路以門捷列夫預(yù)言并發(fā)現(xiàn)“類鋁”的故事為引，探究原子核外電子排布、元素的最高正價和最低負價與主族序數(shù)的關(guān)系，并聯(lián)系之前所學(xué)過的同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，掌握元素的在周期表中的位置與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的關(guān)系。進而通過其結(jié)構(gòu)的遞變規(guī)律來尋找它們化學(xué)性質(zhì)的遞變規(guī)律，讓學(xué)生感受元素“位-構(gòu)-性”的聯(lián)系，并最終通過元素的化學(xué)性質(zhì)推出其應(yīng)用。七、教學(xué)流程八、教學(xué)過程環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動導(dǎo)入講述門捷列夫預(yù)言“類鋁”的故事：門捷列夫在研究元素周期表時，科學(xué)地預(yù)言了11種當時尚未發(fā)現(xiàn)的元素，并為它們在周期表中留下了空位。比如他認為在鋁的下方會有一個與Al性質(zhì)相似

5、的元素“類鋁”。門捷列夫不但準確地預(yù)言了“類鋁”的化學(xué)性質(zhì)，甚至預(yù)言了“類鋁”相對水的密度為5.9-6.0。直到1875年法國化學(xué)家布瓦博得朗發(fā)現(xiàn)了金屬鎵，并且測定了其基本性質(zhì)。果然和Al性質(zhì)相似：（相對密度5.96）2Al+6HCl=22Al+2NaOH+222Ga聽故事，回想Al的化學(xué)性質(zhì)。環(huán)節(jié)一：規(guī)律分析，預(yù)測結(jié)構(gòu)那么門捷列夫這位“預(yù)言家”為什么能這么精準的驗出鎵這個元素呢？這就得益于元素周期表這個化學(xué)家的“神器”！ 而通過今天的學(xué)習(xí)，我們也可以成為這樣的“預(yù)言家”。通過前面的學(xué)習(xí)，我們應(yīng)該明白，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。那么元素周期表中，某一位置的元素具有什么結(jié)構(gòu)上的共同性呢？首先我們一起復(fù)習(xí)一下

6、之前學(xué)過的堿金屬的核外電子排布圖，請大家自行畫出。大家畫好之后來核對一下答案。那么接下來請同學(xué)們結(jié)合前面學(xué)過的堿金屬的化學(xué)性質(zhì)，找出堿金屬元素在核外電子排布上的共同點，并且思考，這樣的特點是如何影響堿金屬性質(zhì)的？沒錯，它們最外層都只有一個電子，而且這個電子極易失去，從而在化合物中顯示+1價。那么這樣的規(guī)律在其他主族是否也存在呢？我們再看其他主族，是否也存在這個規(guī)律呢？我們來看一下A族元素。請同學(xué)們畫出B、Al的核外電子排布，并推測其氯化物的化學(xué)式應(yīng)該如何書寫。除了這些元素以外，我們所熟悉的A族的N、A族的C的最高正價也分別是+5和+4。之所以這里要加上最高正價，是因為非金屬元素還有其他較低的價

7、態(tài)，我們會在后面第五章詳細學(xué)習(xí)。至此我們可以總結(jié)規(guī)律：主族元素的最高正化合價等于它所處的族序數(shù)，因為族序數(shù)與最外層電子數(shù)相同畫出堿金屬的核外電子排布圖根據(jù)上面畫出的堿金屬核外電子排布圖，思考堿金屬核外電子排布的特點以及這樣的特點帶來的影響畫出B、Al的核外電子排布圖，推測其氯化物的化學(xué)式如何書寫總結(jié)同主族元素最高正價的規(guī)律除了最高正價，主元素的最低負價和元素的族序數(shù)之間又有怎樣的關(guān)系呢？已知在NH3和PH3中，N和P分別顯最低負價，請同學(xué)回答，其中的N和結(jié)合NH3、PH3、HNO3總結(jié)：非金屬元素的最高正化合價，等于原子所能失去或偏移的最外層電子數(shù)；而它的負化合價，則等于使原子達到8電子穩(wěn)定結(jié)

8、構(gòu)所需得到的電子數(shù)。根據(jù)NH3和PH3推出N和根據(jù)NH3和PH3中，N、環(huán)節(jié)二：結(jié)構(gòu)分析，預(yù)測位置在之前的討論中我們得出結(jié)論，同一主族最外層電子數(shù)相等，最高正價相等（O、F除外，同時思考下，為什么O、F除外），那么如果給出一個主族元素的最外層電子數(shù)或形成化合物時的最高正價，我們能否推斷出它位于第幾主族呢？（給出Ba、C、S、Cl）結(jié)合電子層數(shù)與周期數(shù)的關(guān)系，進一步推斷元素處于第幾周期，從而確定元素在周期表中的具體位置。根據(jù)所給出原子核外電子排布判斷其在元素周期表中的位置（第幾周期第幾主族）環(huán)節(jié)三：溫故知新，預(yù)測性質(zhì)通過上面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)確定了元素在周期表中的位置與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系，但是這樣還不足

9、以使我們稱為像門捷列夫一樣的預(yù)言家。我們還需要元素的性質(zhì)與這二者的關(guān)系。在之前的學(xué)習(xí)中我們知道，同一周期，從左到右核電荷數(shù)依次增多，原子半徑逐漸減小，失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。那么我們能否類比此規(guī)律，總結(jié)同主族元素的遞變性呢？請同學(xué)們補全下面的空白。同一主族，從上到下，電子層數(shù)逐漸增多 ，原子半徑逐漸 ，失電子能力逐漸 ，得電子能力逐漸 ，金屬性逐漸 ，非金屬性逐漸 。總結(jié)上面得出的，金屬性和非金屬性在同周期和同主族的遞變規(guī)律，我們可以得到下面這張圖。對于周期表上的元素，越靠近左下角，金屬性逐漸增強，約靠近右上角，非金屬性逐漸增強。而所謂金屬性，

10、即金屬的性質(zhì)，比如和酸反應(yīng)生成對應(yīng)的鹽和氫氣；非金屬性，即非金屬的性質(zhì)，比如可以形成酸根離子（如NO3-、SO我們在繪制元素周期表的時候，根據(jù)元素主要表現(xiàn)出的性質(zhì)，將元素分為金屬和非金屬，并且可以畫出一條二者的分界線。但是事實上由于同主族與同周期的元素性質(zhì)都是遞變的，因此并沒有絕對的界限。因此處于這條分界線周圍的元素，將同時具有這兩種性質(zhì)。這也就是為什么門捷列夫可以預(yù)測出在Al的下方還有一個與其性質(zhì)相近的Ga。首先二者同主族，最外層電子數(shù)相同，最高正價相同。而且又都處在金屬元素和非金屬元素的交界處，自然化學(xué)性質(zhì)相近。根據(jù)之前學(xué)習(xí)的同周期元素結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，推測同主族元素的結(jié)構(gòu)、金屬性、非金屬性

11、的遞變規(guī)律。環(huán)節(jié)四：回扣主題，拓展應(yīng)用在目前的研究中，元素周期表發(fā)揮著相當大的作用。元素的化學(xué)性質(zhì)與在周期表中位置的聯(lián)系，對于新材料的開發(fā)有著至關(guān)重要的作用。因為，盡管元素的性質(zhì)隨著其在周期表中的位置呈現(xiàn)周期變化，但是周期表中位置靠近的元素，它們的性質(zhì)依然有一定相近，尤其是同一主族的元素。因此我們可以在一定的區(qū)域?qū)ふ揖邆淠承┬再|(zhì)的元素。比如尋找半導(dǎo)體材料：從導(dǎo)電性來看，金屬多數(shù)是導(dǎo)體，非金屬多數(shù)是絕緣體。而所謂半導(dǎo)體，即導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。因此如果想尋找半導(dǎo)體材料，就應(yīng)該在二者的交界處尋找。由于金屬與非金屬并沒有明顯的界限，因此處于二者交界處的元素將同時具備金屬與非金屬的部分性

12、質(zhì)。而事實上，Si、Ge、Ga等等這些都是有潛力應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)的元素。再例如，通常農(nóng)藥都含有F、Cl、S、P、As等元素，它們在元素周期表中的位置也非常接近。在這個區(qū)域附近的元素進行研究，有助于開發(fā)新品種的農(nóng)藥。例如含As有機物作為農(nóng)藥對人的危害較大，因此人們在這個As的附近找到了與它性質(zhì)相似，且本身就存在于人體的元素P。含P的有機物對人畜的毒性較低。人們尋找催化劑的時候也更喜歡尋找過渡金屬元素，例如催化過氧化氫分解的Mn，催化合成氨的Fe，可以作為多種反應(yīng)催化劑的Pd、Pt等等。隨著老師一起在元素周期表中尋找對應(yīng)的元素，確認其位置，強化“位”與“效”的聯(lián)系。板書設(shè)計十、課堂測評1. 根據(jù)所

13、給條件，寫出主族元素在元素周期表中的位置（1）最高正價為+5的元素，位于元素周期表 族。（2）最低負價為-2的元素，位于元素周期表 族。（3）核外電子排布為的元素，位于元素周期表 周期 族。2已知某元素的最高化合價為+7價，下列說法正確的是（ ）A該元素在元素周期表中一定處于第A族B該元素可以是氟C該元素的某種化合物可能具有漂白性D該元素的單質(zhì)沒有還原性3在一定條件下，RO3n-和I-發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為RO3n-+6I-A+5，第A族 B+5，第VA族C+7，第A族 D+7，第VA族4下列說法錯誤的是（ ）A作半導(dǎo)體材料的元素大多數(shù)位于周期表中金屬元素和非金屬元素的分界線附近-B農(nóng)藥中常含有的元素通常在元素周期表的右上方區(qū)域內(nèi)C構(gòu)成催化劑的元素通常在元素周期表的左下方區(qū)域D在元素周期表過渡元素中尋找作耐高溫和耐腐蝕的合金材料的元素5A、B、C、D為短周期元素，在周期表中所處的位置如圖所示，A、C兩元素的原子核外電子數(shù)之和等于B元素