苏教版高中化学必修全册教案.doc
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1、普通高中课程标准实验教科书化学2参考教案(教学设计)2007年2月8日专题1 微观结构与物质的多样性第一单元 核外电子排布与周期律一、教学目标与教学设计的核心问题在化学1的基础上,学生已对原子结构、核外电子排布及元素的金属性和非金属性有所了解。本单元则较为系统地学习核外电子排布与周期律的重要原理和规律。本教案侧重引导学生,在学习相关知识的同时,让学生理解: (1).科学家得出元素周期律所用的思维方式与方法。重点有归纳与演绎。 (2).利用原子结构更好的学习元素周期律与元素周期表。 (3).利用元素周期表的典型应用示例,认识科学理论的应用价值。二、教学目标1.知识与技能:(1).了解1-18号元
2、素核外电子排布及相应的规律,并能用原子结构示意图表示上述元素的核外电排布。(2).认识元素周期律,了解核外电排布与元素金属性、非金属性、化合价、原子半径的周期性变化。(3).了解周期表的基本结构,了解主族元素在周期表中的位置与其原子结构及性质之间的关系。知道同周期、同主族元素性质的变化趋势及规律。2.过程与方法:(1).利用原子半径的周期性变化、钠镁铝的活泼性顺序、氢化物的热稳定性变化趋势、同周期元素化合价上升等,学习归纳思维方法。(2).利用元素周期表的应用学习演绎思维方法。3.情感态度与价值观利用元素周期表及元素周期律发现简史,学习科学研究中的去伪存真,培养学生的创新意识。4.教学重点:(
3、1).1-18号元素核外电子排布。 (2).元素周期律。(3).元素周期表的基本结构。5.教学难点:元素周期律三、教学过程板书 第一课时 原子核外电子的排布问题情景 画出1-18号所有元素的原子结构示意图。问题与探究 按某些共同特征,将上述18种元素分组,说明你分组的依据及优势(注意:不能与图1-2重复)例如:可以按核外电子偶数分组,可以按单质状态分组。小结 科学理论来自于客观事实。但科学理论在被证实之前,会有很多瑕疵,从简单到复杂,是所有科学理论的发展路线。问题与讨论 图1-2中核外电子排布依据的规律主要有以下几个要点:板书1.元素核外电子排布所遵循的规律(1).核外电子依据电子能量的高低不
4、同划分电子层(K、L、M、N、O、P、Q或n=1、2、3、4、5、6、7)。离核近的电子层能量低,离核远的电子层能量高。(2).电子总是尽先占据能量最低的电子层。(3).各层最多可容纳的电子数为2n2(n=1、2、3)(4).最外层最多不超过8个电子思考(1).依据上述规律解释 Na 为什么不是?(2).上述规律能否解下列现象。(见表1-1)Xe的原子结构示意图,为什么不是或答案(1).最外层不超过8个电子。(2).次外层不超过18个电子。上述规律只是核外电子排布规律中的主要几条。各规律之间在同一原子中互相不冲突,即科学理论解释自然现象时,不能有互相矛盾之处。思考与讨论(1)、依据图1-2分析
5、,金属元素与非金属元素在原子结构上有什么区别。 金属元素原子最外层电子数比较少。但最外层电子数较少,不一定是金属元素。(2)、依据Na、Mg、Al等原子核外电子排布及其金属的活泼性关系,预测Li、Be的金属性强弱。(上述结论可以推广到所有元素吗?)(3)、依据几种常见元素C、N、O、Na、Mg、Al、P、S、Cl等,讨论元素的化合价与原子结构的关系。作业已知铁原子、亚铁离子、铁离子的核外电子排布如下图所示:、 、。说明上述原子结构示意图与核外电子排布规律有无冲突?板书 第二课时 元素周期律问题与探究分析1-18号元素的电子层数,最外层电子数与核电荷数三者之间的关系。问题与讨论画出一个直角坐标,
6、把1-18号元素的核电荷及其最外层电子数,标在该直角坐标中,然后把这些点逐一用线条连在一起。(1)、说明你所画出的图包含的信息及化学意义。(2)、该图能否说明各元素核外电子排布具有规律性?板书1.原子序数:元素按核电荷数由小到大顺序编号。思考题指出自然界有那些现象具有循环重复的特征。说明元素核外电子排布的周期性变化特征。2.元素核外电子排布具有周期性变化:随着核电荷数递增,元素原子最外层电子数由1逐渐增加到8(HHe为12)。这种重复在现有全部元素中无一例外。问题与讨论在一个直角坐标中,把表1-2中各元素的核电荷及其原子半径标出,并用线条连接。把所得到的图与前边所画的图(核电荷-最外层电子数)
7、比较,找出二者之间的关系。结论核外电子排布与元素原子半径均呈现周期性变化,且二者之间呈对应关系。板书元素原子半径,随其核外电子排布的周期性变化而变化。问题与讨论在一个直角坐标中,标出各元素的主要化合价及核电荷数,并用线条将各点之间连起来。所得图与前边二个图做对比,找出三者之间的关系。结论核外电子排布与元素主要化合价均呈周期性变化,且二者之间呈对应关系。板书3.元素主要化合价随核外电子排布的周期性变化而变化。作业(1)、为什么研究元素原子半径及其化合价时,都把稀有气体元素排除在外?如果把稀有气体的原子半径及化合价与其他元素一同研究,则上述规律应如何修改?(2)、总结一下3-9号元素,11-17号
8、元素化合价的变化规律。说明这两组元素化合价有什么不同之处?板书 第三课时 元素周期律问题与情境元素核外电子排布,原子半径、化合价都呈现周期性变化。这对元素性质有着直接的影响,这种影响也表现出相应的周期性。问题与探究元素核外电子排布的周期性变化,导致元素金属性、非金属性也呈周期性变化。 哪些事实能证明这一结论。 得出这一结论用的是什么方法?板书4.金属性与核外电子排布的关系实验探究1分别完成钠、镁、铝与水的反应。如果不反应,可以将镁、铝表面的氧化物除去并加热。板书 剧烈反应 微弱反应与水不反应(无现象出现)思考与讨论上述反应可以说明Na、Mg、Al的金属性顺序吗?这一结论与元素原子半径的周期性变
9、化,在说明问题上,哪一种方法更为准确?结论上述反应中钠、镁分别失去一个电子、二个电子,都做还原剂。从反应的剧烈程度看,失电子能力:钠镁。原子半径的周期性变化用到具体半径数据,属定量方法。金属活泼性的比较,无法用数字比较,属于定性研究。实验探究2但如用金属单质与水反应,区分镁、铝的金属性,差别并不明显。现改为用镁,铝分别与同浓度的稀盐酸反应,研究相应的差别。板书Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 比 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 更剧烈。结论上述反应说明镁比铝更易失电子,金属性更强。思考题(1)、上述研究钠、镁、铝的金属性初步得出的结论为,金属活泼性顺序为钠镁铝。
10、把这一事实与碱性强弱顺序氢氧化钠氢氧化镁氢氧化铝对比,可得出什么样的对应关系,如何验证这一对应关系,是否具有普遍性?(2)、初中所学的金属活动顺序表,可以预测金属元素之间相互能否置换。但对钠、镁、铝之间的相互置换却无法用实验加以证实。试讨论可能的原因。板书金属性越活泼,相应的最高价氧化物的水化物的碱性越强。小结金属活泼性比较的几个指标。(1)、 单质与水或酸反应比较的反应的差别。(2)、 金属元素之间的置换。(3)、 比较最高价氧化物的水化物的碱性。板书5.元素非金属性与核外电子排布的关系问题与讨论依据以下事实(1)硅、磷、硫、氯气等与氢气的反应差别,(2)气态氢化物的热稳定性,结合原子结构知
11、识,合理解释元素非金属顺序:硅磷硫氯。思考与讨论已知硅、磷、硫、氯,最高价氧化物的水化物的酸性强弱顺序为:硅酸磷酸硫酸溴碘。(4) 、它们气态氢化物的热稳定性顺序为:氟氯溴碘。(5) 、它们最高价氧化物的水化物的酸性强弱顺序为:氯溴碘。结论同主族元素,随着核电荷数递增,电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,原子失去电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱;元素金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。思考题根据氮、磷、砷在周期表中的位置,对以下各物质的性质排序(1)热稳定性:PH3、 NH3、AsH3。(2)酸性强弱:H3PO4、 HNO3、H3AsO4。作业砹,原子序数85,是一种人工放射性元素,化学符号
12、源于希腊文,原意是“不稳定”。化学性质与碘类似。试较为详细地描述其金属性与非金属性,最高价氧化物水化物酸性,氢化物的热稳定性等,并与其它卤素加以比较。板书 第五课时 元素周期表及其应用思考与讨论依据元素周期表,回答下列问题。(1)、主族元素,副族元素所在的区域。(2)、金属元素、非金属元素所在的区域,以及二者的分界线。(3)、了解过渡元素,所在的区域及其核外电子排布特征。问题情景铝,硅处在第三周期的金属与非金属分界线两侧。处于该分界线二侧的元素,既有一定的金属性又有一定的非金属性。问题与探究已知有如下反应式:2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2Si + 2NaO
13、H + H2O = Na2SiO3 + 2H22Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2Si + HCl= 不反应。3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2OCl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O依据上述反应事实,解释铝,硅是否同时具有金属性与非金属。结论:铝的金属性较为明显。铝、硅、硫、氯单质均可与碱反应。铝、硅单质与碱反应有氢气产生,明显不同于硫、氯气与氢氧化钠的反应。说明它们有一定的非金属性。问题与讨论为什么制造半导体材料的元素,集中在金属与非金属元素分界线两侧?结论金属一般是导体,非金属单质一般不导电(石墨等少数非金属单质例外
14、)。在金属与非金属元素分界线两侧的元素,既具有一定的金属性,又具有一定的非金属性,故其单质适合制造半导体材料。问题情景门捷列夫据其提出的元素周期律,所画出的元素周期表,尚有许多空格。他认为这些空格是一些有待发现的未知元素。例如,门捷列夫预测的类铝、类硅元素的有关资料如下:类铝(1871年门捷列夫的预言)镓(1875年布瓦博德朗发现镓后测定)1、原子量约为682、比重约为5.9-6.03、熔点应很低4、不受空气的侵蚀5、将在酸液和碱液中逐渐溶解6、其氢氧化物必能溶于酸和碱中7、能生成类似明矾的矾类8、可用分光镜发现其存在1、原子量为69.722、比重等于5.943、熔点为30.150C4、灼热时
15、略起氧化5、在各种酸液和碱液中逐渐溶解6、氢氧化物为两性,能溶于强酸和强碱中7、能生成结晶较好的镓矾8、镓是用光谱分析法发现的类硅,门捷列夫15年前预言1886年德国人温克勒尔发现锗的实际值1、原子量约为722、比重约为5.53、氯化物比重大约是1.91、原子量为72-732、比重等于5.473、氯化物比重1.887上述现象表明科学理论的一个重要价值,在于它能预测未知的事实。问题与讨论各种化学现象中,存在一个重要的规律,这一规律就是物质的结构决定物质的性质。试指出如何根据原子结构的特征,确定元素金属性、非金属性的强弱。结论元素电子层数较多,最外层电子数较少,则金属性较强;元素电子层较少,最外层
16、电子数较多,则非金属性较强。思考题元素周期表中蕴含着一个重要的哲学观点。当物质的某些性质在数量上发生改变,到一定程度后,这些性质会发生明显的改变。在周期表中,找出对应的现象。结论同周期元素,核电荷数增多,元素金属性减弱,非金属性增强。同主族元素,电子层数增多,元素金属性增强,非金属性减弱。作业1865年,英国化学家纽兰兹提出了八音律。他把当时已知的元素按原子量递增顺序排列成表,发现元素的性质有周期性的重复,第八个元素与第一个元素性质相近。下表选取了其中的三个纵列。试指出:(1)该表与课本中元素周期表的的主要差别,(2)该表前三个纵列中的缺陷。H1F8Cl15Li2Na9K16G3Mg10Ca1
17、7Bo4Al11Cr18C5Si12Ti19N6P13Mn20O7S14Fe21教学反思让学生理解科学研究中科学家的研究方法与思维方式,既是本单元的精髓,也是本单元教学的最大难点。核外电子排布与元素周期律单元练习一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1、下列各组元素按最高正化合价递增排列的是:ANa 、F、N BLi、CCBe、Na、Mg D Al、C、N2、下列元素的氧化物和氢氧化物都呈两性的是:ASi BMg CAl DS3、下列含氧酸中酸性最强的是:AH2SO4 BHClO4 CH3PO4 DHNO34、按热稳定性递增的顺序排列的一组氢化物是AH2S、NH3、SiH4 BH2S、HCl
18、、HFCH2O、H2S、HCl DCH4、NH3、PH35、下列各微粒中, 核外电子总数相等的是ANa和Na+ BN2 和 CO2 CNH4+ 和 H3O+ DH2S 和 H2O 6、某短周期元素最外层只有2个电子,则该元素一定是:A 第1、2或3周期元素B最高正化合价为+2 CIIA族元素 D金属元素7、非金属性最强的元素在元素周期表的A右上方 B左下方 C右下方 D左上方8、主族元素R可形成化学式为NaRO3的一种盐,则R一定是AF BN C第五或第七主族元素 D一定是第五主族元素9、A元素的阳离子、B元素的的阴离子都具有相同的电子层结构。则A、B元素原子序数大小是:ABABAB CB=A
19、 DA=B+210、R原子序数是15,下列关于R元素的说法中,错误的是:AR是第二周期第A族的元素BR的最高正化合价是+5CR的氢化物分子式是RH3DR的最高价氧化物对应的水化物的水溶液呈酸性11、下列各组元素中,原子半径依次增大的是:AI、Br、ClBAl、Si、PCO、S、NaDC、N、B12、最外电子层上电子数目最少的微粒是AO BAr CNa+ DMg 13、已知硒元素与氧元素同族,下列关于硒的描述不正确的是AH2SeO4是一种弱酸 BSeO3是酸性氧化物C元素的非金属性比氧弱 DH2Se的热稳定性比HCl强14、有X、Y两种主族元素。下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是 AX原子的
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