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2019-2020年高中化學(xué) 1.2《原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)》教案 新人教選修3 知識與技能 1、進(jìn)一步認(rèn)識周期表中原子結(jié)構(gòu)和位置、價態(tài)、元素數(shù)目等之間的關(guān)系 2、知道外圍電子排布和價電子層的涵義 3、認(rèn)識周期表中各區(qū)、周期、族元素的原子核外電子排布的規(guī)律 4、知道周期表中各區(qū)、周期、族元素的原子結(jié)構(gòu)和位置間的關(guān)系 教學(xué)過程 〖復(fù)習(xí)〗必修中什么是元素周期律？元素的性質(zhì)包括哪些方面？元素性質(zhì)周期性變化的根本原因是什么？ 〖課前練習(xí)〗寫出鋰、鈉、鉀、銣、銫基態(tài)原子的簡化電子排布式和氦、氖、氬、氪、氙的簡化電子排布式。 一、原子結(jié)構(gòu)與周期表 1、周期系： 隨著元素原子的核電—荷數(shù)遞增，每到出現(xiàn)堿金屬，就開始建立一個新的電子層，隨后最外層上的電子逐漸增多，最后達(dá)到8個電子，出現(xiàn)稀有氣體。然后又開始由堿金屬到稀有氣體，如此循環(huán)往復(fù)——這就是元素周期系中的一個個周期。例如，第11號元素鈉到第18號元素氬的最外層電子排布重復(fù)了第3號元素鋰到第10號元素氖的最外層電子排布——從1個電子到8個電子；再往后，盡管情形變得復(fù)雜一些，但每個周期的第1個元素的原子最外電子層總是1個電子，最后一個元素的原子最外電子層總是8個電子。可見，元素周期系的形成是由于元素的原子核外屯子的排布發(fā)生周期性的重復(fù)。 2、周期表 我們今天就繼續(xù)來討論一下原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)是什么關(guān)系？所有元素都被編排在元素周期表里，那么元素原子的核外電子排布與元素周期表的關(guān)系又是怎樣呢？ 說到元素周期表，同學(xué)們應(yīng)該還是比較熟悉的。第一張元素周期表是由門捷列夫制作的，至今元素周期表的種類是多種多樣的：電子層狀、金字塔式、建筑群式、螺旋型(教材p15頁)到現(xiàn)在的長式元素周期表，還待進(jìn)一步的完善。 首先我們就一起來回憶一下長式元素周期表的結(jié)構(gòu)是怎樣的？在周期表中，把能層數(shù)相同的元素，按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成橫行，稱之為周期，有7個；在把不同橫行中最外層電子數(shù)相同的元素，按能層數(shù)遞增的順序由上而下排成縱行，稱之為族，共有18個縱行，16 個族。16個族又可分為主族、副族、0族。 〖思考〗元素在周期表中排布在哪個橫行，由什么決定？什么叫外圍電子排布？什么叫價電子層？什么叫價電子？要求學(xué)生記住這些術(shù)語。元素在周期表中排在哪個列由什么決定？ 閱讀分析周期表著重看元素原子的外圍電子排布及價電子總數(shù)與族序數(shù)的聯(lián)系。 〖總結(jié)〗元素在周期表中的位置由原子結(jié)構(gòu)決定：原子核外電子層數(shù)決定元素所在的周期，原子的價電子總數(shù)決定元素所在的族。 〖分析探索〗每個縱列的價電子層的電子總數(shù)是否相等?按電子排布，可把周期表里的元素劃分成5個區(qū)，除ds區(qū)外，區(qū)的名稱來自按構(gòu)造原理最后填入電子的能級的符號。s區(qū)、d區(qū)和p區(qū)分別有幾個縱列?為什么s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬? 元素周期表可分為哪些族?為什么副族元素又稱為過渡元素？各區(qū)元素的價電子層結(jié)構(gòu)特征是什么？ [基礎(chǔ)要點]分析圖1-16 s區(qū) p 區(qū) d 區(qū) ds 區(qū) f 區(qū) 分區(qū)原則 縱列數(shù) 是否都是金屬 區(qū)全是金屬元素，非金屬元素主要集中 區(qū)。主族主要含 區(qū)，副族主要含 區(qū)，過渡元素主要含 區(qū)。 [思考]周期表上的外圍電子排布稱為“價電子層”，這是由于這些能級上的電子數(shù)可在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化。元素周期表的每個縱列上是否電子總數(shù)相同？ 〖?xì)w納〗S區(qū)元素價電子特征排布為ｎS1~2，價電子數(shù)等于族序數(shù)。ｄ區(qū)元素價電子排布特征為（ｎ-1）d1~10ns1~2；價電子總數(shù)等于副族序數(shù)；ds區(qū)元素特征電子排布為 (n-1)d10ns1~2，價電子總數(shù)等于所在的列序數(shù)；p區(qū)元素特征電子排布為ns2np1~6；價電子總數(shù)等于主族序數(shù)。原子結(jié)構(gòu)與元素在周期表中的位置是有一定的關(guān)系的。原子核外電子總數(shù)決定所在周期數(shù) 周期數(shù)=最大能層數(shù)（鈀除外） 46Pd [Kr]4d10,最大能層數(shù)是4，但是在第五周期。 （1） 外圍電子總數(shù)決定排在哪一族 如：29Cu 3d104s1 10+1=11尾數(shù)是1所以，是IB。 元素周期表是元素原子結(jié)構(gòu)以及遞變規(guī)律的具體體現(xiàn)。 〖課堂練習(xí)〗 1、下列說法正確的有（ ） A．26 號元素鐵屬于d 區(qū) B．主族族序數(shù)=其價電子數(shù)=最外層電子數(shù) C．在周期表中，元素周期數(shù)=原子核外電子層數(shù) D．最外層電子數(shù)=8的都是稀有氣體元素 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主族的元素與第三周期IIA元素核電荷數(shù)相差13 2、在元素周期表中存在著許多的規(guī)律。同一主族元素的原子序數(shù)之間也有一定的規(guī)律，填寫下列問題：第一、二、三、四周期中包含的元素數(shù)目分別為 ， 鹵族元素中F、Cl、Br的原子序數(shù)分別為 ，堿金屬元素中Li、Na、K的原子序數(shù)分別為 ；體會上述數(shù)字之間的關(guān)系，找出同族元素原子序數(shù)與周期中元素數(shù)目之間的關(guān)系。 。 3、門捷列夫當(dāng)年提出的元素周期律是 ，和現(xiàn)在的元素周期律比較，其主要的區(qū)別是 。到元素周期表中找一個與門捷列夫元素周期律不符合的元素 。 4、根據(jù)外圍電子排布的不同，元素周期表也可以 分成不同的區(qū)域，右圖是元素周期表的區(qū)域分 布示意圖。請說出這樣劃分的依據(jù)，同時寫出 S區(qū)、d區(qū)和p區(qū)的外圍電子排布式。 5、用電子排布式表示Al、Cr(原子序數(shù)為24)、Fe(原子序數(shù)為26)、As(原子序數(shù)為33)等元素原子的價電子排布，并由此判斷它們屬于哪一周期哪一族。 Al： Cr： Fe： As： 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)(第2課時) 知識與技能： 1、掌握原子半徑的變化規(guī)律 2、能說出元素電離能的涵義，能應(yīng)用元素的電離能說明元素的某些性質(zhì) 3、進(jìn)一步形成有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本觀念，初步認(rèn)識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系 4、認(rèn)識主族元素電離能的變化與核外電子排布的關(guān)系 5、認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)與元素周期系的關(guān)系，了解元素周期系的應(yīng)用價值 教學(xué)過程： 二、元素周期律 (1)原子半徑 〖探究〗觀察下列圖表分析總結(jié)： 元素周期表中同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢如何？應(yīng)如何理解這種趨勢？元素周期表中，同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢如何？應(yīng)如何理解這種趨勢？ 〖?xì)w納總結(jié)〗原子半徑的大小取決于兩個相反的因素：一是電子的能層數(shù)，另一個是核電荷數(shù)。顯然電子的能層數(shù)越大，電子間的負(fù)電排斥將使原子半徑增大，所以同主族元素隨著原子序數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大。而當(dāng)電子能層相同時，核電荷數(shù)越大，核對電子的吸引力也越大，將使原子半徑縮小，所以同周期元素，從左往右，原子半徑逐漸減小。 (2)電離能 [基礎(chǔ)要點]概念 1、第一電離能I1； 態(tài)電 性基態(tài)原子失去 個電子，轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的 叫做第一電離能。第一電離能越大，金屬活動性越 。同一元素的第二電離能 第一電離能。 2、如何理解第二電離能I2、第三電離能I3 、I4、I5…… ？分析下表： 〖科學(xué)探究〗1、原子的第一電離能有什么變化規(guī)律呢？堿金屬元素的第一電離能有什么變化規(guī)律呢？為什么Be的第一電離能大于B，N的第一電離能大于O，Mg的第一電離能大于Al，Zn的第一電離能大于Ga？第一電離能的大小與元素的金屬性和非金屬性有什么關(guān)系？堿金屬的電離能與金屬活潑性有什么關(guān)系？ 2、閱讀分析表格數(shù)據(jù)： Na Mg Al 各級電離能(KJ/mol) 496 738 578 4562 1415 1817 6912 7733 2745 9543 10540 11575 13353 13630 14830 16610 17995 18376 xx4 21703 23293 為什么原子的逐級電離能越來越大？這些數(shù)據(jù)與鈉、鎂、鋁的化合價有什么關(guān)系？ 數(shù)據(jù)的突躍變化說明了什么？ 〖?xì)w納總結(jié)〗 1、遞變規(guī)律 周一周期 同一族 第一電離能 從左往右，第一電離能呈增大的趨勢 從上到下，第一電離能呈增大趨勢。 2、第一電離能越小，越易失電子，金屬的活潑性就越強。因此堿金屬元素的第一電離能越小，金屬的活潑性就越強。 3．氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能(用I1表示)，從一價氣態(tài)基態(tài)正離子中再失去一個電子所需消耗的能量叫做第二電離能(用I2表示)，依次類推，可得到I3、I4、I5……同一種元素的逐級電離能的大小關(guān)系：I1Cl- （9） 酸性 HClO>H2SO4 ，堿性：NaOH > Mg(OH)2 （10） 第一周期有2*12=2，第二周期有2*22=8，則第五周期有2*52=50種元素 元素的最高正化合價=其最外層電子數(shù)=族序數(shù) 4、元素的電離能與原子的結(jié)構(gòu)及元素的性質(zhì)均有著密切的聯(lián)系，根據(jù)下列材料回答問題。氣態(tài)原子失去1個電子，形成＋1價氣態(tài)離子所需的最低能量稱為該元素的第一電離能，+l價氣態(tài)離子失去1個電子，形成+2價氣態(tài)離子所需要的最低能量稱為該元素的第二電離能，用I2表示，以此類推。下表是鈉和鎂的第一、二、三電離能（KJmol－1）。 元素 I1 I2 I3 Na 496 4 562 6 912 Mg 738 1 451 7 733 （1）分析表中數(shù)據(jù)，請你說明元素的電離能和原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系是： 元素的電離能和元素性質(zhì)之間的關(guān)系是： （2）分析表中數(shù)據(jù)，結(jié)合你已有的知識歸納與電離能有關(guān)的一些規(guī)律。 （3）請試著解釋：為什么鈉易形成Na＋，而不易形成Na2+？ 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)(第3課時) 知識與技能： 1、能說出元素電負(fù)性的涵義，能應(yīng)用元素的電負(fù)性說明元素的某些性質(zhì) 2、能根據(jù)元素的電負(fù)性資料，解釋元素的“對角線”規(guī)則，列舉實例予以說明 3、能從物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的視角解釋一些化學(xué)現(xiàn)象，預(yù)測物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì) 4、進(jìn)一步認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，提高分析問題和解決問題的能力 教學(xué)過程： 〖復(fù)習(xí)〗1、什么是電離能？它與元素的金屬性、非金屬性有什么關(guān)系？ 2、同周期元素、同主族元素的電離能變化有什么規(guī)律？ (3)電負(fù)性： 〖思考與交流〗1、什么是電負(fù)性？電負(fù)性的大小體現(xiàn)了什么性質(zhì)？閱讀教材p20頁表 同周期元素、同主族元素電負(fù)性如何變化規(guī)律？如何理解這些規(guī)律？根據(jù)電負(fù)性大小，判斷氧的非金屬性與氯的非金屬性哪個強？ [科學(xué)探究] 1. 根據(jù)數(shù)據(jù)制作的第三周期元素的電負(fù)性變化圖，請用類似的方法制作IA、VIIA元素的電負(fù)性變化圖。 2. 電負(fù)性的周期性變化示例 〖?xì)w納志與總結(jié)〗 1、金屬元素越容易失電子，對鍵合電子的吸引能力越小，電負(fù)性越小，其金屬性越強；非金屬元素越容易得電子，對鍵合電子的吸引能力越大，電負(fù)性越大，其非金屬性越強；故可以用電負(fù)性來度量金屬性與非金屬性的強弱。周期表從左到右，元素的電負(fù)性逐漸變大；周期表從上到下，元素的電負(fù)性逐漸變小。電負(fù)性的大小可以作為判斷元素金屬性和非金屬性強弱的尺度。金屬的電負(fù)性一般小于1.8，非金屬的電負(fù)性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”的電負(fù)性則在1.8左右，他們既有金屬性又有非金屬性。 2、同周期元素從左往右，電負(fù)性逐漸增大，表明金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。同主族元素從上往下，電負(fù)性逐漸減小，表明元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。 [思考5]對角線規(guī)則：某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)相似，被稱為對角線原則。請查閱電負(fù)性表給出相應(yīng)的解釋？ 2.在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的性質(zhì)有些相似，被稱為“對角線規(guī)則”。查閱資料，比較鋰和鎂在空氣中燃燒的產(chǎn)物，鈹和鋁的氫氧化物的酸堿性以及硼和硅的含氧酸酸性的強弱，說明對角線規(guī)則，并用這些元素的電負(fù)性解釋對角線規(guī)則。 對角線規(guī)則 〖課堂練習(xí)〗 1、下列對電負(fù)性的理解不正確的是 （ ） A、電負(fù)性是人為規(guī)定的一個相對數(shù)值，不是絕對標(biāo)準(zhǔn) B、元素電負(fù)性的大小反映了元素對鍵合電子引力的大小 C、元素的電負(fù)性越大，則元素的非金屬性越強 D、元素的電負(fù)性是元素固有的性質(zhì)，與原子結(jié)構(gòu)無關(guān) 2、應(yīng)用元素周期律的有關(guān)知識，可以預(yù)測我們不知道的一些元素及其化合物的性質(zhì)。下列預(yù)測中不正確的是 （ ） ①Be的氧化物的水化物可能具有兩性，②Tl能與鹽酸和NaOH溶液作用均產(chǎn)生氫氣，③At單質(zhì)為有色固體，AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸，④Li在氧氣中劇烈燃燒，產(chǎn)物是Li2O2，其溶液是一種強堿，⑤SrSO4是難溶于水的白色固體，⑥H2Se是無色，有毒，比H2S穩(wěn)定的氣體 A．①②③④ B．②④⑥ C．①③⑤ D．②④⑤ 〖總結(jié)〗同周期元素、同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律。 元素的金屬性與非金屬性隨核電荷數(shù)遞增呈現(xiàn)周期性變化，在同一周期中，從左到右元素的金屬性遞減非金屬性遞增。例如，第三周期元素：根據(jù)Na、Mg、Al與水的反應(yīng)越來越困難，以及NaOH、Mg(OH)2、A1(OH)3堿性遞減，說明Na、Mg、燦的金屬性逐漸減弱；根據(jù)Si、P、S、形成氫化物越來越容易，且生成的氫化物穩(wěn)定性依次增強，以及H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4酸性遞增，說明S、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強。 3、電負(fù)性數(shù)值的大小與元素原子得、失電子的能力之間具有一定的關(guān)系。 試在乙、丙兩個坐標(biāo)系中，按要求作出相應(yīng)元素電負(fù)性的變化趨勢曲線。 甲 乙 丙 （1）元素的電負(fù)性和原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系是 ； （2）元素的電負(fù)性和金屬、非金屬的關(guān)系是 ； （3）說出元素電負(fù)性的一些應(yīng)用 4、 元素電負(fù)性數(shù)值的大小可用于衡量元素的金屬性、非金屬性的強弱。一般認(rèn)為，電負(fù)性大于1．8的元素為 元素，電負(fù)性小于1．8的元素是 。在短周期元素中電負(fù)性最大的是 元素，電負(fù)性最小的是 元素，在同一周期中，元素電負(fù)性的變化規(guī)律是 。 5、電負(fù)性的數(shù)值能夠衡量元素在化合物中吸引電子能力的大小。電負(fù)性數(shù)值 的元素在化合物中吸引電子的能力 ，元素的化合價為 值；電負(fù)性數(shù)值 的元素在化合物中吸引電子的能力 ，元素的化合價為 值。請指出下列化合物中化合價為正值的元素。 CH4 NaH NF3 NH3 SO2 H2S ICl HBr 6、比較下列各組元素電負(fù)性的大小以及非金屬性的強弱。并總結(jié)出其中的規(guī)律。 (1) Al、Si、P ； (2) F、C1、Br ； (3) Na、K、Cs 。 7、一般認(rèn)為：如果兩個成鍵元素間的電負(fù)性差值大于1．7，它們之間通常形成離子化合物；如果兩個成鍵元素間的電負(fù)性差值小于1.7，它們之間通常形成共價化合物。請查閱下列化合物中元素的電負(fù)性數(shù)值，判斷它們哪些是離子化合物，哪些是共價化合物。 NaF HCl NO MgO KCl CH4 共價化合物： 離子化合物： 8、化合物YX2、ZX2中，X、Y、Z都是前三周期的元素，X與Y屬于同一周期，Z是X的同族元素，Z元素核內(nèi)有16個質(zhì)子，Y元素最外層電子數(shù)是K層所能容納的電子數(shù)的2倍，則YZ2為 ；則ZX2為 。 9、元素X和Y屬于同一個主族，負(fù)二價的元素X和氫的化合物在通常狀況下是一種液體，其中X的質(zhì)量份數(shù)為88.9%；元素X和元素Y可以形成兩種化合物，在這兩種化合物中，X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是50%和60%。確定X、Y在元素周期表中的位置，X第 周期第 族，Y第 周期第 族。寫出X、Y形成的兩種化合物的化學(xué)式 、 。 10、A、B、C三種元素，其中一種是金屬元素，A、B的電子層數(shù)相同，B、C的最外層電子數(shù)相同。這三種元素的最外層電子數(shù)之和為17，原子核中的質(zhì)子數(shù)之和為31，試問： （1）A 的名稱 B的元素符合 C的電子排布式 （2）A、B兩種元素組成的兩種常見化合，寫出它們電子式： （3）A、B、C三種元素也能組成常見的兩種化合物，寫出化學(xué)式