4.1 原子结构与元素周期表 教学设计(表格式)2023-2024高一上学期化学人教版(2019)必修第一册

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名称 4.1 原子结构与元素周期表 教学设计(表格式)2023-2024高一上学期化学人教版(2019)必修第一册
格式 docx
文件大小 208.4KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2024-01-10 00:03:25

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课题 第四章 元素周期律 第1节 原子结构与元素周期表
课型 新授课 课时 5课时
学习 目标 1.了解原子序数与原子结构间的关系。 2.了解元素周期表的编排原则,知道周期和族的表示方法。 3.了解元素周期表的基本结构,知道主族和副族的概念。 4.能从整体上把握元素周期表的结构,会正确表示元素在周期表中的位置。 5.以碱金属元素和卤族元素为例,了解原子结构与元素性质之间的关系,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。
6.知道核素和同位素的含义。
学习 重点 能从整体上把握元素周期表的结构,会正确表示元素在周期表中的位置;以碱金属元素和卤族元素为例,了解原子结构与元素性质之间的关系,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。
学习 难点 能从整体上把握元素周期表的结构,会正确表示元素在周期表中的位置;以碱金属元素和卤族元素为例,了解原子结构与元素性质之间的关系,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。
学情 分析 原子结构、周期表的相关内容理论性较强,如果处理不好会降低学生的学习兴趣,甚至导致学生思维混乱。而实验探究或问题探究式的教学,能激发学生的学习兴趣,但一定要注意从学生已有的经验出发,最大程度地调动学生主动思考问题的积极性,提高学生的逻辑思维水平。
核心 知识 强化并运用“周期表位置(位)—原子结构(构)—元素性质(性)”的系统认知模型, 发展“证据推理和模型认知”及“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养。 卤族元素性质的预测和验证;同主族元素性质的相似性和递变规律;周期表位 置、原子结构与元素性质的关系 运用“位置—结构—性质”模型分析和解决同主族元素的问题
教学内容及教师活动设计 (含情景设计、问题设计等内容) 学生活动设计 三次备课
20世纪初,原子结构的奥秘被揭示之后,人们对元素周期表的认识更加完善。那么,原子结构与元素周期表之间有怎样的关系呢? 原子结构 1.原子结构 原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数(原子中) 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 2.质量数 3.原子不带电:核内质子数 = 核外电子数 阳离子带正电荷:核内质子数 > 核外电子数 阴离子带负电荷:核内质子原子不带电:核内质子数 核外电子数 4.“各数”的定量关系 (1)电性关系 原子:质子数(Z)=核外电子数 阴离子(Rn-):质子数(Z)=核外电子数-n 阳离子(Rn+):质子数(Z)=核外电子数+n 质量关系:对于原子及相应的离子均满足:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。 二、原子核外电子的排布 1.核外电子的分层排布 (1)在多电子的原子中,电子的能量是不相同 (2))在离原子核近的电子,能量较低 (3)在离原子核远的电子,能量较高 (4)核外电子的分层排布:由于核外电子的能量不同, 在不区域运动,即核外电子的分层运动 2.原子核外电子的排布规律(阅读P87表,总结) (1)最外层电子数不超过8个(当K层为最外层时不超过2个)。 (2)次外层电子数不超过18个。 (3)倒数第三层电子数不超过 32个。 (4)各电子层最多能容纳2n2个电子(n为电子层数)。 (5)核外电子总是尽可能先从能量最低内层 排起,当一层充满后再填充下一层,即按K→L→M……由里向外(能量由低到高)的顺序排列。 三.原子核外电子排布的表示方法 1.原子结构示意图 (1)钠的原子结构示意图: 课堂练习 1.判断下列说法是否正确 (1)原子呈电中性是因为中子不带电(×  ) (2)质子数和中子数决定原子的质量( √)  (3)原子的质量数就是原子的相对原子质量(  ×) (4)微粒中的质子数与核外电子数一定相等( × ) (5)某种氯原子的中子数是18,则其质量数是35,核外电子数是17(√  ) 2.今有A、B两种原子,A原子的M层比B原子的M层少3个电子,B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍,A和B分别是( D ) A.硅原子和钠原子 B.硼原子和氢原子 C.氮原子和碳原子 D.碳原子和铝原子 3.三种元素x、y、z的原子,最外层电子数之和为17,核内质子数之和为31,这三种元素是( C ) A.N、P、Cl B.P、O、S C.N、O、S D.O、F、Cl 4.有A、B两种元素,已知元素A的核电荷数为a,且A3 与Bn+的电子排布完全相同,则元素B的质子数为( B ) A.a n 3 B.a+n+3 C.a+n 3D.a n+3 元素周期表 【过渡】按照元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子序数。在发现原子结构以后,人们发现,原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系: 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 1.周期 元素周期表有个横行,每一横行称为一个周期,元素周期表共有个周期。 2.族 现在常用的元素周期表有 个纵列,它们被划分为 个族,包括 个主族,用A表示。 个副族,用B表示。 个第Ⅷ族(其中第 这3个纵行称为第Ⅷ族), 个0族。 族的别称:第ⅠA族元素(除氢)称为碱金属元素;第ⅣA族元素称为碳族元素;第ⅤA族元素称为氮族元素;第ⅥA族元素称为氧族元素;第ⅦA族元素称为卤族元素;0族元素称为稀有气体元素。 3.元素周期表的编排原则 (1) 横行原则:把 电子层数 相同的元素,按 原子序数递增 的顺序从左到右排列。 (2) 纵列原则:把不同横行中 最外层电子数 相同的元素,按 原子序数有小到大 的顺序由上而下排列。 (3) 原子序数:按照元素 给元素编的序号。 (4) 原子序数与元素的原子结构之间的关系: 原子序数= 核电荷数 = = 核外电子数 。 4.元素周期表的结构 元素周期表有18个纵列:包括16族,7个主族(A), 8个副族〔7个副族(B)和1个Ⅲ族(8,9,10纵行〕 1个0族 主族序数 = 最外层电子数 5.元素、核素、同位素 核素 元素:具有相同 质子数(核电荷数)的一类原子的总称 核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。 同位素:质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子互称为同位素。即同一元素的不同核素之间互称为同位素。 元素的相对原子质量 元素的相对原子质量——核素相对原子质量和丰度的平均值 同位素的应用 14C:在考古工作中由于测定文物的年代 在同位素中,有些具有放射性,利用放射性同位素释放的射线来育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。 课堂练习 2、在元素周期表中,第三、四、五、六周期所含元素种数分别是( C ) A. 8、18、32、32 B. 8、8、18、18 C. 8、18、18、32 D. 18、18、32、32 2.下列叙述中正确的是( C ) A. 除0族元素外,短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数 B. 除短周期外,其他周期均有18种元素 C. 副族元素中没有非金属元素 D. 碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素 【思考】在编排元素周期表时为什么把最外层电子数相同的元素放在同一列? 碱金属元素 碱金属元素原子结构的特点: ①相同点:碱金属元素原子的最外层都有1个电子,
  ②不同点:碱金属元素原子的核电荷数和电子层数各不相同。
(2)碱金属元素性质的相似性和递变性
  ①相似性:由于碱金属元素原子最外层都只有一个电子,所以都容易失去最外层电子,都表现出很强的金属性,化合价都是+1价。
  ②递变性:随着核电荷数的递增,碱金属元素原子的电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,故从锂到铯,金属性逐渐增强。
碱金属单质的性质
  ①化学性质:碱金属单质都能与氧气等非金属单质反应,生成对应的金属氧化物等化合物;都能与水反应,生成对应的金属氢氧化物和氢气;并且随着核电荷数的递增,碱金属单质与氧气、水等物质的反应越来越剧烈。
  4Li+O22Li2O
  2Na+O2Na2O2
  2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
  2K+2H2O==2KOH+H2↑
与水反应 2Li + 2H2O = 2LiOH + H2 ↑ (较慢) 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑ (激烈) 2K + 2H2O = 2KOH + H2 ↑ (很激烈 2M + 2H2O = 2MOH + H2 ↑ 碱金属单质与水的反应逐渐减弱 元素金属性强弱的判断依据: 1).根据金属活动顺序表判断,越靠前,金属性越强 2)元素的金属性越强,其单质与水或非氧化酸反应置换出 氢气就越容易;(或置换出氢气越容易,金属性越强) (3)元素的金属性越强,它最高价氧化物对应的水化物碱性越强。(或最高价氧化物对应的水化物碱性越强,金属性越强。) 4)相互间的置换:强置换弱,但在水溶液中无法实现,碱金属单质比较活泼,先与水反应 碱金属单质物理性质 相似性:除铯外,其余都呈银白色;都比较柔软;有延展性;导电性和导热性也都很好;碱金属的密度都比较小,熔点也都比较低。
递变性:随着核电荷数的递增,碱金属单质的密度依次增大(钾除外);熔沸点逐渐降低。
卤族元素 1.原子结构的特点
①相同点:最外层电子数都是7个。
  ②不同点:核电荷数和电子层数不同。 2.卤族元素性质的相似性和递变性
  ①相似性:最外层电子数都是7个,化学反应中都容易得到1个电子,都表现很强的非金属性,其化合价均为-1价。
  ②递变性:随着核电荷数和电子层的增加,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,元素原子的得电子能力逐渐减弱,元素的非金属性逐渐减弱,卤素单质的氧化性逐渐减弱。 3.卤族元素物理性质 随着核电荷数的递增,卤素单质的颜色逐渐加深;状态由气→液→固;密度逐渐增大;熔沸点都较低,且逐渐升高。 卤素单质的化学性质 (1)卤素单质与氢气反应 随着核电荷数的增多,卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)与氢气反应的剧烈程度逐渐减弱,生成的氢化物的稳定性逐渐减弱:HF>HCl >HBr >HI;元素的非金属性逐渐减弱:F>Cl>Br>I。
(2)卤素单质间的置换反应
将少量氯水分别加入盛有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。 静置后,液体均分为两层。上层液体均呈无色,下层液体分别呈橙色、紫色。
①2NaBr+Cl2==2NaCl+Br2
②2KI+Cl2==2KCl+I2 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。 静置后,液体分为两层。上层液体呈无色,下层液体呈紫色。 ③2KI+Br2==2KBr+I2 随着核电荷数的增加,卤素单质的氧化性逐渐减弱:Cl2>Br2>I2 元素非金属性强弱比较: ①单质与氢气反应越容易,元素的非金属性越强 ②气态氢化物越稳定,对应元素的非金属性越强 ③最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,对应元素的非金属性越强 ④相互间的置换,即活泼置换不活泼 ⑤非金属阴离子的还原性 如:Cl-< Br- < I- 【小结】同主族元素的性质与原子结构的关系 结论:同主族元素从上往下电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱。所以金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱。 【例1】下列对碱金属性质的叙述中,正确的是( C ) A. 单质都是银白色的柔软金属,密度都比较小 B. 单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物 C. 碱金属单质与水反应生成碱和氢气 D. 单质的熔、沸点随着原子序数的增加而升高 【总结升华】根据碱金属物理性质、化学性质的相似性和递变性分析,同时注意其中的特殊性。 【例2】按氟、氯、溴、碘四种元素的顺序,下列性质的递变规律不正确的是( C )
A.单质的密度依次增大
B.单质的熔、沸点依次升高
C.Cl2可从KBr溶液中还原出Br2
D.单质都能与H2化合,且逐渐变难 【总结升华】掌握同一主族元素原子及单质从上到下的性质递变性,并善于与碱金属元素对比,是学习知识和培养各种能力的关键。
课堂练习 1、下列叙述中错误的是( B )
A.随着电子层数增多,碱金属的原子半径逐渐增大
B.碱金属单质都具有强还原性,它们的离子都具有强氧化性
C.碱金属单质的熔沸点随着核电荷数的增大而降低
D.碱金属元素在自然界里都是以化合态存在的
2、下列关于碱金属某些性质的排列中,正确的是( A ) A. 原子半径:LiNa>K>Rb>Cs 3、下列关于卤化氢的说法中不正确的是( A ) A.卤素原子半径越大,氢化物越稳定
B.卤素原子半径越大,氢化物越不稳定
C.卤化氢的稳定性为:HF>HCl>HBr>HI
D.卤素单质与氢气越难反应,生成物越不稳定
4、下列物质中,酸性最强的是( D ) A. H4SiO4 B. H3PO4 C. H2SO4 D. HClO4 5、随着卤素原子半径的增大,下列递变规律正确的是( B ) A. 单质的熔沸点逐渐降低 B. 卤素离子的还原性逐渐增强 C. 气态氢化物稳定性逐渐增强 D. 单质的氧化性逐渐增强 丰富多彩的物质世界是由一百多种元素组成的?那么,这些元素之间有什么内在联系吗?它们是如何相互结合形成多种多样的物质呢? 请学生根据课本P93,稀有气体元素原子的电子层排布,从中你能发现什么规律? 思考与讨论: 根据课本95页的表格进行思考讨论。你能发现周期序数与原子核外电子层数有什么关系吗? 请学生写出碱金属元素的原子结构示意图,它们的原子核外电子排布有什么特点? 从哪一点能够推断出碱金属元素的化学性质具有相似性? 从实验现象比较钾,钠与水反应的难易程度。由此,你能推断出锂与水反应的难易程度吗? 通过比较碱金属与水反应的程度,你能发现与它们的原子结构有什么关系吗? 根据上面的学习,你能推断出碱金属元素化学性质的相似和递变规律吗? 请学生写出卤族元素的原子结构示意图,它们的原子核外电子排布有什么特点? 从哪一点能够推断出卤族元素的化学性质具有相似性? 根据卤素的原子结构,能否推测氟,氯,溴,碘在化学性质上表现出的相似性和递变性?
板书设计(含思维导图) 一、原子结构 质量数(A)=质子数(Z)十中子数(N) 二、元素周期表 1,元素周期表的结构 2、核素 三、碱金属元素 1、碱金属化学性质 2丶碱金属物理性质 四、卤素元素 1、卤素元素的物理性质 2、卤素元素的化学性质
作业设计 教程习题: 教辅书 补充习题: 其他任务
教学反思