1.1研究同主族元素的性质 教学设计 高中化学 鲁科版（2019） 必修 第二册
文档属性
| 名称 | 1.1研究同主族元素的性质 教学设计 高中化学 鲁科版（2019） 必修 第二册 |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 977.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-11-27 18:29:02 | ||
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文档简介
研究同主族元素的性质
【教学目标】
1. ⅠA、ⅦA族元素为例，使学生掌握同主族元素性质递变规律，并能用原子结构理论初步加以解释；
2. 通过“实验探究”、“观察思考”，培养学生实验能力以及对实验结果的分析、处理和总结能力；
【教学重难点】
重点：同主族元素性质的相似性和递变性
难点：同主族元素性质的相似性和递变性
【教学过程】
一、导入新课
【复习提问】同周期元素的性质是如何递变的？
【新课导入】那么同主族元素的性质有无规律呢？
【交流与研讨】在元素周期表中，同主族元素原子的核外电子排布有什么特点？它对元素的性质有何影响？
【结论】同主族元素从上到下，随着原子核外电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的引力减小，元素原子得电子能力减弱，失电子能力增强。
二、讲授新课
【讲解】碱金属元素都位于周期表的第ⅠA族（元素Fr是一种放射性元素，高中阶段不探讨），化学性质很活泼，在自然界中都以化合态存在。
【学生活动】填写下表的信息，并回答相应问题。
元素名称 元素符号 核电荷数 原子结构示意图 最外层电子数 电子层数 原子半径 （nm）
锂 0.152
钠 0.186
钾 0.227
铷 0.248
铯 0.265
在周期表中，从上到下碱金属元素的核电荷数、原子半径的变化有什么特点？（核电荷数递增，原子半径逐渐增大）
观察碱金属元素的原子结构示意图，他们的原子核外电子排布有什么特点？（随着原子的核电荷数递增，核外电子层数逐渐增加，但是最外层电子数都是1个）从哪一点可以推测出碱金属元素的化学性质具有相似性？（最外层电子数相同，应该表现相似的化学性质）
【过渡】根据上述的分析，下面我们来进行实验，探究一下碱金属元素的化学性质。
【设疑】钠有什么化学性质？（与氧气反应，与水反应）
【设疑】结合锂、钠、钾的原子结构特点，预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质？（与氧气、水都能发生反应）
【讲解】锂、钠、钾的原子核外最外层电子数都是1个，应该表现相似的化学性质，所以锂、钾与氧气、水应该都能发生反应
【设疑】钠与氧气在加热条件下的反应现象是什么？（钠先熔化，再剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体）
【演示实验】钾在空气中的燃烧。
【投影】钾在空气中的燃烧的视频。
【设疑】钾在空气中的燃烧现象与钠在空气中的燃烧现象有什么区别？（燃烧更剧烈，发出紫色火焰）
【设疑】钠与水的反应现象是什么？（浮、熔、游、响、红）
【演示实验】钾与水的反应。
【投影】钾与水的反应的视频。
【设疑】通过上面的实验分析，钠钾有哪些相似的化学性质？（与氧气、水都反应）。
【设疑】比较钠钾与水反应的难易程度？（钾的反应更剧烈）由上，你预测锂与水的反应应该如何？（应该比钠、钾都困难）
【投影】锂与水反应的视频
【设疑】碱金属与水反应的难易程度与其原子结构有什么关系？（由锂到铯，碱金属元素的原子电子层增加，原子半径增大，所以原子失电子能力增加，金属单质的活动性增强，其与水反应应该变得越来越容易）
【讲解】由上的实验分析，我们能得到的结论是：
（1）碱金属元素的化学性质相似。碱金属元素的原子最外层电子数相同，都是1个电子，所以他们的化学性质相似，都能与氧气、水反应。反应方程式如下：
【讲解】（2）碱金属元素的化学性质具有递变性。随着核电荷数递增，碱金属元素的原子电子层增加，原子半径增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失去最外层电子的能力逐渐增强，即从锂到铯，金属性逐渐增强。
【投影】碱金属单质与水反应的对比视频
【投影】碱金属单质的主要物理性质
【设疑】根据上面的表格信息，碱金属元素单质物理性质的变化规律是什么？（从锂到铯，随着核电荷数的增大，碱金属单质的密度增大（钾反常），熔点和沸点逐渐降低。）
【过渡】上面我们研究的是典型的金属元素——碱金属元素，下面我们来研究一下典型的非金属元素——卤族元素。
【投影】卤族元素单质的物理性质
【设疑】根据上面的表格信息，卤族元素单质物理性质的变化规律是什么？（从氟到碘，随着核电荷数的增大，卤族元素单质的颜色加深，状态由气态到液态到固态，密度逐渐增大，熔点和沸点逐渐升高。）
【投影】卤族元素的原子结构示意图
【设疑】根据上面的原子结构示意图，卤族元素的原子核外电子排布有什么特点？（随着原子的核电荷数递增，核外电子层数逐渐增加，但是最外层电子数都是7个）。
【设疑】根据上面的卤族元素的原子核外电子排布特点，参考碱金属元素原子结构和性质，显然我们可以猜想卤族元素也一样具有相似性和递变性。那么氟、氯、溴、碘在化学性质上表现出来的相似性和递变性是什么？（都是活泼的非金属单质，在反应中表现一定的氧化性，例如：都可以与氢气或金属单质反应。从氟到碘，卤族元素的原子半径增大，得电子能力减弱，反应越来越困难）
【投影】卤素单质与氢气的反应
【设疑】根据上面的表格，由氟到碘，卤素单质与氢气反应的难易程度的变化规律是什么？（反应逐渐变得困难）反应生成的氢化物的稳定性的变化规律是什么？（稳定性逐渐减弱）卤素非金属性变化的规律是什么？（非金属性逐渐减弱）
【演示实验】分别向KBr和KI溶液中滴加氯水，观察现象
【讲解】向KBr溶液中滴加氯水，观察到溶液由无色变为橙（红）色，实际是氯水中的Cl2与KBr发生了置换反应，得到了Br2，Br2溶于水形成溴水，显橙（红）色。反应方程式为：2KBr + Cl2 = Br2 + 2KCl。
【设疑】上述反应的离子方程式是什么？（2Br－+ Cl2 = Br2 + 2Cl－）该离子反应能够说明的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Cl2＞Br2；还原性：Br－＞Cl－）
【讲解】向KI溶液中滴加氯水，观察到溶液由无色变为棕（黄）色，实际是氯水中的Cl2与KI发生了置换反应，得到了I2，I2溶于水形成碘水，显棕（黄）色。反应方程式为：2KI + Cl2 = I2 + 2KCl。
【设疑】上述反应的离子方程式是什么？（2I－+ Cl2 = I2 + 2Cl－）该离子反应能够说明的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Cl2＞I2；还原性：I－＞Cl－）
【演示实验】向KI溶液中滴加溴水，观察现象
【讲解】向KI溶液中滴加溴水，观察到溶液由无色变为棕（黄）色，实际是溴水中的Br2与KI发生了置换反应。反应方程式为：2KI + Br2 = I2 + 2KBr。
【设疑】上述反应的离子方程式是什么？（2I－+ Br2 = I2 + 2Br－）该离子反应能够说明的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Br2＞I2；还原性：I－＞Br－）
【设疑】根据上面的三个离子方程式，能够得出卤族元素的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Cl2＞Br2＞I2；还原性：I－＞Br－＞Cl－）
【讲解】所以随着核电荷数的增加，卤族元素单质的氧化性，按照F2、Cl2、Br2、I2的顺序依次减弱。
【讲解】上面我们研究了两个具有代表性的主族：碱金属和卤素。可以看出，元素的性质主要与原子核外电子排布，特别是最外层电子数有关。原子结构相似的一族元素，他们在化学性质上表现出相似性和递变性。
【讲解】在元素周期表中，同主族元素由上到下原子核外电子层数依次增加，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。
【课堂小结】
如果我们对其他元素也进行同样的研究，也会得出类似的结论。因此，同主族元素的性质随着原子序数的递增而呈现一定的相似性和递变性。通过大量事实，我们归纳出这样一条规律：
（1）同主族元素原子结构特点
同主族元素原子最外层电子数相同，等于其族序数，同主族元素原子从上至下电子层数依次递增。
（2）同主族元素性质的递变
同主族元素从上至下原子半径依次变大，原子核对最外层电子的吸引力和束缚力依次变小，原子失电子能力依次增强，得电子能力依次减弱，元素金属性依次增强，非金属性依次减弱。
【教学目标】
1. ⅠA、ⅦA族元素为例，使学生掌握同主族元素性质递变规律，并能用原子结构理论初步加以解释；
2. 通过“实验探究”、“观察思考”，培养学生实验能力以及对实验结果的分析、处理和总结能力；
【教学重难点】
重点：同主族元素性质的相似性和递变性
难点：同主族元素性质的相似性和递变性
【教学过程】
一、导入新课
【复习提问】同周期元素的性质是如何递变的？
【新课导入】那么同主族元素的性质有无规律呢？
【交流与研讨】在元素周期表中，同主族元素原子的核外电子排布有什么特点？它对元素的性质有何影响？
【结论】同主族元素从上到下，随着原子核外电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的引力减小，元素原子得电子能力减弱，失电子能力增强。
二、讲授新课
【讲解】碱金属元素都位于周期表的第ⅠA族（元素Fr是一种放射性元素，高中阶段不探讨），化学性质很活泼，在自然界中都以化合态存在。
【学生活动】填写下表的信息，并回答相应问题。
元素名称 元素符号 核电荷数 原子结构示意图 最外层电子数 电子层数 原子半径 （nm）
锂 0.152
钠 0.186
钾 0.227
铷 0.248
铯 0.265
在周期表中，从上到下碱金属元素的核电荷数、原子半径的变化有什么特点？（核电荷数递增，原子半径逐渐增大）
观察碱金属元素的原子结构示意图，他们的原子核外电子排布有什么特点？（随着原子的核电荷数递增，核外电子层数逐渐增加，但是最外层电子数都是1个）从哪一点可以推测出碱金属元素的化学性质具有相似性？（最外层电子数相同，应该表现相似的化学性质）
【过渡】根据上述的分析，下面我们来进行实验，探究一下碱金属元素的化学性质。
【设疑】钠有什么化学性质？（与氧气反应，与水反应）
【设疑】结合锂、钠、钾的原子结构特点，预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质？（与氧气、水都能发生反应）
【讲解】锂、钠、钾的原子核外最外层电子数都是1个，应该表现相似的化学性质，所以锂、钾与氧气、水应该都能发生反应
【设疑】钠与氧气在加热条件下的反应现象是什么？（钠先熔化，再剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体）
【演示实验】钾在空气中的燃烧。
【投影】钾在空气中的燃烧的视频。
【设疑】钾在空气中的燃烧现象与钠在空气中的燃烧现象有什么区别？（燃烧更剧烈，发出紫色火焰）
【设疑】钠与水的反应现象是什么？（浮、熔、游、响、红）
【演示实验】钾与水的反应。
【投影】钾与水的反应的视频。
【设疑】通过上面的实验分析，钠钾有哪些相似的化学性质？（与氧气、水都反应）。
【设疑】比较钠钾与水反应的难易程度？（钾的反应更剧烈）由上，你预测锂与水的反应应该如何？（应该比钠、钾都困难）
【投影】锂与水反应的视频
【设疑】碱金属与水反应的难易程度与其原子结构有什么关系？（由锂到铯，碱金属元素的原子电子层增加，原子半径增大，所以原子失电子能力增加，金属单质的活动性增强，其与水反应应该变得越来越容易）
【讲解】由上的实验分析，我们能得到的结论是：
（1）碱金属元素的化学性质相似。碱金属元素的原子最外层电子数相同，都是1个电子，所以他们的化学性质相似，都能与氧气、水反应。反应方程式如下：
【讲解】（2）碱金属元素的化学性质具有递变性。随着核电荷数递增，碱金属元素的原子电子层增加，原子半径增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失去最外层电子的能力逐渐增强，即从锂到铯，金属性逐渐增强。
【投影】碱金属单质与水反应的对比视频
【投影】碱金属单质的主要物理性质
【设疑】根据上面的表格信息，碱金属元素单质物理性质的变化规律是什么？（从锂到铯，随着核电荷数的增大，碱金属单质的密度增大（钾反常），熔点和沸点逐渐降低。）
【过渡】上面我们研究的是典型的金属元素——碱金属元素，下面我们来研究一下典型的非金属元素——卤族元素。
【投影】卤族元素单质的物理性质
【设疑】根据上面的表格信息，卤族元素单质物理性质的变化规律是什么？（从氟到碘，随着核电荷数的增大，卤族元素单质的颜色加深，状态由气态到液态到固态，密度逐渐增大，熔点和沸点逐渐升高。）
【投影】卤族元素的原子结构示意图
【设疑】根据上面的原子结构示意图，卤族元素的原子核外电子排布有什么特点？（随着原子的核电荷数递增，核外电子层数逐渐增加，但是最外层电子数都是7个）。
【设疑】根据上面的卤族元素的原子核外电子排布特点，参考碱金属元素原子结构和性质，显然我们可以猜想卤族元素也一样具有相似性和递变性。那么氟、氯、溴、碘在化学性质上表现出来的相似性和递变性是什么？（都是活泼的非金属单质，在反应中表现一定的氧化性，例如：都可以与氢气或金属单质反应。从氟到碘，卤族元素的原子半径增大，得电子能力减弱，反应越来越困难）
【投影】卤素单质与氢气的反应
【设疑】根据上面的表格，由氟到碘，卤素单质与氢气反应的难易程度的变化规律是什么？（反应逐渐变得困难）反应生成的氢化物的稳定性的变化规律是什么？（稳定性逐渐减弱）卤素非金属性变化的规律是什么？（非金属性逐渐减弱）
【演示实验】分别向KBr和KI溶液中滴加氯水，观察现象
【讲解】向KBr溶液中滴加氯水，观察到溶液由无色变为橙（红）色，实际是氯水中的Cl2与KBr发生了置换反应，得到了Br2，Br2溶于水形成溴水，显橙（红）色。反应方程式为：2KBr + Cl2 = Br2 + 2KCl。
【设疑】上述反应的离子方程式是什么？（2Br－+ Cl2 = Br2 + 2Cl－）该离子反应能够说明的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Cl2＞Br2；还原性：Br－＞Cl－）
【讲解】向KI溶液中滴加氯水，观察到溶液由无色变为棕（黄）色，实际是氯水中的Cl2与KI发生了置换反应，得到了I2，I2溶于水形成碘水，显棕（黄）色。反应方程式为：2KI + Cl2 = I2 + 2KCl。
【设疑】上述反应的离子方程式是什么？（2I－+ Cl2 = I2 + 2Cl－）该离子反应能够说明的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Cl2＞I2；还原性：I－＞Cl－）
【演示实验】向KI溶液中滴加溴水，观察现象
【讲解】向KI溶液中滴加溴水，观察到溶液由无色变为棕（黄）色，实际是溴水中的Br2与KI发生了置换反应。反应方程式为：2KI + Br2 = I2 + 2KBr。
【设疑】上述反应的离子方程式是什么？（2I－+ Br2 = I2 + 2Br－）该离子反应能够说明的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Br2＞I2；还原性：I－＞Br－）
【设疑】根据上面的三个离子方程式，能够得出卤族元素的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Cl2＞Br2＞I2；还原性：I－＞Br－＞Cl－）
【讲解】所以随着核电荷数的增加，卤族元素单质的氧化性，按照F2、Cl2、Br2、I2的顺序依次减弱。
【讲解】上面我们研究了两个具有代表性的主族：碱金属和卤素。可以看出，元素的性质主要与原子核外电子排布，特别是最外层电子数有关。原子结构相似的一族元素，他们在化学性质上表现出相似性和递变性。
【讲解】在元素周期表中，同主族元素由上到下原子核外电子层数依次增加，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。
【课堂小结】
如果我们对其他元素也进行同样的研究，也会得出类似的结论。因此，同主族元素的性质随着原子序数的递增而呈现一定的相似性和递变性。通过大量事实，我们归纳出这样一条规律：
（1）同主族元素原子结构特点
同主族元素原子最外层电子数相同，等于其族序数，同主族元素原子从上至下电子层数依次递增。
（2）同主族元素性质的递变
同主族元素从上至下原子半径依次变大，原子核对最外层电子的吸引力和束缚力依次变小，原子失电子能力依次增强，得电子能力依次减弱，元素金属性依次增强，非金属性依次减弱。