课程基本信息
课题
第四章
第一节
《原子结构与元素周期表》(第二课时)
教科书
书名：普通高中教科书
《化学》(必修
第一册)
出版社：人民教育出版社
出版日期：
2020年
7
月
教学目标
教学目标：1.通过对元素进行分类并寻找分类依据，体会分类依据从宏观到微观、由表面到本质的过程，认识分类方法的重要性。
2.通过给元素排序，体会全面收集信息、综合应用信息的重要意义。
3.通过了解元素周期表的发展历史，体会科学家追求真理不懈努力的精神
4.通过元素周期表的深入认识，建立“位置-结构”两者关系的认知模型。
教学重点：周期表的排列规则与原子结构的关系；周期表的结构；分类方法的应用
教学难点：“位置-结构”模型的建构与应用
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
引入
【提出问题】新元素Ts有怎样的性质？与已知元素间有怎样的关联？
环节一：寻找元素间的内在联系
【活动1】将7种元素分类，并指明分类依据
同学们请看，每个卡片上，都列出了元素的名称、符号、相对原子质量大小，以及核外电子排布特点，单质的性质还有常见的化合价等信息。那么，同学们，你想怎样梳理这些信息，再将元素分组呢？
展示分组情况，分析分类依据：
按照元素单质的状态分类
按照属于金属元素或非金属元素的情况分类
按照化学性质或最外层电子数的多少分类
总结：分类方法多角度，但，分类依据由表及里，由宏观到微观后，对于问题的研究更加深入，接近本质。
环节二：初识元素周期表
介绍科学家们研究元素周期表的历程，使学生产生共鸣，体会科学研究的艰辛和伟大，更体会科学家们不懈努力的科学精神。
分析元素周期表的排布特点，总结元素周期表的结构，初步建立元素周期表中元素位置与原子结构之间的关联，进而让学生体会到元素周期表的重要意义。
练习：根据新元素Ts的原子结构示意图，分析Ts在元素周期表中的位置，通过应用进一步巩固“位置-结构”思维模型。
环节三：深入认识元素周期表
通过问题串，引导学生深入认识元素周期表的结构。了解短周期、长周期的分类原因，进而了解副族元素的排布特点，特别是VIII族和镧系、锕系元素。体会元素周期表中金属元素与非金属元素排布的特点，从而为后面元素周期律的学习埋下伏笔。通过介绍过渡金属的排布特点及元素的分布规律，使学生进一步体会“位置-结构”认知模型的重要意义。
总结
回顾课堂内容，巩固落实“位置-结构”两者关系的认知模型。课程基本信息
课题
第四章
第一节
《原子结构与元素周期表》(第四课时)
教科书
书名：普通高中教科书
《化学》(必修
第一册)
出版社：人民教育出版社
出版日期：
2020年
7
月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
课后练习
1.
随着卤族元素原子序数递增，下列说法不正确的是
( )
A.
气态氢化物的稳定性逐渐增强
B.
最高价氧化物对应水化物酸性逐渐减弱
C.
单质的氧化性逐渐减弱
D.
卤素离子的还原性逐渐增强
2.
下列事实不能说明氯元素的非金属性大于碘的是
( )
A.
Cl2+2I-=2Cl-+I2
B.
稳定性:HCl>HI
C.
酸性:HClO4>HIO4
D.
酸性:HClO3>HIO3
3.
X、Y是元素周期表第ⅦA族中的两种元素。下列叙述能说明X的非金属性比Y强的
是( )
A.
X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B.
Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
C.
X的单质比Y的单质更容易与氢气反应
D.同浓度下X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性强
4.
欲探究氯气与碘单质的氧化性强弱,某同学设计了如上图所示的装置(用KMnO4固体和浓盐酸反应制取氯气)。请回答:
(1)
实验中观察到湿润的淀粉-KI试纸变蓝,其中发生的置换反应的离子方程式是?
。?
(2)
实验结论:氯气的氧化性比碘单质的
(填“强”或“弱”)。?
(3)
装置Ⅰ的作用是
。?
(4)
下列物质能替代NaOH溶液的是 (填字母)。?
a.浓硫酸 b.FeCl2溶液 c.饱和食盐水课程基本信息
课题
第四章
第一节
《原子结构与元素周期表》(第三课时)
教科书
书名：普通高中教科书
《化学》(必修
第一册)
出版社：人民教育出版社
出版日期：
2020年
7
月
教学目标
教学目标：以IA族元素为例，通过探究认识同主族金属元素性质的相似性和递变规律，并能用原子结构理论初步加以解释；能根据物质的微观结构预测其性质和变化，渗透预测等科学研究方法，运用比较、归纳等方法对信息进行加工。在基于实验事实和原子结构分析同主族元素性质的过程中，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。
教学重点：金属元素在周期表中的位置及其性质的相似性和递变规律；原子结构与元素性质的关系
教学难点：“位构性”三者关系模型的建立和应用
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
引入
【提问】在上节课的学习中，我们认识了元素周期表。元素周期表又是怎样揭示元素性质之间的关联的呢？
环节一：比较钠与钾的性质
【引入】元素周期表的周期和族都是按照一定的原子结构特点分类的。我们可以将一个周期的元素或一个族的元素放在一起研究。那么，与钠相邻的钾有着怎样的性质呢？
【活动1】观看钾的性质和钠的性质的实验视频，归纳比较钾的性质与钠的性质并落实钾与水反应的实验事实。
【提问】钾与钠的性质为什么如此相似？又为什么会存在差异？
【活动2】分析钾和钠的原子结构示意图，找到钾与钠原子结构上的相同和不同，分析导致化学性质相同与不同的原因。总结，原子结构对化学性质的决定作用。初步形成性质与结构关系的模型。
【教师介绍】金属性判断的依据，并建立用实验事实比较金属性强弱的方法。
环节二:
预测锂、铷、铯的性质
【提问】钠与钾在化学性质既相似又略有不同，那么第一主族其他元素呢？他们原子的结构上有什么相似或差异吗？
【活动1】分析元素周期表中Li、Rb、Cs的位置，判断三种元素原子结构的特征，预测Li、Rb、Cs与钠钾性质的相似与差异。
【活动2】观看实验视频，获得事实证据，证实推测的正确性。
【活动3】总结得出锂、铷、铯与水或氧气反应的特点，得出与钠、钾性质的相似和差异。证实预测的正确性。
环节三：归纳碱金属的相似性与递变性
【归纳】碱金属原子结构的相似性和递变性，以及化学性质的相似性和递变性。
【分析】碱金属元素的失电子能力、金属性强弱、与水反应置换出氢的难易程度、最高价氧化物对应水化物碱性强弱的递变规律。
【建构】碱金属元素“位置-结构-性质”之间的关系模型
环节四：预测钙的性质
【预测】应用“位置-结构-性质”的模型，分析预测与镁相邻的钙具有怎样的化学性质？
【设计实验】验证镁与钙金属性的强弱
【总结】对于IIA金属元素，同样可以运用“位置-结构-性质”三者关系模型分析解决问题。
环节五：拓展碱金属的物理性质
【提问】碱金属单质在物理性质上是否存在着相似性和递变性呢？
【阅读】碱金属的物理性质-金属光泽、密度、熔沸点
【总结】碱金属物理性质的相似性和递变性。
介绍物理性质与晶体结构之间的关系，为高二的学习埋下伏笔。课程基本信息
课题
第四章
第一节
原子结构与元素周期表（第一课时）
教科书
书名：普通高中教科书
化学
必修
第一册
出版社：人民教育出版社
出版日期：2020年7月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
学习目标
知道元素、核素、同位素、质量数的含义；
知道核电荷数、核外电子数、质子数、中子数、质量数之间的关系；
能画出1～20号元素的原子结构示意图；
了解预测、假设、模型等方法在科学家研究原子结构中的作用。
课前学习任务
阅读教科书88页《科学史话》原子结构模型的演变，画一画不同阶段的原子结构模型。
课上学习任务
【学习任务一】解释卢瑟福α粒子散射实验的结果，归纳原子的构成
α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子通过，少数α粒子偏转，个别α粒子被反弹。如何解释卢瑟福α粒子散射实验的结果？请同学们思考并讨论下列问题：
1.
α粒子出现大角度偏转，有没有可能是与原子中的电子碰撞造成的？
2.
按照葡萄干布丁模型，α粒子穿过原子内部后有没有可能出现大角度偏转？
3.
你认为原子中正电荷如何分布，才会造成α粒子大角度偏转？
【学习任务二】分析数据，总结构成原子的微观粒子间的关系
微观粒子电子质子中子质量/kg9.109×10-311.673×10-271.675×10-27相对质量0.00054841.0071.008电量/C1.602×10-191.602×10-190电荷-1+10
根据上表中所列数据讨论下列问题：
1.
在原子中，质子数、核电荷数和核外电子数之间存在着怎样的关系？为什么？
2.
原子的质量主要由哪些微观粒子决定？
3.
如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对质量在数值上与原子核内的质子数和中子数有什么关系？
【学习任务三】以氕、氘、氚原子的内部结构为例，归纳元素、核素、同位素的概念
科学家发现了三种氢原子：氕、氘、氚，它们的原子核中质子、中子的数量关系如下表所示。
氢元素的原子核原子名称原子符号质子数（Z）中子数（N）10氕（piē）11氘（dāo）12氚（chuān）
根据上表中所列数据讨论：
在表格中填写三种氢原子的原子符号。
氕、氘、氚的原子结构有何异同？
它们是同一种元素吗？为什么？
【学习任务四】发现并应用原子核外电子排布的规律
下表是稀有气体元素原子的电子层排布，从中你能发现什么规律？请思考并讨论下列问题。
核电
荷数元素
名称元素
符号各电子层的电子数KLMNOP2氦He210氖Ne2818氩Ar28836氪Kr2818854氙Xe281818886氡Rn281832188
当K层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？
次外层最多容纳的电子数是多少？
你能归纳出第n层最多能容纳的电子数吗？
画出1～20号元素中满足下列条件的元素的原子（离子）结构示意图。
（1）原子核外M层比L层少2个电子的原子；
（2）与Ar电子层结构相同，带1个单位正电荷的离子。
推荐的学习资源
1．
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……第四单元
第一节
元素周期表与原子结构
课时2
课后练习
1.
下列说法中正确的是
( )
A.元素周期表有9个横行,分为9个周期
B.元素周期表有8个横行,分为8个周期
C.元素周期表有18个纵列,分为16个族
D.元素周期表有18个纵列,分为18个族
2.
已知元素的原子序数,可以推知原子的①中子数,②核电荷数,③核外电子数,④在周期表中的位置,其中正确的是
( )
A.
①③
B.
②③
C.
①②③
D.
②③④
3.
下列各组元素中,位于同一周期的是
( )
A.硅、硫、氯
B.锂、钠、钾
C.氟、氯、溴
D.碳、氧、铝
4.
下列关于目前使用的元素周期表说法中正确的是
( )
A.元素周期表中元素排序的依据是原子的相对原子质量
B.元素周期表中元素排序的依据是原子的质量数
C.元素周期表有十六个纵列,也就是十六个族
D.在元素周期表中,从第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列中,所有的元素都是金属元素
5.
原子序数为12的元素位于元素周期表中第 周期、第 族,它的氧化物的化学式为 ,最高价氧化物对应的水化物的化学式为 。?
6.
现有X、Y、Z三种短周期元素,原子序数依次增大,它们原子的最外层电子数之和为20,X、Y是同周期相邻元素,Y、Z是同主族相邻元素。写出它们的元素符号:
X、Y、Z。第四单元
第一节
元素周期表与原子结构
课时3
学习任务单
【学习目标】
掌握碱金属的相似性和递变性
掌握原子结构对碱金属相似性与递变性的影响
初步建立“位置-结构-性质”三者关系的思维模型
【课上活动】
一、比较钾与钠性质的相同与不同，分析原子结构对于钠、钾化学性质的影响
观看视频，完成下面表格
钠与氧气
常温下化学方程式：
加热时化学方程式：
钠与水
化学方程式：
钾与氧气
常温下现象：
加热时现象；
钾与水（滴有酚酞）
现象：
化学方程式：
钠与钾原子结构的相同与不同对钠钾性质的影响
相同：
不同：
预测锂、铷、铯的化学性质
1．锂、铷、铯的原子结构特点
与钠、钾相同：
与钠、钾不同：
锂、铷、铯的化学性质
相同：
差异：
碱金属的相似性与递变性
相似性；
递变性：
四、预测钙的性质并设计实验验证
预测时的思考方法：位置→结构→性质
设计实验：
总结：
拓展碱金属的物理性质
相似性：
递变性：
【课后作业】查找资料，评价用金属锂做电池的优势和潜在危险。并对锂电池的使用提出合理的建议。
2第四单元
第一节
元素周期表与原子结构
课时2
学习任务单
【学习任务】
认识元素周期表的排布规律
掌握元素周期表主族元素位置与结构之间的关系
体会分类方法在化学学习中的重要作用
【课前预习】
自制资料卡片。请同学们自制下面的资料卡片并认真阅读资料卡片上的信息。
二、请将上述资料卡片按照一定的依据分类，并将分组情况记录在下面的表格中。
分类依据
分组情况
三、请将上述资料卡片按照一定的规律排序，并将排序结果记录在下面的表格中。
排序规律
元素顺序
【课上活动】
一、寻找元素之间的内在联系
思考分类的依据
寻找规律排序
初识元素周期表
按照
从小到大排布
个横行，又叫
。
元素周期表的结构
个纵列，又叫
。
深入认识元素周期表
问题1
各周期元素的种数分别是多少？你是如何得出结论的？
问题2
同周期的第IIA与第IIIA元素的原子序数是不是都相差1？请举例说明。
问题3
同一主族的元素一定都是金属元素或非金属元素吗？元素有什么分布规律吗？
总结
【课后作业】
查阅元素周期表的相关资料，了解门捷列夫预言了哪些新元素，以及当时是如何确认这些新元素的，撰写研究报告，并与同学交流。
2课程基本信息
课题
第四章
第一节
《原子结构与元素周期表》(第四课时)
教科书
书名：普通高中教科书
《化学》(必修
第一册)
出版社：人民教育出版社
出版日期：
2020年
7
月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
学习目标
1.
基于元素在周期表中的位置和原子结构预测同主族元素的化学性质，能运用比
较、归纳等信息加工的方法处理实验及事实证据，验证预测的合理性。
2.
掌握同主族元素化学性质的相似性和递变性，并能用原子结构理论加以解释。
3.
运用“位置—结构—性质”模型解决同主族元素的相关问题。
课前学习任务
1.复习离子方程式的书写方法
2.复习单线桥法，复习氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物、氧化性及还原性强弱的判
断方法
3.复习碱金属元素性质的相似性和递变规律，并能够从原子结构进行解释。
课上学习任务
【学习任务一】
利用元素周期表和“位置—结构—性质”模型预测卤族元素的化学性质
【学习任务二】
阅读“卤素单质与氢气反应”、“卤素氢化物的稳定性”实验事实表格和“卤素最
高价氧化物的水化物”资料卡片，寻找证据验证对卤族元素化学性质的预测。
【学习任务三】
观看“卤素单质间的置换反应”实验视频，写出反应的离子方程式，用单线桥标出
电子转移的方向和数目，确定氧化剂和还原剂，氧化产物和还原产物，并判断卤族
单质氧化性的强弱和卤素离子还原性的强弱，验证对卤族元素化学性质的预测。
【学习任务四】
课堂练习1：请预测H2SO4和H2SeO4，哪一种酸的酸性更强？阐述你的理由。
课堂练习2：已知33As和35Br位于同一周期。某一主族元素X与33As
位于相邻
的周期，X元素的阴离子X3-
还原性比As3-弱。请确定X元素的核电
荷数并阐述你的理由。
推荐的学习资源课程基本信息
课题
第四章
第一节
原子结构与元素周期表（第一课时）
教科书
书名：普通高中教科书
化学
必修
第一册
出版社：人民教育出版社
出版日期：2020年7月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
课后练习
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
某微粒用n+表示，下列关于微粒的叙述中，正确的是（
）
A.
所含的质子数=A-n
B.
所含中子数=A-Z
C.
所含的电子数=Z+n
D.
质量数=Z+A
据报道,某些建筑材料会产生放射性同位素氡Rn,从而对人体产生伤害。该同位素原子的中子数和质子数之差是（
）
A.
136
B.
50
C.
86
D.
222
“玉兔”号月球车用Pu作为热源材料。下列关于Pu的说法不正确的是（
）
A.
Pu的原子核外电子数为144
B.
Pu的核内质子数为94
C.
Pu与Pu的化学性质几乎相同
D.
Pu与Pu互为同位素
下列各组中互为同位素的是（
）
A.
K与Ca
B.
3H2O与2H2O
C.
K与K
D.
金刚石与石墨
与Na+具有相同电子总数和质子总数的微粒是（
）
A.
CH4
B.
H3O+
C.
N
D.
Cl-
下列关于原子核外电子排布的叙述正确的是（
）
A.
原子核外电子的能量按K、L、M、N电子层的顺序依次减小
B.
原子核外次外层电子数不超过18个,倒数第三层不超过32个
C.
某原子的K电子层为最外层,该电子层最多可容纳8个电子
D.
某原子核外有三个电子层,其L层最多可容纳18个电子
下面是某同学所画的各原子的原子结构示意图，正确的是（
）
下列粒子中：①12Mg2+、②
、③S2-、④O2-,核外电子总数相同的是（
）
A.
①②③
B.
①②④
C.
②③④
D.
①③④
1919年,科学家第一次实现了人类多年的梦想——人工转变元素。这个核反应如下：NHeOH，下列叙述正确的是（
）
A.
原子核内有9个质子
B.
原子核内有1个中子
C.
O2和O3互为同位素
D.
通常情况下，He的化学性质很稳定
N的质量数为14，在粒子NH3T+中，电子数、质子数、中子数之比为
（
）
A.
10∶7∶11
B.
10∶11∶8
C.
10∶11∶9
D.
11∶9∶10
二、填空题
画出下列元素的原子结构示意图。
（1）原子核外有2个电子层，核外有10个电子的原子： 。?
（2）质量数为23，中子数为12的原子： 。?
（3）最外层电子数是次外层电子数3倍的原子： 。?
有A、B、C三种元素，已知C原子最外层电子数为次外层电子数的3倍；B和C原子核外电子层数相等，而最外层电子数之和为10；A、C能形成AC型化合物，A2+和B原子的电子层数也相同。回答下列问题:
（1）A2+离子的结构示意图为 。?
（2）A、B、C的元素符号分别为 、 、 。?
用X表示原子。
（1）原子的中子数N= 。?
（2）AXn+共有x个电子，则该阳离子的中子数N= 。?
（3）AXn-共有x个电子，则该阴离子的中子数N= 。?
（4）12C16O2分子中的中子数N= 。?
（5）A2-原子核内有x个中子，其质量数为m，则n
g
A2-所含电子的物质的量为 。?
【参考答案】
1.
B
2.
B
3.
A
4.
C
5.
B
6.
B
7.
D
8.
B
9.
D
10.
C
11.（1）
（2）Na
（3）O
12.（1）
（2）Mg、C、O
13.（1）A-Z
（2）A-x-n
（3）A-x+n
（4）22
（5）课程基本信息
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第四章
第一节
原子结构与元素周期表（第一课时）
教科书
书名：普通高中教科书
化学
必修
第一册
出版社：人民教育出版社
出版日期：2020年7月
教学目标
教学目标：知道元素、核素、同位素、质量数的含义；知道核电荷数、核外电子数、质子数、中子数、质量数之间的关系；能画出1～20号元素的原子结构示意图；了解预测、假设、模型等方法在科学家研究原子结构中的作用。
教学重点：原子核的结构，构成原子的各微观粒子间的关系及核素、同位素的含义。
教学难点：构成原子的各微观粒子间的关系、核素和同位素的判断。
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
环节一
【回顾】原子结构模型的演变史
实心球模型→葡萄干布丁模型→核式模型
【提出问题】如何解释卢瑟福α粒子散射实验的结果？
任务一：解释卢瑟福α粒子散射实验的结果，归纳原子的构成
【思考与交流】如何解释卢瑟福α粒子散射实验的结果？学生分组讨论以下三个问题：
α粒子出现大角度偏转，有没有可能是与原子中的电子碰撞造成的？
按照葡萄干布丁模型，α粒子穿过原子内部后有没有可能出现大角度偏转？
你认为原子中正电荷如何分布，才会造成α粒子大角度偏转？
引导学生回答问题，解释实验现象，总结核式原子结构模型的观点，从而得出原子的构成。
【小结】一、原子的构成
原子的结构
环节二
任务二：分析数据，总结构成原子的微观粒子间的关系
微观粒子电子质子中子质量/kg9.109×10-311.673×10-271.675×10-27相对质量0.00054841.0071.008电量/C1.602×10-191.602×10-190电荷-1+10
【思考与讨论】根据上表中所列数据讨论以下三个问题：
在原子中，质子数、核电荷数和核外电子数之间存在着怎样的关系？为什么？
原子的质量主要由哪些微观粒子决定？
如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对质量在数值上与原子核内的质子数和中子数有什么关系？
引导学生回答问题，总结构成原子的微观粒子间的关系。
【小结】
构成原子的微观粒子之间的关系
核电荷数＝质子数＝核外电子数
质量数(A)＝质子数(Z)+中子数(N）
【讲述】以原子为例，讲解原子的表示方法。
环节三
任务三：以氕、氘、氚原子的内部结构为例，归纳元素、核素、同位素的概念
科学家发现了三种氢原子：氕、氘、氚，它们的原子核中质子、中子的数量关系如下表所示。
氢元素的原子核原子名称原子符号质子数（Z）中子数（N）10氕（piē）11氘（dāo）12氚（chuān）
【思考与讨论】根据表中所列数据讨论：
在表格中填写三种氢原子的原子符号。
氕、氘、氚的原子结构有何异同？
它们是同一种元素吗？为什么？
引导学生回答问题，总结元素、核素、同位素的概念。
【小结】二、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。
同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。
环节四
任务四：发现并应用原子核外电子排布的规律
核电
荷数元素
名称元素
符号各电子层的电子数KLMNOP2氦He210氖Ne2818氩Ar28836氪Kr2818854氙Xe281818886氡Rn281832188
【思考与讨论】上表是稀有气体元素原子的电子层排布，从中你能发现什么规律？请思考并讨论下列问题。
当K层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？
次外层最多容纳的电子数是多少？
你能归纳出第n层最多能容纳的电子数吗？
画出1～20号元素中满足下列条件的元素的原子（离子）结构示意图。（1）原子核外M层比L层少2个电子的原子；
（2）与Ar电子层结构相同，带1个单位正电荷的离子。
环节五
课堂小结课程基本信息
课题
第四章
第一节
《原子结构与元素周期表》(第四课时)
教科书
书名：普通高中教科书
《化学》(必修
第一册)
出版社：人民教育出版社
出版日期：
2020年
7
月
教学目标
教学目标：
1.
以卤族元素为例，基于元素在周期表中的位置和原子结构预测同主族非金属元素的
化学性质，运用实验及事实证据进行验证，总结同主族元素化学性质的相似性和递变
性，并能用原子结构理论加以解释。
2.
渗透预测等科学研究方法和比较、归纳等信息加工的方法，培养分析、处理数据的
能力。
3.
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。
教学重点：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
教学难点：运用“位置—结构—性质”模型分析和解决同主族元素的问题
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
一
提出问题
二
预测性质
三
验证预测
四
总结提升
【自我介绍】同学们，大家好！我是来自北京师范大学附属中学的方老师。今天我将和大家一起学习《原子结构与元素周期表》第四课时的内容。
【教师提问】上节课，我们研究了元素周期表中典型的金属族—碱金属元素。位于周期表IA族的碱金属元素—锂、钠、钾、铷、铯，它们的化学性质具有相似性和递变性，你能从微观角度予以解释吗？
【学生回答】我们知道，元素的性质是由原子结构决定的，碱金属元素化学性质的相似性是因为它们的原子最外层电子数相同，均为1；递变性则是由于从锂到铯，原子的核电荷数逐渐增多，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引力逐渐减弱，原子失电子能力逐渐增强。原子结构的相似性和递变性，决定了元素性质的相似性和递变性。
【(教师)过渡】在对碱金属元素的研究过程中，我们认识到元素在周期表中的位置、原子结构和元素性质三者之间存在内在联系，在此基础上我们建立了“位置—结构—性质”的认知模型。那么元素周期表中同主族的非金属元素，它们的化学性质是否也具有相似性和递变性呢？
【展示标题】
卤族元素
【(教师)过渡】下面，我们以典型的非金属族—卤族元素为例，来探讨同主族非金属元素的性质变化规律。
【展示图片】
元素周期表及卤族元素在周期表中的位置
【教师介绍】根据“位置—结构—性质”认知模型，我们先来找一找卤族元素在周期表中的位置。卤族元素位于元素周期表VIIA族，包括氟、氯、溴、碘、砹、
六种元素。其中砹和
是放射性元素，在中学阶段不做讨论。今天我们只研究氟、氯、溴、碘四种元素。
【教师布置任务】首先，我们来预测一下卤族元素的化学性质。
【教师提问】请同学们思考，预测卤族元素化学性质的基本思路是什么？
【学生思考回答】显然，我们应该根据“位置—结构—性质”的相互关系，先根据卤族元素在周期表中的位置，从各自的周期序数和族序数，来确定原子最外层电子数、电子层数和原子半径等结构特点，然后根据原子结构的特点预测卤族元素的化学性质。
【教师布置任务】接下来，请同学们根据上面的预测路径来预测卤族元素化学性质的特点。
【学生思考回答】卤族元素是VIIA族元素，由于主族元素族序数等于原子最外层电子数，所以卤族元素原子最外层都有7个电子。最外层电子数相同，可以预测卤族元素的化学性质相似。原子最外层电子数大于4，在化学反应中容易得电子，预测卤族元素具有非金属性，其单质具有氧化性。随着原子核电荷数逐渐增加，核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱，原子得电子能力逐渐减弱，化学性质应该表现出递变性。从氟到碘，元素的非金属性逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱。
【(教师)过渡】如何验证对卤族元素性质的预测呢？
对于预测验证，我们可以在已知的科学事实中寻找证据，也可以通过化学实验来寻找证据，以验证或评估预测结果。
【教师讲授】元素的非金属性在微观上是得电子的性质，宏观上我们可以从单质与氢气生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性，或者其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱来判断。具体到卤素，我们可以通过寻找卤素单质与氢气反应难易的证据，及卤化氢稳定性强弱的证据，或者可以寻找卤素最高价氧化物对应的水化物酸性强弱的证据，来分析研判。
【展示表格】资料1：“卤素单质与氢气的反应”实验事实表格
【教师布置任务】请同学们先来研读资料1。这是“卤素单质与氢气的反应”实验事实。请同学们仔细阅读，比较分析卤素单质与氢气的反应，找出反应的相同点和不同点。
【学生阅读书写】整理证据，填写表格。从卤素单质与氢气反应的化学方程式可以看出，反应中卤素单质都作氧化剂，都具有氧化性。从反应条件可以看出，从氟到碘，单质与氢气化合的难度逐渐增大。
【教师布置任务】请同学们利用收集、整理的证据，根据元素非金属性强弱的判断依据，总结卤族元素的主要化学性质。并与预测结果对比。
【学生思考回答】根据卤素与氢气反应的相同点可以得出结论—卤族元素都具有非金属性，单质都具有氧化性。这体现出卤素性质的相似性。
通过比较卤素单质与氢气化合的反应条件，可以得出结论—从氟到碘，元素的非金属性逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱。这体现出卤素性质的递变性。基于证据得出的结论与预测结果一致，说明对卤族元素性质的预测是正确的。
【展示表格】资料2：“卤素氢化物的稳定性”实验事实表格
【教师布置任务】请同学们再仔细阅读关于“卤素氢化物稳定性”的实验事实，比较并归纳出卤族元素氢化物稳定性的递变规律，并由此验证对卤族元素化学性质的预测。
【学生思考回答】根据实验事实，整理证据，可以得知，从氟到碘，氢化物的稳定性逐渐减弱。由此可以进一步得出结论—从氟到碘，元素的非金属性逐渐减弱，验证了对卤族元素化学性质的预测。
【(教师)过渡】判断元素的非金属性强弱，不仅可以从单质与氢气的反应来判断，还可以依据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱来判断。
【展示资料卡片】资料3：卤素最高价氧化物对应的水化物的酸性
【教师布置任务】请同学们阅读资料卡片，提取并整理关于卤素最高价氧化物对应的水化物酸性强弱的证据。结合元素非金属性强弱的判断依据，总结卤族元素的相关化学性质。并与预测结果对比。
【教师讲解】请同学们注意，氟氯溴碘四种元素中，除氟元素之外，氯、溴、碘元素都具有最高正化合价—+7价，都能形成最高价氧化物对应的水化物—高卤酸，也就是高氯酸、高溴酸和高碘酸。
【学生阅读思考】阅读资料卡片。通过资料卡片提供的证据，我们可以得出结论，从氯到碘，最高价氧化物对应的水化物(高卤酸)的酸性逐渐减弱。
基于这一证据，结合元素非金属性的判断依据，我们可以得出结论，从氯到碘，元素的非金属性逐渐减弱。与预测结果相对比，再一次证明对卤素性质的预测是正确的。
【(教师)过渡】前面我们通过研究卤素单质和氢气的反应和卤素最高价氧化物对应的水化物的酸性，验证了对卤素性质的预测。我们还能不能从其他途径或角度找到证据，验证我们对卤族元素性质预测的合理性呢？初中时我们学过金属单质间的置换反应，那么，以卤素单质为代表的非金属单质之间会不会也发生类似的置换反应呢？接下来，我们通过实验来探究。
【教师展示图片】卤素单质
【教师讲解】在观看实验之前，请同学们观察卤素单质的颜色和状态。氟气是淡黄绿色气体，氯气是黄绿色气体，溴单质是深红棕色液体，碘单质是紫黑色固体。从氟到碘，单质的颜色逐渐变深。
【教师展示图片】卤素单质的水溶液
【教师讲解】再来看一看卤素单质的水溶液。图片中展示的是氯、溴、碘单质的水溶液—氯水、溴水、碘水。可以看出，从氯水到碘水，溶液的颜色也逐渐变深。需要注意的是，氟元素的非金属性极强，氟气与水剧烈反应，所以不能形成氟单质的水溶液。
【教师布置任务】接下来，请同学们观看卤素单质间的置换反应的实验视频，记录实验现象并进行分析。
【教师播放视频】氯水与溴化钾、碘化钾溶液的反应
【学生观看】观看视频，分析实验现象
【教师布置任务】现在，我们来分析实验，整理证据，总结卤素单质间置换反应的特点。请同学们根据实验过程和实验现象，写出氯水分别与溴化钾、碘化钾溶液反应的离子方程式。
【学生思考书写】写出氯水分别与溴化钾、碘化钾溶液反应的离子方程式。
【教师布置任务】接下来，请同学们标出卤族元素的化合价，用单线桥表示电子转移的方向和数目，并确定氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。
【学生思考书写】标出卤族元素的化合价，用单线桥表示电子转移的方向和数目，并确定氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。
【教师布置任务】最后请同学们运用氧化还原反应规律，判断卤素单质的氧化性强弱和卤素离子的还原性强弱。
【学生思考回答】因为氧化剂的氧化性强于于氧化产物的氧化性，所以氯气的氧化性强于溴单质、碘单质；因为还原剂的还原性强于还原产物的还原性，所以溴离子、碘离子的还原性都强于氯离子。
【教师布置任务】上面实验已经比较出氯单质与溴单质、氯单质与碘单质的氧化性强弱，但是没有比较出溴单质和碘单质的氧化性强弱，因此，我们应补充溴水与碘化钾溶液反应的实验。请同学们记录实验现象并进行分析。
【教师播放视频】溴水与碘化钾溶液的反应
【学生观看】观看视频，分析实验现象
【教师布置任务】从实验现象我们可以获知，溴单质和碘化钾反应，生成碘单质和溴化钾。据此我们也可以写出反应的离子方程式。
【学生思考书写】写出溴水与碘化钾溶液反应的离子方程式。
【教师布置任务】请同学们标出元素的化合价，用单线桥表示电子转移的方向和数目，确定氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物，判断卤素单质的氧化性和卤素离子的还原性强弱。
【学生思考书写】标出方程式中各元素的化合价，用单线桥表示电子转移的方向和数目，并确定氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。
【教师布置任务】判断卤素单质的氧化性强弱和卤素离子的还原性强弱。
【学生思考回答】因为氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，所以溴单质的氧化性强于碘单质；因为还原剂的还原性强于还原产物的还原性，所以碘离子的还原性强于溴离子。
【教师布置任务】请同学们综合两个实验的分析结果，总结卤素单质及卤素离子的性质递变规律，并与卤素化学性质的预测结果比对。
【学生思考回答】从卤素单质间的置换反应可以获知，从氯到碘，单质的氧化性逐渐减弱，卤离子的还原性逐渐增强。这个结论与预测的卤素单质氧化性的递变规律一致。
【教师小结】卤素单质间的置换反应证明非金属单质之间也会发生“强换弱”的置换反应。氧化性强的单质能置换出氧化性弱的单质。
综合上述四个资料，分析可知，比较同主族元素化学性质的递变性，不仅可以通过对比不同单质和同一种物质反应的难易程度得出，也可以通过单质间的置换反应得出。
【教师小结】根据对卤素性质的预测和验证，我们确认卤族元素具有如下性质：①卤族元素具有非金属性，卤素单质具有氧化性。②从氟到碘，元素非金属性逐渐减弱，单质氧化性逐渐减弱，阴离子的还原性逐渐增强。
?
【教师过渡】经过对碱金属元素和卤族元素的研究，我们知道了同主族元素性质具有相似性和递变规律。
【教师布置任务】请同学们根据“位置—结构—性质”的内在联系总结出同主族元素的性质。
【学生总结】在元素周期表中，同主族元素的原子最外层电子数相同，化学性质相似。从上到下，原子的核电荷数逐渐增多，核外电子层数逐渐增多，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，元素金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。单质的还原性逐渐增强，氧化性逐渐减弱。金属阳离子的氧化性逐渐减弱，非金属阴离子的还原性逐渐增强。除此之外，元素相关的化合物—如最高价氧化物对应的水化物的酸性或碱性、非金属元素氢化物的稳定性等也具有规律性变化。
【教师小结】在预测和验证的过程中，我们进一步了解了元素在周期表中的位置、原子结构和元素性质之间的相互关系，强化了“位置—结构—性质”的认知模型。运用这个模型，我们可以解决很多问题。
【教师提问】请同学们利用所学知识，解决下面的问题。请预测H2SO4和H2SeO4，哪一种酸的酸性更强？阐述你的理由。
【学生思考回答】硫酸和硒酸是硫元素和硒元素最高价氧化物对应的水化物。预测最高价氧化物水化物的酸性，实际上是比较核心元素的非金属性。因此，可以根据核心元素在周期表中的位置、原子结构和元素性质之间的相互关系来进行判断。先在周期表中找到硫和硒的位置，二者均为ⅥA族元素，硫元素在第三周期，硒元素在第四周期。硫原子的电子层数比硒原子少，原子半径比硒原子小，得电子能力比硒原子强，硫元素的非金属性比硒元素强，所以硫酸的酸性比硒酸强。
【教师提问】我们再来看下一个问题。已知33As和35Br位于同一周期。某一主族元素X与33As
位于相邻的周期，X元素的阴离子X3-
还原性比As3-的弱。请确定X元素的核电荷数并阐述你的理由。
【学生思考回答】分析题目，可以得知，这是一道根据离子的性质来推测原子结构的问题。根据元素在周期表中的位置、原子结构和元素性质之间的相互关系，要确定X元素的核电荷数，必须确定它在周期表中的位置，也就是确定其周期序数和族序数。溴元素在第四周期VIIA族，根据题目信息，33As和35Br位于同一周期，所以As元素也在第四周期。
As元素的原子序数比溴元素少2，所以As位于VA族。
X元素和As元素的阴离子都带3个单位负电荷，说明它们的原子最外电子层都有5个电子，因此X元素也在VA族。
X3-
还原性比As3-的弱，说明X元素在周期表中位于As元素的上方，且与33As
位于相邻的周期，因此X元素在第三周期VA族，是磷元素，核电荷数是15.
【教师总结】这节课，我们运用“位置—结构—性质”的系统认知模型，研究了卤族元素的性质特点，进而完成了其他同主族元素的性质比较。我们知道可以在已有信息中寻找证据，也可以通过实验获得证据。我们还知道可以运用比较、归纳等方法对证据进行处理，从而获得规律性认识。在后续的学习中，希望同学们能够将这些模型和方法，灵活运用。第四单元
第一节
元素周期表与原子结构
课时3
课后练习
1.
下列有关碱金属元素的性质,从上到下递变规律正确的是
( )
A.金属性逐渐减弱
B.化合价逐渐升高
C.失电子能力逐渐增强
D.最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱
2.
碱金属是典型的活泼金属,其根本原因是
( )
A.碱金属单质的密度小,熔点和沸点低
B.碱金属在常温下易被氧化
C.碱金属原子最外电子层上都只有1个电子,容易失去
D.碱金属原子的核电荷数比较小
3.
右图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系,则下列各性质中不符合图示关系的是
( )
A.还原性
B.与水反应的剧烈程度
C.熔点
D.原子半径
4.对于可能存在的第119号元素,有人称之为“类钫”。根据元素周期表结构及元素性质变化趋势,判断下列有关“类钫”的预测说法不正确的是
( )
A.“类钫”元素位于元素周期表的第八周期,在化合物中显“+1”
价
B.“类钫”元素的非金属性极强,其最高价氧化物对应的水化物为强酸
C.“类钫”单质遇水剧烈反应,可能发生爆炸
D.“类钫”单质的密度大于钫单质,且大于1
g/cm3
5.
在已学过的碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs)中,选出符合下列条件的碱金属。
(1)密度最小的是 ;(2)熔点最低的是 ;?
(3)沸点最高的是 ;(4)单质还原性最强的是 ;?
(5)离子的电子层结构与氩原子相同的是 。?
