资源简介

1.2 元素周期律和元素周期表
教材分析
初中化学和高中化学教科书必修第一册中曾经出现过元素周期表，但学生对元素周期表的认知只停留在表层了解和简单应用（如查某元素的相对原子质量 ）的水平。通过以前的学习学生已认识了常见元素的单质及其化合物的性质，并又初步掌握了原子结构的相关知识；同时在前面的学习中也使用过元素周期表，对元素周期表有一定的感性认识。在掌握元素周期律的基础上，有利于学生发现元素在周期表中的排布规律，从而认识元素周期表的结构。本节课的主要任务是探讨周期表结构中的族。在前面的课堂上已经探讨了简单的周期律和周期表的周期，本节课再讨论族，使学生从横向、纵向的角度上对研究周期表，了解周期律，了解同周期、同主族元素原子结构的特点，为下一节学习同周期元素性质的递变规律，预测同主族元素的性质奠定基础。
学情分析
通过第1节的学习，学生知道原子是由原子核和核外电子构成的，电子在原子核外一定空间范围内高速运动，学生能够用原子结构示意图表示核电荷数为1～18的元素电子在原子核外的分层排布情况。在此基础上，通过本节课的学习，学生认识到元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的结果，从而理解元素周期律的实质。
学习目标
1．了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化，认识元素周期律。
2．认识元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的结果，从而理解元素周期律的实质。
3．通过案例的探究，激发学生主动学习的意识。并且掌握从大量的事实和数据中分析总结规律、透过现象看本质等科学抽象的方法。
四、教学重难点
重点：元素周期表的结构，周期的概念。
难点：元素周期表中元素的排列与原子核外电子排布的关系；理解原子的“结构”与“位置”的关系
五、教学方法
讲授法，问题引导法，讨论法
六、教学过程
第一课时
【引入】元素周期表大家都知道，我们从刚开始学习化学的时候就开始使用。
我们所学习使用的元素周期表是以1869年门捷列夫发表的元素周期表为基础继续发展得来的，大家以前有没有想过，元素周期表到底是怎么排起来的，各种元素是彼此独立还是有一定内在联系或者规律？
【教师】展示元素周期表和其中一个元素的图片。
元素周期表的这一个格能给我们的信息，同学们都学过的有这几个，分别是元素名称，元素符号，相对原子质量，原子序数和价电子层排布。
我们之前学习过，元素的原子序数我们知道是元素在元素周期表中的序号表示元素在元素周期表中的位置，但是大家是否考虑过原子序数是怎么确定的？也就是说，元素周期表是怎么排列的？
大家先填写课本11页活动探究的表格，观察一下，回答我的问题。
【学生】回答，原子序数等于质子数和电子数
【教师】同学们看来是看出这个规律来了，其实，当年门捷列夫也是根据这个进行排列的。而这个原子序数， 就是根据原子核内的质子数确定的。
我们上节课学过，元素就是具有相同核电荷数也就是核内质子数的一类原子的总称，所以，既然质子数决定了一种元素的种类，那么元素周期表其中一个格所代表的一种元素当然也就可以用一个固定的质子数来确定来表示，所以我们干脆起一个更顾名思义的名字原子序数。
为什么不用核外电子数表示一种原子呢？因为原子在化学反应中会得失电子，造成电子数目变化，我们知道，虽然电子数变化了，但是元素种类依旧不变，因此用核外电子数表示一种元素是不合适的。
【教师】我们继续看11页活动探究的表格，
以原子序数为横坐标、原子的最外层电子数为纵坐标，绘出柱状图。
通过柱状图，原子的最外层电子数随原子序数的变化情况，你能得出什么结论？
【学生回答】
【教师】
我帮大家画了一个，大家看是不是跟大家一样。大家看，每隔一定数量，又重现前面出现过的情况。我们把这种变化称为周期性变化。
【板书】随着原子序数的递增，原子的最外层电子数呈现周期变化，从1→8(H、He 1→2)
【提问】以原子序数为横坐标、原子半径为纵坐标，绘出折线图。通过折线图，原子半径随原子序数的变化情况，你能得出什么结论？
【学生回答】
【教师】
我帮大家画了一个。
我们可以得到随着原子序数的递增，原子半径呈现周期变化，大→小
【板书】随着原子序数的递增，原子半径呈现周期变化，大→小(除稀有气体外)。
【介绍】这就要说到原子半径描述原子大小的参数之一根据不同的标度和测量方法，原子半径的定义不同，常见的有范德华半径，共价半径，金属半径等。同一原子依不同定义得到的原子半径差别可能很大，所以比较不同原子的相对大小时，取用的数据来源必须一致。
我们课本上的除稀有气体外原子半径是共价半径，稀有气体提供的是范德华半径所以没有比较的意义。
【教师提问】1.比较O和S的半径大小
2.比较Na与Mg、Al的原子半径大小
3.比较Na+、O2-、Mg2+的半径大小
4.比较Na和Na+、 O和O2-半径大小
通过以上比较分析影响原子或离子半径大小的因素是什么？
【教师总结】
1. 一般来说，电子层数越多的原子，半径越大；当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，原子半径逐渐减小；
2.具有相同电子层结构的离子，随着核电荷数逐渐增加，离子半径逐渐减小；
3.同一元素中，阳离子半径小于相应的原子半径，阴离子半径大于相应的原子半径；
【提问】以原子序数为横坐标、元素的最高化合价和最低化合价为纵坐标，绘出折线图。
通过折线图，元素的最高化合价和最低化合价随原子序数的变化情况，你能得出什么结论？
【学生回答】
【教师】
【板书】随着原子序数的递增，元素的化合价呈现周期性变化。
│最高正价│+│负价│= 8
最高正价+1 → +7
最低负价-4 → -1
稀有气体为0
【教师】氧没有最高正价，氟没有正价。最外层电子数大于或等于4则出现负价。稀有气体化学性质不活泼，处于游离所以是态0价。
【教师】
1.同种元素的最高正价和最低负价与原子最外层电子有何关系？
主族元素最高正化合价=最外层电子数(O、F除外)最低负化合价=最外层电子数-8
2.同种元素的最高正价和最低负价有何关系？
最高化合价 + 最低化合价 = 8
3.观察金属元素的化合价有何共性
金属元素只有正价，无负价
4. 除稀有气体外，非金属元素既有正价又有负价。对吗？
不对，F 元素没有正价
【教师】综合以上的事实，我们可以得出什么结论
【学生】随着元素原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布、原子半径、元素的化合价等均呈现周期性变化。
【教师】我从开始给大家上课就告诉大家，结构决定性质，而元素原子的化学性质又由原子核外电子数目决定那么我们是不是可以推测，元素性质是不是也会随着原子序数的递增呈现周期性变化。
我们把素的性质随着元素原子序数的递增而呈现出周期性的变化这个规律叫做元素周期律。
【板书】元素周期律：元素的性质随着元素原子序数的递增而呈现出周期性的变化。
实质：元素性质的周期性变化是原子的最外层电子排布的周期性变化的必然结果。
【教师】元素周期律的发现极大地推动了人们对物质世界的认识，指导着人们开展诸如预测元素及其化合物的性质，寻找或合成具有特殊性质的新物质等科学研究工作。元素周期律有力地推动了现代化科学技术的发展。
【小结】
七、板书设计
元素周期律
1.随着原子序数的递增，原子的最外层电子数呈现周期变化，从1→8(H、He 1→2)
2.随着原子序数的递增，原子半径呈现周期变化，大→小(除稀有气体外)。
3.随着原子序数的递增，元素的化合价呈现周期性变化。
│最高正价│+│负价│= 8
最高正价+1 → +7
最低负价-4 → -1
稀有气体为0
4.元素周期律：元素的性质随着元素原子序数的递增而呈现出周期性的变化。
5.元素周期律实质：元素性质的周期性变化是原子的最外层电子排布的周变化的必然结果。
第二课时
【复习提问】
1、元素周期律的定义？
2、元素周期律的实质？
3、随着原子序数的递增，元素的哪些性质呈现周期性变化？
4、影响微粒半径大小的因素及半径大小比较的方法？请举例说明
【学生复习、讨论】
【学生回答】
1、定义：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。
2、实质：元素性质的周期性变化是原子核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。
3、随着原子序数的递增，原子最外层电子排布、原子半径、元素的主要化合价呈现周期性变化。
4、影响微粒半径大小的因素及半径大小比较的方法：
（1）电子层数相同，质子数越多，吸引力越大，半径越小。
如：r(Mg) ＞r(Al)＞r(Si)
（2）最外层电子数相同时，电子层数越多，电子数越多，半径越大。
如：r(I) ＞r(Br)＞r(Cl) ＞r(F)
（3）核电荷数相同时，电子数越多，半径越大。
如：r(Na)＞r(Na+), r(Cl)＜r(Cl-), r(Fe) ＞r(Fe2+)＞r(Fe3+)
【引入新课】元素周期律使人们认识了杂乱无章的化学元素之间的相互联系和变化规律，如何把这种规律具体地表现出来呢？
【板书】元素周期表
【问题讨论】
由1—18号元素的原子结构分析
1.每一横行有什么相同点？
2.每一纵行有什么相同点？
【学生】每一横行的电子层数相同，每一纵行的最外层电子数相同（除稀有气体元素外）
【教师】根据元素周期律，把电子层数目相同的各种元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行；再把不同横行中最外层的电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行。这样，就可以得到一个表，这个表就叫元素周期表。元素周期表有不同的形式，我们这里介绍的是其中一种常见的形式。
元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映了元素之间相互联系的规律，是我们学习化学的重要工具。下面我们就来学习元素周期表的有关知识。
首先，我们来认识元素周期表的结构。
【教师】观察附录中的元素周期表，通过周期表，我们可以了解元素的哪些信息？
【教师】（1）通过周期表，我们可以了解元素的原子序数、元素的位置、元素名称、元素符号、相对原子质量、价电子排布、是否人造元素、是否放射性元素等信息。
（2）周期表还告诉我们哪些是金属元素，哪些是非金属元素。
【教师】1、请用红笔画出金属元素、非金属元素的分界线。
2、周期表里每一个格都代表了什么？它里面的各项符号都表示什么含义。
【学生】画金属元素、非金属元素的分界线，以上符号分别表示原子序数、元素名称、元素符号、相对原子质量。
【总结陈述】通过周期表，我们还可以对元素进行分区，在硼、硅、砷、碲、砹和铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚线，虚线的左侧为金属元素，右侧为非金属元素；位于虚线附近的元素，既表现金属元素的某些性质，又表现非金属元素的某些性质。
元素只有金属元素和非金属元素之分，没有“两性 ”元素——金属元素只是在某些方面表现出非金属元素的性质，反之亦然
【讲述】元素周期表共有7行，18列我们把元素周期表中的每一个横行称作一个周期，每一个纵行称作一族。下面，我们先来认识元素周期表中的横行——周期。
【板书】1.周期
【阅读思考】
【教师】元素周期表中共有7个周期，请大家阅读课本14页的有关内容。
1、画出第3周期元素的原子结构示意图
2、把不同的元素排在同一个周期的依据是什么？
【学生】依据为具有相同电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列在一个横行里。
【教师】周期序数与什么有关？
【学生】周期序数等于该周期元素具有的电子层数。
【教师】如此，我们可以得出如下结论：
【板书】周期序数=电子层数
【练习】已知镁元素和溴元素的原子结构示意图：
它们分别位于第几周期？为什么？
【学生】镁有三个电子层，位于第三周期；溴有四个电子层，位于第四周期。
【教师】请把所得结论与元素周期表相对照，看是否正确。
【教师】请大家阅读课本P14的有关内容并结合元素周期表完成下表内容。
【多媒体展示】
周期表的有关知识
类别 周期序数 起止元素 包括元素种数 核外电子层数
短周期 1 H—He
2 Li—Ne
3 Na—Ar
长周期 4 K—Kr
5 Rb—Xe
6 Cs—Rn
7 Fr—118号
【学生】
类别 周期序数 起止元素 包括元素种数 核外电子层数
短周期 1 H—He 2 1
2 Li—Ne 8 2
3 Na—Ar 8 3
长周期 4 K—Kr 18 4
5 Rb—Xe 18 5
6 Cs—Rn 32 6
7 Fr—118号 32 7
【总结陈述】
1、元素周期表中，我们把1、2、3周期称为短周期，4、5、6、7周期称为长周期。
2、从上面我们所填表的结果可知，在元素周期表的7个周期中，除第1周期只包括氢和氦，每一周期的元素都是从最外层电子数为1的碱金属开始，逐步过渡到最外层电子数为7的卤素，最后以最外层电子数为8的稀有气体结束。
3、记住每个周期所含元素的种数，有助于推断原子序数一定的元素在周期表中的位置。
【教师】
4、5、6、7周期均为长周期，从周期表上看4、5、6、7周期在结构上并无什么区别，为什么第6、7周期的元素种类比第4、5周期的元素种类要多14种？
【交流·研讨】因为在周期表中有两个特殊的位置，镧系和锕系。57号元素镧(La)到71号元素镥(Lu)，共15种元素，它们原子的电子层结构和性质十分相似，总称镧系元素，位于第6周期中第3列。第7周期中，89号元素锕(Ac)到103号元素铹(Lr)，共15种元素，它们原子的电子层结构和性质也十分相似，总称锕系元素，位于第7周期中第3列。为了使表的结构紧凑，将全体镧系元素和锕系元素分别按周期各放在同一个格内，并按原子序数递增的顺序，把它们分两行另列在表的下方。
【教师】学完了元素周期表中的横行——周期，我们再来认识元素周期表中的纵行——族。
【观察与思考】在周期表中共有多少列？分为哪些族？
【学生】阅读、观察、交流、研讨
【概括总结】
主族（A）：共7个主族，包括长周期和短周期元素
族 副族（B）：共7个副族，只包括长周期元素
（18个纵行） 第VIII族：包括8、9、10三个纵行的元素
0族：稀有气体元素
【观察与思考】在周期表的18个纵行16个族中，各族从左到右的排列顺序
1、2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18
IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIII IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA 0。
【教师】元素在元素周期表中的位置不仅反映元素原子的结构特点，也显示了各种元素之间的特点。
大家看，每一主族，原子的最外层电子数都相等，结合我们已经学过的原子结构的知识，我们可以推测，同一主族的元素化学性质相似，实际也是这样。
第一主族：碱金属；第二主族：碱土金属；第三主族：硼族；第四主族：碳族第五主族：氮族；第六主族：氧族；第七主族：卤族；第0族：稀有气体、惰性元素
第三副族中的元素镧系元素和钪、钇又被叫做稀土元素
【观察与思考】在所有族中，元素最多的族是哪一族？共有多少种元素？
【学生】在所有族中，第IIIB族包括镧系和锕系元素，因此元素最多，共有32种元素。
【教师】确定元素在周期表位置的方法
看元素周期表
看原子结构示意图（一般用于主族元素）
看稀有气体原子的原子序数
利用每一周期的元素数
【理解应用】应用周期表的结构可以推测一定原子序数的原子在周期表的位置。据周期表结构，推测原子序数为85号的元素在周期表中的哪一周期？哪一族？
【分析】推测元素在哪一周期：85-2-8-8-18-18=31，减5次后小于32，为第6行，第六周期；推测在哪一族：第六行的最后一列元素应为第32个，从减出的数据为31可以推出它是在第17列，为第VIIA族。
【小结】
短周期（一、二、三行）（元素有2、8、8种）
长周期（四、五、六、七行）（元素有18、18、32
主族（1、2、13、14、15、16、17列） A族
元素周期表 副族（3、4、5、6、7、11、12列）B族
零族（18列）
第VIII族（8、9、10列）
【教师】短周期元素、长周期元素元素分别包括哪些族元素？
【学生】短周期元素只包括主族和零族元素；长周期元素包括主族、副族、 Ⅷ族、零族元素
板书设计
元素周期表
周期
周期序数=电子层数
族
短周期（一、二、三行）（元素有2、8、8种）
长周期（四、五、六、七行）（元素有18、18、32
主族（1、2、13、14、15、16、17列） A族
元素周期表 副族（3、4、5、6、7、11、12列）B族
零族（18列）
第VIII族（8、9、10列）

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