资源简介

《元素周期表和元素周期律的应用》教学设计
一、教材分析
“元素周期表和元素周期律的应用”是《新课标》中必修课程主题3“物质结构基础与化学反应规律”中二级标题“原子结构与元素周期律”的内容。本节课的知识为今后学生学习元素化学知识、记忆原子结构、形成有力支持，也为“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”等学科核心素养的发展提供有力保障。
本节课在新人教版教材中位于第四章“物质结构 元素周期律”的第二节“元素周期律”。与旧人教版相比，新人教版最大的区别在于把整个的“物质结构 元素周期律”部分从必修二转移到了必修一，置于“非金属化合物”之前。这样的结构安排给了学生在学习后续知识的同时，运用元素周期律（表）的空间与机会。而在内容上，与旧教材差别不大。
二、学情分析
本节课所授内容是建立在学生已初步了解元素周期表的结构以及初步掌握元素周期律的内容的基础上进行展开，教材安排本授课内容旨在要求学生能运用周期表和周期律知识解决实际问题，并由碱金属、卤族、第三周期元素的性质规律进行推广和延伸，力求突出元素的“位置-结构-性质”之间的联系。
素养目标
【教学目标】
1．能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构分析、预测、比较元素及其化合物的性质。
2．体会元素周期表（律）在学习元素及其化合物知识及学科研究中的重要作用。
3．加深对分类法、归纳法等科学方法的认识，提高逻辑推理能力、论证能力，从而发展证据推理与模型认知的化学学科素养。
【评价目标】
1．通过复习之前学过的同主族和同周期元素核外电子排布的特点，诊断并发展学生对于周期表中元素位置和结构对应关系的理解。
2．通过原子核外电子排布和元素性质的关系，诊断并发展学生对于周期表中元素位置和性质的对应关系的理解。
3．通过对周期表在实际研究中的指导作用的学习与应用，诊断并发展学生对化学学科价值的认识。
四、教学重点、难点
1．教学重点：元素性质与原子结构的关系；元素周期律（表）的应用
2．教学难点：“位、构、性”的推导
五、教学方法
1．讲授法
2．探究法
3. 归纳法
六、教学设计思路
以门捷列夫预言并发现“类铝”的故事为引，探究原子核外电子排布、元素的最高正价和最低负价与主族序数的关系，并联系之前所学过的同周期元素性质的递变规律，掌握元素的在周期表中的位置与结构、性质的关系。进而通过其结构的递变规律来寻找它们化学性质的递变规律，让学生感受元素“位-构-性”的联系，并最终通过元素的化学性质推出其应用。
七、教学流程
八、教学过程
环节 教师活动 学生活动
导入 讲述门捷列夫预言“类铝”的故事： 门捷列夫在研究元素周期表时，科学地预言了11种当时尚未发现的元素，并为它们在周期表中留下了空位。比如他认为在铝的下方会有一个与Al性质相似的元素——“类铝”。门捷列夫不但准确地预言了“类铝”的化学性质，甚至预言了“类铝”相对水的密度为5.9-6.0。直到1875年法国化学家布瓦博得朗发现了金属镓，并且测定了其基本性质。果然和Al性质相似：（相对密度5.96） 听故事，回想Al的化学性质。
环节一： 规律分析，预测结构 那么门捷列夫这位“预言家”为什么能这么精准的验出镓这个元素呢？这就得益于元素周期表这个化学家的“神器”！ 而通过今天的学习，我们也可以成为这样的“预言家”。 通过前面的学习，我们应该明白，结构决定性质。那么元素周期表中，某一位置的元素具有什么结构上的共同性呢？ 首先我们一起复习一下之前学过的碱金属的核外电子排布图，请大家自行画出。大家画好之后来核对一下答案。那么接下来请同学们结合前面学过的碱金属的化学性质，找出碱金属元素在核外电子排布上的共同点，并且思考，这样的特点是如何影响碱金属性质的？没错，它们最外层都只有一个电子，而且这个电子极易失去，从而在化合物中显示+1价。那么这样的规律在其他主族是否也存在呢？ 我们再看其他主族，是否也存在这个规律呢？ 我们来看一下ⅢA族元素。请同学们画出B、Al的核外电子排布，并推测其氯化物的化学式应该如何书写。 除了这些元素以外，我们所熟悉的ⅤA族的N、ⅣA族的C的最高正价也分别是+5和+4。之所以这里要加上最高正价，是因为非金属元素还有其他较低的价态，我们会在后面第五章详细学习。 至此我们可以总结规律：主族元素的最高正化合价等于它所处的族序数，因为族序数与最外层电子数相同 ①画出碱金属的核外电子排布图 ②根据上面画出的碱金属核外电子排布图，思考碱金属核外电子排布的特点以及这样的特点带来的影响 ③画出B、Al的核外电子排布图，推测其氯化物的化学式如何书写 ④总结同主族元素最高正价的规律
除了最高正价，主元素的最低负价和元素的族序数之间又有怎样的关系呢？已知在和中，N和P分别显最低负价，请同学回答，其中的N和P的化合价分别是多少？这与它们的核外电子排布有何关系？ ②结合、、和的化合价，归纳主族元素最高正价和最低负价的关系。 总结：非金属元素的最高正化合价，等于原子所能失去或偏移的最外层电子数；而它的负化合价，则等于使原子达到8电子稳定结构所需得到的电子数。 ①根据和推出N和P的最低负价，并从核外电子排布的角度分析其原因。 ②根据和中，N、P的化合价，总结主族元素最高正价与最低负价的关系。
环节二： 结构分析，预测位置 ①在之前的讨论中我们得出结论，同一主族最外层电子数相等，最高正价相等（O、F除外，同时思考下，为什么O、F除外），那么如果给出一个主族元素的最外层电子数或形成化合物时的最高正价，我们能否推断出它位于第几主族呢？（给出Ba、C、S、Cl） ②结合电子层数与周期数的关系，进一步推断元素处于第几周期，从而确定元素在周期表中的具体位置。 根据所给出原子核外电子排布判断其在元素周期表中的位置（第几周期第几主族）
环节三： 温故知新，预测性质 通过上面的学习，我们已经确定了元素在周期表中的位置与其结构的关系，但是这样还不足以使我们称为像门捷列夫一样的预言家。我们还需要元素的性质与这二者的关系。 在之前的学习中我们知道，同一周期，从左到右核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。那么我们能否类比此规律，总结同主族元素的递变性呢？请同学们补全下面的空白。 同一主族，从上到下，电子层数逐渐增多 ，原子半径逐渐 ，失电子能力逐渐 ，得电子能力逐渐 ，金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。 总结上面得出的，金属性和非金属性在同周期和同主族的递变规律，我们可以得到下面这张图。 对于周期表上的元素，越靠近左下角，金属性逐渐增强，约靠近右上角，非金属性逐渐增强。而所谓金属性，即金属的性质，比如和酸反应生成对应的盐和氢气；非金属性，即非金属的性质，比如可以形成酸根离子（如、）。 我们在绘制元素周期表的时候，根据元素主要表现出的性质，将元素分为金属和非金属，并且可以画出一条二者的分界线。但是事实上由于同主族与同周期的元素性质都是递变的，因此并没有绝对的界限。因此处于这条分界线周围的元素，将同时具有这两种性质。 这也就是为什么门捷列夫可以预测出在Al的下方还有一个与其性质相近的Ga。首先二者同主族，最外层电子数相同，最高正价相同。而且又都处在金属元素和非金属元素的交界处，自然化学性质相近。 根据之前学习的同周期元素结构的变化规律，推测同主族元素的结构、金属性、非金属性的递变规律。
环节四： 回扣主题，拓展应用 在目前的研究中，元素周期表发挥着相当大的作用。元素的化学性质与在周期表中位置的联系，对于新材料的开发有着至关重要的作用。 因为，尽管元素的性质随着其在周期表中的位置呈现周期变化，但是周期表中位置靠近的元素，它们的性质依然有一定相近，尤其是同一主族的元素。因此我们可以在一定的区域寻找具备某些性质的元素。 ①比如寻找半导体材料：从导电性来看，金属多数是导体，非金属多数是绝缘体。而所谓半导体，即导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。因此如果想寻找半导体材料，就应该在二者的交界处寻找。由于金属与非金属并没有明显的界限，因此处于二者交界处的元素将同时具备金属与非金属的部分性质。而事实上，Si、Ge、Ga等等这些都是有潜力应用于半导体行业的元素。 ②再例如，通常农药都含有F、Cl、S、P、As等元素，它们在元素周期表中的位置也非常接近。在这个区域附近的元素进行研究，有助于开发新品种的农药。例如含As有机物作为农药对人的危害较大，因此人们在这个As的附近找到了与它性质相似，且本身就存在于人体的元素——P。含P的有机物对人畜的毒性较低。 ③人们寻找催化剂的时候也更喜欢寻找过渡金属元素，例如催化过氧化氢分解的Mn，催化合成氨的Fe，可以作为多种反应催化剂的Pd、Pt等等。 随着老师一起在元素周期表中寻找对应的元素，确认其位置，强化“位”与“效”的联系。
板书设计
十、课堂测评
1. 根据所给条件，写出主族元素在元素周期表中的位置
（1）最高正价为+5的元素，位于元素周期表 族。
（2）最低负价为-2的元素，位于元素周期表 族。
（3）核外电子排布为的元素，位于元素周期表 周期 族。
2．已知某元素的最高化合价为+7价，下列说法正确的是（ ）
A．该元素在元素周期表中一定处于第ⅦA族
B．该元素可以是氟
C．该元素的某种化合物可能具有漂白性
D．该元素的单质没有还原性
3．在一定条件下，和发生反应的离子方程式为，则中R元素的化合价及R所在的族是（ ）
A．+5，第ⅦA族 B．+5，第VA族
C．+7，第ⅦA族 D．+7，第VA族
4．下列说法错误的是（ ）
A．作半导体材料的元素大多数位于周期表中金属元素和非金属元素的分界线附近-
B．农药中常含有的元素通常在元素周期表的右上方区域内
C．构成催化剂的元素通常在元素周期表的左下方区域
D．在元素周期表过渡元素中寻找作耐高温和耐腐蚀的合金材料的元素
5．A、B、C、D为短周期元素，在周期表中所处的位置如图所示，A、C两元素的原子核外电子数之和等于B元素原子的质子数。
A C
B D
（1）写出A元素的名称： 。
（2）B位于元素周期表中第 周期 族。
（3）C的原子结构示意图为 。
（4）D的单质与水反应的化学方程式为 。
题号（参考答案） 1(ⅤA；Ⅵ A；第三；ⅥA)
质量水平 L2
SOLO M
题号（参考答案） 2(C)
质量水平 L2
SOLO M
题号（参考答案） 3(A)
质量水平 L3
SOLO R
题号（参考答案） 4(C)
质量水平 L1
SOLO U
题号（参考答案） 5（氮；第三；ⅥA；；）
质量水平 L3
SOLO R

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