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§5—3元素周期表—3
教学目标 使学生对同位素及元素相对原子质量的测定有常识性的认识。
教学重点 同位素及元素相对原子质量的测定
教学难点 同位素及元素相对原子质量的测定
教学方法 启发、诱导、阅读、讨论、练习、探究等
教学用具 投影仪、胶片
教学过程
[板书] 第三节 元素周期表(第三课时)
[师]前面我们学习了元素周期表的有关知识，知道了门捷列夫在元素周期律的发现及元素周期表的编制过程中，做出了杰出的贡献。那么，引起元素性质周期性变化的本质原因是什么 门捷列夫当时怎样认为的
引起元素性质周期性变化的本质原因是原子序数的递增，而门捷列夫认为元素的性质是随着相对原子质量的递增而呈周期性变化的。
[师]不但门捷列夫是这样认为的，在他之前的纽兰兹、迈耶尔、德贝莱纳等在探素元素周期律时也是以此为标准的。与他们不同的是：门捷列夫并没有机械地完全相信当时所测定的相对原子质量数值，从而，使元素周期表的编制出现了质的飞跃。
这也说明，相对原子质量的测定在化学发展的历史进程中，具有十分重要的地位。正如我国著名化学家傅鹰先生所说：“没有可靠的原子量，就不可能有可靠的分子式，就不可能了解化学反应的意义，就不可能有门捷列夫的周期表。没有周期表，则现代化学的发展特别是无机化学的发展是不可想象的。”
那么，元素周期表中各元素的相对原子质量是怎样得出来的呢
元素原子的质量与一种碳原子质量的1／12的比值。
[师]这里的“一种碳原子”指的是哪种碳原子呢
是原子核内有6个质子和6个中子的一种碳原子，即碳—12原子。
[师]元素周期表中各元素的相对原子质量真的是这样计算出来的吗 要想知道究竟，我们还须了解以下概念。
[板书] 三、同位素
[师]我们以前学过元素的定义，即具有相同核电荷数(或质子数)的同一类原子的总称。也就是说，同种元素原子的原子核中质子数相同。那么，原子核中的中子数是否相同呢 科学研究证明，同种元素原子的原子核中，中子数不一定相同。如氢元素的原子有以下三种：
[投影展示] 三种不同的氢原子
原子符号 质子数 中子数 氢原子名称和简称
1 0 氕(H)
1 1 氘(D)
1 2 氖(T)
[问] 、分别表示什么
表示一个质量数为1、质子数为1的原子，表示一个质量数为3、质子数为1的原子。
[师]根据第一节所写内容，填写表中空白。
[问]以上三种原子的原子结构有什么异同 核内质子数相同，中子数不同。
[问]那么，、和是否为同一种元素呢 为什么
是。因为它们的质子数即核电荷数相同。
[师]对。它们都属于氢元素。我们又把它们互称为同位素。
[讲解并板书]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。
[师] 、和均是氢的同位素。我们把它们分别叫做氕、氘、氚，为了便于区别，又把它们分别记做H、D、T。此处的“同位”是指这几种同位素的质子数(核电荷数)相同，在元素周期表中占据同一个位置的意思。
[投影练习]1．下列叙述中正确的是…………………………………………………( A )
A．氢有三种同位素，即有三种氢原子 B．所有元素的原子核均由质子和中子构成
C．具有相同的核外电子数的粒子，总称为元素 D．是一种同位素
解析：本题考查元素、同位素及原子结构的知识。A项说法正确，B项元素的原子核一般由质子和中于构成，但并不绝对，如的原子核中就无中子；C项元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称，而具有相同核外电子数的粒子，可以是分子，也可以是原子，还可以是离子，如 (Na+) (Ne) ，故C项错误；D项同位素是质子数相同而中子数不同的同一元素不同原子的互称，可以说是氢元素的一种同位素，而不能独立地称为同位素。
2．在、、、、、中：
(1) 和 互为同位素。
(2) 和 质量数相等，但不能互称同位素。
(3) 和 的中子数相等，但质子数不相等，所以不是同一种元素。
[师]许多元素具有多种同位素。如氧元素有、、三种同位素，碳元素有、和等几种同位素：氯元素有、两种同位素：铀元素有、、等多种同位素。
同位素有的是天然存在的，有的是人工制造的，有的有放射性，有的没有放射性。
[板书] 、、 、 、、 、、
[问]截止到1999年，人们已经知道了115种元素，能不能说人们已经知道了115种原子 为什么
不能。因为许多元素有多种同位素，即人们知道的原子种类要比元素种类多。
[师]大家能否回答一下，为什么测定相对原子质量的标准强调用12C而不说碳原子呢
因为碳原子有3种，若不指明是哪种，所测相对原子质量的标准就不一样。
同位素不但在科学研究方面有重要的用途，在日常生活、工农业生产等方面也能大显身手。请大家阅读课本P106有关内容，了解同位素的用途。
[学生阅读]
[师]请大家举例说明同位素的用途。
如：可以利用、制造氢弹，利用制造原子弹和作核反应堆的燃料，利用放射性同位素给金属制品探伤，抑制马铃薯和洋葱等发芽，延长贮存保鲜期。在医疗方面，可以利用某些同位素放射出的射线治疗癌肿等。
[师]需要说明的是，同一元素的各种同位素虽然核内中子数不同(或说质量数不同)，但它们的化学性质基本相同。
[过渡]在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子百分比一般是不变的。我们平常所说的某种元素的相对原子质量，是按各种天然同位素原子所占的一定百分比算出来的平均值。下面，我们介绍各元素相对原子质量平均值的算法．
[板书] 四、元素的相对原子质量
[问]对于具有同位素的元素来讲，应该怎样求其同位素的相对原子质量呢
同位素的相对原子质量应是将原子的真实质量与12C质量的1／12相比较所得的数值。
[师]如的相对原子质量可以通过以下数值求出。
[投影展示]已知一个的质量为2．657×10—26 kg，一个的质量为1．993×10—26 kg，的相对原子质量＝＝15．998
[师]这样，只要我们知道了某元素的各种同位素的相对原子质量，及在自然界中各同位素的原子百分数，就可以利用下式求出该元素的相对原子质量。
[讲解并板书]＝A1×a1％ + A2×a2％+……An×an％
表示某元素的相对原子质量
A1、A2……An为同位素的相对原子质量
a1％、a2％……an％为同位素的原子百分数或同位素原子的物质的量分数
[师]下面，我们以氯元素为例，来求氯元素的相对原子质量。
[投影并讲解]已知氯元素有两种天然同位素和，并测得以下数值：
符号 同位素的相对原子质量 在自然界各同位素的原子百分数
34．969 75．77％
36．966 24．23％
则氯元素的相对原子质量：34．969×75．77％ + 36．966×24．23％ = 35．45
[师]元素周期表中各元素的相对原子质量就是这样算出来的。
[师]在数值上，同位素的相对原子质量近似等于质量数，我们平常做题时，常用质量数代替同位素的相对原子质量来计算元素的近似相对原子质量。
[投影练习]
铜有两种天然同位素和，已知铜的相对原子质量是63．5，则的物质的量分数是…………………………………………………………………………………( A )
A．75％ B25％ C．50％ D．45％
[学生活动，教师巡视]
解：设含x％，则为(1 — x％)：
依题意：63×x％+65×(1 — x％) = 63．5 x＝75％
[师]现在，我们再回过头来看我们初中所学的相对原子质量的概念。
[投影展示]经过研究和实践，国际上一致同意以一种碳原子(核内有6个质子和6个中子
的碳原子)的质量的1／12(约1．66×10—27 kg)作为标准，其他原子的质量跟它比较所得的数值，就是这种原子的相对原子质量。
[问]结合我们刚刚学过的知识，分析：上述相对原子质量是否就是元素的相对原子质量
不是。
[问]那它指的是什么的相对原子质量呢 是元素的一种同位素的相对原子质量。
[师]随着现代科技水平的提高，相对原子质量的数值越来越得以准确的测定，人们对元素性质的认识也越来越深入。
相对原子质量的测定对于化学的发展起着十分重要的作用。然而，这种重要的科学数据，近两个世纪以来多为西方发达国家所测定。
值得我们自豪的是：我国著名化学家、中国科学院院士张青莲教授在测定元素相对原子质量方面谱写了新的篇章。他精确地测定了铟、铱，锑、铕、铈、铒、锗的相对原子质量，并被国际原子量委员会采用为国际新标准。其中在锗的相对原子质量的测定上，贡献尤为突出。他的成功，标志着我国在此科研领域达到了国际先进水平。请大家参看课本P106阅读资料《张青莲教授为元素相对原子质量的测定做出了卓越贡献》
[投影练习]
1．在过氧化钠中含有，各数字所表示的意义是：16 氧原子质量数 、8 氧原子的核电荷数(或质子数) 、2— 过氧根离子带2个单位负电荷 、2 氧原子数 、—1 氧元素化合价 。
2．以下互为同位素的是………………………………………………………………( D )
A．金刚石与石墨 B．D2与H2 C．CO与CO2 D．与
3．元素X的一种同位素，元素Y的一种同位素，已知a>c，b>d，则元素X和Y的相对原子质量的大小关系为……………………………………………………( D )
A．X>Y B．X = Y C．X解析：因一种元素的相对原子质量和该元素的天然同位素的相对原子质量及含量有关。
a>c，b>d只能说明比的相对原子质量大，但不能说明X元素和Y元素相对原子质量的大小关系，故应选择D。
[小结]
本节课我们重点讲解了同位素的概念，以及元素相对原子质量的计算方法等知识。
[布置作业]
习题二、1、2，三、6
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§5—3元素周期表—3——4

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