2019-2020年高中化學 1.2《原子結構與元素的性質》教案 新人教選修3.doc

2019-2020年高中化學 1.2原子結構與元素的性質教案 新人教選修3知識與技能 1、進一步認識周期表中原子結構和位置、價態(tài)、元素數(shù)目等之間的關系2、知道外圍電子排布和價電子層的涵義3、認識周期表中各區(qū)、周期、族元素的原子核外電子排布的規(guī)律4、知道周期表中各區(qū)、周期、族元素的原子結構和位置間的關系教學過程復習必修中什么是元素周期律？元素的性質包括哪些方面？元素性質周期性變化的根本原因是什么？課前練習寫出鋰、鈉、鉀、銣、銫基態(tài)原子的簡化電子排布式和氦、氖、氬、氪、氙的簡化電子排布式。一、原子結構與周期表1、周期系： 隨著元素原子的核電荷數(shù)遞增，每到出現(xiàn)堿金屬，就開始建立一個新的電子層，隨后最外層上的電子逐漸增多，最后達到8個電子，出現(xiàn)稀有氣體。然后又開始由堿金屬到稀有氣體，如此循環(huán)往復這就是元素周期系中的一個個周期。例如，第11號元素鈉到第18號元素氬的最外層電子排布重復了第3號元素鋰到第10號元素氖的最外層電子排布從1個電子到8個電子；再往后，盡管情形變得復雜一些，但每個周期的第1個元素的原子最外電子層總是1個電子，最后一個元素的原子最外電子層總是8個電子?？梢?，元素周期系的形成是由于元素的原子核外屯子的排布發(fā)生周期性的重復。2、周期表 我們今天就繼續(xù)來討論一下原子結構與元素性質是什么關系？所有元素都被編排在元素周期表里，那么元素原子的核外電子排布與元素周期表的關系又是怎樣呢？說到元素周期表，同學們應該還是比較熟悉的。第一張元素周期表是由門捷列夫制作的，至今元素周期表的種類是多種多樣的：電子層狀、金字塔式、建筑群式、螺旋型(教材p15頁)到現(xiàn)在的長式元素周期表，還待進一步的完善。首先我們就一起來回憶一下長式元素周期表的結構是怎樣的？在周期表中，把能層數(shù)相同的元素，按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成橫行，稱之為周期，有7個；在把不同橫行中最外層電子數(shù)相同的元素，按能層數(shù)遞增的順序由上而下排成縱行，稱之為族，共有18個縱行，16 個族。16個族又可分為主族、副族、0族。思考元素在周期表中排布在哪個橫行，由什么決定？什么叫外圍電子排布？什么叫價電子層？什么叫價電子？要求學生記住這些術語。元素在周期表中排在哪個列由什么決定？閱讀分析周期表著重看元素原子的外圍電子排布及價電子總數(shù)與族序數(shù)的聯(lián)系。總結元素在周期表中的位置由原子結構決定：原子核外電子層數(shù)決定元素所在的周期，原子的價電子總數(shù)決定元素所在的族。分析探索每個縱列的價電子層的電子總數(shù)是否相等?按電子排布，可把周期表里的元素劃分成5個區(qū)，除ds區(qū)外，區(qū)的名稱來自按構造原理最后填入電子的能級的符號。s區(qū)、d區(qū)和p區(qū)分別有幾個縱列?為什么s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬?元素周期表可分為哪些族?為什么副族元素又稱為過渡元素？各區(qū)元素的價電子層結構特征是什么？基礎要點分析圖1-16s區(qū)p 區(qū)d 區(qū)ds 區(qū)f 區(qū)分區(qū)原則縱列數(shù)是否都是金屬 區(qū)全是金屬元素，非金屬元素主要集中 區(qū)。主族主要含 區(qū)，副族主要含 區(qū)，過渡元素主要含 區(qū)。思考周期表上的外圍電子排布稱為“價電子層”，這是由于這些能級上的電子數(shù)可在化學反應中發(fā)生變化。元素周期表的每個縱列上是否電子總數(shù)相同？歸納S區(qū)元素價電子特征排布為S12，價電子數(shù)等于族序數(shù)。區(qū)元素價電子排布特征為（-1）d110ns12；價電子總數(shù)等于副族序數(shù)；ds區(qū)元素特征電子排布為(n-1)d10ns12，價電子總數(shù)等于所在的列序數(shù)；p區(qū)元素特征電子排布為ns2np16；價電子總數(shù)等于主族序數(shù)。原子結構與元素在周期表中的位置是有一定的關系的。原子核外電子總數(shù)決定所在周期數(shù)周期數(shù)=最大能層數(shù)（鈀除外）46Pd Kr4d10,最大能層數(shù)是4，但是在第五周期。（1） 外圍電子總數(shù)決定排在哪一族如：29Cu 3d104s1 10+1=11尾數(shù)是1所以，是IB。 元素周期表是元素原子結構以及遞變規(guī)律的具體體現(xiàn)。課堂練習1、下列說法正確的有（ ） A26 號元素鐵屬于d 區(qū)B主族族序數(shù)=其價電子數(shù)=最外層電子數(shù) C在周期表中，元素周期數(shù)=原子核外電子層數(shù)D最外層電子數(shù)=8的都是稀有氣體元素E主族共有7列，副族共有7列F元素周期表中第四周期第VA主族的元素與第三周期IIA元素核電荷數(shù)相差132、在元素周期表中存在著許多的規(guī)律。同一主族元素的原子序數(shù)之間也有一定的規(guī)律，填寫下列問題：第一、二、三、四周期中包含的元素數(shù)目分別為 ， 鹵族元素中F、Cl、Br的原子序數(shù)分別為 ，堿金屬元素中Li、Na、K的原子序數(shù)分別為 ；體會上述數(shù)字之間的關系，找出同族元素原子序數(shù)與周期中元素數(shù)目之間的關系。 。3、門捷列夫當年提出的元素周期律是 ，和現(xiàn)在的元素周期律比較，其主要的區(qū)別是 。到元素周期表中找一個與門捷列夫元素周期律不符合的元素 。4、根據(jù)外圍電子排布的不同，元素周期表也可以 分成不同的區(qū)域，右圖是元素周期表的區(qū)域分布示意圖。請說出這樣劃分的依據(jù)，同時寫出 S區(qū)、d區(qū)和p區(qū)的外圍電子排布式。5、用電子排布式表示Al、Cr(原子序數(shù)為24)、Fe(原子序數(shù)為26)、As(原子序數(shù)為33)等元素原子的價電子排布，并由此判斷它們屬于哪一周期哪一族。 Al： Cr： Fe： As： 原子結構與元素的性質(第2課時)知識與技能：1、掌握原子半徑的變化規(guī)律2、能說出元素電離能的涵義，能應用元素的電離能說明元素的某些性質3、進一步形成有關物質結構的基本觀念，初步認識物質的結構與性質之間的關系4、認識主族元素電離能的變化與核外電子排布的關系5、認識原子結構與元素周期系的關系，了解元素周期系的應用價值教學過程：二、元素周期律 (1)原子半徑探究觀察下列圖表分析總結：元素周期表中同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢如何？應如何理解這種趨勢？元素周期表中，同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢如何？應如何理解這種趨勢？歸納總結原子半徑的大小取決于兩個相反的因素：一是電子的能層數(shù)，另一個是核電荷數(shù)。顯然電子的能層數(shù)越大，電子間的負電排斥將使原子半徑增大，所以同主族元素隨著原子序數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大。而當電子能層相同時，核電荷數(shù)越大，核對電子的吸引力也越大，將使原子半徑縮小，所以同周期元素，從左往右，原子半徑逐漸減小。(2)電離能基礎要點概念1、第一電離能I1； 態(tài)電 性基態(tài)原子失去 個電子，轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的 叫做第一電離能。第一電離能越大，金屬活動性越 。同一元素的第二電離能 第一電離能。2、如何理解第二電離能I2、第三電離能I3 、I4、I5 ？分析下表：科學探究1、原子的第一電離能有什么變化規(guī)律呢？堿金屬元素的第一電離能有什么變化規(guī)律呢？為什么Be的第一電離能大于B，N的第一電離能大于O，Mg的第一電離能大于Al，Zn的第一電離能大于Ga？第一電離能的大小與元素的金屬性和非金屬性有什么關系？堿金屬的電離能與金屬活潑性有什么關系？2、閱讀分析表格數(shù)據(jù)：NaMgAl各級電離能(KJ/mol)49673857845621415181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376xx42170323293為什么原子的逐級電離能越來越大？這些數(shù)據(jù)與鈉、鎂、鋁的化合價有什么關系？數(shù)據(jù)的突躍變化說明了什么？歸納總結1、遞變規(guī)律周一周期同一族第一電離能從左往右，第一電離能呈增大的趨勢從上到下，第一電離能呈增大趨勢。2、第一電離能越小，越易失電子，金屬的活潑性就越強。因此堿金屬元素的第一電離能越小，金屬的活潑性就越強。 3氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能(用I1表示)，從一價氣態(tài)基態(tài)正離子中再失去一個電子所需消耗的能量叫做第二電離能(用I2表示)，依次類推，可得到I3、I4、I5同一種元素的逐級電離能的大小關系：I1<I2<I3<I4<I5即一個原子的逐級電離能是逐漸增大的。這是因為隨著電子的逐個失去，陽離子所帶的正電荷數(shù)越來越大，再要失去一個電子需克服的電性引力也越來越大，消耗的能量也越來越多。4、Be有價電子排布為2s2，是全充滿結構，比較穩(wěn)定，而B的價電子排布為2s22p1，、比Be不穩(wěn)定，因此失去第一個電子B比Be容易，第一電離能小。鎂的第一電離能比鋁的大，磷的第一電離能比硫的大，為什么呢？Mg：1s22s22p63s2P:1s22s22p63s23p3那是因為鎂原子、磷原子最外層能級中，電子處于半滿或全滿狀態(tài)，相對比較穩(wěn)定，失電子較難。如此相同觀點可以解釋N的第一電離能大于O，Mg的第一電離能大于Al，Zn的第一電離能大于Ga。5、Na的I1，比I2小很多，電離能差值很大，說明失去第一個電子比失去第二電子容易得多，所以Na容易失去一個電子形成+1價離子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去兩個電子形成十2價離子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以A1容易失去三個電子形成+3價離子。而電離能的突躍變化，說明核外電子是分能層排布的。課堂練習1、某元素的電離能(電子伏特)如下：I1I2I3I4I5I6I714.529.647.477.597.9551.9666.8此元素位于元素周期表的族數(shù)是A. IA B. A C. A D、A E、A F、A G、 A2、某元素的全部電離能(電子伏特)如下：I1I2I3I4I5I6I7I813.635.154.977.4113.9138.1739.1871.1回答下列各問：(1)由I1到I8電離能值是怎樣變化的?_。為什么?_ (2)I1為什么最小?_ (3) I7和I8為什么是有很大的數(shù)值_(4)I6到I7間，為什么有一個很大的差值?這能說明什么問題? _(5)I1到I6中，相鄰的電離能間為什么差值比較小?_(6)I4和I5間，電離能為什么有一個較大的差值_(7)此元素原子的電子層有 _層。最外層電子構型為 _，電子軌道式為_，此元素的周期位置為_ 周期_族。2、討論氫的周期位置。為什么放在IA的上方?還可以放在什么位置，為什么?答：氫原子核外只有一個電子(1s1)，既可以失去這一個電子變成+1價，又可以獲得一個能。電子變成一l價，與稀有氣體He的核外電子排布相同。根據(jù)H的電子排布和化合價不難理解H在周期表中的位置既可以放在IA，又可以放在A。3、概念辯析：（1） 每一周期元素都是從堿金屬開始，以稀有氣體結束（2） f區(qū)都是副族元素，s區(qū)和p區(qū)的都是主族元素（3） 鋁的第一電離能大于K的第一電離能（4） B電負性和Si相近（5） 已知在200C 1mol Na失去1 mol電子需吸收650kJ能量，則其第一電離能為650KJ/mol（6） Ge的電負性為1.8，則其是典型的非金屬（7） 氣態(tài)O原子的電子排布為： ，測得電離出1 mol電子的能量約為1300KJ，則其第一電離能約為1300KJ/mol（8） 半徑：K+>Cl-（9） 酸性 HClO>H2SO4 ，堿性：NaOH > Mg(OH)2（10） 第一周期有2*12=2，第二周期有2*22=8，則第五周期有2*52=50種元素元素的最高正化合價=其最外層電子數(shù)=族序數(shù)4、元素的電離能與原子的結構及元素的性質均有著密切的聯(lián)系，根據(jù)下列材料回答問題。氣態(tài)原子失去1個電子，形成1價氣態(tài)離子所需的最低能量稱為該元素的第一電離能，+l價氣態(tài)離子失去1個電子，形成+2價氣態(tài)離子所需要的最低能量稱為該元素的第二電離能，用I2表示，以此類推。下表是鈉和鎂的第一、二、三電離能（KJmol1）。元素I1I2I3Na4964 5626 912Mg7381 4517 733（1）分析表中數(shù)據(jù)，請你說明元素的電離能和原子結構的關系是： 元素的電離能和元素性質之間的關系是： （2）分析表中數(shù)據(jù)，結合你已有的知識歸納與電離能有關的一些規(guī)律。 （3）請試著解釋：為什么鈉易形成Na，而不易形成Na2+？ 原子結構與元素的性質(第3課時)知識與技能：1、能說出元素電負性的涵義，能應用元素的電負性說明元素的某些性質2、能根據(jù)元素的電負性資料，解釋元素的“對角線”規(guī)則，列舉實例予以說明3、能從物質結構決定性質的視角解釋一些化學現(xiàn)象，預測物質的有關性質4、進一步認識物質結構與性質之間的關系，提高分析問題和解決問題的能力教學過程：復習1、什么是電離能？它與元素的金屬性、非金屬性有什么關系？2、同周期元素、同主族元素的電離能變化有什么規(guī)律？(3)電負性： 思考與交流1、什么是電負性？電負性的大小體現(xiàn)了什么性質？閱讀教材p20頁表同周期元素、同主族元素電負性如何變化規(guī)律？如何理解這些規(guī)律？根據(jù)電負性大小，判斷氧的非金屬性與氯的非金屬性哪個強？科學探究1. 根據(jù)數(shù)據(jù)制作的第三周期元素的電負性變化圖，請用類似的方法制作IA、VIIA元素的電負性變化圖。2.電負性的周期性變化示例歸納志與總結 1、金屬元素越容易失電子，對鍵合電子的吸引能力越小，電負性越小，其金屬性越強；非金屬元素越容易得電子，對鍵合電子的吸引能力越大，電負性越大，其非金屬性越強；故可以用電負性來度量金屬性與非金屬性的強弱。周期表從左到右，元素的電負性逐漸變大；周期表從上到下，元素的電負性逐漸變小。電負性的大小可以作為判斷元素金屬性和非金屬性強弱的尺度。金屬的電負性一般小于1.8，非金屬的電負性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”的電負性則在1.8左右，他們既有金屬性又有非金屬性。 2、同周期元素從左往右，電負性逐漸增大，表明金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。同主族元素從上往下，電負性逐漸減小，表明元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。思考5對角線規(guī)則：某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質相似，被稱為對角線原則。請查閱電負性表給出相應的解釋？2.在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的性質有些相似，被稱為“對角線規(guī)則”。查閱資料，比較鋰和鎂在空氣中燃燒的產物，鈹和鋁的氫氧化物的酸堿性以及硼和硅的含氧酸酸性的強弱，說明對角線規(guī)則，并用這些元素的電負性解釋對角線規(guī)則。對角線規(guī)則課堂練習1、下列對電負性的理解不正確的是 （ ） A、電負性是人為規(guī)定的一個相對數(shù)值，不是絕對標準B、元素電負性的大小反映了元素對鍵合電子引力的大小C、元素的電負性越大，則元素的非金屬性越強D、元素的電負性是元素固有的性質，與原子結構無關2、應用元素周期律的有關知識，可以預測我們不知道的一些元素及其化合物的性質。下列預測中不正確的是 （ ）Be的氧化物的水化物可能具有兩性，Tl能與鹽酸和NaOH溶液作用均產生氫氣，At單質為有色固體，AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸，Li在氧氣中劇烈燃燒，產物是Li2O2，其溶液是一種強堿，SrSO4是難溶于水的白色固體，H2Se是無色，有毒，比H2S穩(wěn)定的氣體A B C D總結同周期元素、同主族元素性質遞變規(guī)律。元素的金屬性與非金屬性隨核電荷數(shù)遞增呈現(xiàn)周期性變化，在同一周期中，從左到右元素的金屬性遞減非金屬性遞增。例如，第三周期元素：根據(jù)Na、Mg、Al與水的反應越來越困難，以及NaOH、Mg(OH)2、A1(OH)3堿性遞減，說明Na、Mg、燦的金屬性逐漸減弱；根據(jù)Si、P、S、形成氫化物越來越容易，且生成的氫化物穩(wěn)定性依次增強，以及H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4酸性遞增，說明S、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強。 3、電負性數(shù)值的大小與元素原子得、失電子的能力之間具有一定的關系。試在乙、丙兩個坐標系中，按要求作出相應元素電負性的變化趨勢曲線。 甲 乙 丙 （1）元素的電負性和原子結構的關系是 ；（2）元素的電負性和金屬、非金屬的關系是 ；（3）說出元素電負性的一些應用 4、元素電負性數(shù)值的大小可用于衡量元素的金屬性、非金屬性的強弱。一般認為，電負性大于18的元素為 元素，電負性小于18的元素是 。在短周期元素中電負性最大的是 元素，電負性最小的是 元素，在同一周期中，元素電負性的變化規(guī)律是 。5、電負性的數(shù)值能夠衡量元素在化合物中吸引電子能力的大小。電負性數(shù)值 的元素在化合物中吸引電子的能力 ，元素的化合價為 值；電負性數(shù)值 的元素在化合物中吸引電子的能力 ，元素的化合價為 值。請指出下列化合物中化合價為正值的元素。CH4 NaH NF3 NH3 SO2 H2S ICl HBr 6、比較下列各組元素電負性的大小以及非金屬性的強弱。并總結出其中的規(guī)律。 (1) Al、Si、P ； (2) F、C1、Br ； (3) Na、K、Cs 。7、一般認為：如果兩個成鍵元素間的電負性差值大于17，它們之間通常形成離子化合物；如果兩個成鍵元素間的電負性差值小于1.7，它們之間通常形成共價化合物。請查閱下列化合物中元素的電負性數(shù)值，判斷它們哪些是離子化合物，哪些是共價化合物。 NaF HCl NO MgO KCl CH4共價化合物： 離子化合物： 8、化合物YX2、ZX2中，X、Y、Z都是前三周期的元素，X與Y屬于同一周期，Z是X的同族元素，Z元素核內有16個質子，Y元素最外層電子數(shù)是K層所能容納的電子數(shù)的2倍，則YZ2為 ；則ZX2為 。9、元素X和Y屬于同一個主族，負二價的元素X和氫的化合物在通常狀況下是一種液體，其中X的質量份數(shù)為88.9%；元素X和元素Y可以形成兩種化合物，在這兩種化合物中，X的質量分數(shù)分別是50%和60%。確定X、Y在元素周期表中的位置，X第 周期第 族，Y第 周期第 族。寫出X、Y形成的兩種化合物的化學式 、 。10、A、B、C三種元素，其中一種是金屬元素，A、B的電子層數(shù)相同，B、C的最外層電子數(shù)相同。這三種元素的最外層電子數(shù)之和為17，原子核中的質子數(shù)之和為31，試問：（1）A 的名稱 B的元素符合 C的電子排布式 （2）A、B兩種元素組成的兩種常見化合，寫出它們電子式： （3）A、B、C三種元素也能組成常見的兩種化合物，寫出化學式