原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)教學(xué)設(shè)計

第3節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)教學(xué)目標(biāo)了解電離能的概念及其內(nèi)涵，認(rèn)識主族元素電離能的變化規(guī)律，知道電離能與元素化合價的關(guān)系。知道主族元素電負(fù)性與元素性質(zhì)的關(guān)系，認(rèn)識主族元素電負(fù)性的變化規(guī)律。體會原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的本質(zhì)。教學(xué)重難點電離能、電負(fù)性的含義及其一般變化規(guī)律。核外電子排布與元素周期表周期、族的劃分的關(guān)系，與元素的電離能、電負(fù)性、化合價的關(guān)系。三、教學(xué)內(nèi)容引入：從“位、構(gòu)、性”的角度來看：如何從量子力學(xué)模型的觀點更加深入地認(rèn)識元素的性質(zhì)？元素周期表與元素性質(zhì)的周期性變化又有何本質(zhì)的聯(lián)系呢？學(xué)生活動：寫出元素周期表中下列各元素原子的價電子排布式：HLiNNaMgAlSiPSClArKAsRbSbCsBi引導(dǎo)學(xué)生回憶原子價電子排布的寫法和規(guī)律。通過書寫價電子排布，結(jié)合這些元素的原子半徑和價電子數(shù)來分析主族元素的原子得失電子能力的變化規(guī)律?？梢龑?dǎo)學(xué)生從有效核電荷數(shù)的角度分析出元素原子得失電子能力的遞變。運用得出的結(jié)論嘗試分析下面幾組元素的原子失電子能力的強(qiáng)弱。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)僅有定性的分析是不夠的。為此，人們采用電離能、電子親和能、電負(fù)性來定量地衡量原子得失電子能力的強(qiáng)弱。1.Rb和Na2.S和Cl3.Li和Mg提出問題：原子在失去電子時需要吸收能量，請按照給出的第三周期以及第五主族元素原子失去電子能力的強(qiáng)弱來推測原子在失去電子時需要吸收的能量的變化情況。給出第三周期以及第五主族元素第一電離能的數(shù)據(jù)，驗證推測，并引出電離能的概念。講解：科學(xué)家們用電離能定量地表示原子或離子失去電子的難易程度。定義：從氣態(tài)原子或離子失去一個電子，生成+1價氣態(tài)陽離子所需要的最小能量叫做電離能，常用符號I表示，單位為kJ·mol-1。第一電離能：處于基態(tài)的氣態(tài)原子失去一個電子，生成+1價氣態(tài)陽離子所需要的最小能量稱為第一電離能（I1）。M(g)=M+(g)+e-I1（第一電離能）M+(g)=M2+(g)+e-I2（第二電離能）M2+(g)=M3+(g)+e-I3（第三電離能）提出問題：請說明原子的第一電離能隨著原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)怎樣的變化？學(xué)生參看圖1-3-5、1-3-6得出規(guī)律，并從原子結(jié)構(gòu)的角度加以解釋。小結(jié)：同一周期的元素：第一電離能從左到右總趨勢依次增大。同一族元素：第一電離能從上到下總趨勢依次減小。第一電離能的周期性變化是原子結(jié)構(gòu)（原子半徑、核外電子排布）周期性變化所決定的。引導(dǎo)思考：發(fā)現(xiàn)其中的一些特例，如Mg元素和P元素。結(jié)合這兩種元素原子的價電子排布分析原因（從Mg和P的價電子排布來看都處于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，相對不易失去電子）。討論：同一元素的不同電離能情況如何？觀察鈹原子的三級電離能示意圖，可以得到哪些結(jié)論？這些變化規(guī)律又與原子結(jié)構(gòu)有何關(guān)系呢？講解：同種元素的各級電離能通常依次增大，這是由于在原子已失電子的情況下半徑減小，使得原子核對電子的吸引作用增強(qiáng)，在失電子時則需要更大的能量。而鈹原子的三級電離能中I3遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于I2，則是由于其中跨越了能級。我們可以從電離能的數(shù)據(jù)中再一次證明：核外電子是分層排布的。練習(xí)：三種同周期的主族元素X、Y、Z的部分電離能數(shù)據(jù)（kJ·mol-1）如下：XYZI1496738577I2456214511817I3691277332745I495401054011578分析表中數(shù)據(jù)的變化特點，并判斷各自的主要化合價。（學(xué)生由三種元素的電離能找到總體變化趨勢，同時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的突變，從而確定其中能級的變化，再由價電子數(shù)最終判斷該元素的化合價。）小結(jié)：化合價是元素性質(zhì)的一種體現(xiàn)，從元素各級電離能的變化規(guī)律，我們可以解釋常見元素的化合價，也可以從本質(zhì)理解元素化合價與原子結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系?？偨Y(jié)：在量子力學(xué)模型的基礎(chǔ)上對原子結(jié)構(gòu)有了深層的認(rèn)識，從而對元素原子失電子的性質(zhì)有了更本質(zhì)的理解，并且能從定量的角度——電離能來判斷元素失電子能力和元素的化合價，使“位、構(gòu)、性”三者的關(guān)系更加清晰、明確。過渡：電離能是定量描述元素原子失電子能力的物理量，是否也有定量描述元素原子得電子能力的物理量呢？學(xué)生閱讀“拓展視野”——電子親和能。如何較為準(zhǔn)確地定量描述元素原子得電子能力？電負(fù)性：用來表示兩個不同原子在形成化學(xué)鍵時吸引電子能力的相對強(qiáng)弱。電負(fù)性是元素的原子在化合物中吸引電子能力的標(biāo)度。觀察1-3-7電負(fù)性數(shù)據(jù)，分析金屬元素、非金屬元素電負(fù)性大小情況及同周期、同主族元素的電負(fù)性變化的總體趨勢。小結(jié):（1）同周期從左到右電負(fù)性遞增，同主族從上到下電負(fù)性遞減。（2）金屬元素的電負(fù)性較?。?，非金屬元素的電負(fù)性較大＞2。練習(xí)：1.依據(jù)電負(fù)性數(shù)據(jù)分析以下幾種化合物中各元素的化合價。CH4CCl4HClO2.從電負(fù)性數(shù)據(jù)出發(fā)思考，NaCl為什么以離子鍵相結(jié)合，HCl分子以共價鍵相結(jié)合？小結(jié)：通過電負(fù)性（雖然只是相對強(qiáng)弱），我們可以定量地