2021-2022學年高中化學新人教版必修第一冊-第四章-2.1-元素性質的周期性變化規(guī)律-教案

第四章物質結構元素周期律第二節(jié)元素周期律第1課時元素性質的周期性變化規(guī)律【教學目標】1．了解元素的原子結構和元素性質的周期性變化規(guī)律。2．理解元素周期律的內容和實質。3．設計實驗探究第三周期元素金屬性、非金屬性強弱的變化規(guī)律?！窘虒W重難點】1．元素化合價隨原子序數(shù)的遞增而變化的規(guī)律、粒子半徑及其大小的比擬。2．元素金屬性、非金屬性的遞變規(guī)律。【教學過程】1.新課導入[引入]前面已經(jīng)學習了核外電子排布的根本規(guī)律，也學習了1~20號元素原子的核外電子的排布，這節(jié)課我們就來討論一下元素性質與原子結構有什么關系。2.新課講授[板書]一、元素性質的周期性變化規(guī)律[思考與討論]閱讀教科書P101~102的表4-5，觀察下面表格中的數(shù)據(jù)，填寫P102的表格，思考并討論隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的核外電子排布、原子半徑和化合價各呈現(xiàn)什么規(guī)律性的變化？[講解]通過比擬上面元素的原子核外電子排布，可以得到同周期元素的核外電子排布的規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)從1遞增到8的周期性變化(H、He除外)[提問]元素原子半徑有什么樣周期性變化規(guī)律呢？[講解]我們根據(jù)上面元素的原子半徑〔稀有氣體的半徑?jīng)]有可比性，所以不列出〕繪制出了第二周期和第三周期原子半徑變化趨勢。[投影][講解]可以得到同周期元素的原子半徑的變化規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑呈現(xiàn)由大到小的周期性變化。[規(guī)律方法]根據(jù)上述規(guī)律，我們可以進一步總結出微粒半徑大小的比擬方法。[投影]微粒半徑大小比擬方法(1)電子層數(shù)相同(即同周期)時，隨原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸減小。(2)最外層電子數(shù)相同(即同主族)時，隨電子層數(shù)(原子序數(shù))的遞增，原子半徑逐漸增大。(3)電子層結構相同的不同離子，原子序數(shù)越大，離子半徑越小。[講解]再比擬上面元素的常見化合價，可以得到同周期元素的化合價的變化規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的最高正價呈現(xiàn)＋1→＋7、最低負價呈現(xiàn)－4→－1的周期性變化。[過渡]根據(jù)上面的分析，我們可以看出隨著元素的原子序數(shù)遞增，元素原子的核外電子排布、原子半徑、元素化合價都呈現(xiàn)了周期性的變化，那么元素的金屬性和非金屬性是否也隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性變化呢？我們通過第三周期元素的一些化學性質來探討這一問題。[投影]①一般情況下，元素的金屬性強弱可以從其單質與水〔或酸〕反響置換出氫的難易程度，以及他們的最高價氧化物的水化物——氫氧化物的堿性強弱來判斷②一般情況下，元素的非金屬性強弱可以從其最高價氧化物的水化物的酸性強弱，或與氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度及氫化物的穩(wěn)定性來判斷[設疑]如何證明Na、Mg、Al的金屬性逐漸減弱呢？〔單質與水〔或酸〕反響的難易；最高價氧化物對應的水化物——氫氧化物的堿性強弱〕。[演示實驗1]取一小段鎂條，用砂紙除去外表的氧化膜，放到試管中。向試管中參加2mL水，并滴入2滴酚酞溶液，觀察現(xiàn)象。過一會兒，加熱試管至液體沸騰，觀察現(xiàn)象。與鈉和水的反響相比，鎂和水的反響難易程度如何？生成了什么物質？[講解]常溫下鎂與水的反響較緩慢，鎂條外表有一些紅色；加熱后反響劇烈，鎂條外表有大量氣泡，溶液變?yōu)榧t色。方程式為Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。與金屬鈉相比擬，該反響明顯困難，說明鈉的金屬性強于鎂[演示實驗2]向氯化鋁溶液中參加氨水，將生成的沉淀分裝在兩個試管中，分別參加鹽酸和氫氧化鈉溶液，觀察現(xiàn)象。[講解]向試管中參加2mL1mol/LAlCl3溶液，然后滴加氨水，直到不再產(chǎn)生白色絮狀Al(OH)3沉淀為止。將Al(OH)3沉淀分裝在兩支試管中，向一支試管中滴加2mol/L鹽酸，向另一支試管中滴加2mol/LNaOH溶液。邊滴加邊振蕩，觀察現(xiàn)象。[講解]向向氯化鋁溶液中參加氨水，生成白色絮狀沉淀。反響方程式為：Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+。向氫氧化鋁沉淀中參加鹽酸溶液，沉淀溶解，方程式為：Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O；向氫氧化鋁沉淀中參加氫氧化鈉溶液，沉淀溶解，方程式為：Al(OH)3+OH－=AlO2－+2H2O。氫氧化鋁與酸堿都反響生成鹽和水，所以氫氧化鋁是典型的兩性氫氧化物。[演示實驗3]將2mL1mol/L氯化鋁溶液換成氯化鎂溶液，重復上述實驗。[講解]向氯化鎂溶液中參加氨水得到氫氧化鎂白色沉淀，該沉淀加鹽酸溶解，加氫氧化鈉溶液不溶解。[小結]鈉、鎂、鋁是金屬元素，都能形成氫氧化物，NaOH是強堿，Mg(OH)2是中強堿，而Al(OH)3是兩性氫氧化物，說明鈉鎂鋁的金屬性逐漸減弱。[設疑]如何證明Si、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強呢？〔單質與氫氣反響生成氣態(tài)氫化物的難易以及氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性；最高價氧化物對應水化物的酸性強弱〕[信息獲取]教材P103[講解]硅、磷、硫、氯的最高價氧化物對應的水化物的酸性依次增強，所以硅、磷、硫、氯的非金屬性逐漸增強。[總結]3．同周期元素性質遞變規(guī)律金屬性金屬性↓非金屬性↑[講解]對其他周期主族元素進行同樣的研究，一般情況下也會得出類似的結論。在同一周期中，雖然各元素的原子核外電子層數(shù)相同，但由左向右，核電荷數(shù)依次遞增，原子半徑逐漸減小，失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強，因此金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。元素的金屬性和非金屬隨著原子序數(shù)的遞增，而呈現(xiàn)周期性的變化。[講解]元素的性質隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化，這種規(guī)律叫做元素周期律。元素性質的周期性變化是元素原子的核外電子排布的周期性變化的必然結果。[投影]4．元素周期律的內容