原子結(jié)構(gòu) 元素周期律和周期表
教學(xué)目標(biāo)
知識技能:掌握原子結(jié)構(gòu)的知識,元素周期律的內(nèi)容以及周期表的結(jié)構(gòu);理解原子結(jié)構(gòu)與元素周期律和周期表(即位―構(gòu)―性)之間的內(nèi)在聯(lián)系。
能力培養(yǎng):通過例題培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用位一構(gòu)一性三者之間的聯(lián)系規(guī)律解決實(shí)際問題的能力。通過原子結(jié)構(gòu)和元素在周期表中的位置的推斷,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維和收斂思維的能力。
科學(xué)思想:通過習(xí)題訓(xùn)練,使學(xué)生領(lǐng)悟事物是普遍聯(lián)系的和量變引起質(zhì)變的辯證法思想;學(xué)習(xí)用科學(xué)的方法和邏輯推理去挖掘物質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系。
科學(xué)品質(zhì):通過例題中信息的學(xué)習(xí),激勵學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和勇于創(chuàng)新,追求真理的科學(xué)精神。
科學(xué)方法:通過推斷題的分析與解答,學(xué)會運(yùn)用位―構(gòu)―性三者之間的規(guī)律解決實(shí)際問題的推理方法。
重點(diǎn)、難點(diǎn)位―構(gòu)―性三者之間的規(guī)律及其應(yīng)用。
教學(xué)過程設(shè)計(jì)
教師活動
【板書】一、原子結(jié)構(gòu)
1.原子的組成
【提問】請說明原子的組成。
學(xué)生活動
回答原子結(jié)構(gòu)的知識要點(diǎn):
(2)原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)。
(3)質(zhì)量數(shù)A=Z+N,是原子量的近似值。
在學(xué)生回憶的基礎(chǔ)上予以補(bǔ)充
【板書】2.原子核
(1)所含質(zhì)子數(shù)______;中子數(shù)______;
電子數(shù)______;質(zhì)量數(shù)______。
(2)該微粒的結(jié)構(gòu)示意圖
思考并回答問題:
(1)所含質(zhì)子數(shù)17;中子數(shù)18;電子數(shù)18;質(zhì)量數(shù)35。
(2)該微粒的結(jié)構(gòu)示意圖
(5)已知Cl元素的原子量為35.5,可知這兩種原子在自然界的原子百分組成之比是Cl-35∶Cl-37=3∶1。
這里應(yīng)明確同位素與核外電子數(shù)無關(guān);
并非所有原子核內(nèi)都有中子。
非金屬元素:其陰離子半徑>原子半徑
金屬元素:其陽離子半徑<原子半徑
請認(rèn)真思考后做出回答。
【提問】比較三種“原子量”之間的差別,并判斷下列各式分別表示哪種“原子量”?
①M(fèi)=m/mc/12;
回答:三種原子量的概念及計(jì)算:(略)
①為同位素的原子量;
②為元素的(平均)原子量;
③為元素的近似平均原子量(A為質(zhì)量數(shù))。
【投影】例2某元素構(gòu)成的雙原子分子有三種,其式量分別為158、160、162。在天然單質(zhì)中,此三種單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶1∶1。由此推斷以下結(jié)論中,正確的是 [ ]
A.此元素有三種同位素
B.其中一種同位素質(zhì)量數(shù)為80
C.其中質(zhì)量數(shù)為79的同位素原子占原子總數(shù)的1/2
D.此元素的單質(zhì)的平均式量為160
【組織討論】請討論解題思路并做答。
通過例題引導(dǎo)學(xué)生思考與分析:
(1)如何確定該元素同位素原子的種類?
(2)怎樣計(jì)算其同位素原子的質(zhì)量數(shù)?
(3)怎樣計(jì)算各種同位素原子的百分比?
(4)如何確定此元素的單質(zhì)的平均式量?
討論并回答:
(1)有三種單質(zhì),說明該元素只可能有兩種同位素原子;若有三種同位素原子,則形成的單質(zhì)分子就不止三種。設(shè)這兩種原子分別為aX和bX,則三種單質(zhì)為:aXaX、aXbX、bXbX。
(2)這兩種原子的質(zhì)量數(shù)分別是:158/2=79;162/2=81;而式量為160的是由兩種同位素原子共同形成的(79+81=160)。所以,質(zhì)量數(shù)為80的同位素并不存在。
(3)由三種單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為
1∶1∶1,可求得質(zhì)量數(shù)為79和81的兩種同位素原子的個數(shù)比為1∶1,即各占50%。
(4)單質(zhì)的平均式量可由下式求得:
M=158×1/3+160×1/3+162×1/3= 160</PGN0046.TXT/PGN>
【板書】3.原子核外電子的排布
【投影】例3 下列敘述中正確的是 [ ]
A.兩種微粒,若核外電子排布完全相同,則其化學(xué)性質(zhì)一定相同;
B.凡單原子形成的離子,一定具有稀有氣體元素原子的核外電子排布;
C.兩原子,若核外電子排布相同,則一定屬于同種元素;
D.不存在兩種質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)均相同的陽離子和陰離子。
請認(rèn)真思考后做出回答。
引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)有關(guān)電子排布的知識。
分析與辨析、回答:
A中的微粒,可以是原子、陽離子和陰離子,如Na+和O2-,都是2、8的電子層結(jié)構(gòu),但化學(xué)性質(zhì)相差甚遠(yuǎn)。
B中當(dāng)H形成H+時,不與任何稀有氣體的原子結(jié)構(gòu)相同。
C對于中性原子其質(zhì)子數(shù)=電子數(shù),所以核外電子排布相同時,一定屬于同種元素。故,本題C、D正確。
【投影】(1)核外電子排布的四條規(guī)律;
(2)短周期元素各個電子層上電子數(shù)目之間的數(shù)量關(guān)系。
(3)最外層電子數(shù)與元素化合價的關(guān)系;確定元素的最高正價和最低負(fù)價(僅非金屬元素),且兩者絕對值之和等于8(H為2)。
聽其他同學(xué)發(fā)言,積極思考,參與討論,并給予必要的補(bǔ)充。比如:
半徑比較三規(guī)律:
非金屬元素的原子半徑<其相應(yīng)的陰離子半徑。
金屬元素的原子半徑>其相應(yīng)的陽離子半徑。
具有相同電子層結(jié)構(gòu)的陰陽離子,隨著元素原子序數(shù)的遞增,離子半徑逐漸減小。
【板書】二、元素周期律
1.寫出1~20號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖;
思考并回答:
寫出1~20號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。
2.觀察并思考:
隨著原子序數(shù)的遞增:
a.原子最外層電子數(shù)有何變化規(guī)律
a.原子最外層電子數(shù)總是由1~2或1~8出現(xiàn)周期性的變化
b.原子半徑的變化有何規(guī)律
b.原子半徑總是由大到小,到稀有氣體元素時半徑突然增大,呈周期性的變化
c.元素的主要化合價有何變化規(guī)律
c.元素的主要化合價(最高正價與最低負(fù)價)均呈現(xiàn)由低到高的周期性的變化
3.什么叫元素周期律?
回答:
元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化的規(guī)律,就叫元素周期律。</PGN0047.TXT/PGN>
【板書】三、元素周期表
1.元素周期表的結(jié)構(gòu)
【提問】元素周期表的主要特征有哪些?
(1)引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)元素周期表的結(jié)構(gòu):
【板書】
②周期的分類及各周期的元素數(shù)目
說明:
在此引導(dǎo)學(xué)生注意相鄰兩個短周期中元素原子序數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系。
③族的分類
思考,歸納,發(fā)言。
傾聽,回憶。
回憶,發(fā)言:
周期 元素數(shù)目
(2)金屬與非金屬元素的分界線兩邊的元素有哪些?
思考并回答:把握金屬與非金屬元素的分界線兩邊的元素,如B、Al、Si等。
(3)掌握每個主族元素的名稱、符號和序數(shù)。
練習(xí)書寫主族元素的名稱、符號和序數(shù)。
【投影】例4 兩種短周期元素組成的化合物中,原子個數(shù)比為1∶2。若兩種元素的原子序數(shù)分別為p和q,則對下列p和q可能的關(guān)系概括得最完全的是 [ ]
①p+q=15 ②p=q+5
③p=q-5 ④p+q=22
A.①④ B.①③④
C.①②③④ D.①②④
【組織討論】請討論解題思路并做答。
討論、分析、回答:
①兩種“短周期元素”,說明這兩種元素的原子序數(shù)都小于18;
②化合物中,原子個數(shù)比為1∶2,有兩種形式:XY2或X2Y。其中XY2型的化合物,常見的有CO2、SO2、NO2以及ⅡA和ⅦA族元素之間形成的化合物,如MgCl2、BeF2等。
常見X2Y型的化合物如IA與ⅥA族之間的化合物如H2O、Na2O及N2O等。
所以此題應(yīng)選C。</PGN0048.TXT/PGN>
【板書】2.元素性質(zhì)的遞變規(guī)律
(1)元素周期表中微粒半徑的遞變規(guī)律
【投影】例5 各組微粒的半徑比較,正確的是 [ ]
①F<F-<Cl- ②O2-<Mg2+Al3+
③Ca2+<Ca<Ba ④S2-<Se2-<Br-
A.①③ B.②③
C.③④ D.①④
讀題與解題。答案是A。
【組織討論】請討論解題思路并總結(jié)微粒半徑比較的規(guī)律。
討論,總結(jié)微粒半徑比較的規(guī)律:
(1)同周期元素原子半徑,隨原子序數(shù)的遞增而遞減;
(2)同主族元素原子半徑,隨原子序數(shù)的遞增而增大;
(3)同主族元素離子半徑,隨原子序數(shù)的遞增也增大;
(4)具有相同電子層結(jié)構(gòu)的陰陽離子,其半徑隨原子序數(shù)的遞增而減小。
【評價】對學(xué)生的正確回答予以鼓勵,并對發(fā)言中的問題和不完善之處予以補(bǔ)充。
【板書】(2)元素周期表中各元素單質(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律
【提問】周期表中元素單質(zhì)的性質(zhì)呈現(xiàn)怎樣的變化規(guī)律?
思考,總結(jié):
(1)同周期從左到右,隨原子序數(shù)的遞增,元素的金屬性和單質(zhì)還原性逐漸減弱;元素的非金屬性和單質(zhì)的氧化性逐漸增強(qiáng)。
(2)同主族從上到下,隨原子序數(shù)的遞增,元素的金屬性和單質(zhì)還原性逐漸增強(qiáng);元素的非金屬性和單質(zhì)的氧化性逐漸減弱。
(3)位于分界線兩邊的元素一般具有兩性。
【投影】通過實(shí)驗(yàn)證明:Na、Mg、Al、Fe這四種金屬活動性的相對強(qiáng)弱。
【組織討論】不僅要提出方案,還要說明實(shí)驗(yàn)操作的方法和應(yīng)該看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
【評價】因?yàn)槭菑?fù)習(xí),因此學(xué)生有可能提出各方面的依據(jù)或設(shè)想。在學(xué)生提出可能的方案后,引導(dǎo)學(xué)生對每一個方法都進(jìn)行評價,讓學(xué)生自己分析并說明為什么可行?為什么不行的道理。
這9種設(shè)想中,不能完全充分說明問題
的有:(1)、(4)、(7)、(8)和(9)。
【提問】哪些實(shí)驗(yàn)事實(shí)能夠說明:S的非金屬性比Cl要弱?
思考,討論,設(shè)計(jì)并提出實(shí)驗(yàn)方案或?qū)嶒?yàn)事實(shí):(學(xué)生可能的方案有)
(1)與氧氣反應(yīng)的難易程度;
(2)與水反應(yīng)的難易程度;
(3)與水反應(yīng)后生成的氫氧化物的堿性的相對強(qiáng)弱;
(4)與強(qiáng)酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的劇烈程度;
(5)四種金屬之間的置換反應(yīng);
(6)它們形成的強(qiáng)酸鹽溶液的pH的大。ㄋ獬潭龋
(7)它們對應(yīng)的金屬陽離子氧化性的相對強(qiáng)弱;
(8)這四種金屬的冶煉方法;
(9)在自然界的存在形態(tài)。
【評價】與學(xué)生一起在討論中評價每一個方案。
【板書】(3)最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性或堿性,以及非金屬元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性的遞變規(guī)律
【投影】例6 已知同周期的X、Y、Z三元素的最高價氧化物的水化物的酸性由強(qiáng)到弱的順序:HZO4>H2YO4>H3XO4,下列判斷不正確的是 [ ]
A.陰離子的還原性按X、Y、Z的順序減弱
B.單質(zhì)的氧化性按X、Y、Z的順序減弱
C.原子半徑按x、Y、Z的順序減小
D.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性按X、Y、Z的順序減弱
思考,歸納,回答:
可能的思路有:
(1)與氫化合的反應(yīng)條件;
(2)生成的氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性;
(3)Cl2通入H2S或硫化物的溶液中,能得到S單質(zhì)的沉淀;
(4)Fe或Cu在其中燃燒時,所得產(chǎn)物中Fe或Cu元素的價態(tài)等等。
【提問】應(yīng)該如何比較最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性或堿性的相對強(qiáng)弱?
討論,總結(jié):
根據(jù)“最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性或堿性,以及非金屬元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性,取決于金屬或非金屬元素的活動性的相對強(qiáng)弱”的規(guī)律,本題應(yīng)選B、D。
非金屬元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性與非金屬元素單質(zhì)的氧化性有何內(nèi)在聯(lián)系?
思考,回答。
四、“位―構(gòu)―性”的規(guī)律及應(yīng)用
【引入】元素周期律揭示了元素之間的內(nèi)在聯(lián)系,元素周期表是元素周期律的具體體現(xiàn)形式。那么,這種元素間的內(nèi)在聯(lián)系表現(xiàn)在哪些方面?這些規(guī)律對于我們解決實(shí)際問題又有哪些具體的指導(dǎo)意義呢?
請同學(xué)們談?wù)勛约旱捏w會和看法。
傾聽,思考。
積極參加討論,并發(fā)言。
思考,發(fā)言:
(1)原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子總數(shù);
(2)由核外電子總數(shù)可知電子的排布,從而知道電子層數(shù),推知該元素在周期表中的周期數(shù);
(3)最外層電子數(shù)決定元素的化學(xué)性質(zhì);
(4)根據(jù)元素在周期表中的位置,可推知元素的化學(xué)性質(zhì)。
【評價】只知道周期數(shù),能否確定元素在周期表中的位置?對,還得知道它所在的族序數(shù)。
【評價】元素的化學(xué)性質(zhì)難道只與最外層電子數(shù)有關(guān)嗎?對,還與原子半徑即電子層數(shù)的多少有關(guān)。
教師活動
【投影】現(xiàn)在我們來系統(tǒng)地歸納“位―構(gòu)―性”三者之間的關(guān)系:元素“位―構(gòu)―性”三者之間的關(guān)系小結(jié):
【過渡】現(xiàn)在我們來看例題:
【投影】例7 下圖是周期表中短周期的一部分,A、B、C三種元素原子核外電子數(shù)之和等于B的質(zhì)量數(shù)。B原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相等。下面敘述中不正確的是 [ ]
A.三種元素的原子半徑的大小順序是B<A<C
B.A元素最高價氧化物的對應(yīng)水化物具有強(qiáng)氧化性和不穩(wěn)定性
C.B元素的氧化物,氫化物的水溶液都呈酸性
D.C元素的單質(zhì)是非金屬單質(zhì)中唯一能跟水激烈反應(yīng)的單質(zhì)
【提問】我們請一位同學(xué)示范講解本題的分析及推斷過程。其他同學(xué)注意思考,有欠缺的地方予以補(bǔ)充。
讀題,思考并回答:
(1)由于 A、B、C是短周期元素,它們在表中的位置關(guān)系明確,因此,可設(shè)B的原子序數(shù)是x,則A的原子序數(shù)是(x-9),C原子序數(shù)是(x-7);
(2)又由于 A、B、C三種元素原子核外電子數(shù)之和等于B的質(zhì)量數(shù),B原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相等,則有等式:
(x-9)+x+(x-7)=2x,則有x=16。
可知B為16號S元素,則A為N元素,C為F元素。
(3)據(jù)上述分析得:只有A不正確。</PGN0051.TXT/PGN>
【投影】例8 在周期表主族元素中,甲元素與乙、丙、丁三元素上下或左右緊密相鄰。甲、乙兩元素的原子序數(shù)之和等于丙元素的原子序數(shù)。這四種元素原子的最外層電子數(shù)之和為20。據(jù)此可以判斷:元素甲為______,元素丙為______,元素乙和丁所形成化合物的分子式為______或______。
【組織討論】請討論解題思路并求解。
讀題,分析及解答:
依據(jù)元素周期表中元素位―構(gòu)―性三者之間的關(guān)系,利用題給信息,確定突破口:
(1)可以最外層電子數(shù)之和為20猜想,甲的最外層電子數(shù)在5左右;
(2)可以甲元素與乙、丙、丁三元素上下或左右緊密相鄰,寫出四種可能的位置關(guān)系,設(shè)出甲的序數(shù),結(jié)合最外層電子數(shù)之和為20求解。
答案:甲為N,丙為P,乙和丁的化合物為CO或CO2。
【課堂小結(jié)】
精選題
一、選擇題
1.短周期元素X、Y、Z在周期表中的位置關(guān)系如右圖,其中正確的是 [ ]
A.Z一定是活潑金屬元素
B.X的最高價氧化物的水化物是一種強(qiáng)酸
C. 1molY 的單質(zhì)跟足量水反應(yīng)時,發(fā)生轉(zhuǎn)移的電子為2mol
D.由Z單質(zhì)形成的晶體屬于分子晶體
2.第二周期的元素與氫元素所形成的常見分子或離子中,電子總數(shù)為10的有 [ ]
A.6種以上
B.5種
C.4種
D.3種
3.第三周期元素R,它的最外層達(dá)到飽和時所需電子數(shù)小于次外層和最內(nèi)層電子數(shù)之差,并且等于最內(nèi)層電子數(shù)的正整數(shù)倍,則關(guān)于R的正確說法 [ ]
①常溫下能穩(wěn)定存在的R的氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng);
②R的最高價氧化物對應(yīng)水化物都是強(qiáng)酸;
③R的單質(zhì)固態(tài)時屬于同一類型的晶體;
④R 的氣態(tài)氫化物都能受熱分解。
A.僅①
B.①②④
C.①④
D.②③④
4.下面的推斷,錯誤的是 [ ]
A.鈹是一種輕金屬,它的氧化物的水化物可能具有兩性
B.砹是一種有色固體,HAt很不穩(wěn)定,AgAt是有色難溶于水且感光性很強(qiáng)的固體
C.硫酸鍶(SrSO4)是難溶于水和鹽酸的白色固體
D.硒化氫(H2Se)是無色、有毒,比H2S穩(wěn)定的氣體
5.下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的比較順序中,不正確的是 [ ]
A.熱穩(wěn)定性:HF<HCl<HBr<HI
B.微粒半徑:K+>Na+>Mg2+>Al3+
C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3
D.熔點(diǎn):Li<Na<K<Rb
6.下列化合物中陽離子半徑與陰離子半徑比值最小的是 [ ]
A.NaF B.MgI2 C.BaI2 D.KBr
7.在F、P、Si、Fe這四種元素中,每種元素都有某些方面區(qū)別于其它三種元素,若從中選出氟元素,選擇的理由正確的是 [ ]
A.最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性最強(qiáng)
B.單質(zhì)與冷水反應(yīng)最劇烈
C.單質(zhì)固態(tài)時為分子晶體,熔、沸點(diǎn)較低
D.在氧化物:OF6,P2O5,SiO2,F(xiàn)e2O3中,OF6最穩(wěn)定
8.已知aAn+、bB(n+1)+、cCn-、dD(n+1)-均是具有相同電子層結(jié)構(gòu)的短周期元素形成的簡單離子,下列敘述正確的是 [ ]
A.原子半徑C>D>A>B
B.原子序數(shù)b>a>c>d
C.離子半徑D>C>A>B
D.單質(zhì)的還原性A>B>C>D
9.下列分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是 [ ]
A.六氟化氙(XeF6)
B.次氯酸(HClO)
C.氯化硫(S2Cl2)
D.三氟化硼(BF3)
10.在元素周期表短周期中的X和Y兩種元素可組成化合物XY3,下列說法正確的是 [ ]
A.XY3晶體一定是離子晶體
B.若Y的原子序數(shù)為m,X的原子序數(shù)一定是m±4
C.X和Y可屬同一周期,也可屬于兩個不同周期
D.XY3一定不屬于同一主族
二、非選擇題
11.a(chǎn)、b、c、d、e、f、g為七種由短周期元素構(gòu)成的微粒,它們都有10個電子,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:
其中b的離子半徑大于e的離子半徑;d是由極性鍵構(gòu)成的四原子極性分子;c與f可形成共價型g分子。
試寫出:
(1)a微粒的結(jié)構(gòu)示意圖______;
(2)b與e相應(yīng)元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱比較為(用化學(xué)式表示)______>______;
(3) d溶于水的電離方程式______;
(4)g微粒所構(gòu)成的晶體類型是______;
(5)c微粒是______,f微粒是______(用化學(xué)式表示)。
12.A、B、C、D是4種短周期元素,它們的原子序數(shù)依次增大,其中A、C及D、B分別是同主族元素,又知B、D兩元素的原子核中質(zhì)子數(shù)之和是A、C兩元素原子中質(zhì)子數(shù)和的2倍,這4種元素的單質(zhì)中有2種氣體,2種固體。
(1)寫出元素符號:A______,C______。
(2)寫出2種均含A、B、C、D四種元素的化合物相互反應(yīng)逸出氣體的化學(xué)方程式______。
(3)用A元素的單質(zhì)和B元素的單質(zhì)可以制成電池,電池中裝有濃KOH溶液,用多種的惰性電極浸入KOH中,兩極均有特制的防止氣體透過隔膜,在一極通入A的單質(zhì),另一極通人B的單質(zhì),通入B單質(zhì)的一極電極反應(yīng)方程式是:______。
答 案
一、選擇題
1.C 2.A 3.C 4.A、D 5.A、D 6.B 7.B 8.B、C 9.C 10.C
二、非選擇題
11.
(2)NaOH>Mg(OH)2
(4)分子晶體
(5)OH- H3O+
12.(1)H,Na
(2)NaHSO4+NaHSO3=Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)O2+4e+2H2O→4OH
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