資源簡介

1.2 元素周期律和元素周期表
教材分析
初中化學和高中化學教科書必修第一冊中曾經出現過元素周期表，但學生對元素周期表的認知只停留在表層了解和簡單應用（如查某元素的相對原子質量 ）的水平。通過以前的學習學生已認識了常見元素的單質及其化合物的性質，并又初步掌握了原子結構的相關知識；同時在前面的學習中也使用過元素周期表，對元素周期表有一定的感性認識。在掌握元素周期律的基礎上，有利于學生發現元素在周期表中的排布規律，從而認識元素周期表的結構。本節課的主要任務是探討周期表結構中的族。在前面的課堂上已經探討了簡單的周期律和周期表的周期，本節課再討論族，使學生從橫向、縱向的角度上對研究周期表，了解周期律，了解同周期、同主族元素原子結構的特點，為下一節學習同周期元素性質的遞變規律，預測同主族元素的性質奠定基礎。
學情分析
通過第1節的學習，學生知道原子是由原子核和核外電子構成的，電子在原子核外一定空間范圍內高速運動，學生能夠用原子結構示意圖表示核電荷數為1～18的元素電子在原子核外的分層排布情況。在此基礎上，通過本節課的學習，學生認識到元素性質的周期性變化是元素原子核外電子排布周期性變化的結果，從而理解元素周期律的實質。
學習目標
1．了解元素原子核外電子排布、原子半徑、主要化合價的周期性變化，認識元素周期律。
2．認識元素性質的周期性變化是元素原子核外電子排布周期性變化的結果，從而理解元素周期律的實質。
3．通過案例的探究，激發學生主動學習的意識。并且掌握從大量的事實和數據中分析總結規律、透過現象看本質等科學抽象的方法。
四、教學重難點
重點：元素周期表的結構，周期的概念。
難點：元素周期表中元素的排列與原子核外電子排布的關系；理解原子的“結構”與“位置”的關系
五、教學方法
講授法，問題引導法，討論法
六、教學過程
第一課時
【引入】元素周期表大家都知道，我們從剛開始學習化學的時候就開始使用。
我們所學習使用的元素周期表是以1869年門捷列夫發表的元素周期表為基礎繼續發展得來的，大家以前有沒有想過，元素周期表到底是怎么排起來的，各種元素是彼此獨立還是有一定內在聯系或者規律？
【教師】展示元素周期表和其中一個元素的圖片。
元素周期表的這一個格能給我們的信息，同學們都學過的有這幾個，分別是元素名稱，元素符號，相對原子質量，原子序數和價電子層排布。
我們之前學習過，元素的原子序數我們知道是元素在元素周期表中的序號表示元素在元素周期表中的位置，但是大家是否考慮過原子序數是怎么確定的？也就是說，元素周期表是怎么排列的？
大家先填寫課本11頁活動探究的表格，觀察一下，回答我的問題。
【學生】回答，原子序數等于質子數和電子數
【教師】同學們看來是看出這個規律來了，其實，當年門捷列夫也是根據這個進行排列的。而這個原子序數， 就是根據原子核內的質子數確定的。
我們上節課學過，元素就是具有相同核電荷數也就是核內質子數的一類原子的總稱，所以，既然質子數決定了一種元素的種類，那么元素周期表其中一個格所代表的一種元素當然也就可以用一個固定的質子數來確定來表示，所以我們干脆起一個更顧名思義的名字原子序數。
為什么不用核外電子數表示一種原子呢？因為原子在化學反應中會得失電子，造成電子數目變化，我們知道，雖然電子數變化了，但是元素種類依舊不變，因此用核外電子數表示一種元素是不合適的。
【教師】我們繼續看11頁活動探究的表格，
以原子序數為橫坐標、原子的最外層電子數為縱坐標，繪出柱狀圖。
通過柱狀圖，原子的最外層電子數隨原子序數的變化情況，你能得出什么結論？
【學生回答】
【教師】
我幫大家畫了一個，大家看是不是跟大家一樣。大家看，每隔一定數量，又重現前面出現過的情況。我們把這種變化稱為周期性變化。
【板書】隨著原子序數的遞增，原子的最外層電子數呈現周期變化，從1→8(H、He 1→2)
【提問】以原子序數為橫坐標、原子半徑為縱坐標，繪出折線圖。通過折線圖，原子半徑隨原子序數的變化情況，你能得出什么結論？
【學生回答】
【教師】
我幫大家畫了一個。
我們可以得到隨著原子序數的遞增，原子半徑呈現周期變化，大→小
【板書】隨著原子序數的遞增，原子半徑呈現周期變化，大→小(除稀有氣體外)。
【介紹】這就要說到原子半徑描述原子大小的參數之一根據不同的標度和測量方法，原子半徑的定義不同，常見的有范德華半徑，共價半徑，金屬半徑等。同一原子依不同定義得到的原子半徑差別可能很大，所以比較不同原子的相對大小時，取用的數據來源必須一致。
我們課本上的除稀有氣體外原子半徑是共價半徑，稀有氣體提供的是范德華半徑所以沒有比較的意義。
【教師提問】1.比較O和S的半徑大小
2.比較Na與Mg、Al的原子半徑大小
3.比較Na+、O2-、Mg2+的半徑大小
4.比較Na和Na+、 O和O2-半徑大小
通過以上比較分析影響原子或離子半徑大小的因素是什么？
【教師總結】
1. 一般來說，電子層數越多的原子，半徑越大；當電子層數相同時，隨著核電荷數的增加，原子半徑逐漸減小；
2.具有相同電子層結構的離子，隨著核電荷數逐漸增加，離子半徑逐漸減小；
3.同一元素中，陽離子半徑小于相應的原子半徑，陰離子半徑大于相應的原子半徑；
【提問】以原子序數為橫坐標、元素的最高化合價和最低化合價為縱坐標，繪出折線圖。
通過折線圖，元素的最高化合價和最低化合價隨原子序數的變化情況，你能得出什么結論？
【學生回答】
【教師】
【板書】隨著原子序數的遞增，元素的化合價呈現周期性變化。
│最高正價│+│負價│= 8
最高正價+1 → +7
最低負價-4 → -1
稀有氣體為0
【教師】氧沒有最高正價，氟沒有正價。最外層電子數大于或等于4則出現負價。稀有氣體化學性質不活潑，處于游離所以是態0價。
【教師】
1.同種元素的最高正價和最低負價與原子最外層電子有何關系？
主族元素最高正化合價=最外層電子數(O、F除外)最低負化合價=最外層電子數-8
2.同種元素的最高正價和最低負價有何關系？
最高化合價 + 最低化合價 = 8
3.觀察金屬元素的化合價有何共性
金屬元素只有正價，無負價
4. 除稀有氣體外，非金屬元素既有正價又有負價。對嗎？
不對，F 元素沒有正價
【教師】綜合以上的事實，我們可以得出什么結論
【學生】隨著元素原子序數的遞增，元素原子的最外層電子排布、原子半徑、元素的化合價等均呈現周期性變化。
【教師】我從開始給大家上課就告訴大家，結構決定性質，而元素原子的化學性質又由原子核外電子數目決定那么我們是不是可以推測，元素性質是不是也會隨著原子序數的遞增呈現周期性變化。
我們把素的性質隨著元素原子序數的遞增而呈現出周期性的變化這個規律叫做元素周期律。
【板書】元素周期律：元素的性質隨著元素原子序數的遞增而呈現出周期性的變化。
實質：元素性質的周期性變化是原子的最外層電子排布的周期性變化的必然結果。
【教師】元素周期律的發現極大地推動了人們對物質世界的認識，指導著人們開展諸如預測元素及其化合物的性質，尋找或合成具有特殊性質的新物質等科學研究工作。元素周期律有力地推動了現代化科學技術的發展。
【小結】
七、板書設計
元素周期律
1.隨著原子序數的遞增，原子的最外層電子數呈現周期變化，從1→8(H、He 1→2)
2.隨著原子序數的遞增，原子半徑呈現周期變化，大→小(除稀有氣體外)。
3.隨著原子序數的遞增，元素的化合價呈現周期性變化。
│最高正價│+│負價│= 8
最高正價+1 → +7
最低負價-4 → -1
稀有氣體為0
4.元素周期律：元素的性質隨著元素原子序數的遞增而呈現出周期性的變化。
5.元素周期律實質：元素性質的周期性變化是原子的最外層電子排布的周變化的必然結果。
第二課時
【復習提問】
1、元素周期律的定義？
2、元素周期律的實質？
3、隨著原子序數的遞增，元素的哪些性質呈現周期性變化？
4、影響微粒半徑大小的因素及半徑大小比較的方法？請舉例說明
【學生復習、討論】
【學生回答】
1、定義：元素的性質隨著原子序數的遞增而呈周期性變化的規律。
2、實質：元素性質的周期性變化是原子核外電子排布呈現周期性變化的必然結果。
3、隨著原子序數的遞增，原子最外層電子排布、原子半徑、元素的主要化合價呈現周期性變化。
4、影響微粒半徑大小的因素及半徑大小比較的方法：
（1）電子層數相同，質子數越多，吸引力越大，半徑越小。
如：r(Mg) ＞r(Al)＞r(Si)
（2）最外層電子數相同時，電子層數越多，電子數越多，半徑越大。
如：r(I) ＞r(Br)＞r(Cl) ＞r(F)
（3）核電荷數相同時，電子數越多，半徑越大。
如：r(Na)＞r(Na+), r(Cl)＜r(Cl-), r(Fe) ＞r(Fe2+)＞r(Fe3+)
【引入新課】元素周期律使人們認識了雜亂無章的化學元素之間的相互聯系和變化規律，如何把這種規律具體地表現出來呢？
【板書】元素周期表
【問題討論】
由1—18號元素的原子結構分析
1.每一橫行有什么相同點？
2.每一縱行有什么相同點？
【學生】每一橫行的電子層數相同，每一縱行的最外層電子數相同（除稀有氣體元素外）
【教師】根據元素周期律，把電子層數目相同的各種元素，按原子序數遞增的順序從左到右排成橫行；再把不同橫行中最外層的電子數相同的元素，按電子層數遞增的順序由上而下排成縱行。這樣，就可以得到一個表，這個表就叫元素周期表。元素周期表有不同的形式，我們這里介紹的是其中一種常見的形式。
元素周期表是元素周期律的具體表現形式，它反映了元素之間相互聯系的規律，是我們學習化學的重要工具。下面我們就來學習元素周期表的有關知識。
首先，我們來認識元素周期表的結構。
【教師】觀察附錄中的元素周期表，通過周期表，我們可以了解元素的哪些信息？
【教師】（1）通過周期表，我們可以了解元素的原子序數、元素的位置、元素名稱、元素符號、相對原子質量、價電子排布、是否人造元素、是否放射性元素等信息。
（2）周期表還告訴我們哪些是金屬元素，哪些是非金屬元素。
【教師】1、請用紅筆畫出金屬元素、非金屬元素的分界線。
2、周期表里每一個格都代表了什么？它里面的各項符號都表示什么含義。
【學生】畫金屬元素、非金屬元素的分界線，以上符號分別表示原子序數、元素名稱、元素符號、相對原子質量。
【總結陳述】通過周期表，我們還可以對元素進行分區，在硼、硅、砷、碲、砹和鋁、鍺、銻、釙的交界處畫一條虛線，虛線的左側為金屬元素，右側為非金屬元素；位于虛線附近的元素，既表現金屬元素的某些性質，又表現非金屬元素的某些性質。
元素只有金屬元素和非金屬元素之分，沒有“兩性 ”元素——金屬元素只是在某些方面表現出非金屬元素的性質，反之亦然
【講述】元素周期表共有7行，18列我們把元素周期表中的每一個橫行稱作一個周期，每一個縱行稱作一族。下面，我們先來認識元素周期表中的橫行——周期。
【板書】1.周期
【閱讀思考】
【教師】元素周期表中共有7個周期，請大家閱讀課本14頁的有關內容。
1、畫出第3周期元素的原子結構示意圖
2、把不同的元素排在同一個周期的依據是什么？
【學生】依據為具有相同電子層數的元素按照原子序數遞增的順序排列在一個橫行里。
【教師】周期序數與什么有關？
【學生】周期序數等于該周期元素具有的電子層數。
【教師】如此，我們可以得出如下結論：
【板書】周期序數=電子層數
【練習】已知鎂元素和溴元素的原子結構示意圖：
它們分別位于第幾周期？為什么？
【學生】鎂有三個電子層，位于第三周期；溴有四個電子層，位于第四周期。
【教師】請把所得結論與元素周期表相對照，看是否正確。
【教師】請大家閱讀課本P14的有關內容并結合元素周期表完成下表內容。
【多媒體展示】
周期表的有關知識
類別 周期序數 起止元素 包括元素種數 核外電子層數
短周期 1 H—He
2 Li—Ne
3 Na—Ar
長周期 4 K—Kr
5 Rb—Xe
6 Cs—Rn
7 Fr—118號
【學生】
類別 周期序數 起止元素 包括元素種數 核外電子層數
短周期 1 H—He 2 1
2 Li—Ne 8 2
3 Na—Ar 8 3
長周期 4 K—Kr 18 4
5 Rb—Xe 18 5
6 Cs—Rn 32 6
7 Fr—118號 32 7
【總結陳述】
1、元素周期表中，我們把1、2、3周期稱為短周期，4、5、6、7周期稱為長周期。
2、從上面我們所填表的結果可知，在元素周期表的7個周期中，除第1周期只包括氫和氦，每一周期的元素都是從最外層電子數為1的堿金屬開始，逐步過渡到最外層電子數為7的鹵素，最后以最外層電子數為8的稀有氣體結束。
3、記住每個周期所含元素的種數，有助于推斷原子序數一定的元素在周期表中的位置。
【教師】
4、5、6、7周期均為長周期，從周期表上看4、5、6、7周期在結構上并無什么區別，為什么第6、7周期的元素種類比第4、5周期的元素種類要多14種？
【交流·研討】因為在周期表中有兩個特殊的位置，鑭系和錒系。57號元素鑭(La)到71號元素镥(Lu)，共15種元素，它們原子的電子層結構和性質十分相似，總稱鑭系元素，位于第6周期中第3列。第7周期中，89號元素錒(Ac)到103號元素鐒(Lr)，共15種元素，它們原子的電子層結構和性質也十分相似，總稱錒系元素，位于第7周期中第3列。為了使表的結構緊湊，將全體鑭系元素和錒系元素分別按周期各放在同一個格內，并按原子序數遞增的順序，把它們分兩行另列在表的下方。
【教師】學完了元素周期表中的橫行——周期，我們再來認識元素周期表中的縱行——族。
【觀察與思考】在周期表中共有多少列？分為哪些族？
【學生】閱讀、觀察、交流、研討
【概括總結】
主族（A）：共7個主族，包括長周期和短周期元素
族 副族（B）：共7個副族，只包括長周期元素
（18個縱行） 第VIII族：包括8、9、10三個縱行的元素
0族：稀有氣體元素
【觀察與思考】在周期表的18個縱行16個族中，各族從左到右的排列順序
1、2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18
IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIII IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA 0。
【教師】元素在元素周期表中的位置不僅反映元素原子的結構特點，也顯示了各種元素之間的特點。
大家看，每一主族，原子的最外層電子數都相等，結合我們已經學過的原子結構的知識，我們可以推測，同一主族的元素化學性質相似，實際也是這樣。
第一主族：堿金屬；第二主族：堿土金屬；第三主族：硼族；第四主族：碳族第五主族：氮族；第六主族：氧族；第七主族：鹵族；第0族：稀有氣體、惰性元素
第三副族中的元素鑭系元素和鈧、釔又被叫做稀土元素
【觀察與思考】在所有族中，元素最多的族是哪一族？共有多少種元素？
【學生】在所有族中，第IIIB族包括鑭系和錒系元素，因此元素最多，共有32種元素。
【教師】確定元素在周期表位置的方法
看元素周期表
看原子結構示意圖（一般用于主族元素）
看稀有氣體原子的原子序數
利用每一周期的元素數
【理解應用】應用周期表的結構可以推測一定原子序數的原子在周期表的位置。據周期表結構，推測原子序數為85號的元素在周期表中的哪一周期？哪一族？
【分析】推測元素在哪一周期：85-2-8-8-18-18=31，減5次后小于32，為第6行，第六周期；推測在哪一族：第六行的最后一列元素應為第32個，從減出的數據為31可以推出它是在第17列，為第VIIA族。
【小結】
短周期（一、二、三行）（元素有2、8、8種）
長周期（四、五、六、七行）（元素有18、18、32
主族（1、2、13、14、15、16、17列） A族
元素周期表 副族（3、4、5、6、7、11、12列）B族
零族（18列）
第VIII族（8、9、10列）
【教師】短周期元素、長周期元素元素分別包括哪些族元素？
【學生】短周期元素只包括主族和零族元素；長周期元素包括主族、副族、 Ⅷ族、零族元素
板書設計
元素周期表
周期
周期序數=電子層數
族
短周期（一、二、三行）（元素有2、8、8種）
長周期（四、五、六、七行）（元素有18、18、32
主族（1、2、13、14、15、16、17列） A族
元素周期表 副族（3、4、5、6、7、11、12列）B族
零族（18列）
第VIII族（8、9、10列）

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