高中化學選擇性必修二 1.2.1 原子結構與元素周期表教學設計下學期

1、原子結構與性質第二節(jié) 原子結構與元素的性質1.2.1原子結構與元素周期表本節(jié)內容分為兩部分：第一部分在復習原子結構及元素周期表相關知識的基礎上，從原子核外電子排布的特點出發(fā)，結合元素周期表進一步探究元素在周期表中的位置與原子結構的關系。第二部分在復習元素的核外電子排布、元素的主要化合價、元素的金屬性與非金屬性周期性變化的基礎上，進一步從原子半徑、電離能以及電負性等方面探究元素性質的周期性變化規(guī)律。教學過程中應注意幫助學生根據元素原子核外電子排布特點，以及從原子半徑、電離能及電負性等方面加深對元素周期律、元素周期表及元素“位一構一性”三者關系的理解。課程目標學科素養(yǎng)1.熟知原子結構與元素周期表的

2、關系，進一步熟悉元素周期表的結構。2.能夠從原子結構的角度認識元素周期表中區(qū)的劃分?？茖W態(tài)度與社會責任：通過對元素周期表發(fā)展史的了解，認識科學家對元素周期表經歷的探索過程，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析：通過對構造原理與元素周期表分區(qū)關系的分析，了解元素周期表是微觀上原子核外電子排布的宏觀表達方式，教學重點：原子核外電子排布與元素周期表分區(qū)的關系教學難點：原子核外電子排布與元素周期表分區(qū)的關系多媒體調試、講義分發(fā)【導入新課】現代化學的元素周期律是1869年俄國科學家門捷列夫(Dmitri Mendeleev)首先創(chuàng)造的，他將當時已知的63種元素依相對原子質量大小并以表的形式排列，把有相似化學性質的元素

3、放在同一列，制成元素周期表的雛形。經過多年修訂后才成為當代的周期表。在化學教科書和字典中，都附有一張“元素周期表（英文：the periodic table of elements）”。這張表揭示了物質世界的秘密，把一些看來似乎互不相關的元素統一起來，組成了一個完整的自然體系。它的發(fā)明，是近代化學史上的一個創(chuàng)舉，對于促進化學的發(fā)展，起了巨大的作用?！拘抡n講授】一、元素周期律 元素周期系 元素周期表1.概念辨析(1)元素周期系:元素性質隨元素原子的核電荷數遞增發(fā)生周期性遞變(2)元素周期系：元素按原子核電荷數遞增排列的序列(3)元素周期表的發(fā)展歷程元素周期系只有一個，元素周期表多種多樣第一張周期

4、表門捷列夫周期表。門捷列夫周期表最重要的特征是從第四周期開始每個周期截成兩截，第17族分主副族，第八族稱為過渡元素。主副族和第八族的概念使用至今，但過渡元素的概念不同了。第二張周期表維爾納周期表，維爾納周期表是特長式周期表，每個周期一行，各族元素、過渡金屬、稀有氣體、鑭系和錒系，各有各的位置，同族元素上下對齊，盡管當時鑭系和錒系的概念尚未形成，不知道它們有多少種元素。維爾納周期表前五個周期的元素種類被完全確定2、8、8、18、18，但第六、七周期因鑭系和錒系元素種類未知而未定?，F今的元素周期表與維爾納周期表相似，但也有差異，如維爾納周期表中Be、Mg的位置與現今周期表不同。第三張玻爾周期表玻爾

5、用原子結構來解釋周期系，他認識到，2128、3946等元素的原子新增加的電子是填入內層軌道的。玻爾得知鑭（La）后14種元素基態(tài)原子有4f電子，也用方框框起，而且第六周期為32種元素，但第七周期元素所知甚少。玻爾周期表還用直線連接前后周期的相關元素（同族元素），這是因為玻爾已經知道，它們的價電子數相等?！具^渡】每周期先出現堿金屬元素，標志著建立新電子層，隨著核電荷數的增加，出現稀有氣體元素，標志著新電子層的結束，各周期元素原子的核外電子排布重復出現從ns1到ns2np6(除第一周期)的周期性變化。這就形成了元素周期系。根據構造原理得出的核外電子排布，可以解釋元素周期系的基本結構，接下來我們來分

6、析周期系中每個周期的元素數?！緦W生活動】每周期價電子排布式、最多容納的電子數及元素數【講解】第一周期從1s1開始，以1s2結束，只有兩種元素。其余各周期總是從ns能級開始，以np結束，而從ns能級開始以np結束遞增的核電荷數（或電子數）就等于每個周期里的元素數。具體數據如下：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s2 8 8 18 18 32 【講解】若以一個方格代表一種元素，每個周期排一個橫排，并按s、p、d、f分段，左側對齊，可得到如下元素周期表?！菊故尽堪磗、p、d、f將元素周期表分段?！具^渡】在元素周期表中，同族元素價層電子數相同，

7、這是同族元素性質相似的結構基礎?！緦W生活動】總結原子核外電子排布與族的關系【總結】價電子。主族元素的價電子為該元素原子的最外層電子。如堿金屬元素原子的價電子排布為ns1。副族元素的價電子與其最外層電子和次外層電子有關(鑭系、錒系元素還與次次外層的f電子有關)。如鐵元素的價電子排布式為3d64s2。主族元素。主族元素的族序數=原子的最外層電子數。同主族元素原子的價電子排布相同,價電子全部排布在ns或ns、np能級上(如下表所示)。主族序數AAAAAAA價電子構型ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5稀有氣體元素的價電子排布為ns2np6(He為1s2)。副族元素

8、：族序數BBB價電子構型(n-1)d1ns2(n-1)d2ns2(n-1)d5ns2族序數BB價電子構型(n-1)d68ns2(n-1)d10ns1(n-1)d10ns2【學生活動】仔細考察書末的元素周期表，回答下列問題(1)元素周期表共有幾個周期？每個周期各有多少種元素？為什么第一周期結尾元素的電子排布跟同族的其他周期元素的不同？(2)元素周期表共有多少個列？各列的價層電子數各為多少？同列元素價層電子數是否相等？元周期表可分為哪些族？族序有什么規(guī)律？(3)為什么在元素周期表中非金屬主要集中在右上角三角區(qū)內？【講解】(1)在周期表中，把能層數相同的元素，按原子序數遞增的順序從左到右排成橫行，稱

9、之為周期，有7個；在把不同橫行中最外層電子數相同的元素，按能層數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。(2)根據構造原理，除第一周期外，其余周期總是從ns能級開始，以np能級結束，遞增的核電荷數(或電子數)等于該周期的元素數。周期外圍電子排布各周期增加的能級元素種類第A族0族最外層最多容納電子數一1s11s221s2二2s12s22p682s、2p8三3s13s23p683s、3p8四4s14s24p684s、3d、4p18五5s15s25p685s、4d、5p18六6s16s26p686s、4f、5d、6p32七7s17s27p6

10、87s、5f、6d、7p32 提示由元素的價電子結構和元素周期表中元素性質遞變規(guī)律可知，在元素周期表中，同周期的元素從左到右非金屬性漸強，同主族元素從上到下非金屬性漸弱，結果使元素周期表右上角的元素主要呈現非金屬性。處于非金屬三角區(qū)邊緣的元素既能表現出一定的非金屬性，又能表現出一定的金屬性，因此，這些元素常被稱之為半金屬或準金屬?！窘忉屌c整理】回答上述問題和你提出的問題，并整理出你對元素周期表的新認識?！居懻摗?1)為什么副族元素又稱為過渡元素？過渡元素價層電子數跟它們的族序數有什么關系？寫出它們的價層電子排布通式。提示副族元素處于金屬元素向非金屬元素過渡的區(qū)域，因此，又把副族元素稱為過渡元素

11、。(2)按照核外電子排布，可把元素周期表劃分成5個區(qū)。除ds區(qū)外，各區(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)分別有幾個列？為什么s區(qū)（除氫元素）、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素？提示分區(qū)元素分布外圍電子排布元素性質特點s區(qū)第A族、第A族ns12除氫外都是活潑金屬元素p區(qū)第A族A族、0族ns2np16(He除外)最外層電子參與成鍵(0族元素一般不考慮)d區(qū)第B族B族、第族(n-1)d19ns12(Pd除外)次外層d能級中的電子不同程度地參與化學鍵的形成ds區(qū)第B族、第B族(n-1)d10ns12金屬元素f區(qū)鑭系、錒系(n-2)f014(n-1)d02ns2鑭系元素化學性質

12、相近;錒系元素化學性質相近（3)處于非金屬與金屬分界線上的元素常被稱為半金屬或類金屬，為什么？提示在元素周期表中位于金屬和非金屬分界線上的元素兼有金屬和非金屬的性質，位于此處的元素（如硼、硅、鍺、砷、銻等）常被稱為半金屬或類金屬（一般可用作半導體材料）。（4)在周期表里找出Cr和Cu的價層電子，它們的電子排布符合構造原理嗎？此外還有哪些元素的基態(tài)原子電子排布不符合構造原理？提示Cr和Cu的價層電子，它們的電子排布不符合構造原理，Mo、Ag、Au基態(tài)原子電子排布不符合構造原理。（5)預言119號元素基態(tài)原子最外層電子排布；預言第八周期有多少種元素。提示119號元素基態(tài)原子最外層電子排布8s1，第

13、八周期有50中元素。【講解】在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質是相似的（如鋰和鎂在過量的氧氣中燃燒均生成正常氧化物，而不是過氧化物），這種相似性稱為對角線規(guī)則。對角線規(guī)則是從相關元素及其化合物的許多性質中總結出來的經驗規(guī)則與酸反應與堿反應單質氧化物氫氧化物【課堂小結】通過本節(jié)課的學習，掌握原子結構與元素周期表的關系，提升對元素周期表的認識。下列有關元素周期表及元素周期律的說法錯誤的是A. N能層的能級數最多為3個B. Cu元素在元素周期表的ds區(qū)C. F元素在同周期中電負性最大D. 根據對角線規(guī)則，鈹和鋁的化學性質具有相似性【答案】A【解析】A.N能層的能級數為4個，故A

14、錯誤；B.根據Cu元素在元素周期表位置判斷，Cu元素在元素周期表的ds區(qū)，故B正確；C.F元素的非金屬性最強，所以F元素在同周期中電負性最大，故C正確；D.對角線規(guī)則為：沿周期表中金屬與非金屬分界線方向對角的兩主族元素性質相似，鈹和鋁位置關系符合對角線規(guī)則，物質的化學性質相似，故D正確。故選A。元素的分區(qū)及在元素周期表中的位置與元素原子的結構密不可分，下列說法正確的是 A. 所有非金屬元素都分布在p區(qū)B. s區(qū)元素的最后一個電子進入p軌道或者s軌道C. 元素周期表中B族到B族10個縱行的元素都是金屬元素D. 所有金屬元素都是過渡元素【答案】C【解析】A.周期表中大部分非金屬都分布在p區(qū)，但氫元

15、素分布在s區(qū)，故A錯誤；B.s區(qū)元素最后一個電子都進入s軌道，故B錯誤；C.元素周期表中B族到B族10個縱行的元素都是金屬元素，故C正確；D.周期表中主族中的金屬元素不屬于過渡元素，故D錯誤。故選C。已知某基態(tài)原子的電子排布式為，該元素在周期表中的位置和區(qū)分別是 A. 第四周期B族；s區(qū)B. 第四周期B族；d區(qū)C. 第四周期族；d區(qū)D. 第四周期族；ds區(qū)【答案】C【解析】由原子的電子排布式為可知共有4個電子層，為第四周期元素，價電子排布式為，為d區(qū)元素，位于第四周期族。故選C。4.元素周期表中，鈹與鋁處于對角線的位置，它們的性質相似。試回答： 元素在周期表的位置_。比較、微粒半徑的大小_。下

16、列有關Be性質的推斷正確的是_。是一種輕金屬，能與冷水反應氧化鈹具有高熔點常溫時，溶液的已知：，寫出與水反應的方程式_。【答案】第二周期第A族【解析】鈹與鋁處于對角線的位置，Al位于第三周期A族，可知Be位于第二周期第A族；故答案為：第二周期第A族；具有相同電子層結構的離子中原子序數大的離子半徑小，電子層越多，離子半徑越大，則離子半徑為；故答案為：；與冷水不反應，可知Be是一種輕金屬，但不能與冷水反應，故a錯誤；的熔點高，可知氧化鈹具有高熔點，故b正確；氯化鋁溶液顯酸性，可知常溫時，溶液的，故c正確；故答案為：bc；由可知，則與水反應的方程式為：，故答案為：。5.元素周期表的形式多種多樣，如圖

17、是扇形元素周期表的一部分，對比中學常見元素周期表，思考扇形元素周期表的填充規(guī)律，回答下列問題：寫出在長式周期表中的位置：_。在元素中，金屬性最強的是_填元素符號，元素形成的簡單離子半徑由小到大的順序是_用離子符號表示。中元素的最高價氧化物對應水化物的酸性最強的是_填化學式。寫出和的最高價氧化物對應的水化物反應的離子方程式：_。表中元素和可以形成一種淡黃色物質X，與水反應轉移的電子數為_。表中元素和可形成一種相對分子質量為66的共價化合物Y，Y分子中各原子均達到8電子穩(wěn)定結構，Y的電子式為_?！敬鸢浮康谒闹芷诘谧澹弧窘馕觥坑稍卦谥芷诒碇械奈恢每芍?，元素分別為H、C、N、O、F、Na、Mg、Al、S、Cl、Fe。為Fe元素，在長式周期表中的位置第四周期第族；在元素中，金屬性最強的是Na；離子電子層數越多，其離子半徑越大，電子層結構相同的離子，離子半徑隨著原子序數增大而減小，離子半徑由小到大的順序是；非金屬性越強最高價氧化物對應水化物的酸性越強，氯的非金屬性強于硫，所以酸性較強的是；氫氧化鋁與氫