2019-2020年《元素周期表的應用》WORD教案.doc

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2019-2020年《元素周期表的應用》WORD教案 標 題： 元素周期表的應用（教學設計） 關鍵詞： 位置—結(jié)構(gòu)—性質(zhì)的關系，周期表應用 描述： 元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，包含了元素周期律的全部意義，是研究、學習化學的工具。本節(jié)課的教學內(nèi)容把教學的重點放在培養(yǎng)學生分析、推理的能力上面，通過對具體問題的一系列探究活動，歸納得出元素在周期表中的位置、元素的原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)三者間的關系，并結(jié)合一定的練習，幫助學生學會運用元素周期表。通過一些典型事例拓展元素周期律和元素周期表在指導科學研究和生產(chǎn)實踐中的作用。 學科： 化學高中二年級第一學期（試用本）>上科版>第九章>第二節(jié)>第四課時 作者： 余方喜 單 位： 上海市松江二中 地址： 上海市松江區(qū)中山東路250號 Email: Drizzl-yu@163.com  9.2 元素周期表的應用（共4課時） 第4課時 元素周期表的應用 [設計思想] 元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，包含了元素周期律的全部意義，是研究、學習化學的工具。本節(jié)課的教學內(nèi)容，從形式上看，似乎很好理解，但要讓學生真正意識到元素周期表是學習和研究化學的工具，并能真正成為其學習中的助手就不那么容易了。往往是理論性的結(jié)論都理解，真正操作起來卻道路曲折，這就要求教師在教學的過程中對學生進行最優(yōu)化的啟發(fā)和引導，把教學的重點放在培養(yǎng)學生分析、推理的能力上面，并結(jié)合一定的練習，幫助學生學會運用元素周期表?；谶@樣的考慮，本節(jié)課結(jié)合前面學習的知識，通過對具體問題的一系列探究活動，歸納得出元素在周期表中的位置、元素的原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)三者間的關系，并拓展元素周期律和元素周期表在指導科學研究和生產(chǎn)實踐中的作用。本節(jié)課的重點是知識的應用和新舊知識的整合，要注意防止教學流于“大、空”，大談元素周期律和元素周期表的意義，空談元素周期律和元素周期表對科研、生產(chǎn)生活的指導意義。 一．教學目標 1．知識與技能 （1）元素在周期表中的位置、原子結(jié)構(gòu)和元素的化學性質(zhì)三者的關系（C）。 （2）元素周期表在科學研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用原理（A）。 2．過程與方法 （1）通過元素周期表中位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關系的建構(gòu)，關注推理歸納能力。 （2）通過元素周期表應用的學習，訓練演繹思維方法。 3．情感態(tài)度與價值觀 （1）通過對“元素周期表在指導生產(chǎn)實踐中的作用”的學習，領略到化學對個人生活和社會發(fā)展的貢獻，培養(yǎng)將化學知識應用于生產(chǎn)、生活實踐的意識。 （2）通過對元素“位、構(gòu)、性”間關系的學習，初步樹立“事物的普遍聯(lián)系”和“量變引起質(zhì)變”等辨證唯物主義觀點。 二．教學重點和難點 位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關系。 三．教學用品 多媒體 四．教學流程 1．流程圖 5位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關系總結(jié) 1 引入 3位置—結(jié)構(gòu) 6應用 2探究位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關系 4結(jié)構(gòu)—性質(zhì) 2．流程說明 引入1：介紹學習周期律和周期表的作用，明確學習目的。 位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關系2：復習舊知，明確周期表位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間存在密切關系，激發(fā)探究的欲望。 位置—結(jié)構(gòu)3：通過周期表中周期、主族劃分的依據(jù)等知識的回憶，建構(gòu)位置—結(jié)構(gòu)之間關系，并加以鞏固。 結(jié)構(gòu)—性質(zhì)4：通過結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的思想，證實結(jié)構(gòu)與性質(zhì)存在依存關系。以第三周期和ⅦA族元素為例，引導學生分析總結(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)之間的關系。 位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關系5：通過位置—結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)—性質(zhì)關系的構(gòu)建，引導學生總結(jié)位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關系，形成關系網(wǎng)絡。 應用6：通過典型例題鞏固位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關系，使學生學會應用。通過典型事例，引導學生關注周期表在科學研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用。 五．教學案例 1．教學過程 教學內(nèi)容 教師活動 學生活動 說明 [引入]元素周期律和周期表，無論在過去、現(xiàn)在和將來對化學的研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及我們學習化學都具有一定的指導作用。今天，我們一起重溫元素周期律和元素周期表，看看它究竟有哪些應用。 [板書]第四節(jié) 元素周期表的應用 明確學習目的 元素周期表中“位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)“之間的關系探究 [過渡]元素周期律和周期表告訴我們，元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)出周期性變化，元素的性質(zhì)周期性是原子核外電子排布周期性變化的結(jié)果；元素在周期表中位置與原子結(jié)構(gòu)又密切相連。這說明元素的性質(zhì)、原子結(jié)構(gòu)和該元素在周期表中的位置三者有著密切的關系。元素周期表中這個關系將指導我們更好地學習化學。 [板書]一. 周期表中“位置-結(jié)構(gòu)-性質(zhì)”之間的關系 位置與結(jié)構(gòu)的關系 [提問]元素的原子結(jié)構(gòu)與該元素在周期表中的位置有何關系？ [練習]某元素的原子序數(shù)為19，試畫出該原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖，并指出該元素屬于哪一周期，哪一主族，是什么元素？ [提問]原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)又有什么關系呢？ [板書] 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系 [展示]第三周期元素原子結(jié)構(gòu)示意圖。 [提問]總結(jié)出第三周期元素原子結(jié)構(gòu)的相同點和遞變性。 [討論]由第三周期元素的原子結(jié)構(gòu)的遞變推測第三周期元素及其物質(zhì)性質(zhì)的遞變。 [設問]那么同主族元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)之間有何聯(lián)系呢？ [討論1]同主族元素原子的核外電子排布有什么特點？它對元素的性質(zhì)有何影響？ [追問]同主族元素的性質(zhì)有何不同嗎？ [投影]鹵族元素單質(zhì)與氫氣化合的反應事實。 F2 Cl2 Br2 I2 反應條件 暗處 光照或點燃 加熱 不斷加熱 反應程度 爆炸 劇烈 緩慢 緩慢 氫化物穩(wěn)定性 很穩(wěn)定 穩(wěn)定 較穩(wěn)定 不穩(wěn)定 [討論2]根據(jù)F2、Cl2、Br2、I2分別與H2反應條件、程度以及生成的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性等方面分析同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。 [小結(jié)]同主族元素性質(zhì)既有相似性，也有遞變性；同周期元素性質(zhì)有遞變性。與原子結(jié)構(gòu)的特點正好一致。 [討論] ①原子序數(shù)=核電荷數(shù)；②周期序數(shù)=電子層數(shù)；③主族序數(shù)=最外層電子數(shù)。 [回答]該元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，第四周期，ⅠA族，鉀。 [回答]最外層電子數(shù)、原子半徑?jīng)Q定元素性質(zhì)。 [回答]相同點：電子層數(shù)相同。遞變性：核電荷數(shù)依次增多；最外層電子數(shù)依次增多；原子半徑依次減小。 [回答]第三周期元素性質(zhì)遞變： 金屬性：Na＞Mg＞Al堿性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3 Na、Mg、Al失電子能力依次減弱。 氫化物穩(wěn)定性： SiH4＜PH3＜H2S＜HCl 酸性強弱順序： H4SiO4＜H3PO4＜H2SO4＜HClO4 Si、P、S、Cl四種非金屬元素原子得電子能力逐漸增強。 [回答]同主族元素原子的最外層電子數(shù)相同，因而化學性質(zhì)具有相似性。 [回答]從上到下，同主族元素原子核外電子層數(shù)增多，原子半徑增大，原子核對最外層電子的引力減小，元素原子得電子能力減弱，失電子能力增強。因而化學性質(zhì)具有遞變性。 訓練學生組織語言及表達能力。 培養(yǎng)學生歸納總結(jié)與演繹能力。 通過實驗事實和結(jié)構(gòu)分析得出結(jié)論。 位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間關系的總結(jié) [過渡]通過上面的探究，我們知道元素的性質(zhì)是由其原子的結(jié)構(gòu)所決定的；元素在周期表中的位置反映了該元素的原子結(jié)構(gòu)和一定的性質(zhì)。元素在周期表中位置與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、位置與性質(zhì)之間存在一定的關系。下面請大家總結(jié)一下三者之間關系。 [練習1]2004年，某甲宣布發(fā)現(xiàn)了一種比F2氧化性更強的非金屬單質(zhì)，某乙宣布制得了一種比HF更穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物。試分析其可信度并體會應用了什么知識？ [練習2]R是元素周期表中第六周期ⅦA族元素,關于R的敘述,不正確的是（）A、R是一種非金屬元素；B、R的單質(zhì)常溫下是一種深顏色的固體；C、R的氫化物穩(wěn)定；D、R的最高價氧化物對應水化物是一種酸； [回答] 其中： [解答]：都不可信。因為：1、同周期元素中非金屬性最強的是F，同主族元素中非金屬性最強的是F，因此F是所有元素中非金屬性最強的。 [解答]C 元素周期表的其它應用 [設問]門捷列夫在編制元素周期表時，人類只發(fā)現(xiàn)了六十多種元素，因此他做過很多大膽的預測，如他就預測在硅和錫之間存在一種元素—“類硅”，15年后該元素被德國化學家文克勒發(fā)現(xiàn)，為了紀念他的祖國，將其命名為“鍺”。 【投影】 相對原子質(zhì)量 原子 體積 單質(zhì) 比重 二氧化物 四氯化物 比重 體積 沸點 比重 體積 類硅 72 13 5.5 4.7 22 ＜100℃ 1.9 113 鍺 72.6 13.22 5.47 4.703 22.16 86℃ 1.887 113.35 [設問]你知道門捷列夫是如何做出如此準確預測的嗎？ [講述]上述現(xiàn)象表明科學理論的一個重要價值，在于它能預測未知的事實。門捷列夫正是根據(jù)這個規(guī)律對某些元素的性質(zhì)進行大膽預測的。如周期表中第七周期的空缺位置為新的人工合成元素提供了線索。 [過渡]元素周期表對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也具有一定的指導作用。由于在周期表中位置靠近的元素性質(zhì)相似，這就啟發(fā)人們在周期表中一定的區(qū)域內(nèi)尋找特定性質(zhì)的新物質(zhì)。 [板書]二. 元素周期表的重要意義 [設問]工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上科學家是如何發(fā)揮周期表“位置相近性質(zhì)相似”的指導作用的？請大家閱讀課本回答。 [講述]歷史上氟里昂的發(fā)現(xiàn)正是科學家利用周期表“位置相近性質(zhì)相似”規(guī)律發(fā)現(xiàn)的，現(xiàn)在科學家又在周期律的指導下在努力尋找新一代致冷劑。 [小結(jié)1]科學工作者正是在元素周期律的指導下，對元素的性質(zhì)進行了系統(tǒng)的研究，推動了物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展。 [板書]1. 學習和研究化學的重要工具 [小結(jié)2]在自然科學方面，周期表為發(fā)展物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論提供了客觀依據(jù)。原子的電子層結(jié)構(gòu)與元素周期表有密切關系，周期表為發(fā)展過渡元素結(jié)構(gòu)、鑭系和錒系結(jié)構(gòu)理論、甚至為指導新元素的合成、預測新元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都提供了線索。 [板書]2. 探索科學研究和生產(chǎn)實際，如發(fā)現(xiàn)新元素、尋找新材料、尋找催化劑等 [小結(jié)3]元素周期表不僅對元素進行了分類，也揭示了一系列的科學觀念，如結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、量變引起質(zhì)變、復雜現(xiàn)象中蘊含簡潔的規(guī)律等。這對化學科學的發(fā)展起了積極的推動作用。 [板書]3. 論證了“量變質(zhì)變規(guī)律” [回答]根據(jù)元素性質(zhì)在同周期、同主族性質(zhì)的遞變規(guī)律作出的預測。 [回答] ①制造新農(nóng)藥—非金屬F、Cl、S、P等。②尋找新半導體材料—金屬與非金屬分界線附近Si、Ge等。 ③尋找新催化劑—過渡金屬。 ④尋找耐高溫、耐腐蝕材料—過渡金屬。 開拓學生視野，體會化學對人類生活和社會發(fā)展的貢獻。 2．主要板書 第四節(jié) 元素周期表的應用 一．周期表中“位置—結(jié)構(gòu)—性質(zhì)”之間的關系 二．元素周期表的重要意義 1、學習和研究化 學的重要工具； 2、指導科學研究和生產(chǎn)實踐，如發(fā)現(xiàn)新元素、尋找新材料、催化劑等； 3、論證了“量變質(zhì)變規(guī)律”； 3．相關鏈接 （1）元素周期律和元素周期表的重要意義 元素周期律和周期表，揭示了元素之間的內(nèi)在聯(lián)系，反映了元素性質(zhì)與它的原子結(jié)構(gòu)的關系，在哲學、自然科學、生產(chǎn)實踐各方面都有重要意義。 在哲學方面，元素周期律揭示了元素原子核電荷數(shù)遞增引起元素性質(zhì)發(fā)生周期性變化的事實，有力地論證了事物變化的量變引起質(zhì)變的規(guī)律性。元素周期表是周期律的具體表現(xiàn)形式，它把元素納入一個系統(tǒng)內(nèi)，反映了元素間的內(nèi)在聯(lián)系，打破了曾經(jīng)認為元素是互相孤立的形而上學觀點。通過元素周期律和周期表的學習，可以加深對物質(zhì)世界對立統(tǒng)一規(guī)律的認識。 在自然科學方面，周期表為發(fā)展物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論提供了客觀依據(jù)。原子的電子層結(jié)構(gòu)與元素周期表有密切關系，周期表為發(fā)展過渡元素結(jié)構(gòu)、鑭系和錒系結(jié)構(gòu)理論、甚至為指導新元素的合成、預測新元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都提供了線索。元素周期律和周期表在自然科學的許多部門，首先是化學、物理學、生物學、地球化學等方面，都是重要的工具。 在生產(chǎn)上的某些應用 由于在周期表中位置靠近的元素性質(zhì)相似，這就啟發(fā)人們在周期表中一定的區(qū)域內(nèi)尋找新的物質(zhì)。 ①農(nóng)藥多數(shù)是含Cl、P、S、N、As等元素的化合物。 ②半導體材料都是周期表里金屬與非金屬接界處的元素，如Ge、Si、Ga、Se等。 ③催化劑的選擇：人們在長期的生產(chǎn)實踐中，已發(fā)現(xiàn)過渡元素對許多化學反應有良好的催化性能。進一步研究發(fā)現(xiàn)，這些元素的催化性能跟它們原子的d軌道沒有充滿有密切關系。于是，人們努力在過渡元素（包括稀土元素）中尋找各種優(yōu)良催化劑。例如，目前人們已能用鐵、鎳熔劑作催化劑，使石墨在高溫和高壓下轉(zhuǎn)化為金剛石；石油化工方面，如石油的催化裂化、重整等反應，廣泛采用過渡元素作催化劑，特別是近年來發(fā)現(xiàn)少量稀土元素能大大改善催化劑的性能。 ④耐高溫、耐腐蝕的特種合金材料的制?。涸谥芷诒砝飶蘑驜到ⅥB的過渡元素，如鈦、鉭、鉬、鎢、鉻，具有耐高溫、耐腐蝕等特點。它們是制作特種合金的優(yōu)良材料，是制造火箭、導彈、宇宙飛船、飛機、坦克等的不可缺少的金屬。 ⑤礦物的尋找：地球上化學元素的分布跟它們在元素周期表里的位置有密切的聯(lián)系?？茖W實驗發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：相對原子質(zhì)量較小的元素在地殼中含量較多，相對原子質(zhì)量較大的元素在地殼中含量較少；偶數(shù)原子序的元素較多，奇數(shù)原子序的元素較少。處于地球表面的元素多數(shù)呈現(xiàn)高價，處于巖石深處的元素多數(shù)呈現(xiàn)低價；堿金屬一般是強烈的親石元素，主要富集于巖石圈的最上部；熔點、離子半徑、電負性大小相近的元素往往共生在一起，同處于一種礦石中。在巖漿演化過程中，電負性小的、離子半徑較小的、熔點較高的元素和化合物往往首先析出，進入晶格，分布在地殼的外表面。 有的科學家把周期表中性質(zhì)相似的元素分為十個區(qū)域，并認為同一區(qū)域的元素往往是伴生礦，這對探礦具有指導意義。 （2）元素周期表的應用 元素周期表可以找出元素之間的聯(lián)系,也方便了一些元素知識的歸納,對學習元素和化合物的性質(zhì)有幫助.,單質(zhì)的晶體類型和熔點,元素的酸減性,單質(zhì)的氧化性還原性,元素的氣態(tài)氫化物,元素的最高氧化物水化物等重要的化學性質(zhì)都在元素周期表中有所體現(xiàn)。 單質(zhì)的顏色和狀態(tài) 金屬元素單質(zhì)以銀白色和灰白色為主。有色的常見的有：銅是紅色的，金是黃色的。但在第六周期下方的有些主族金屬也略有淺的顏色，比如銫有微黃色，鋇也有微黃色，錢蘭白色。非金屬的顏色也有一定規(guī)律性，基本上常常是上邊的淺貨無色，越下邊越深，但到與兩性金屬交界處的非金屬常帶有明顯的金屬顏色。 單質(zhì)的晶體類型和熔點 氣態(tài)的有氫、氮、氟、氯和惰氣，在上方和右方。液態(tài)的金屬有汞，液態(tài)的非金屬只有溴。單質(zhì)的固態(tài)時晶體基本類型在周期表中也有一定區(qū)域。非金屬中碳、硅、硼是高熔點的原子晶體。其他非金屬是分子晶體，金屬一般全是金屬晶體，只有鍺有些特殊，它基本上是原子晶體。 元素的酸堿性 元素呈酸就是元素水化物的氧化物呈酸性，元素呈堿就是元素水化物的氧化物呈堿性。兩性元素是其氧化物既能與酸反應又能同堿反應。 單質(zhì)的氧化性還原性 單質(zhì)的氧化性主要體現(xiàn)在非金屬，金屬元素全是還原性的單質(zhì)，非金屬中有一部分在單質(zhì)時體現(xiàn)出還原性，當然他們在某些時候也體現(xiàn)出氧化性。 元素的氣態(tài)氫化物 用周期表可以歸納常見元素的氣態(tài)氫化物的一些性質(zhì)。隨元素的非金屬性變化，氫化物的穩(wěn)定性也相應變化，大體上向上，向右穩(wěn)定性比向下向左的穩(wěn)定性好。從氣態(tài)氫化物的可燃性也可以看出這一點。 可燃 可燃 不可燃 不可燃 自燃 極易燃 可燃 不可燃 六．教學反思 本節(jié)課是從元素周期律和周期表的有關知識復習中引導學生總結(jié)位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關系，采用演繹、歸納相結(jié)合的方式。根據(jù)學生情況，教師也可從具體題目入手，在學生對元素的“位、構(gòu)、性”之間的關系有直觀的認識，采用歸納、抽象的方式，體會元素周期表中位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關系以及在化學學習上的指導作用。元素周期表在生產(chǎn)實踐和科學研究等方面的重要作用，是學生感興趣的內(nèi)容，有條件的學校通過指導學生自己閱讀、查找資料，尋找周期表在科學研究與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應用，開拓學生視野，使學生對周期表在科學研究、化學對人類生活和社會發(fā)展的貢獻有深切的情感體驗。