教學設計 第四章 第一節(jié) 第三課時《原子結構與元素的性質》 高一化學人教版（2019）必修第一冊

第四章物質結構元素周期律4.1.2原子結構與元素的性質一、教材分析本課時是教材第四章第一節(jié)第二課時的內容，該課時是在學習了原子結構和元素周期表的基礎上，以堿金屬和鹵族元素為代表，深入研究兩個主族元素的原子結構、元素性質的相似性和遞變性。通過該課時的學習，可以讓學生對于同主族元素性質有較清晰的認識，對于常見的活潑金屬和活潑非金屬有一定的了解。通過對堿金屬元素和鹵族元素性質的研究來探究元素性質與原子結構的關系，能夠知道金屬和非金屬在元素周期表中的位置及其性質的遞變規(guī)律。在新教材的編排中，更加注重概念理論知識的建構過程和各部分知識間的聯(lián)系。核心教學活動凸現(xiàn)了概念理論的建構過程，更注重科學學習方法的教育。二、學情分析在之前的學習中，學生已經知道了原子核外電子排布的規(guī)律，能夠給出主族元素的核外電子排布；學生也知道元素周期表中元素的排列是由該元素原子的核外電子排布決定的，能夠明確主族元素的電子層數(shù)、最外層電子數(shù)與其在周期表中的位置之間的關系；同時在第二章的學習中，學生知道了金屬鈉和非金屬氯的基本性質。但是，學生沒有清晰的元素變化規(guī)律的認識，還不能將周期表與元素的原子結構以及元素性質相聯(lián)系。通過本課時的學習，學生可以建立同主族元素性質的相似和遞變的簡單模型，為今后元素周期律的學習打下堅實的基礎。三、素養(yǎng)目標【教學目標】1.通過展示-探討-總結的教學環(huán)節(jié)，初步掌握元素的性質與原子結構的關系、初步學會總結元素的性質遞變規(guī)律的能力。2.通過問題探究和討論交流，進一步掌握化學理論知識的學習方法—邏輯推理法、抽象思維法、總結歸納法。3.通過對同主族元素性質的探究，使學生融入科學活動和科學思維中，體驗科學研究的過程和認知的規(guī)律性，在認識上和思想方法上都得到提升?！驹u價目標】1.通過對堿金屬及鹵族元素性質遞變性的實驗探究，診斷并發(fā)展學生實驗探究的水平（定性水平和定量水平）。2.通過對原子結構影響化學性質的分析及總結，診斷并發(fā)展學生對元素“位-構-性”的認識進階（物質水平、元素水平、微粒水平）和認識思路的結構化水平（視角水平、內涵水平）。3.通過對陌生元素性質的探究及應用的預測及驗證，診斷并發(fā)展學生對化學價值的認識水平（學科價值視角）。四、教學重難點1.堿金屬元素、鹵族元素化學性質變化規(guī)律2.原子結構決定元素性質的思想方法的確定五、教學方法歸納、實驗探究、演繹六、教學設計思路提出問題—實驗探究—理論結論（堿金屬的原子結構特點和性質遞變規(guī)律）—理論預測（鹵素的原子結構特點和性質遞變規(guī)律）—實驗驗證—總結規(guī)律—應用規(guī)律。符合學生從實踐到理論，再以理論指導新的實踐的認知規(guī)律，有效建構學生的知識體系。七、教學流程以元素周期表的排布原則為導入，引入原子結構與元素性質存在相關性。以典型金屬元素所在IA族的堿金屬元素為研究對象，通過實驗探究，對比鉀和鈉性質上的相同點和不同點；在此基礎上，引導學生從原子結構層面分析性質差異的原因；從局部到整體，總結出堿金屬一族元素性質的相似性及遞變性，并進行堿金屬元素的性質預測。利用已學堿金屬的研究方法，預測鹵族元素結構和性質的關系；利用已有的科學事實，證明鹵族元素結構和性質的關系；逐步累積演進，實現(xiàn)學習進階，利用已有的科學事實，證明鹵族元素結構和性質的關系。結合堿金屬及鹵族元素，總結得出元素性質與原子結構的關系。學生對結構決定性質這一原則有了進一步的整體認識，既保證了知識關聯(lián)結構化，同時建構了完整的假設-驗證-歸納-總結-預測的學習過程。本節(jié)課應用視頻、演示實驗、學生分組實驗、小組合作討論等多種教學方式激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生思維的深刻性、觀察、動手能力及合作意識。八、教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動堿金屬元素性質的相似性和遞變性環(huán)節(jié)一：實驗探究，總結異同我們知道，第一張元素周期表是俄國化學家門捷列夫發(fā)表的，但是門捷列夫并不是第一個嘗試給各種化學元素排序的科學家，但為什么門捷列夫繪制的周期表轟動了整個科學界呢？門捷列夫的偉大之處就是他在元素周期表中，給當時的未知元素留出了空位。更令人驚訝的是，他準確的預言了其中很多未知元素的性質。那么門捷列夫是根據(jù)什么預言未知元素的性質的呢？通過本節(jié)課的學習，同學們就能找到答案。觀看短視頻，感知物質性質與結構之間的微妙關系研究元素時，人們經常把周期表中同族元素放在一起研究，是因為他們之間存在某種內在聯(lián)系。這種內在聯(lián)系是什么呢？我們將從他們的結構和性質關系入手。根據(jù)表格信息，請總結堿金屬的物理性質有什么相似性和規(guī)律性?！究偨Y】單質的顏色，除銫外，都呈銀白色，狀態(tài)柔軟，密度小，熔點低。展示堿金屬元素問題1：金屬鈉與鉀處于同一主族，他們的性質是否存在相似之處？交流討論，得出假設：金屬鈉具有強還原性，可與水和氧氣發(fā)生反應。金屬鉀與鈉處于同一主族，具有相似的性質，也能與水和氧氣發(fā)生反應。金屬鉀與水和氧氣反應的現(xiàn)象與金屬鈉有何異同，我們通過一組對照實驗來驗證一下。播放視頻（立足于舊知，激發(fā)學生的探究意識）請根據(jù)實驗現(xiàn)象，總結金屬鈉與鉀的性質差異觀看實驗視頻，觀察現(xiàn)象異同，總結性質差異。環(huán)節(jié)二理論分析，對比歸納從實驗現(xiàn)象可知金屬鈉與鉀均能與水和氧氣發(fā)生反應，表現(xiàn)為強還原性，并且金屬鉀的反應更加劇烈。問題2：結構決定性質，金屬鈉和鉀的原子結構又存在什么異同之處？查閱元素周期表，填寫教材P5中的表格，對比堿金屬的原子結構示意圖，歸納堿金屬原子結構的相同點和不同點?！練w納】相同點：最外層只有一個電子不同點：隨著核電荷數(shù)的增加，原子的電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大?！舅伎寂c交流】：通過觀察和回憶鉀和鈉的實驗，你認為鉀和鈉性質的相似性和不同點與它們的原子結構有什么關系呢？鉀和鈉都能與氧氣和水反應，性質相似，是因為它們的最外層都是有1個電子，而鉀比鈉反應更劇烈，是因為鉀原子比鈉原子多一個電子層。環(huán)節(jié)三：歸納總結，性質預測【思考與交流2】歸納整個堿金屬元素性質與原子結構的關系，并預測鋰和銣的性質?！緦W生歸納】①堿金屬元素最外層都有1個電子，它們的化學性質相似，都能與氧氣、水反應。②堿金屬從鋰到銫，隨著電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減弱，失電子越來越易，與氧氣、水反應越來越劇烈。③鋰反應沒有鈉劇烈，銣反應比鉀劇烈。【預測】已知鎂分別能與氧氣和水反應。1.請預測鈣的性質2.請設計實驗驗證鎂與鈣金屬性的強弱根據(jù)堿金屬性質遞變性及金屬鎂的性質合理推測鈣的性質。鹵族元素性質的相似性和遞變性環(huán)節(jié)四：類比演繹，預測規(guī)律【過渡】通過堿金屬的學習，我們已經知道了最外層電子數(shù)都為1個電子的堿金屬原子結構和性質的關系，那同學們能不能類推鹵族元素結構和性質的相似性和遞變性呢？【類推】相似性：最外層電子數(shù)都為7，都易得一個電子，都有氧化性。遞變性：從氟到碘，電子層數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減弱，得電子越來越難，氧化性逐漸減弱?！緦W與問】根據(jù)鹵族元素的原子結構，請你試著推測一下氟、氯、溴、碘在化學性質上所表現(xiàn)的相似性和遞變性。環(huán)節(jié)五：實驗事實，驗證規(guī)律如何證明我們的預測是否正確呢？除了實驗，我們還可以通過一些科學家已經得出的客觀事實來證明我們的結論？例如教材第8頁鹵素單質與氫氣的反應。請根據(jù)反應事實，總結鹵素與氫氣反應的規(guī)律性變化。相似性：鹵素單質均為雙原子分子，均能與氫氣反應生成氫化物。遞變性：從F2到I2，與氫氣反應越來越難，氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱。類似比較金屬活潑性強弱，證明鹵素元素的非金屬性強弱也可以通過鹵素單質間的置換反應?！緦嶒?-1】完成下列實驗，觀察現(xiàn)象。寫出有關反應的化學方程式。根據(jù)現(xiàn)象寫出方程式，比較以上三個反應氧化劑、氧化產物的氧化性強弱。得出結論：Cl2＞Br2＞I2【教師】閱讀教材P8資料卡片，鹵素單質在物理性質上同樣存在相似性和遞變性?！練w納】從F2到I2，顏色逐漸加深，密度逐漸增大，熔、沸點逐漸增大，狀態(tài)逐漸從氣體→液體→固體歸納深化環(huán)節(jié)六：回扣主題，拓展應用【教師總結】通過比較堿金屬和鹵族元素，我們可以看出，元素的性質與原子結構有密切的練習，特別是與最外層電子數(shù)有關，結構的相似的一族元素，在化學性質上表現(xiàn)出相似性和遞變性。拓展到整個元素周期表，同主族元素從上到下，金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。思考，總結，內化已知堿金屬和鹵族元素的遞變性質，請根據(jù)已有科學事實，總結出判斷金屬性，非金屬性強弱的依據(jù)。【學生歸納】（研究方法）元素的性質強弱比較九、板書設計元素的性質與原子結構（一）堿金屬結構（從Li到Cs）→性質同：最外層為1e-都能與氧氣和水反應異：電子層數(shù)↗，原子半徑↗，與氧氣和水反