元素周期律和元素周期表

第一單元復習從容說課本章的重點是元素周期律和元素周期表，要深刻地理解并運用它們，必須以有關原子結構、核外電子排布的知識作基礎。元素周期表中同周期、同主族元素性質的遞變規(guī)律，包括分析簡單化合物的形成等都是在原子結構的基礎上建立起來的，否則，元素周期律和周期表就成了無源之水、無本之木。因此，掌握有關原子結構的知識，是深刻理解元素周期律和運用元素周期表必不可少的。另外，復習有關這部分內容時，因概念較多，單純的講述、整理和歸納會因內容的抽象而顯得有些枯燥。為此，本節(jié)課主要用了問答式的教學方法，并講練結合，使所授內容和練習互為補充。三維目標知識與技能1．理解原子的組成及同位素的概念。掌握原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)，以及質量數(shù)與質子數(shù)、中子數(shù)之間的相互關系2．以第一、二、三周期的元素為例，掌握核外電子排布規(guī)律3．理解離子鍵、共價鍵的含義。了解鍵的極性過程與方法1．培養(yǎng)學生的空間想象能力、抽象思維能力、科學的分析推理能力。2．學會運用所學知識的能力。情感、態(tài)度與價值觀1．使學生初步意識到物質的結構決定物質的性質。2．科學地、辯證地看問題。教學重點：1.原子的組成及同位素的概念。2.掌握原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)，以及質量數(shù)與質子數(shù)、中子數(shù)之間的相互關系。3.理解離子鍵、共價鍵的含義。教學難點：1．原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)，以及質量數(shù)與質子數(shù)、中子數(shù)之間的相互關系。2．用電子式表示離子化合物或共價化合物的形成過程。教具準備：多媒體課件、投影儀。eq\o(\s\up7(),\s\do5(教學過程)):導入新課[師]《物質結構元素周期律》這一章的概念較多，理論性又強。為了使大家對本章知識有更深的認識和理解，我們來歸納和整理一下已學知識，同時以練習作載體，對本章知識加以鞏固。板書：復習課推進新課[師]首先我們來復習原子結構的有關知識。板書：一、原子結構[師]組成原子的粒子有哪些？它們怎樣構成原子？[生]組成原子的粒子有質子、中子和電子。質子和中子共同構成原子核，居于原子中心，電子在核外高速運動。學生回答時，教師板書：板書：原子(eq\o\al(A,Z)X)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(質子(Z),中子(N))),核外電子))[師]原子序數(shù)、核電荷數(shù)由哪種粒子決定？它們之間是什么關系？[生]由質子數(shù)決定。原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質子數(shù)＝核外電子數(shù)。板書：原子序數(shù)、核電荷數(shù)[師]元素的種類由什么粒子決定？[生]由核電荷數(shù)即核內質子數(shù)決定。板書：決定元素種類[師]原子的質量數(shù)由什么粒子決定？它們相互之間的關系是什么？[生]由質子數(shù)和中子數(shù)共同決定。質量數(shù)等于質子數(shù)和中子數(shù)之和。板書：質量數(shù)A＝Z＋N[師]同位素與核素(即原子種類)與哪種粒子密切相關？[生]與核內中子數(shù)。板書：決定原子種類(同位素)[師]原子的相對原子質量由什么粒子決定？[生]由原子核即質子數(shù)和中子數(shù)共同決定。[師]原子的相對原子質量近似等于質量數(shù)。[師]元素的相對原子質量又是由什么決定的？[生]由元素的各種同位素的相對原子質量及其在自然界中的原子個數(shù)百分比決定。[師]原子是否帶電取決于什么？怎樣確定？[生]取決于核內質子數(shù)和核外電子數(shù)。若兩者數(shù)目相等，原子呈電中性；若質子數(shù)小于核外電子數(shù)，原子帶負電，為陰離子；若質子數(shù)大于核外電子數(shù)，原子帶正電，為陽離子。[師]原子結構的有關問題可以看下表。多媒體展示：原子結構及離子結構中各種基本粒子間的關系原子種類粒子之間的關系中性原子原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝核內質子數(shù)＝核外電子數(shù)質量數(shù)質子數(shù)＋中子數(shù)陽離子原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝核內質子數(shù)＝核外電子數(shù)＋n陰離子原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝核內質子數(shù)＝核外電子數(shù)－m[師]請大家根據(jù)以上知識做以下練習。多媒體展示：[練習]觀察eq\o\al(35,17)Cl－粒子，完成下列問題：(1)所含質子數(shù)________，中子數(shù)________，電子數(shù)________，質量數(shù)________。(2)該粒子的結構示意圖________；電子式________。(3)它與eq\o\al(35,17)Cl、eq\o\al(37,17)Cl之間的關系是__________。(4)它與eq\o\al(35,17)Cl的半徑大小的關系是__________。(5)已知Cl元素的相對原子質量為35.5，可知eq\o\al(35,17)Cl、eq\o\al(37,17)Cl原子在自然界的原子質量分數(shù)之比為__________。學生活動，教師巡視：答案：(1)17181835(3)它與eq\o\al(35,17)Cl是同種核素的粒子；與eq\o\al(37,17)Cl互為同位素(4)eq\o\al(35,17)Cl－的半徑大于eq\o\al(35,17)Cl的原子半徑(5)3∶1[師]學習原子的結構時，要注意，并非所有的原子核內都有中子，如eq\o\al(1,1)H原子核中就無中子；同一種元素的同位素只與核內中子數(shù)有關，而與核外電子數(shù)無關。如eq\o\al(35,17)Cl與eq\o\al(37,17)Cl是同位素的關系，而eq\o\al(35,17)Cl－與eq\o\al(37,17)Cl也是同位素關系。多媒體展示：【例題】R原子的核內質子數(shù)為m，中子數(shù)為n，則下列敘述錯誤的是()A．這種元素的相對原子質量為m＋nB．不能由此確定該元素的相對原子質量C．其原子質量與原子質量之比約為(m＋n)∶12D．原子核內中子數(shù)為n的原子可能是R原子的同位素[師]本題為概念性較強的綜合題。由于大多數(shù)元素存在同位素，各同位素原子在自然界中又有各自的原子個數(shù)百分比，元素的相對原子質量是按各種天然同位素原子所占的一定百分比求出的平均值。根據(jù)題給信息，我們只能知道這種原子的質量數(shù)為m＋n，至于它有無天然同位素，各同位素在自然界中的原子個數(shù)百分比均無法判斷。故不能確定這種元素的相對原子量，故A不正確，B正確。原子的相對質量是以12C質量的1/12作為標準，其他原子的質量跟它相比較所得的數(shù)值。相對原子質量的近似值即為質量數(shù)。設R原子的實際質量為m(R)g，則有eq\f(m,\f(m(12C),12))≈m＋n即eq\f(m(R),m(12C))＝eq\f(m＋n,12)所以選項C正確。對于D選項，根據(jù)概念，質子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱同位素，現(xiàn)兩者中子數(shù)相同，若質子數(shù)相同，則為同一種原子；若質子數(shù)不同，則為兩種元素。所以不可能形成同位素，故D錯。綜合以上分析，正確的選項應是AD。綜合練習質量數(shù)為32，有16個中子的原子R，允許存在的粒子組是()A．R2＋、RO2、RO3B．R2－、RO2、RO3C．R－、ROeq\o\al(2－,4)、R2Oeq\o\al(2－,7)D．R＋、RO、ROeq\o\al(2－,3)[生]該原子R的核外電子數(shù)＝質子數(shù)＝質量數(shù)－中子數(shù)＝32－16＝16，原子結構示意圖為，最外層有6個電子，容易得到2個電子使最外層達到8個電子的穩(wěn)定結構，形成R2－；在一定條件下，也可失去最外層上的6個電子，次外層變?yōu)樽钔鈱?，化合價為＋6。由題設條件知該元素為硫，＋4價的硫也能存在。分析選項，B符合題意。[師]上述解題思路主要是運用規(guī)律法，但本題若用列舉法顯得更簡捷些。當判斷R為硫時，列舉硫已存在的物質：S2－、SO2、SO3、SOeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,4)、S2Oeq\o\al(2－,3)等，很快得答案。[過渡]具有相同核電荷數(shù)的同一類原子總稱為元素，而元素的性質與該元素原子的核外電子排布密切相關。因此，了解元素原子核外電子排布的規(guī)律是我們學習化學所必需的。[師]請大家說出原子核外電子排布的一般規(guī)律：板書：核外電子排布規(guī)律eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(各電子層最多容納2n2個,最外層不超過8個,次外層不超過18個,最先排布在能量較低的電子層里))[師]知道以上規(guī)律，我們就可以用原子的結構示意圖來表示原子的結構。如氧原子可表示為。其中1～20號元素的原子結構示意圖是我們所必須熟悉的。板書：表示方法、結構示意圖問：元素的化學性質，與哪層電子的關系最密切？[生]與元素原子最外層上的電子數(shù)關系最密切。[師]正因為如此，在研究物質的結構和性質時，為了簡便起見，我們引進了電子式的概念。這樣，原子結構的表示方法可以用結構簡圖，也可以用電子式。如O原子的電子式為板書：電子式，如[師]電子式不僅可以用來表示原子，還可以用來表示離子、化合物，以及化合物的形成過程。多媒體展示：原子核外電子排布規(guī)律核外電子排布規(guī)律1各電子層最多能容納2n2個電子即電子層序號1234567代表符號KLMNOPQ最多電子數(shù)2818325072982最外層電子數(shù)目不超過8個(K層為最外層時不超過2個)3次外層電子數(shù)最多不超過18個，倒數(shù)第三層不超過32個4核外電子總是盡可能先排滿能量最低、離核最近的電子層，然后才由里往外，依次排在能量較高，離核較遠的電子層注意事項1.以上幾點是相互聯(lián)系的，不能孤立地理解，必須同時滿足各項要求2．上述乃核外電子排布的初步知識，只能解釋1～18號元素的結構問題，若要解釋更多問題，有待進一步學習核外電子排布所遵循的其他規(guī)律原子結構示意圖和離子結構示意圖原子結構的表示方法要理解圖中各符號的含義。例：氯原子，圓圈內表示原子的質子數(shù)，要注意正號；弧線表示電子層，弧線內數(shù)字表示該層中的電子數(shù)。離子結構示意圖中各符號含義一樣，但注意原子結構示意圖中質子數(shù)等于核外電子數(shù)，而離子結構示意圖中質子數(shù)與核外電子數(shù)不相等。如電子式電子式是在元素符號周圍用小黑點或“×”表示該元素原子的最外層電子數(shù)的式子。小黑點或“×”的數(shù)目即為該原子的最外層電子數(shù)。如[師]元素原子在參加化學反應時，其電子層結構將趨向于何種變化？[生]原子在參加化學反應時，都有使最外層電子形成穩(wěn)定結構的傾向。[師]原子和原子相遇發(fā)生反應時，必形成化學鍵。板書：二、化學鍵[師]那么，原子和原子通常通過什么方式趨向于穩(wěn)定結構呢？[生]通過得失電子或形成共用電子對。[師]原子得失電子以后可分別形成陰、陽離子，陰、陽離子之間可通過靜電作用而形成化合物，這種靜電作用我們又把它叫做什么？舉出幾種粒子間存在這種作用的物質。[生]陰、陽離子之間的這種靜電作用叫離子鍵。如Na2O2、NaOH、NaCl中均含有離子鍵。[師]那么，原子通過共用電子對結合成物質的這種作用又叫什么呢？舉例說明。[生]叫共價鍵。如H2分子中的氫原子和氫原子之間，HCl分子中的氫原子與氯原子之間都形成共價鍵。[師]離子鍵和共價鍵都屬于化學鍵，它們屬兩種不同類型的化學鍵。板書：化學鍵eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(離子鍵,共價鍵))[師]H2分子中的H—H鍵與HCl分子中的H—Cl鍵是否相同？為什么？[生]不相同。H2分子中的H—H鍵的共用電子對未發(fā)生偏移，為非極性共價鍵；HCl分子中，H—Cl鍵的共用電子對偏向Cl原子，是極性共價鍵。[師]很好。因此共價鍵又分為極性鍵和非極性鍵兩類。板書：極性鍵、非極性鍵多媒體展示：化學鍵、離子鍵、共價鍵的概念化學鍵定義晶體或分子內直接相鄰的兩個或多個原子之間強烈的相互作用，通常叫做化學鍵強烈的體現(xiàn)形式使原子間形成一個整體，彼此不能發(fā)生相對移動，只能在一定平衡位置振動。破壞這種作用需消耗較大能量離子鍵定義陰、陽離子間通過靜電作用所形成的化學鍵叫做離子鍵本質陰、陽離子間的靜電作用形成條件和原因穩(wěn)定的陽離子穩(wěn)定的陰離子形成過程表示方法影響強度的因素及對物質的影響1．離子半徑：離子半徑越小，作用越強。含有該鍵的離子化合物的熔沸點就越高2．離子電荷：離子電荷越多，作用越強。含有該鍵的離子化合物的熔沸點就越高定義原子間通過共用電子對所形成的化學鍵，叫共價鍵形成條件一般是非金屬元素之間形成共價鍵，成鍵原子具有未成對電子本質成鍵的兩原子核與共用電子對的靜電作用表示方法1．電子式：2．結構式：H—Cl形成過程分類分類依據(jù)：共用電子對是否發(fā)生偏移非極性鍵定義：共用電子對不偏向任何一方特點：存在于同種原子之間A—A單質、共價化合物、離子化合物中都可能含有非極性鍵例：Cl2、H2O2、Na2O2極性鍵定義：共用電子對偏向得電子能力強的原子的一方特點：存在于不同種原子之間B—A共價化合物、離子化合物中都可能含有極性鍵[師]舉出一種同時含有極性鍵和非極性鍵的化合物。[生]H2O2[師]寫出其電子式。找一個同學在黑板上寫：答案：[師]請同學們做以下練習。多媒體展示：[練習]以下說法不正確的是()A．使干冰發(fā)生物理變化需克服范德華力B．使干冰發(fā)生化學變化主要是破壞共價鍵C．使氯化鈉晶體發(fā)生化學反應需破壞離子鍵D．化學鍵存在于原子之間，也存在于分子之間學生思考并回答。[師]干冰是由CO2分子組成的，其分子之間的作用力是分子間作用力，即范德華力。當發(fā)生物理變化時，僅僅是分子之間的距離發(fā)生了變化，需克服范德華力；當發(fā)生化學變化時，即原子參加反應，需要克服碳氧鍵的作用，即破壞共價鍵。所以，A、B均正確。C項的氯化鈉晶體是由鈉離子和氯離子構成，其間存在的作用力是離子鍵。因此，發(fā)生化學反應時需克服離子鍵。D項化學鍵應是相鄰的原子間強烈的相互作用，它不存在于分子之間，所以D項錯。答案：D課堂小結本節(jié)課我們復習了原子結構，原子核外電子排布的規(guī)律及與之密切相關的一些概念。希望同學們能在搞清這些概念內涵的基礎上，學會應用這些概念解決一些具體的問題。eq\o(\s\up7(),\s\do5(板書設計))復習課一、原子的結構二、化學鍵化學鍵eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(離子鍵,共價鍵\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(極性鍵,非極性鍵)))) eq\o(\s\up7(),\s\do5(活動與探究))1～17號元素的結構特點和特殊性質H：原子半徑最??；外層電子數(shù)＝周期數(shù)；電子總數(shù)＝電子層數(shù)；ⅠA族中能形成共價化合物的元素；在化合物中，其數(shù)目改變對質量分數(shù)變化影響不大；原子序數(shù)最??；成酸、堿的必要元素；單質密度最小；單質可由金屬與水或酸反應得到；也是電解水產物之一；與氧可生成兩種液態(tài)化合物H2O，H2O2。He：最外層屬飽和結構，但不是8個電子；電子總數(shù)是電子層數(shù)的兩倍。質量數(shù)為4，不要誤以為是2。Li：最外層電子數(shù)是次外層的一半；不能形成過氧化物。密度最輕的金屬；保存于石蠟中。Be：最外層電子數(shù)＝次外層電子數(shù)；最外層電子數(shù)＝電子層數(shù)；氧化物為BeO；價態(tài)＋2價。B：最外層電子數(shù)比次外層多一個；BF3屬非極性分子；氫化物為B2H6；硼酸可洗滌濺在皮膚上的堿液；H3BO3為一元酸；硼砂是硼酸鹽玻璃材料。C：最外層電子數(shù)是次外層的兩倍；是形成化合物最多的元素；有金剛石，石墨，C60等碳的同素異形體。N：最外層電子比次外層電子多3個；單質在空氣中含量最多，除稀有氣體外它算是難以與其他物質反應的了?；瘜W肥料的三元素之一。氫化物為NH3，氣態(tài)氫化物水溶液唯一呈堿性的物質。O：最外層電子數(shù)是次外層的三倍；地殼中含量最多；占空氣體積的21%；與金屬生成金屬氧化物；有一些特殊化合物形成；O2能助燃。F：最外層電子數(shù)比次外層多5個；除H外，前18號元素原子半徑最??；無正價；不能被任何物質氧化；能與水反應置換出水中的氧；CaF2難溶，AgF能溶于水，HF為弱酸。Ar：它的最外電子層結構為8電子穩(wěn)定結構，Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等簡單陰、陽離子具有與Ar原子相同的電子層結構。應當熟記。Na：最外層電子數(shù)是次外層的1/8，是最內層的1/2；前18號主族元素中原子半徑最大；堿為NaOH，有Na2O、Na2O2等氧化物；Na2O2漂白及與H2O，CO2反應放出O2；與K的合金是原子能反應堆的導熱材料。Mg：最外層電子數(shù)＝最內層電子數(shù)，次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的4倍。Mg(OH)2是難溶性中強堿；Mg遇熱水反應可放出H2。Al：最外層比次外層少5個電子；最外層電子數(shù)＝電子層數(shù)；Al既能和酸反應又能和堿反應，Al2O3是兩性氧化物；Al(OH)3是兩性氫氧化物，Al是地殼中含量最多的金屬元素。Al2(SO4)3與NaHCO3制滅火器。Si：最外層電子數(shù)是次外層的一半，是最內層的兩倍；地殼中含量排第二位；H2SiO3比H2CO3酸性弱；SiO2是制硅酸鹽水泥的原料，玻璃的主要成分。P：最外層比次外層少3個電子；P4是分子晶體；純H3PO4通常為固體，相對分子質量與H2SO4相同，均為98。S：最外層比次外層少2個電子；最外層與最內層電子數(shù)之和＝次外層電子數(shù)；氫化物(H2S)有臭雞蛋氣味；硫鐵礦(黃鐵礦)FeS2中S呈－1價。eq\o(\s\up7(),\s\do5(參考練習))一、選擇題1．eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、H＋、H2是()A．氫的五種同位素B．五種氫元素C．氫元素的五種不同粒子D．五種氫原子2．已知元素X、Y的核電荷數(shù)分別是a和b，它們的離子Xm＋和Yn－的核外電子排布相同，則下列關系式中正確的是()A．a＝b＋m＋nB．a＝b－m＋nC．a＝b＋m－nD．a＝b－m－n3．下列敘述正確的是()A．CO2分子間存在著非極性共價鍵B．CO2分子內存在著極性共價鍵C．SO2與H2O反應的產物是離子化合物D．鹽酸中含H＋和Cl－，故HCl為離子化合物4．下列有關敘述正確的是()A．簡單離子eq\o\al(29,a)An＋核外有x個電子，A的質量數(shù)可表示為2(x＋n)B．Z元素的某同位素En－，核外共有x個電子，又知此同位素原子質量數(shù)為A，則其原子核內的中子數(shù)為A－x－nC．A元素的原子質量數(shù)為70，核內中子數(shù)為39，它的