《物质结构元素周期律》的教学策略

1、物质结构元素周期律的教学策略武汉外国语学校孟凡盛物质结构和元素周期律是化学的重要理论知识，也是中学化学教学的重要内容。通过学习这部分知识，可以使学生对所学元素化合物等知识进行综合、归纳，从理论上进一步理解。同时，作为理论指导，也为学生继续学习化学打下基础。本章内容虽然是理论性知识，但教材结合元素化合物知识和化学史实来引入和解释，使理论知识与元素化合物知识相互融合，以利于学生理解和掌握。一.用化学史整合三维目标课堂教学的三维目标是推进素质教育的根本体现，它使素质教育在课堂教学中的落实有了重要的抓手和坚实的操作性基础。在这三维目标中，知识与技能维度的目标立足于让学生“学会”，过程与方法维度的目标立

2、足于让学生“会学”，情感态度与价值观维度的目标立足于让学生“乐学”。化学家傅鹰曾说：“化学给人以知识，而化学史给人以智慧”。化学史中的智慧就是课堂教学需要的“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”，教材上所选化学史往往受篇幅和文字所限，或所载信息有限，或人文内涵隐含在字里行间，这些都有待于教学中教师的拓展、挖掘和发挥。教师有意识地利用化学史创设教学情景，激发学生学习化学的兴趣，促进学生掌握化学知识，培养学生的人文精神，引导学生学习科学方法，体验探究过程，形成科学的世界观。第一节元素周期表本节从化学史入手，直接呈现元素周期表的结构。在学生了解一些元素性质和原子结构示意图的基础上，以周期表的纵

3、向结构为线索，以碱金属和卤族元素为代表，通过比较原子结构（电子层数、最外层电子数）的异同，突出最外层电子数的相同；并通过实验和事实来呈现主族元素性质的相似性和递变性。帮助学生认识元素性质与原子核外电子的关系。教学重点：元素周期表的结构；元素在周期表中的位置及其性质的递变规律。教学难点：元素在周期表中的位置及其性质的递变规律。一、元素周期表元素周期表是元素周期律的具体表现形式，是学习化学的重要工具。知识与技能（学会）过程与方法（会学）情感态度与价值观（乐学）1 .原子序数2 .周期表的编排原则3 .周期（元素种数）4 .族（族序数的顺序）1 .教师示范回出一张兀素周期表2 .学生熟记族序数顺序、

4、主族元素的名称和元素符号，画出元素周期表。1 .有美周期律和兀素周期表的化学史2 .熟练准确画出元素周期表3 .提高学生记忆能力和表达能力门捷列夫元素周期律简介俄罗斯化学家门捷列夫（1834年2月7日1907年2月2日）出生在俄国西伯利亚。他从小热爱劳动，喜爱大自然，学习勤奋。门捷列夫长期为无机化学的缺乏系统性所困扰，他搜集每一个已知元素的性质资料和有关数据，发现一些元素除有特性之外还有共性。例如，已知卤素元素的氟、氯、澳、碘，者E具有相似的性质；碱金属元素锂、钠、钾暴露在空气中时，都很快就被氧化，因此都只能以化合物形式存在于自然界中。门捷列夫开始试着排列这些元素。他把每个元素都建立了一张长方

5、形纸板卡片。在每块长方形纸板上写上了元素符号、原子量、元素性质及其化合物。然后把它们钉在实验室的墙上排了又排。发现性质相似的元素，它们的原子量并不相近；相反，有些性质不同的元素,它们的原子量反而相近。他紧紧抓住元素的原子量与性质之间的相互关系进行反复研究，经于在1869年2月19日发现了原素周期律。在排列元素周期表的过程中，门捷列夫大胆指出当时一些公认的原子量不准确。如那时金的原子量公认为169.2,按此在元素表中，金应排在钺、钳的前面，因为它们被公认的原子量分别为198.6、196.7,而门捷列夫坚定地认为金应排列在这二种元素的后面，原子量都应重新测定。大家重测的结果，钺为190.9、钳为1

6、95.2,而金是197.2。实践证实了门捷列夫的论断，也证明了周期律的正确性。在门捷列夫编制的周期表中，还留有很多空格，这些空格应由尚未发现的元素来填满。当有人将门捷列夫对元素周期律的发现看得很简单，轻松地说他是用玩扑克牌的方法得到这一伟大发现的，门捷列夫却认真地回答说，从他立志从事这项探索工作起，一直花了大约20年的功夫，才终于在1869年发表了元素周期律。他把化学元素从杂乱无章的迷宫中分门别类地理出了一个头绪。此外，因为他具有很大的勇气和信心，不怕名家指责，不怕嘲讽，勇于实践，敢于宣传自己的观点，终于得到了广泛的承认。为了纪念他的成就，人们将美国化学家希伯格在1955年发现的第101号新元

7、素命名为“幻”。诺贝尔奖最大遗憾是一票错失门捷列夫。俄国天才科学家门捷列夫与诺贝尔奖的擦肩而过恐怕要算诺贝尔奖最大的遗憾。二、元素的性质与原子结构教材中卤素间的置换反应实验是分步进行的，饱和氯水会挥发出氯气造成污染。可浓度改进设计实验如下。实验装置如右图。实验操作：向 U形管中加入约2g高镒酸钾粉 末；取一根5mm150mm的玻璃管，插入橡皮塞中，在 右图所示实验装置中的“ 4、5、6”处帖上滤纸小旗， 分另1J滴3滴淀粉KI溶液、饱和KI溶液、NaBr溶液（从 上到下）。另取一同样的玻璃管， 两端各塞入一小团脱 脂棉，在1和2处脱脂棉上分另滴入淀粉 KI溶液和饱 和NaBr溶液，关在两端分别

8、接一乳胶管（事夹子）；在3处装入吸有NaOH溶液的脱脂棉。按右图的装置 连接。滴加浓盐酸，即可看到有黄绿色的氯气产生， 上小旗接触后，由下至上依次出现：红棕色、紫黑色、蓝色。打开a、b处的夹子，当氯气恰好上升到2位置，浓盐酸1提料K1溶液2饱和KaBr溶液溶渣一 4淀粉KI溶液 一5饱和KI溶液一6饱和可油储液保持一会儿即夹住a处以碱金属元素和卤族元素为代表，介绍同主族元素性质的相似性和递变性。知识与技能（学会）过程与方法（会学）情感态度与价值观（乐学）1 .碱金属兀系2 .卤素元素（1）原子结构示意图及异同点（2）化学性质的相似性和递变性（3）物理性质的相似性和规律性（4）判断元素金属性强弱

9、的方法（5）判断元素非金属性强弱的方法3.同主族元素性质的变化规律1 .对比实验：钠、钾分别在空气中燃烧的实验；钠、钾分别与水反应的实验。2 .Cl2、B2、I2的颜色状态比较（实物展示对比）。3 .卤化氢性质的变化规律。（适度拓展）4 .卤素单质间的置换反应实验。5 .卤素单质与水反应的比较。（适度拓展）1 .总结判断兀素金属性强弱的简单方法（单质与氧气或水反应剧烈比较）2 .总结归纳判断元素非金属性强弱的多种方法（单质与氢气化合的难易、气态氢化物的热稳定性、在水溶液中单质间的置换反应。）3 .提高实验操作能力、观察能力、得出结论的能力。卤素间的置换反应实验改进:上升。取下上节玻璃管，在2处

10、微微加热，即看到红棕色的澳上升到b处，此时有蓝色出现。改进后的优点：操作方便，对比性强，现象明显，且无有毒气体逸出。三、核素在元素的性质与原子核外电子有密切关系的基础上，提出元素性质与原子核的关系，并由此引出核素和同位素的有关知识。知识与技能（学会）过程与方法（会学）情感态度与价值观（乐学）1 .质量数、质子数、中子数、核电荷数、核外电子数、原子序数及其关系，原子符号的表示方法。2 .元素、核素、同位素的关系和区别3 .元素相对原子质量的计算4 .放射性同位素在能源、农业、医疗、考古等方面的应用。1 .通过视频了解原子核质里大体积小。2 .学会通过概念的外延和内涵给概念下定义。（如给出元素、核

11、素、同位素的定义）3 .了解核素的相对原子质重和近似相对原子质重、了解元素的相对原子质量和近似相对原子质量的计算。4 .学会查阅资料。1 .通过对视频的观察，提高微观想象能力。2 .体验给概念正确下定义的快乐。3 .以氯元素的相对原子质量为例，了解元素相对原子质量的计算方法。2.放射性元素放射性元素（确切地说应为放射性核素）能够自发地从原子核内部放出粒子或射线，同时释放出能量，这种现象叫做放射性，这一过程叫做放射性衰变。放射性现象是一种元素的原子自发地转变为另一种元素的原子的结果，它动摇了多少世纪以来作为经典化学基石的原子不可分、化学元素不可变”的观念。放射性元素是具有放射性的元素的统称。指得

12、、银和针，以及元素周期表中针以后的所有元素。元素周期表中放射性元素的元素符号是红色的。放射性元素最早应用的领域是医学和钟表工业。镭的辐射具有强大的贯穿本领，发现不久便成为当时治疗恶性肿瘤的重要工具；镭盐在暗处发光，用于涂制夜光表盘。核电站和核舰艇使用的核燃料，工业、农业和医学中使用的放射性标记化合物，工业探伤、测井（石油）、食品加工和肿瘤治疗所使用的某些放射源等。放射性应用的形式可分成三种：第一，它可以作为新的科学研究工具（即示踪原子）应用于各种学科。其中包括物理学、化学、生物学、医学、地质学和考古学等；第二，放射性同位素所发射的射线和X射线很相似，可以用来作为辐射源去透视各种X射线不能透视的

13、材料内部的特性和缺陷，并可以在大规模生产中，用作为自动检查仪器及各种测量仪器等等；第三，它可作为核能源应用，如核电池。下面仅就某些方面的应用加以简单介绍。第二节元素周期律以周期表的横向结构为线索，先介绍原子核外电子排布，突出电子层数的不同和最外层电子数的递增关系，以第三周期元素为代表，归纳出元素周期律。教学重点：元素周期律的涵义和实质；元素性质与原子结构的关系。教学难点：元素性质与原子结构的关系。一、原子核外电子的排布教材没有具体介绍原子核外电子排布的规律，而是直接给出了1-20号元素原子核外电子的排布，让学生从中发现一些简单的规律。知识与技能（学会）过程与方法（会学）情感态度与价值观（乐学）

14、1 .理解原子的结构2 .掌握核外电子排布的规律3 .会画主族元素的原子结构示意图4 .理解稀有气体原子结构特点1 .利用电子层模型示意图，理解原子的结构2 .通过对前20号元素原子核外电子排布的归纳，总结出核外电子排布的规律。3 .利用核外电子排布的规律，画出其他主族元素的原子结构示意图。1 .原子模型的演变。2 .发现主族元素的原子结构示意图与元素周期表之间的关系。3 .了解稀有气体发现史，培养学生科学严谨的态度和精益求精的方法。3.稀有气体及稀有气体化合物（1）稀有气体名称的演变稀有气体原来叫“惰性气体”，意指“懒惰”没有活性，一般极不易与其它元素反应。但这个名称已较少使用，因现今已发现

15、很多惰性气体化合物。在1991年，全国自然科学名词审定员会公布的化学名词中正式规定，把惰性气体改称为稀有气体，这个名称也有不精确之处，因为这些气体占地球大气组成的0.94%,其中僦气占了0.9%。（2）稀有气体的发现一一第三位小数点的故事1892年，英国科学家瑞利用两种不同的方法制取氮气，测定出来的氮气密度并不相同，两者相差0.0064g/L,瑞利并没有忽略这一差异，他不认为这是实验本身的误差加以修正，而是把他的实验结果与研究论文一起公开发表在自然杂志上，公开征求答案，引起了他的朋友拉姆塞的注意并开始一起研究这个问题。他们在翻越80年前英国科学家实验大师卡文迪许的实验记录中取得了重要突破。在卡

16、文迪许当年的实验报告中记录了氧与氮化合为氮的氧化物再溶解在苛性钠溶液中，最后管内总有一个小气泡，其体积相当于原气体体积的1/120。他们重复了卡文迪许的实验并对这个小气泡内剩余气体进行密度测定和光谱分析，确认它是一种新元素，后来被命名为僦。这个事实给人以极大的启发，一个小小的气泡是很容易被人忽略的，但里面隐藏着一个化学元素家族（零族）。它们默默无闻地酣睡了100多年，直到细心过人的瑞利和拉姆塞不放过第三位小数上的差异，才把它们从不被人察觉的细节中探索出来。这也充分体现了科学家诚实的科学态度和精益求精的思维方法。（3）稀有气体化合物的发现1962年，巴特利特在研究无机氟化物时，发现强氧化性的六氟

17、化钳可将O2氧化，继而他尝试用PtF6氧化Xe。结果反应得到了橙黄色的固体。巴特利特认为它是六氟合钳酸氤（XePtF6）。这是第一个制得的稀有气体化合物。目前合成的稀有气体化合物绝大多数都是氤的化合物，如氤氟化物一一XeF2、XeF4、XeF6二、元素周期律以第三周期为代表介绍元素周期律。知识与技能（学会）过程与方法（会学）情感态度与价值观（乐学）1 .兀素原子的电子层排布、原子半径和主要化合价呈同期性变化。2 .元素的金属性和非金属性呈周期性变化。3 .元素周期律。1 .利用表格分析，初步得出兀素性质呈现周期性变化。2 .通过实验探究得出钠、镁、铝（同周期金属元素）金属性的变化规律。3 .通

18、过资料卡片（硅、磷、硫、氯元素的性质实事）结合视频，得出同周期元素非金属性变化规律。1 .总结判断兀素金属性强弱的方法。2 .总结判断元素非金属性强弱的方法。1 .镁与水反应实验改进镁与水的反应，尽管有明显的反应速率，但产生氢气的量较少，且看不到产生的氢氧化镁，只能通过氢气的产生和酚酬:指示剂的变色去认定氢氧化镁的存在，说服力不强。根据水溶液中KCl、NaCl有阻止氢氧化镁薄膜在镁上形成的作用，可将水改成食盐水进行实验。实验步骤：取一段擦去表面氧化膜的镁条，卷成螺旋状，插入盛有食盐水溶液的试管或烧瓶中，再将试管或烧瓶倒插在盛有食盐水的烧杯中，可以观察到镁持续不断地跟水反应，几分钟后，白色的氢氧

19、化镁沉淀聚积在烧杯底部。2 .硅化氢、磷化氢自燃视频。三、元素周期表和元素周期律的应用知识与技能（学会）过程与方法（会学）情感态度与价值观（乐学）1 .周期表中金属兀素与非金属元素的分区。2 .同周期（主族）元素性质的变化规律。3 .元素的（主要）化合价与元素在周期表中的位置的关系。4 .元素周期表和元素周期律对于其他与化学相关的科学技术的指导作用。1 .画出主族兀素周期表，标出金属元素与非金属元素的分区，指出金属性最强的元素和非金属性最强的元素。2 .非金属元素气态氢化物性质的变化规律。3 .主族元素最高价氧化物对应的水化物酸（碱）性变化规律。4 .寻找新的半导体材料、制造新农药、寻找催化剂

20、和耐高温、耐腐蚀的合金材料。1 .死亡兀素氟的发现2 .熟练画出主族元素周期表，并能准确推出IA、IIIA、0族元素的原子序数。3 .举例说明“位于分界线附近的元素既能表现出一定的金属性，又能表现出T的非金属性”。死亡元素一一氟的发现氟夺走了我十年的生命”一一莫瓦桑在化学元素史上，参加研究的化学家最多、历史最长、实验的危险性最大要算元素氟了。为了能制出氟气，几代化学家锲而不舍为之奋斗，有的因中毒损害了健康，有的献出了宝贵的生命。1813年英国化学家戴维为制取氟中毒，被迫中断研究。1836年，爱尔兰科学院院士乔治诺克斯和托马斯兄弟在研究过程中，托马斯中毒几乎丧命，乔治在疗养院疗养了3年才恢复健康

21、；比利时的耶鲁特对氟的制备也进行了长期研究，因中毒太深而殉身科学。法国化学家尼克雷前赴后继，以自己的生命铺垫在探索制取单质氟的道路上。著名的法国化学家盖吕萨克和泰纳尔也差点儿被单质氟的制取夺去了生命。因此，氟元素有“死亡元素”之称。在制备氟气过程中多次中毒的法国化学家莫瓦桑，终于在1886年6月26日首次成功地获得了单质氟，这种气体遇到硅立即着火，遇到水即生成氧气和臭氧，与氯化钾反应置换出氯气。由于莫瓦桑的杰出贡献，他荣获了1906年度的诺贝尔化学奖。在庆祝他制得氟20周年大会上莫瓦桑在答词中说“我们不能停留在已经取得的成绩上面。在达到一个目标之后，我们应当不停地向着另一个目标前进，否则就不会

22、有所进步。一个人应当永远为自己树立一个努力为之奋斗的崇高目标，只有这样做的时候，他才会感到自己是一个真正的人，只有这样，他才能前进。”请同学们用化学知识说明为什么制备氟气艰难危险？第三节化学键在初中化学的基础上，通过离子键和共价键的形成，以及离子化合物和共价化合物的比较，使学生认识化学键的涵义；让学生进一步从结构的角度认识物质的构成，从而提示化学反应的实质。教学重点：离子键、共价键的概念；离子化合物和共价化合物的概念；化学键的概念；化学反应的实质。教学难点：化学键的概念；化学反应的实质。一、离子键知识与技能（学会）过程与方法（会学）情感态度与价值观（乐学）1 .钠在氯气中燃烧2 .分析氯化钠的

23、形成过程3 .离了键的概念4 .离子化合物（1）理解概念（2）掌握主族兀素的原子和单核离子的电子式（3）用电子式表小AB型、A2B型、AB2型等离子化合物的形成过程（4）离子化合物与强电解质的关系5 .AlCl3不是离子化合物6 .离子半径大小比较和10e微粒的总结归纳。1 .通过钠在氯气中燃烧的实验，结合氯化钠形成的视频等，得出离了键的概念。2 .正确理解“带相反电荷离子之间的相互作用”。3 .以第3周期元素为例，掌握原子和单核离子的电子式；通过用电力式表示NaCl、BaO、Na?。、K2S、MgB2、CaH2等的形成过程，总结离子化合物的形成条件。4 .以AICI3不是离子化合物，总结出“

24、金属性强的元素与非金属性强的元素通常形成离子化合物”。1 .评价教材上“通常，活泼金属与活泼非金属形成离子化合物”，培养学生思维的批判性。2 .规范使用化学用语。钠与氯气反应实验改进：钠与氯气反应实验可进行改进，装置如右图，实验步骤：（1）取黄豆大的钠，用滤纸吸干表面的煤油放入玻璃管中，按图所示安装好；（2）慢慢滴入浓盐酸，立即剧烈反应产生氯气；（3）先排气至管内有足够氯气时，反应停止后，管壁上可观察到附着的白色固体。改进实验的优点：（1）整个实验过程中氯气保持一定浓度和纯度，避免发生副反应；（2）案例可靠，污染少。实验条件控制：（1）高镒酸钾要研细；（2）盐酸质量分数为30%34%。二、共价

25、键知识与技能（学会）过程与方法（会学）情感态度与价值观（乐学）1 .用电子式表小CI2、H2、HCI、H2。、CO2等分子的形成过程。2 .Cl2、H2、HCl、H2O、CO2等的结构式3 .共价键和共价化合物的概念4 .电子式（1）双原子单质分子（H2、B2、。2、N2）（2）气态氢化物（HF、H2。、NH3、CH4）（3）氧化物（H2O、CO2、H2O2、22。2）（4）氧化物对应的水化物NaOH、Ca（OH）2、HClO、H2CO3（5）盐（NaClO、NaHS、NaCN）（6）其他（BF3、PCl3、CaC2、NH4CI、HOCN和HNCO、OH、CIO等）5 .非极性键和极性键1 .

26、通过视频、电子式表示分子的形成过程，了解共价分子的结构式、理解共价键的概念。2 .通过CI2、HCI、AICI3总结共价键形成的条件（同种非金属元素的原子间、不同种非金属兀素的原子间、金属性不强的金属元素与非金属元素间）3 .根据共用电子对是否发生偏向，共价键分为极性键和非极性键。1 .总结归纳离子化合物与共价化合物的区另I。2 .通过学生独立思考、讨论交流，总结常见物质电子式的书与方法。、化学键分子间作用力和氢键知识与技能（学会）过程与方法（会学）情感态度与价值观（乐学）1 .化学键的概念及分类2 .化学反应的实质3 .分子间作用力4 .相对分子质里:、分子间作用力、物质的熔点沸点之间的关系

27、5 .NH3、H2O和HF沸点的反常现象说明氢键的存在；氢键对物质物理性质的影响1.在离子键和共价键的基础上，抽象出化学键的概念。2,用C12、”、HCl的球棍模型和结构式及视频，了解化学反应的实质。3,通过F2、Cl2、B2、I2的状态和沸点，理解相对分子质量与分子间作用力之间的关系。4.元素非金属性强弱、原子半径、共用电子对的偏移程度理解氢键。1 .比较教材上离子键、共价键及2处化学键的概念，给出离子键、共价键的定义。2 .运用所学知识解释氯气、SO2、NO2是易液化的气体。3 .总结18e微粒，培养学生思维创新。.教学资源（一）课标内容（主题1物质结构基础）内容标准活动与探究建议1 .知

28、道兀素、核素的涵义。2 .了解原子核外电子的排布规律。3 .能结合有关数据和实验事实认识元素周期律，了解原子结构与元素性质的关系。4 .能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在兀素周期表中的位置及其性质的递变规律。5 .认识化学键的涵义，知道离子键和共价键的形成。6 .了解有机化合物中碳的成键特征。7 .举例说明有机化合物的同分异构现象。查阅资料并讨论：放射，住兀素、放射性向位素在能源、农业、医疗、考古等方面的应用。实验：几种金属盐的焰色反应。查阅资料并讨论：第三周期元素及其化合物的性质变化的规律。讨论或实验探究：碱金属、卤族元素的性质递变规律。阅元素周期律的发现史料，讨论元素周期律的发现对

29、化学科学发展的重要意义。交流讨论：离子化合物和共价分子的区别。制作简单有机分子的结构模型。（二）教学要求第一节元素周期表基本要求1 .能描述兀素周期表的结构（周期、族），知道兀素在周期表中的位置。2 .了解118号元素原子核外电子的排布。3 .以IA和口A族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。4 .了解核素、同位素的概念，知道C、H、。常见的同位素及其应用。发展要求1 .核外电子排布规律2 .了解元素的金属性强弱的比较方法要求说明过渡兀素的原子结构及其性质递变规律不作要求。第二节元素周期律基本要求1 .掌握兀素周期律的涵义和实质。2 .以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质的

30、递变规律与原子结构的关系。3 .知道元素化合价与元素在周期表中的位置的关系。4 .知道元素周期律和元素周期表对其他与化学相关的科学技术具有指导作用。发展要求1 .原子半径与原子结构的关系。2 .了解元素的非金属性强弱的比较方法。3 .掌握元素的位、构、性之间的关系要求说明不宜拓展核外电子的运动状态、核外电子排布式、电离能、电负性等内容。第三节化学键基本要求1 .知道离子键、共价键的概念以及极性共价键和非极性共价键的概念，能够说出各种化学键的形成。2 .知道离子化合物、共价化合物的概念，能够判断常见化合物的类别。3 .掌握电子式的表示方法，能够用电子式表示物质的形成过程。4 .知道化学键的概念，

31、能够从化学键的变化的角度解释化学反应的实质发展要求1 .了解一些简单共价分子的空间结构。2 .以水为例认识一种特殊的分子间作用力一一氢键。要求说明1 .不宜拓展共价键的键长、键角等概念，键能的概念将在第二章中出现。2 .极性分子、非极性分子不作要求。3 .形成氢键的条件和原因/、宜拓展。(三)教学建议1.课时分配建议节次教学内容建议课时ITT兀素周期表兀素周期表1兀素的性质与原子结构1核素1第一节兀素周期律原子核外电子的排布1兀素周期律1兀素周期表和兀素周期律的应用1第二节化学键离子键1共价键2归纳与整理2合计112.教学方法建议(1)恰当把握概念原理知识学习的深广度，处理好与选修模块学习的关系，既打好基础、又留有余地。(2)本章的教学设计要围绕“结构决定性质”的主线，从二个层面上来认识结构与性质的关系：原子结构：原子核外电子排布一元素的性质与原子结构的关系。微粒间的作用力：化学键、分子间作用力、氢键一微粒间的作用差异与物质性质的关系。(3)注意直观教学，运用结构模型和