元素周期表的应用

1、元素周期表的应用教学设计一、教材分析和设计思路元素周期表是元素周期律的具体表现形式，包含了元素周期律的全部意义，是研究、学习化学的工具，本节课的教学内容，从形式上看，似乎很好理解，但要让学生真正意识到元素周期表是学习和研究化学的工具，并能真正成为其学习中的助手就不那么容易了。基于这样的考虑，本节课准备通过以下三个方面使学生真正的理解元素周期律和元素周期表的意义。一是通过拓展一些生活生产中的典型事例拓展元素周期律和元素周期表在指导科学研究和生产实践中的作用，如人们利用在周期表中位置靠近的元素性质相近的规律找寻制造农药、半导体、催化剂等的元素；二是根据元素性质的周期性变化的规律推测未知元素；最后根

2、据元素在周期表中的位置、元素的原子结构、元素性质三者间的关系，并结合一系列的探究练习，培养学生分析、推理的能力。二、教学目标1.知识与技能（1）元素周期表在科学研究、工农业生产中的应用原理。（2）掌握根据元素周期表和周期率预测元素的方法。（3）。学会元素周期律，掌握位-构-性三者的关系，学会应用元素周期律解决实际问题。2.过程与方法（1）通过元素周期表中位置、结构和性质之间的关系的建构，关注推理归纳能力。（2）通过元素周期表应用的学习，训练演绎思维方法。3.情感态度价值观（1）通过对“元素周期表在指导生产实践中的作用”的学习，领略到化学对个人生活和社会发展的贡献，培养将化学知识应用于生产、生活

3、实践的意识。（2）通过对元素“位、构、性”间关系的学习，初步树立“事物的普遍联系”和“量变引起质变”等辨证唯物主义观点。三、教学重点难点元素周期表在科学研究、工农业生产中的拓展应用。 位置、结构和性质之间的关系。四、教学用品PPT、视频、必要的实验用品片。五、教学流程2视频介绍农药置1.流程图一、元素周期表对工农业生产中的指导作用讨论原因1 情景一起农药中毒的事件3实验和图片展示半导体4实验和文字引出催化剂构性质5学生活动展示门捷列夫预测元素的化学史资料6 学生活动二、元素周期表对预测未知元素的指导意义讨论原因8学生活动探究应用7、教师引导三、探究位置、结构与性质关系2.流程图说明1情景：通过

4、一件振奋人心的农药中毒的事件，让同学知道农药跟化学学科的密切联系，并引入新课，揭示这节课的内容能够指导如何寻找寻找制造农药的元素，以及如何正确的使用农药。2情景：播放一个介绍农药分类和用途的视频，总结制造农药元素的所在区域。3学生活动：用一个简单的半导体实验激发学生对半导体的好奇心，讲解制造半导体的元素是哪些，它们分布在元素周期表的什么区域。4教师实验：通过氯酸钾制氧气的催化剂二氧化锰来寻找制取催化剂、耐高温、耐腐蚀的材料、颜料的元素。 5学生活动：学生展示查阅的有关门捷列夫在编制周期表时预测的类铝、类硼、类硅几种元素，以及这几种元素发现的过程。6学生活动：同学预测至今发现而未命名的一种元素的

5、性质。7教师活动：强调元素周期表中元素的位构性三者之间的必然联系，指导学生推理分析。8学生活动：联系生活实际，运用推理归纳得思维方法，解决实际的问题。六、教学案例1教学过程教学内容教师活动学生活动说明情景 一起农药中毒事件：2008年7月24日广东恩平市圣堂镇发生一起因喷农药中毒的事件，9名作业者接触性中毒，其中3人死亡，在社会上引起强烈的反响。（农药是特丁硫磷）那这起农药中毒事件跟我们今天的课有什么关系呢？我们就来学习如何寻找制造农药的元素。板书第四节 元素周期表的应用明确学习目的一、 元素周期表对工农业生产的指导作用1、制造新农药非金属F、Cl、S、P等过渡 现代的农业生产很大程度的都依赖

6、于农药才能提高产量 ，我们一起来解一下常见的农药有哪些？视频 农药的种类提问 同学们刚才听到的最多的是哪几种元素，追问 农药多数是含Cl、P、S、N、As等元素的化合物，请同学们寻找一下，这些元素分别在元素周期表中什么位置？为什么这些元素都可以来制造农药呢？ 提问 是不是只要是含以上元素的物质都能制农药呢？我们在寻找农药的时候还要遵循什么样的原则呢？ 视频 我们来观看一段短片总结 农药的作用是能够杀死病虫害，促进植物的生产而提高产量，所以农药都是有一定毒性的，我们在制造农药时不能一味的考虑它的效果，有还要考虑到对人的健康是否有害。本着这样的原则，我们在元素周期表的右上角的元素中寻找高效、低毒、

7、低残留的农药。我们现在知道元素周期表的第一方面的应用途是利用“位置相近性质相似”的原理指导工农业生产，这里农药的制造就是一个例子。板书 一、元素周期表对工农业生产的指导作用1、制造新农药非金属F、Cl、S、P等回答 氟、氯、硫、磷、砷等回答 右上角，因为这些元素位置相近，性质相似。2、半导体材料金属与非金属分界线附近Si、Ge等。过渡 除此之外还可以指导什么呢？实验 下面请同学们看一个有趣的实验设问 同学们知道发光的是什么吗？讲述 这是半导体发光二极管。那么在我的生活中，半导体二级管还应用于哪些地方呢？ 多媒体 图片讲述 半导体在家用车载冰箱、空调、激光打标机、气体传感器、触摸屏、灯光照明、电

8、子显示屏等等。半导体是一种电子元件，在我们如今的电子工业时代，可以说半导体无处不在，无处不有。那么同学们知道半导体是用什么元素制成的吗？回答导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。半导体材料对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感，正是利用半导体材料的这些性质，才制造出功能多样的半导体器件。半导体材料按化学成分和内部结构，大致可分为以下几类。 1.元素半导体有锗、硅、硒、硼、碲、锑等。 50年代，锗在半导体中占主导地位，到60年代后期逐渐被硅材料取代，目前的集成电路大多数是用硅材料制造的。 2.化合物半导体由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。它的种类很多，重要的有砷化镓、磷化锢、

9、锑化锢、碳化硅、硫化镉及镓砷硅等。提问 从以上叙述看来，能用来制造半导体材料的元素都有什么样的特点？它们分布在周期表的什么位置？ 板书 2、寻找新半导体材料金属与非金属分界线附近Si、Ge等。实验 四个学生到讲台上完成磁铁切割线圈，使半导体二极管发光的实验。回答 它们特点是都分布在金属与非金属分界线的两侧。培养学生观察能力和思维能力3、制催化剂、耐高温耐腐蚀性、颜料的元素在过渡元素中寻找图片 氯酸钾制氧气的图片提问 请大家回忆这是什么是实验的装置?追问 大家知道这个实验中为了加快反应速率，要加什么？是什么？讲述 锰元素可以用来制催化剂，那么常用的催化剂还有哪些呢？我们来了解一下中学化学中常用的

10、催化剂。工业合成氨催化剂是Fe触媒 工业合成硫酸接触氧化的催化剂是V2O5 H2O2分解催化剂通常是MnO2 氨的催化氧化的催化剂是Pt 有机反应中很多都要催化剂，如：加氢的加成反应催化剂一般是Pt,Ni 醇的催化氧化的催化剂是Cu,Ag苯环上的取代用Fe作催化剂(实际起催化作用的FeX3) 提问 大家来找找这些元素分别在元素周期表的什么位置？等等回答实验室制取氧气回答催化剂 二氧化锰回答在过渡金属元素里通过实验事实和结构分析得出结论。讲述 人们在长期的生产实践中，已发现过渡元素对许多化学反应有良好的催化性能。进一步研究发现，其原因是这些元素的催化性能跟它们原子的d轨道没有充满有密切关系。于是

11、，人们努力在过渡元素（包括稀土元素）中寻找各种优良催化剂。例如，目前人们已能用铁、镍熔剂作催化剂，使石墨在高温和高压下转化为金刚石；石油化工方面，如石油的催化裂化、重整等反应，广泛采用过渡元素作催化剂，特别是近年来发现少量稀土元素能大大改善催化剂的性能。稀土元素在我们如今的现代化工业中有着越来越广泛的用途，我们课本P39页有个拓展视野，上面详细介绍了稀土金属的广泛用途。除了可以制造催化剂之外，稀土还有什么我们不知道的用途呢？大家请看一段短片，也是与我们息息相关的。视频 稀土元素在医疗上的用途。板书 3、过渡元素中寻找催化剂除此之外，某些过渡元素中还可以制取耐高温、耐腐蚀的特种合金材料，在周期表

12、里从B到B的过渡元素，如钛、钽、钼、钨、铬，具有耐高温、耐腐蚀等特点。它们是制作特种合金的优良材料，是制造火箭、导弹、宇宙飞船、飞机、坦克等的不可缺少的金属。还有我们绘画时常用的颜料中也有过渡金属元素，黄色颜料中含Cr，绿色颜料中含Cu，红色颜料中含Fe，蓝色颜料中含Co 。二、根据元素周期表预言新元素的存在提问 元素周期表不仅能指导工农业生产，还可以根据周期表来预测元素的性质。我们知道门捷列夫发现元素周期表在化学史上是一个重要的里程碑，他的这种锲而不舍、勇于创新的精神是值得我们学习的。他在编制元素周期表时，人类只发现了六十多种元素，因此他做过很多大胆的预测，我们看看他是如何预测元素的。我们课

13、前请过一些同学去查阅了资料，我们现在来听听他们的介绍。总结门捷列夫当时预测的类铝、类硼、类硅三种元素，十几年后奇迹般的被发现，就是现在周期表中的镓、钪、锗，因此我们深刻的理解了元素周期表的第二大应用是可以预测未发现的元素。板书 二、根据元素周期表预言新元素的存在过渡 那我们也来做回科学家，来探究一种新元素的性质。活动 有2到3位同学展示他们查阅的资料。再由其他同学补充。探究一 根据“稳定岛假说”，元素周期表最终界限可能在175号左右，1999年是人造元素丰收年，一年间得到第114、116和118号三种新元素，请你预测一下116号元素位于周期表的什么位置？有关此元素的预测不正确的是 （ ） A.

14、它的最外层有6个电子 B.它是金属 C.它的氧化物有RO2、RO3 D.它的最高价氧化物对应水化物是强酸讲解 我们根据元素周期表中推测，0族元素的原子序数是2、8、18、36、54、86、118，这里116号推测应该是第7周期第A族，那应该跟硫元素的性质相似，所以A、B是对的，但是它在第7周期，已经是金属了，但是它的最高价氧化物的水化物应该是碱。三、元素周期表中“位置、结构、性质“之间的关系探究 过渡 元素周期律和周期表告诉我们，元素的性质随原子序数的递增呈现出周期性变化，元素的性质周期性是原子核外电子排布周期性变化的结果；元素在周期表中位置可以体现原子结构，原子结构又可以决定元素的性质。这说

15、明元素的性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者有着密切的关系。我们掌握了这个关系才能更好的指导我们学习化学。板书 三、周期表中“位置-结构-性质”之间的关系的应用。探究二 探究五：制冷剂是一种易被压缩、液化的气体，液化后在管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低达到制冷目的。人们曾采用过乙醚、NH3、CH3Cl等做制冷剂，但它们不是有毒，就是易燃。先让我们一起来探究以下物质的一些性质（1）氢化物的易燃性：第二周期_>_>H2O、HF第三周期SiH4>PH3>_>_（2）化合物的毒性：PH3>NH3，H2S_H2O；CS2_CO2，CCl4>CF4于

16、是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化 合物上。(3)已知CCl4的沸点为76.8，CF4的沸点为-128 ，新制冷剂的沸点范围应介于其间。经过较长时间的反复试验，一种新的制冷剂氟里昂CF2Cl2终于诞生了，其他类似的还可以是_。(4)然而，这种制冷剂造成了当今的某一环境问题是_。但求助于周期表中的元素及其化合物的_变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。毒性 沸点 易燃性 水溶性 颜色（a） （b） （c）讲解 （1）我们从第三周期的氢化物的毒性可以发现，非金属性越弱，氢化物的越易燃，所以推出第二周期的氢化的易燃性是CH4>NH3>H2O、HF，第三周期的是SiH4&

17、gt;PH3> H2S>HCl（2）通过PH3>NH3大胆推测，同族的第三周期元素的氧化物、氢化物、卤化物的毒性较第二周期元素相应化合物大，所以H2S > H2O；CS2 > CO2，也可以自己总结规律，相同类型的化合物，相对分子质量越大，其化合物的毒性越大。（3）提示信息告知我们制冷剂的沸点范围应介于76.8128之间，我们想到周期表中位置相近的元素性质相似的原则，且随着F原子不断取代Cl，其沸点将逐渐降低，因此CF2Cl 和CFCl3都符合制冷剂的要求。（4）考查同学们对环境问题的了解情况，氟利昂使大气臭氧层出现空洞。从题目中的信息我们获知人们在选择制冷剂的过程中，思考了易燃性、毒性、沸点的情况，因此选A。 总结 产品不断的在被开发，随着时间的推移又在不断的被淘汰，科学研究的道路是永无止境的。这就需要我们每一位同学在牢固扎实地学好基础知识的同时，不断的研究、不断的