元素周期律和元素周期表

第一单元复习从容说课本章的重点是元素周期律和元素周期表，要深刻地理解并运用它们，必须以有关原子结构、核外电子排布的知识作基础。元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，包括分析简单化合物的形成等都是在原子结构的基础上建立起来的，否则，元素周期律和周期表就成了无源之水、无本之木。因此，掌握有关原子结构的知识，是深刻理解元素周期律和运用元素周期表必不可少的。另外，复习有关这部分内容时，因概念较多，单纯的讲述、整理和归纳会因内容的抽象而显得有些枯燥。为此，本节课主要用了问答式的教学方法，并讲练结合，使所授内容和练习互为补充。三维目标知识与技能1．理解原子的组成及同位素的概念。掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系2．以第一、二、三周期的元素为例，掌握核外电子排布规律3．理解离子键、共价键的含义。了解键的极性过程与方法1．培养学生的空间想象能力、抽象思维能力、科学的分析推理能力。2．学会运用所学知识的能力。情感、态度与价值观1．使学生初步意识到物质的结构决定物质的性质。2．科学地、辩证地看问题。教学重点：1.原子的组成及同位素的概念。2.掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。3.理解离子键、共价键的含义。教学难点：1．原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。2．用电子式表示离子化合物或共价化合物的形成过程。教具准备：多媒体课件、投影仪。eq\o(\s\up7(),\s\do5(教学过程)):导入新课[师]《物质结构元素周期律》这一章的概念较多，理论性又强。为了使大家对本章知识有更深的认识和理解，我们来归纳和整理一下已学知识，同时以练习作载体，对本章知识加以巩固。板书：复习课推进新课[师]首先我们来复习原子结构的有关知识。板书：一、原子结构[师]组成原子的粒子有哪些？它们怎样构成原子？[生]组成原子的粒子有质子、中子和电子。质子和中子共同构成原子核，居于原子中心，电子在核外高速运动。学生回答时，教师板书：板书：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(质子(Z),中子(N))),核外电子))[师]原子序数、核电荷数由哪种粒子决定？它们之间是什么关系？[生]由质子数决定。原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。板书：原子序数、核电荷数[师]元素的种类由什么粒子决定？[生]由核电荷数即核内质子数决定。板书：决定元素种类[师]原子的质量数由什么粒子决定？它们相互之间的关系是什么？[生]由质子数和中子数共同决定。质量数等于质子数和中子数之和。板书：质量数A＝Z＋N[师]同位素与核素(即原子种类)与哪种粒子密切相关？[生]与核内中子数。板书：决定原子种类(同位素)[师]原子的相对原子质量由什么粒子决定？[生]由原子核即质子数和中子数共同决定。[师]原子的相对原子质量近似等于质量数。[师]元素的相对原子质量又是由什么决定的？[生]由元素的各种同位素的相对原子质量及其在自然界中的原子个数百分比决定。[师]原子是否带电取决于什么？怎样确定？[生]取决于核内质子数和核外电子数。若两者数目相等，原子呈电中性；若质子数小于核外电子数，原子带负电，为阴离子；若质子数大于核外电子数，原子带正电，为阳离子。[师]原子结构的有关问题可以看下表。多媒体展示：原子结构及离子结构中各种基本粒子间的关系原子种类粒子之间的关系中性原子原子序数＝核电荷数＝核内质子数＝核外电子数质量数质子数＋中子数阳离子原子序数＝核电荷数＝核内质子数＝核外电子数＋n阴离子原子序数＝核电荷数＝核内质子数＝核外电子数－m[师]请大家根据以上知识做以下练习。多媒体展示：[练习]观察eq\o\al(35,17)Cl－粒子，完成下列问题：(1)所含质子数________，中子数________，电子数________，质量数________。(2)该粒子的结构示意图________；电子式________。(3)它与eq\o\al(35,17)Cl、eq\o\al(37,17)Cl之间的关系是__________。(4)它与eq\o\al(35,17)Cl的半径大小的关系是__________。(5)已知Cl元素的相对原子质量为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质量分数之比为__________。学生活动，教师巡视：答案：(1)17181835(3)它与eq\o\al(35,17)Cl是同种核素的粒子；与eq\o\al(37,17)Cl互为同位素(4)eq\o\al(35,17)Cl－的半径大于eq\o\al(35,17)Cl的原子半径(5)3∶1[师]学习原子的结构时，要注意，并非所有的原子核内都有中子，如eq\o\al(1,1)H原子核中就无中子；同一种元素的同位素只与核内中子数有关，而与核外电子数无关。如eq\o\al(35,17)Cl与eq\o\al(37,17)Cl是同位素的关系，而eq\o\al(35,17)Cl－与eq\o\al(37,17)Cl也是同位素关系。多媒体展示：【例题】R原子的核内质子数为m，中子数为n，则下列叙述错误的是()A．这种元素的相对原子质量为m＋nB．不能由此确定该元素的相对原子质量C．其原子质量与原子质量之比约为(m＋n)∶12D．原子核内中子数为n的原子可能是R原子的同位素[师]本题为概念性较强的综合题。由于大多数元素存在同位素，各同位素原子在自然界中又有各自的原子个数百分比，元素的相对原子质量是按各种天然同位素原子所占的一定百分比求出的平均值。根据题给信息，我们只能知道这种原子的质量数为m＋n，至于它有无天然同位素，各同位素在自然界中的原子个数百分比均无法判断。故不能确定这种元素的相对原子量，故A不正确，B正确。原子的相对质量是以12C质量的1/12作为标准，其他原子的质量跟它相比较所得的数值。相对原子质量的近似值即为质量数。设R原子的实际质量为m(R)g，则有eq\f(m,\f(m(12C),12))≈m＋n即eq\f(m(R),m(12C))＝eq\f(m＋n,12)所以选项C正确。对于D选项，根据概念，质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素，现两者中子数相同，若质子数相同，则为同一种原子；若质子数不同，则为两种元素。所以不可能形成同位素，故D错。综合以上分析，正确的选项应是AD。综合练习质量数为32，有16个中子的原子R，允许存在的粒子组是()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]该原子R的核外电子数＝质子数＝质量数－中子数＝32－16＝16，原子结构示意图为，最外层有6个电子，容易得到2个电子使最外层达到8个电子的稳定结构，形成R2－；在一定条件下，也可失去最外层上的6个电子，次外层变为最外层，化合价为＋6。由题设条件知该元素为硫，＋4价的硫也能存在。分析选项，B符合题意。[师]上述解题思路主要是运用规律法，但本题若用列举法显得更简捷些。当判断R为硫时，列举硫已存在的物质：S2－、SO2、SO3、SOeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,4)、S2Oeq\o\al(2－,3)等，很快得答案。[过渡]具有相同核电荷数的同一类原子总称为元素，而元素的性质与该元素原子的核外电子排布密切相关。因此，了解元素原子核外电子排布的规律是我们学习化学所必需的。[师]请大家说出原子核外电子排布的一般规律：板书：核外电子排布规律eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(各电子层最多容纳2n2个,最外层不超过8个,次外层不超过18个,最先排布在能量较低的电子层里))[师]知道以上规律，我们就可以用原子的结构示意图来表示原子的结构。如氧原子可表示为。其中1～20号元素的原子结构示意图是我们所必须熟悉的。板书：表示方法、结构示意图问：元素的化学性质，与哪层电子的关系最密切？[生]与元素原子最外层上的电子数关系最密切。[师]正因为如此，在研究物质的结构和性质时，为了简便起见，我们引进了电子式的概念。这样，原子结构的表示方法可以用结构简图，也可以用电子式。如O原子的电子式为板书：电子式，如[师]电子式不仅可以用来表示原子，还可以用来表示离子、化合物，以及化合物的形成过程。多媒体展示：原子核外电子排布规律核外电子排布规律1各电子层最多能容纳2n2个电子即电子层序号1234567代表符号KLMNOPQ最多电子数2818325072982最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)3次外层电子数最多不超过18个，倒数第三层不超过32个4核外电子总是尽可能先排满能量最低、离核最近的电子层，然后才由里往外，依次排在能量较高，离核较远的电子层注意事项1.以上几点是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求2．上述乃核外电子排布的初步知识，只能解释1～18号元素的结构问题，若要解释更多问题，有待进一步学习核外电子排布所遵循的其他规律原子结构示意图和离子结构示意图原子结构的表示方法要理解图中各符号的含义。例：氯原子，圆圈内表示原子的质子数，要注意正号；弧线表示电子层，弧线内数字表示该层中的电子数。离子结构示意图中各符号含义一样，但注意原子结构示意图中质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中质子数与核外电子数不相等。如电子式电子式是在元素符号周围用小黑点或“×”表示该元素原子的最外层电子数的式子。小黑点或“×”的数目即为该原子的最外层电子数。如[师]元素原子在参加化学反应时，其电子层结构将趋向于何种变化？[生]原子在参加化学反应时，都有使最外层电子形成稳定结构的倾向。[师]原子和原子相遇发生反应时，必形成化学键。板书：二、化学键[师]那么，原子和原子通常通过什么方式趋向于稳定结构呢？[生]通过得失电子或形成共用电子对。[师]原子得失电子以后可分别形成阴、阳离子，阴、阳离子之间可通过静电作用而形成化合物，这种静电作用我们又把它叫做什么？举出几种粒子间存在这种作用的物质。[生]阴、阳离子之间的这种静电作用叫离子键。如Na2O2、NaOH、NaCl中均含有离子键。[师]那么，原子通过共用电子对结合成物质的这种作用又叫什么呢？举例说明。[生]叫共价键。如H2分子中的氢原子和氢原子之间，HCl分子中的氢原子与氯原子之间都形成共价键。[师]离子键和共价键都属于化学键，它们属两种不同类型的化学键。板书：化学键eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(离子键,共价键))[师]H2分子中的H—H键与HCl分子中的H—Cl键是否相同？为什么？[生]不相同。H2分子中的H—H键的共用电子对未发生偏移，为非极性共价键；HCl分子中，H—Cl键的共用电子对偏向Cl原子，是极性共价键。[师]很好。因此共价键又分为极性键和非极性键两类。板书：极性键、非极性键多媒体展示：化学键、离子键、共价键的概念化学键定义晶体或分子内直接相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用，通常叫做化学键强烈的体现形式使原子间形成一个整体，彼此不能发生相对移动，只能在一定平衡位置振动。破坏这种作用需消耗较大能量离子键定义阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键本质阴、阳离子间的静电作用形成条件和原因稳定的阳离子稳定的阴离子形成过程表示方法影响强度的因素及对物质的影响1．离子半径：离子半径越小，作用越强。含有该键的离子化合物的熔沸点就越高2．离子电荷：离子电荷越多，作用越强。含有该键的离子化合物的熔沸点就越高定义原子间通过共用电子对所形成的化学键，叫共价键形成条件一般是非金属元素之间形成共价键，成键原子具有未成对电子本质成键的两原子核与共用电子对的静电作用表示方法1．电子式：2．结构式：H—Cl形成过程分类分类依据：共用电子对是否发生偏移非极性键定义：共用电子对不偏向任何一方特点：存在于同种原子之间A—A单质、共价化合物、离子化合物中都可能含有非极性键例：Cl2、H2O2、Na2O2极性键定义：共用电子对偏向得电子能力强的原子的一方特点：存在于不同种原子之间B—A共价化合物、离子化合物中都可能含有极性键[师]举出一种同时含有极性键和非极性键的化合物。[生]H2O2[师]写出其电子式。找一个同学在黑板上写：答案：[师]请同学们做以下练习。多媒体展示：[练习]以下说法不正确的是()A．使干冰发生物理变化需克服范德华力B．使干冰发生化学变化主要是破坏共价键C．使氯化钠晶体发生化学反应需破坏离子键D．化学键存在于原子之间，也存在于分子之间学生思考并回答。[师]干冰是由CO2分子组成的，其分子之间的作用力是分子间作用力，即范德华力。当发生物理变化时，仅仅是分子之间的距离发生了变化，需克服范德华力；当发生化学变化时，即原子参加反应，需要克服碳氧键的作用，即破坏共价键。所以，A、B均正确。C项的氯化钠晶体是由钠离子和氯离子构成，其间存在的作用力是离子键。因此，发生化学反应时需克服离子键。D项化学键应是相邻的原子间强烈的相互作用，它不存在于分子之间，所以D项错。答案：D课堂小结本节课我们复习了原子结构，原子核外电子排布的规律及与之密切相关的一些概念。希望同学们能在搞清这些概念内涵的基础上，学会应用这些概念解决一些具体的问题。eq\o(\s\up7(),\s\do5(板书设计))复习课一、原子的结构二、化学键化学键eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(离子键,共价键\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(极性键,非极性键)))) eq\o(\s\up7(),\s\do5(活动与探究))1～17号元素的结构特点和特殊性质H：原子半径最小；外层电子数＝周期数；电子总数＝电子层数；ⅠA族中能形成共价化合物的元素；在化合物中，其数目改变对质量分数变化影响不大；原子序数最小；成酸、碱的必要元素；单质密度最小；单质可由金属与水或酸反应得到；也是电解水产物之一；与氧可生成两种液态化合物H2O，H2O2。He：最外层属饱和结构，但不是8个电子；电子总数是电子层数的两倍。质量数为4，不要误以为是2。Li：最外层电子数是次外层的一半；不能形成过氧化物。密度最轻的金属；保存于石蜡中。Be：最外层电子数＝次外层电子数；最外层电子数＝电子层数；氧化物为BeO；价态＋2价。B：最外层电子数比次外层多一个；BF3属非极性分子；氢化物为B2H6；硼酸可洗涤溅在皮肤上的碱液；H3BO3为一元酸；硼砂是硼酸盐玻璃材料。C：最外层电子数是次外层的两倍；是形成化合物最多的元素；有金刚石，石墨，C60等碳的同素异形体。N：最外层电子比次外层电子多3个；单质在空气中含量最多，除稀有气体外它算是难以与其他物质反应的了。化学肥料的三元素之一。氢化物为NH3，气态氢化物水溶液唯一呈碱性的物质。O：最外层电子数是次外层的三倍；地壳中含量最多；占空气体积的21%；与金属生成金属氧化物；有一些特殊化合物形成；O2能助燃。F：最外层电子数比次外层多5个；除H外，前18号元素原子半径最小；无正价；不能被任何物质氧化；能与水反应置换出水中的氧；CaF2难溶，AgF能溶于水，HF为弱酸。Ar：它的最外电子层结构为8电子稳定结构，Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等简单阴、阳离子具有与Ar原子相同的电子层结构。应当熟记。Na：最外层电子数是次外层的1/8，是最内层的1/2；前18号主族元素中原子半径最大；碱为NaOH，有Na2O、Na2O2等氧化物；Na2O2漂白及与H2O，CO2反应放出O2；与K的合金是原子能反应堆的导热材料。Mg：最外层电子数＝最内层电子数，次外层电子数是最外层电子数的4倍。Mg(OH)2是难溶性中强碱；Mg遇热水反应可放出H2。Al：最外层比次外层少5个电子；最外层电子数＝电子层数；Al既能和酸反应又能和碱反应，Al2O3是两性氧化物；Al(OH)3是两性氢氧化物，Al是地壳中含量最多的金属元素。Al2(SO4)3与NaHCO3制灭火器。Si：最外层电子数是次外层的一半，是最内层的两倍；地壳中含量排第二位；H2SiO3比H2CO3酸性弱；SiO2是制硅酸盐水泥的原料，玻璃的主要成分。P：最外层比次外层少3个电子；P4是分子晶体；纯H3PO4通常为固体，相对分子质量与H2SO4相同，均为98。S：最外层比次外层少2个电子；最外层与最内层电子数之和＝次外层电子数；氢化物(H2S)有臭鸡蛋气味；硫铁矿(黄铁矿)FeS2中S呈－1价。eq\o(\s\up7(),\s\do5(参考练习))一、选择题1．eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、H＋、H2是()A．氢的五种同位素B．五种氢元素C．氢元素的五种不同粒子D．五种氢原子2．已知元素X、Y的核电荷数分别是a和b，它们的离子Xm＋和Yn－的核外电子排布相同，则下列关系式中正确的是()A．a＝b＋m＋nB．a＝b－m＋nC．a＝b＋m－nD．a＝b－m－n3．下列叙述正确的是()A．CO2分子间存在着非极性共价键B．CO2分子内存在着极性共价键C．SO2与H2O反应的产物是离子化合物D．盐酸中含H＋和Cl－，故HCl为离子化合物4．下列有关叙述正确的是()A．简单离子eq\o\al(29,a)An＋核外有x个电子，A的质量数可表示为2(x＋n)B．Z元素的某同位素En－，核外共有x个电子，又知此同位素原子质量数为A，则其原子核内的中子数为A－x－nC．A元素的原子质量数为70，核内中子数为39，它的