人教版 (2019)选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质教案设计

第一章 原子结构与性质

第二节 原子结构与元素性质

第1课时教学设计

【教学目标】

1.熟知原子结构与元素周期表的关系，进一步熟悉元素周期表的结构。

2.能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分。

【教学重难点】

从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分

【教学过程】

1.新课导入

[创设情境]我们在前面的学习中，已经对元素周期表有了初步的了解，在科学发展史上，有三张有重要历史意义的周期表，我们先来说说历史上第一张周期表——门捷列夫周期表。门捷列夫周期表最重要的特征是从第四周期开始每个周期截成两截，第1~7族分主副族，第八族称为过渡元素。主副族和第八族的概念使用至今，但过渡元素的概念不同了。第二张周期表是一张维尔纳周期表，维尔纳周期表是特长式周期表，每一周一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，尽管当时镧系和锕系的概念尚未形成，不知道它们有多少种元素。种元素。维尔纳周期表前五个周期的元素种类被完全确定——2、8、8、18、18，但第六、七周期因镧系和锕系元素种类未知而未定。现今的元素周期表与维尔纳周期表相似，但也有差异，如维尔纳周期表中Be、Mg的位置与现今周期表不同。第三张是玻尔周期表，玻尔用原子结构来解释周期系，他认识到，21~28、39~46等元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的。玻尔得知镧（La）后14种元素基态原子有4f电子，也用方框框起，而且第六周期为32种元素，但第七周期元素所知甚少。玻尔周期表还用直线连接前后周期的相关元素（同族元素），这是因为玻尔已经知道，它们的价电子数相等。

[复习]每张周期表的出现，都来自科学家不懈的付出，为科学发展奠定了基础。接下来我们一起来复习元素周期表的结构。先来说周期，一共多少周期？每周期各含有多少种元素？

[回答]共7周期，前三周期为短周期，后四周期为长周期。第一周期2种元素；第二周期8种元素；第三周期8种元素；第四周期18种元素；第五周期18种元素；第六周期32种元素，且镧系元素共15种元素；第七周期32种元素，且锕系元素共15种元素。

[讲解]每周期，周期序数=电子层数(能层数)，再来说族，有哪些族？

[回答]“七主七副一八一零”，即七主族、七副族、第VIII 族、零族(稀有气体)，其中第VIII 族有3个纵列位于Ⅶ B 与ⅠB中间。族中，主族序数=最外层电子数=价电子数=最高正价数。

2.新课讲授

1.元素周期系

[获取概念]元素的这一按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。这个序列中的元素性质随着核电荷数的递增发生周期性的重复。

[学生活动]以碱金属和稀有气体元素为例，写出电子排布式，并简化电子排布式。

[讲解]每周期先出现碱金属元素，标志着建立新电子层，随着核电荷数的增加，出现稀有气体元素，标志着新电子层的结束，各周期元素原子的核外电子排布重复出现从ns1到ns2np6(除第一周期)的周期性变化。这就形成了元素周期系。

[过渡]根据构造原理得出的核外电子排布，可以解释元素周期系的基本结构，接下来我们来分析周期系中每个周期的元素数。

[学生活动]说出每周期价电子排布式、最多容纳的电子数及元素数。

[讲解]第一周期从1s1开始，以1s2结束，只有两种元素。其余各周期总是从ns能级开始，以np结束，而从ns能级开始以np结束递增的核电荷数（或电子数）就等于每个周期里的元素数。若以一个方格代表一种元素，每个周期排一个横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可得到如下元素周期表。

[展示]按s、p、d、f将元素周期表分段。

[讲解]在书末的元素周期表中，同族元素价层电子数相同，这是同族元素性质相似的结构基础。接下来，我们继续分析原子核外电子排布与族的关系。

[学生活动]将下列各主族元素的价电子数、价电子排布式填入表中。再以第四周期副族元素为例，将元素对应的族数、价电子排布式、价电子数目填入表中。

[设疑]依据上述表格，讨论族的划分与原子核外电子排布的关系？

[总结]①同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。价电子数与族序数相同。

②稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。

③过渡元素(副族和Ⅷ族)同一纵行原子的价层电子排布基本相同。价电子排布为(n－1)d1～10ns1～2，ⅢB～ⅦB族的价电子数与族序数相同，第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族不相同。

[设疑]元素周期表里的元素可按不同的分类方法分为不同的区,你能把周期表裁剪成不同的区吗?

[提示]按电子排布，可把周期表里的元素划分为5个区，(除ds区外区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号)仔细观察周期表,你能划分开吗?这些区分别有几个纵列？

[回答]ⅠA族、ⅡA族为s区，ⅢA族～ⅦA族、0族为p区，ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族为d区，ⅠB族、ⅡB族为ds区。

[讲解]ⅠA族、ⅡA族为s区，价电子排布式为ns1～2，除氢外都是活泼金属元素；ⅢA族～ⅦA族、0族为p区，价电子排布式为ns2np1～6，该区元素最外层电子参与反应；ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族为d区，价电子排布式为(n－1)d1～9ns1～2，该区元素d轨道不同程度地参与化学键的形成；ⅠB族、ⅡB族为ds区，价电子排布式为(n－1)d10ns1～2，该区均为金属元素。

[过渡]除了按电子排布分区外，我们最熟悉的是按元素种类分类，沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋之间画一条线，将元素分为金属元素和非金属元素，线的左边是金属元素（氢除外），线的右边是非金属元素。

[设疑]金属与非金属交界处元素的性质有什么特点？

[回答]在元素周期表中位于金属和非金属分界线上的元素兼有金属和非金属的性质，位于此处的元素（如硼、硅、锗、砷、锑等）常被称为半金属或类金属（一般可用作半导体材料）。

[追问]为什么副族元素又称为过渡元素？

[回答]副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域，因此，又把副族元素称为过渡元素。

[追问]为什么在元素周期表中非金属元素主要集中在右上角三角区内？处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属。为什么？

[回答]这是由元素的价电子结构和元素周期表中元素性质递变规律决定的，在元素周期表中，同周期的元素从左到右非金属性渐强，同主族元素从上到下非金属性渐弱，结果使元素周期表右上角的元素主要呈现非金属性。处于非金属三角区边缘的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，因此，这些元素常被称之为半金属或准金属。

[讲解]在研究元素及其化合物的性质时，科学家发现某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则。对角线规则是从相关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规则，不是定理。

3.课堂小结

[师]以“对角线规则”为关键词，利用互联网搜索有关资料，比较锂和镁、铍和铝、硼和硅三对元素及其化合物性质的相似性。

4.板书

1.2.1原子结构与元素周期表