原子结构与元素的性质说课稿教案.docx

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原子结构与元素的性质说课稿教案

原子结构与元素的性质第1课时

知识与技能

1、进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素数目等之间的关系

2、知道外围电子排布和价电子层的涵义

3、认识周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律

4、知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系

教学过程

〖复习〗必修中什么是元素周期律？

元素的性质包括哪些方面？

元素性质周期性变化的根本原因是什么？

〖课前练习〗写出锂、钠、钾、铷、銫基态原子的简化电子排布式和氦、氖、氩、氪、氙的简化电子排布式。

一、原子结构与周期表

1、周期系：

随着元素原子的核电—荷数递增，每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现稀有气体。

然后又开始由碱金属到稀有气体，如此循环往复——这就是元素周期系中的一个个周期。

例如，第11号元素钠到第18号元素氩的最外层电子排布重复了第3号元素锂到第10号元素氖的最外层电子排布——从1个电子到8个电子；再往后，尽管情形变得复杂一些，但每个周期的第1个元素的原子最外电子层总是1个电子，最后一个元素的原子最外电子层总是8个电子。

可见，元素周期系的形成是由于元素的原子核外屯子的排布发生周期性的重复。

2、周期表

我们今天就继续来讨论一下原子结构与元素性质是什么关系？

所有元素都被编排在元素周期表里，那么元素原子的核外电子排布与元素周期表的关系又是怎样呢？

说到元素周期表，同学们应该还是比较熟悉的。

第一张元素周期表是由门捷列夫制作的，至今元素周期表的种类是多种多样的：

电子层状、金字塔式、建筑群式、螺旋型（教材p15页）到现在的长式元素周期表，还待进一步的完善。

首先我们就一起来回忆一下长式元素周期表的结构是怎样的？

在周期表中，把能层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，称之为周期，有7个；在把不同横行中最外层电子数相同的元素，按能层数递增的顺序由上而下排成纵行，称之为族，共有18个纵行，16个族。

16个族又可分为主族、副族、0族。

〖思考〗元素在周期表中排布在哪个横行，由什么决定？

什么叫外围电子排布？

什么叫价电子层？

什么叫价电子？

要求学生记住这些术语。

元素在周期表中排在哪个列由什么决定？

阅读分析周期表着重看元素原子的外围电子排布及价电子总数与族序数的联系。

〖总结〗元素在周期表中的位置由原子结构决定：

原子核外电子层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。

〖分析探索〗每个纵列的价电子层的电子总数是否相等?

按电子排布，可把周期表里的元素划分成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的符号。

s区、d区和p区分别有几个纵列?

为什么s区、d区和ds区的元素都是金属?

元素周期表可分为哪些族?

为什么副族元素又称为过渡元素？

各区元素的价电子层结构特征是什么？

[基础要点]分析图1-16

s区

p区

d区

ds区

f区

分区原则

纵列数

是否都是金属

区全是金属元素，非金属元素主要集中区。

主族主要含区，副族主要含区，过渡元素主要含区。

[思考]周期表上的外围电子排布称为“价电子层”，这是由于这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化。

元素周期表的每个纵列上是否电子总数相同？

〖归纳〗s区元素价电子特征排布为ｎS1~2，价电子数等于族序数。

ｄ区元素价电子排布特征为（ｎ-1）d1~10ns1~2；价电子总数等于副族序数；

ds区元素特征电子排布为（n-1）d10ns1~2，价电子总数等于所在的列序数；

p区元素特征电子排布为ns2np1~6；价电子总数等于主族序数。

原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系的。

（1）原子核外电子总数决定所在周期数

周期数=最大能层数（钯除外）46Pd[Kr]4d10,最大能层数是4，但是在第五周期。

（2）外围电子总数决定排在哪一族

如：

29Cu3d104s110+1=11尾数是1所以，是IB。

元素周期表是元素原子结构以及递变规律的具体体现。

第二节原子结构与元素的性质

第2课时

知识与技能

1、掌握原子半径的变化规律

2、能说出元素电离能的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质

3、进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系

4、认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系

5、认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值

重点：

电离能得定义及与原子结构之间的关系

难点：

电离能得定义及与原子结构之间的关系

知识结构与板书设计

二、元素周期律

1、原子半径

2、电离能

（1）定义：

气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能.

①常用符号I表示，单位为KJ•mol－1

②意义：

通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度。

（2）元素的第一电离能：

处于基态的气态原子失去1个电子，生成+1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能，常用符号I1表示。

（3）电离能的应用

①根据电离能数据，确定元素核外电子的排布

②根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。

③判断元素的金属性、非金属性强弱

教学步骤、内容

［引入］我们知道元素性质是由元素原子结构决定的，那具体影响哪些性质呢？

［讲］元素的性质指元素的金属性和非金属性、元素的主要化合价、原子半径、元素的第一电离能和电负性。

［学与问］元素周期表中，同周期的主族元素从左到右，最高化合价和最低化合价、金属性和非金属性的变化规律是什么？

［投影小结］同周期主族元素从左到右，元素最高化合价和最低化合价逐渐升高，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

［讲］元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变，称为元素周期律。

元素周期律的内涵丰富多样，下面，我们来讨论原子半径、电离能和电负性的周期性变化。

［板书］二、元素周期律

1、原子半径

［投影］观察图1—20分析：

［学与问］1．元素周期表中同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？

应如何理解这种趋势？

2．元素周期表中，同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？

应如何理解这种趋势？

［小结］同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小。

其主要原因是由于核电荷数的增加使核对电子的引力增加而带来原子半径减小的趋势大于增加电子后电子间斥力增大带来原子半径增大的趋势。

同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。

其主要原因是由于电子能层增加，电子间的斥力使原子的半径增大。

［讲］原子半径的大小取决于两个相反的因素：

一是电子的能层数，另一个是核电荷数。

显然电子的能层数越大，电子间的负电排斥将使原子半径增大，所以同主族元素随着原子序数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。

而当电子能层相同时，核电荷数越大，核对电子的吸引力也越大，将使原子半径缩小，所以同周期元素，从左往右，原子半径逐渐减小。

［问］那么，粒子半径大小的比较有什么规律呢？

［投影小结］1、原子半径大小比较：

电子层数越多，其原子半径越大。

当电子层数相同时，随着核电荷数增加，原子半径逐渐减小。

最外层电子数目相同的原子，原子半径随核电荷数的增大而增大

2、核外电子排布相同的离子，随核电荷数的增大，半径减小。

3、同种元素的不同粒子半径关系为：

阳离子<原子<阴离子，并且价态越高的粒子半径越小。

［过渡］那么，什么叫电离能呢，电离能与元素的金属性间有什么样的关系呢？

板书］2、电离能

（1）定义：

气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能.

①常用符号I表示，单位为KJ•mol－1

②意义：

通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度。

［讲］原子为基态原子，保证失去电子时消耗能量最低。

电离能用来表示原子或分子失去电子的难

易程度。

电离能越大，表示原子或离子越难失电子；电离能越小，表示原子或离子易失电子，

［点击试题］已知Na元素的I1=496KJ·mol-1,则Na（g）-e-→Na+（g）时所需最低能量为.

［板书］

（2）元素的第一电离能：

处于基态的气态原子失去1个电子，生成+1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能，常用符号I1表示。

［讲］气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。

上述表述中的“气态”“基态”“电中性”“失去一个电子”等都是保证“最低能量”的条件。

［投影］

［问］读图l—21。

碱金属原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律呢?

［讲］从图l—2l可见，每个周期的第一个元素（氢和碱金属）第一电离能最小，最后一个元素（稀有气体）的第一电离能最大；同族元素从上到下第一电离能变小（如He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn的第一电离能依次下降，H、Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能也依次下降）。

［学与问］1、金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系?

［讲］第一电离能越小，越易失去电子，金属的活泼性就越强。

因此碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强。

［讲］同周期元素：

碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大；从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。

短周期元素的这种递变更为明显，这是同周期元素原子电子层数相同，但随着核电荷数增大和原子半径减小，核对外层电子的有效吸引作用依次增强的必然结果。

同主族元素：

自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越容易失去电子电子。

这是因为同主族元素原子的价电子数相同，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱。

过渡元素的第一电离能的变化不太规则，随元素原子序数的增加从左到右略有增加。

这是因为对这些元素的原子来说，增加的电子大部分排布在（n-1）d轨道上，核对外层电子的有效吸引作用变化不是太大。

［板书］（3）电离能的变化规律：

同周期元素：

从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。

同主族元素：

自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越容易失去电子电子。

［讲］总之，第一电离能的周期性递变规律是原子半径、核外电子排布周期性变化的结果

［思考与交流］Be的第一电离能大于B，N的第一电离能大于O，Mg的第一电离能大于Al，Zn的第一电离能大于Ga？

Be有价电子排布为2s2，是全充满结构，比较稳定，而B的价电子排布为2s22p1，、比Be不稳定，因此失去第一个电子B比Be容易，第一电离能小

［讲］但值得我们注意的是：

元素第一电离能的周期性变化规律中的一些反常：

同一周期，随元素核电荷数的增加，元素第一电离能呈增大的趋势。

主族元素：

左-右：

第一电离能依次明显增大（但其中有些曲折）。

反常的原因：

多数与全空（p0、d0）、全满（p6、d10）和半满（p3、d5）构型是比较稳定的构型有关。

当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空、半充满和全充满结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。

故磷的第一电离能比硫的大，Mg的第一电离能比Al的第一电离能大。

［讲］在同周期元素中，稀有气体的第一电离能最大。

金属越活泼，金属元素的第一电离能越小，非金属越活泼，非金属元素的第一电离能越大。

［点击试题］不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为E）如图所示，试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。

（1）同主族内不同元素的E值的变化特点是。

各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的变化规律。

（2）同周期内，随原子序数的增大，E值增大。

但个别元素的E值出现反常现象，试预测下列关系中正确的是（填写编号）。

①E（砷）＞E（硒）②E（砷）＜E（硒）

③E（溴）＞E（硒）④E（溴）＞E（硒）

（3）估计1mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围：

＜E＜。

（4）10号元素E值较大的原因是

解析：

此题考查了元素第一电离能的变化规律和学生的归纳总结能力。

（1）同主族元素最外层电子数相同，随着原子核电荷数逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，所以失去最外层电子所需能量逐渐减小。

（2）根据图像可知，同周期元素E（氮）＞E（氧），E（磷）＞E（硫），E值出现反常现象。

故可推知第四周期E（砷）＞E（硒）。

但ⅥA族元素和ⅦA族元素的E值未出现反常。

所以E（溴）＞E（硒）。

此处应填①、③。

（3）1mol气态Ca原子失去最外层一个电子比同周期元素钾要难，比同主族元素Mg要容易，故其E值应在419～738之间。

（4）10号元素是Ne，它的原子最外层已经成为8电子稳定结构，故其E值较大。

答案：

（1）随着原子序数的增大，E值变小　周期性。

（2）①、③（3）419、438或填E（钾）、E（镁）（4）10号元素是氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8个电子稳定结构。

［学与问］2、下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。

为什么原子的逐级电离能越来越大?

这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系?

讲］气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能（用I1表示），从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能（用I2表示），依次类推，可得到I3、I4、I5……同一种元素的逐级电离能的大小关系：

I1

这是因为随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多。

Na的I1，比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成+1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成十2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以A1容易失去三个电子形成+3价离子。

而电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。

［板书］（4）第二电离能；由+1价气态阳离子再失去1个电子形成+2价气态阳离子所需要的能量称为第二电离能，常用符号I2表示，依次还有第三、第四电离能等。

［讲］通常，原子的第二电离能高于第一电离能，第三电离能又高于第二电离能。

这是因为元素的原子失去电子后，原子核对核外电子的作用增加，再失去电子消耗能量增加，失电子变得困难。

［讲］根据电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子越容易失去电子；反之，电离能越大，表明在气态时该原子越难失去电子。

因此，运用电离能数值可以判断金属原子在气态时失电子的难易程度。

［板书］（5）电离能的应用

①根据电离能数据，确定元素核外电子的排布

［讲］如LiI1<

［板书］

根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。

［讲］如K元素I1<

一般来讲，在电离能较低时，原子失去电子形成阳离子的价态为该元素的常见的价态。

如Na的第一电离能较小，第二电离能突然增大（相当于第一电离能的10倍），故Na的化合价为+1，而Mg在第三电离发生突变，故Mg的化合价为+2、

［板书］

判断元素的金属性、非金属性强弱

［讲］I1越大，元素的非金属性越强，I1越小，元素的金属性越强。

［讲］需要我们注意的是，金属活动性表示的是在水溶液中金属单质中的原子失去电子的能力，而电离能是指金属元素在气态时失去电子成为气态阳离子的能力，二者对应条件不同，所以排列顺序不完全一致。

［过］电离能主要针对的是金属，对于非金属我们通常用与其相对应的电子亲和能，下面让我们来简单了解一下电子亲和能

［知识拓展］元素的电子亲和能

1、电子亲和能：

元素的一个气态原子获得1个电子成为气态阴离子时所放出的能量称为第一电子亲和能

2、电子亲和能的符号和单位：

E单位为KJ•mol－1

3、电子亲和能的意义：

电子亲和能的大小反映了气态原子获得电子成为气态阴离子的难易程度。

电子亲和能大，该元素的原子就容易与电子结合

4、影响因素：

电子亲和能的大小取决于原子核对外层电子的吸引以及电子和电子间的排斥这两个相反的因素。

随着原子半径的减小，原子核对核外电子吸引作用增强，电子亲和能增大。

但是，如果原子半径减小的程度使核外电子的密度增加很大，电子之间的排斥作用增加，则可能使电子亲和能减小，电子亲和能无论是在同周期还是同主族都没有简单的变化规律。

［随堂练习］

1、某元素的电离能（电子伏特）如下：

I1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

14.5

29.6

47.4

77.5

97.9

551.9

666.8

此元素位于元素周期表的族数是

A.IAB.ⅡAC.ⅢAD、ⅣAE、ⅥAF、ⅤAG、ⅦA

2.下列说法正确的是（）

A.第3周期所含的元素中钠的第一电离能最小

B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大

C.在所有元素中，氟的电离能最大

D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大

答案：

A

3、下列原子的价电子排布中，对应于第一电离能最大的是（）

A、ns2np1B、ns2np2C、ns2np3D、ns2np4

答案：

C

4.能够证明电子在核外是分层排布的事实是（）

A、电负性B、电离能C、电子亲和能D、电势能

答案：

B

5、下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一化学元素

（1）下列（填写编号）组元素的单质可能都是电的良导体。

①a、c、h②b、g、k③c、h、l④d、e、f

（2）如果给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。

核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响。

原子核失去核外不同电子所需的能量（KJ·mol-1）

锂

X

Y

失去第一个电子

519

502

580

失去第二个电子

7296

4570

1820

失去第三个电子

11799

6920

2750

失去第四个电子

9550

11600

①通过上述信息和表中的数据分析，为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量。

②表中X可能为13种元素中的（填写字母）元素。

用元素符号表示X和j形成的化合物的化学式　　　　　。

③Y是周期表中族的元素的增加，I1逐渐增大。

④以上13种元素中，（填写字母）元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。

答案：

（1）①④

（2）①Li原子失去1个电子后形成稳定结构，再失去1个电子很困难②a；Na2O或Na2O2③ⅢA④m

第三节原子结构与元素的性质

第3课时

知识与技能

1、了解元素电负性的涵义，能应用元素的电负性说明元素的某些性质

2、能根据元素的电负性资料，解释元素的“对角线”规则。

3、能从物质结构决定性质的视角解释一些化学现象，预测物质的有关性质

4、进一步认识物质结构与性质之间的关系，提高分析问题和解决问题的能力

重点：

电负性的意义

难点：

电负性的应用

知识结构与板书设计

3、电负性

（1）键合电子：

元素相互化合时，原子中用于形成化学键的电子称为键合电子

孤电子：

元素相互化合时，元素的价电子中没有参加形成化学键的电子的孤电子。

（2）定义：

用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。

（3）意义：

元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强；反之，电负性越小，相应原子在化合物中吸引电子的能力越弱。

（4）电负性大小的标准：

以F的电负性为4.0和Li的电负性为1.0作为相对标准。

（5）元素电负性的应用

①元素的电负性与元素的金属性和非金属性的关系

②电负性与化合价的关系

③判断化学键的类型

④对角线规则：

元素周期中处于对角线位置的元素电负性数值相近，性质相似。

教学步骤、内容

［复习］1、什么是电离能？

它与元素的金属性、非金属性有什么关系？

2、同周期元素、同主族元素的电离能变化有什么规律？

［讲］元素相互化合，可理解为原子之间产生化学作用力，形象地叫做化学键，原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。

电负性的概念是由美国化学家鲍林提出的，用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小（如图1—22）。

电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。

［投影］

［板书］3、电负性

（1）键合电子：

元素相互化合时，原子中用于形成化学键的电子称为键合电子

孤电子：

元素相互化合时，元素的价电子中没有参加形成化学键的电子的孤电子。

［讲］用来表示当两个不同原子在形成化学键时吸引电子能力的相对强弱。

鲍林给电负性下的定义是“电负性是元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度”。

［板书］

（2）定义：

用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。

（3）意义：

元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强；反之，电负性越小，相应原子在化合物中吸引电子的能力越弱。

［讲］鲍林利用实验数据进行了理论计算，以氟的电负性为4．0和锂的电负性为1。

0作为相对标准，得出了各元素的电负性（稀有气体未计），如图l—23所示。

［板书］（4）电负性大小的标准：

以F的电负性为4.0和Li的电负性为1.0作为相对标准。

［思考与交流］同周期元素、同主族元素电负性如何变化规律？

如何理解这些规律？

根据电负性大小，判断氧的非金属性与氯的非金属性哪个强？

［讲］金属元素越容易失电子，对键合电子的吸引能力越小，电负性越小，其金属性越强；非金属元素越容易得电子，对键合电子的吸引能力越大，电负性越大，其非金属性越强；故可以用电负性来度量金属性与非金属性的强弱。

周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大；周期表从上到下，元素的电负性逐渐变小。

［投影］

［讲］同周期元素从左往右，电负性逐渐增大，表明金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

同主族元素从上往下，电负性逐渐减小，表明元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

［板书］（5）元素电负性的周期性变化

①金属元素的电负性较小，非金属元素的电负性较大。

②同周期从左到右，元素的电负性递增；同主族，自上而下，元素的电负性递减，对副族而言，同族元素的电负性也大体呈现出这种变化趋势。

［讲］电负性大的元素集中在元素周期表的右上角，电负性小的元素位于元素周期表的左下角。

［科学探究］根据数据制作的第三周期元素的电负性变化图，请用类似的方法制作IA、VIIA元素的电负性变化图。

［投影］电负性的周期性变化示例

［讲］元素的电负性用于判断一种元素是金属元素还是非金属元素，以及元素的活泼性。

通常，电负性小于2的元素，大部分是金属元素；电负性大于2的元素，大部分是非金属元素。

非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼；金属元素的电负性越小，金属元素越活泼。

例如，氟的电负性为4，是最强的非金属元素；钫的电负性为0.7，是最强的金属元素，

［板书］（6）元素电负性的应用

元素的电负性与元素的金属性和非金属性的关系

［讲］金属的电负性一般都小于1.8，非金属的电负性一般都大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”（如锗、锑等）的电负性在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。

［讲］利用电负性可以判断化合物中元素化合价的正负；电负性大的元素易呈现负价，电负性小的元素