《元素性质及其变化规律 第1课时》示范课教学设计【高中化学】.docx

第三节 元素性质及其变化规律第1课时◆ 教学目标1.了解原子半径的周期性变化，能用原子结构的知识解释主族元素原子半径周期性变化的原因2.了解同周期、同主族元素性质的递变规律以及与原子核外电子排布的关系3.能从电子排布的角度对元素性质的周期性变化进行解释，促进“结构”与“性质”关系的理解◆ 教学重难点同周期、同主族元素原子半径的变化规律、原子半径大小比较◆ 教学过程一、新课导入描述原子半径的变化规律及原因，并用于解释元素原子得失电子能力的递变规律提问】在元素周期表中，随着原子序数的递增，元素基态原子的核外电子排布呈现周期性变化，元素的性质也呈现周期性变化那么，元素的哪些性质呈现周期性变化？元素性质周期性变化的本质是什么？如何运用元素周期表推测元素的基本性质？【科学史话】在布瓦博德朗发现元素镓之前，门捷列夫准确预言在锌与砷之间存在类铝元素和类硅元素提问】在19世纪科技水平并不发达的时代，门捷列夫就能准确预言，让人非常钦佩你知道门捷列夫成功预言的依据是什么吗？【讲解】元素周期律科学史话】1869年，门捷列夫发现，按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来，得到一个元素序列，并从最轻的元素氢开始进行编号，称为原子序数，这个序列中的元素性质随着原子序数递增发生周期性的重复，这一规律被门捷列夫称作元素周期律。

引导】元素周期律是学习和研究化学的重要工具，看来我们有必要在必修学习的基础上，继续深入地研究原子结构与元素周期律的关系，或许你又会有新的发现二、 讲授新课【提问】1.原子半径是怎样测得的？2.在元素周期表中，原子半径有什么变化规律？原因是什么？3.如何定性地分析元素周期表中元素原子得失电子能力所呈现的递变规律？【过渡】通过必修课的学习我们了解到，随着核外电子排布的周期性变化元素原子的半径、化合价、得失电子能力等性质也呈现周期性变化投影】电子云模型【思考】依据量子力学理论，核外电子从原子核附近到离核很远的地方都有可能出现，因此原子并不是一个具有明确“边界”的实体这就是说，原子并没有经典意义上的半径那么，原子半径是如何测定的呢？【引导】你知道原子半径为什么会发生这样周期性递变吗？影响原子半径变化的因素有哪些？【学生活动】根据教材第21页 图1-3-2 原子半径变化图及原子核外电子排布交流讨论，得出结论：原子半径的变化与核电荷数的增加以及核外电子数的增加有关提问】核电荷数对原子半径有什么影响？【讲解】核电荷数越大，核对外层电子的吸引作用越大，原子半径越小提问】核外电子数对原子半径有什么影响？【讲解】电子层数越多，原子半径越大。

补充】如果增加的电子都在同一层上，增加的电子产生的电子间的排斥作用增大，原子半径增大提问】这两个因素的影响趋势一致吗？请分别解释同周期主族元素、同主族元素、同周期过渡元素的原子半径变化规律的原因板书】原子半径及其变化规律1.主族元素【讲述】主族元素同周期从左至右原子半径逐渐减小，同主族自上至下原子半径逐渐增大展示】【思考】主族元素同周期从左至右原子半径逐渐减小，同主族自上至下原子半径逐渐增大的原因是什么？【讲解】同周期中，除了稀有气体元素外，随着原子序数的增大，元素的原子半径从左到右呈逐渐减小的趋势这是因为每增加一个电子，核电荷相应增加一个正电荷，而增加的电子都在同一层上，增加的电子产生的电子间的排斥作用小于核电荷增加导致的核对外层电子的吸引作用，结果使原子半径逐渐减小主族元素原子半径从左到右逐渐变小，而且减小的趋势越来越弱同一主族元素原子，从上往下，随着原子序数的增大，原子半径逐渐增大这是因为随着电子层数的增加，离核更远的外层轨道填入电子，导致原子半径增大2.过渡元素【提问】副族元素的原子半径变化如图所示，请归纳其变化规律讲述】同一周期自左至右原子半径逐渐减小，但变化幅度不大讲解】原因是同一周期过渡元素增加的电子都排在(n-1)d轨道上，不同元素原子的外层电子(ns)受到原子核吸引作用及内层电子排斥作用的总体效果差别不大。

讲述】人们可以定性地从原子半径和价电子数来分析元素原子得失电子能力所呈现的递变规律同周期与同主族元素原子得失电子能力有什么递变规律？如何解释？【讨论分析】①同周期元素原子的电子层数相同，从左到右原子半径逐渐减小，原子核对电子的吸引作用逐渐增强因此，除稀有气体元素外，从左到右，元素原子失去电子的能力越来越弱，获得电子的能力越来越强②同主族元素原子的价电子数相同，但自上而下原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引作用逐渐减弱因此，自上而下，金属元素原子失去电子的能力越来越强，非金属元素原子获得电子的能力越来越弱讲述】位于元素周期表中金属与非金属元素分界线周围元素的原子获得或失去电子的能力都不强回顾思考】请大家回顾必修内容的学习，总结比较元素失电子能力（金属性）和得电子能力（非金属性）强弱的方法有哪些？(1)比较元素失电子能力(金属性)强弱的方法：单质与水或酸反应置换出氢气的难易程度；最高价氧化物对应水化合物碱性的强弱(2)比较元素得电子能力(非金属性)强弱的方法：单质与氢气反应的难易程度；形成气态氢化物的稳定性；最高价氧化物对应水化物酸性强弱【思维启迪】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，电子的能层越多，电子之间的排斥作用将使原子的半径增大；另一个是核电荷数，核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就越大，将使原子的半径减小。

这两个因素的综合结果使原子半径呈现周期性的递变微粒大小半径的比较：【提问】同一种元素的原子半径、阳离子半径、阴离子半径之间有何关系？例如H、H+、H-半径大小关系如何？理由为何？【讲解】r(H-)>r(H)>r(H+)阴离子相比于原子，核电荷数未变，增加的电子填入最外层，电子之间排斥加大，致使半径增大阳离子相比于原子，核电荷数未变，失去最外层电子，电子能层减少，致使半径减小这种规律同样适用于其他元素提问】同主族元素的阳离子或阴离子，其半径大小自上而下如何变化？给出你的解释讲解】同主族元素的离子，核电荷数越大，半径越大同主族的离子与同主族的原子一样，电子能层的增加这一因素占主导地位，故自上而下，无论阴离子，还是阳离子，半径都增加提问】电子构型相同的离子，随着核电荷数的增加，半径怎样变化？给出你的解释讲解】电子构型相同的离子，核电荷越大，离子半径越小电子构型相同时，电子彼此之间的排斥这一因素相同而核电荷数越大，对电子的吸引越强烈，使得半径减小提问】如何比较Fe3+和Fe2+的半径大小？【讲解】同种元素的不同阳离子，核电荷数相同，离子所带电荷越高，核外电子数越少，电子间彼此的排斥越小，故半径越小。

所以r(Fe2+)>r(Fe3+)归纳总结】1. 同周期元素的原子半径、最高价阳离子半径、最低价阴离子半径：随着核电荷数增多，半径依次减小(稀有气体元素除外)以第三周期元素为例进行分析原子半径：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)；最高价阳离子半径：r(Na+)＞r(Mg2+)＞r(Al3+)；最低价阴离子半径：r(P3-)＞r(S2-)＞r(Cl-)注意：同周期非金属元素形成的阴离子半径大于金属元素形成的阳离子半径，如r(Na+)＜r(Cl—)2. 同主族元素的原子半径、相同价态阳离子半径或阴离子半径：随着电子层数增多半径依次增大第ⅠA族原子半径：r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)；第ⅠA族离子半径：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)；第ⅦA族离子半径：r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)＜r(I－)3. 核外电子排布相同即具有相同电子层结构的微粒，随着核电荷数增多，半径依次减小与He电子层结构相同的微粒：r(H－)＞r(Li+)＞r(Be2+)；与Ne电子层结构相同的微粒：r(O2-)＞r(F－)＞r(Na+)＞r(Mg2+)＞r(Al3+)；与Ar电子层结构相同的微粒：r(S2-)＞r(Cl-)＞r(K+)＞r(Ca2+)。

注意：该规律可总结为“序小径大，阴前阳后”4.同种元素形成的微粒半径：阳离子＜中性原子＜阴离子，且阳离子价态越高，半径越小如r(Fe3+)＜r(Fe2+)＜r(Fe)，r(Cl)＜r(Cl-)，r(H+)＜r(H)＜r(H-)5. 电子层结构和所带电荷数都不同的微粒，一般要找参照物进行比较如比较Al3+和S2-半径的大小，可用O2-作参照物，因为r(Al3+)＜r(O2-)，r(O2-)＜r(S2-)，故r(Al3+)＜r(S2-)(一般地，能层数多的离子半径也大)三、课堂练习1. 原子序数依次增大的短周期主族元素M、X、Y、Z、W，X、Z同主族，X比M多一个电子，W比Z多一个电子含0.9% YW化合物的水溶液称为生理盐水下列说法正确的是( )A. 非金属性：Z > XB. 原子半径：W > YC. M有多种含氧酸D. Y、X、Z组成的化合物溶于水均显碱性【答案】C【解析】含0.9% YW的水溶液称为生理盐水，则Y为Na、W为Cl，W比Z多一个电子，则Z为S元素，X、Z同主族，X为O元素，X比M多一个电子，则M为N元素A.同一主族，从上到下非金属性减弱，非金属性：O>S，故A错误；B.同一周期，从左到右原子半径逐渐减小，原子半径：Na>Cl，故B错误；C.N的含氧酸有HNO3、HNO2等，故C正确；D.X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液不一定显碱性，如Na2SO4水溶液显中性，故D错误。

2. 短周期元素，根据下表信息，判断以下叙述正确的是( )元素代号LMQRT原子半径/nm0.1600.1430.1120.1040.066最高正价最低负价+2+3+2+6、-2-2A. 单质与稀盐酸反应的剧烈程度为LBe，金属性越强，其单质与稀盐酸反应就越剧烈，单质与稀盐酸反应的剧烈程度为L>Q，故A错误；B.Al不与氨水反应，故B错误；C.非金属性O>S，非金属性越强，其单质与氢气化合越容易，即与氢气化合的难易程度为T单质比R单质容易，故C错误；D.Be和Al处于元素周期表对角线位置，性质相似，Be(OH)2是两性氢氧化物，故D正确3. 元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如图所示，其中元素Z位于第四周期，W、X、Y原子的最外层电子数之和为18，下列说法正确的是( )A. 氢化物沸点：Y>WB. 原子半径的大小：Z>Y>XC. 氧化物的水化物的酸性：W