苏教版（2019）高中化学必修一教案：专题5 微观结构与物质的多样性 元素周期律 （ Word版含解析，2课时打包）

教师活动

学生活动

【多媒体展示】门捷列夫与元素周期表

【提问】由于目前我们已经发现的元素有一百多种，为了研究方便，人们习惯上对元素进行编号。由于在化学反应中原子核是不会变化的，所以人们按核电荷数由小到大的顺序进行编号，这种编号称为原子序数。根据原子序数的规定方法，该序数与原子组成的哪些粒子数有关系?有什么关系?

【提问】请同学分别完成学案表格，根据表格思考讨论原子核外电子排布，发现能有什么规律？

【过渡】下面我们再看一下元素的原子半径的周期性变化情况，请同学根据教材中表5-1，以元素原子核外最外层电子数为横坐标，原子半径为纵坐标，在坐标系中画出3-9号、11-17号元素原子的最外层电子数和原子半径所对应的点，并把这两组点分别用光滑的曲线连接起来。分析图中曲线可以发现，随着核电荷数的递增，原子半径如何变化？

【提问】当原子的电子层数相同时，为什么随着原子序数的递增，元素原子半径会逐渐减小？元素原子的半径大小受哪些因素的影响呢？

【解释】当原子的电子层数相同时，元素原子的半径大小，主要取决于原子核对外层电子的引力大小。随着原子序数的递增，原子核所带的正电荷数逐渐增大，核外电子所带的负电荷数也逐渐增大，两者之间的引力也在逐渐增大，所以，原子半径逐渐减小。

【提问】当原子的电子层数不同而最外层电子数相同时，你认为元素原子半径随原子序数的递增会呈现什么规律性的变化?

【归纳总结】微粒半径比较的规律：

（1）原子电子层数相同时，最外层电子数越多，半径越小

（2）最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大

【过渡】1～18号元素的最高正化合价和最低负化合价，已列在此表上，大家从表上看，元素的化合价随着元素原子序数的递增有什么规律性的变化?

【提问】请大家仔细观察下表，思考：元素的最高正价与什么有关？元素的最低负价与什么有关？元素的最高正价与最低负价之间有什么联系？

【小结】非金属元素一般具有可变的化合价，如C、N、P、S、Cl等。请注意，以上规律主要是针对主族元素而言的，副族和Ⅷ族情况较复杂。

随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布、原子半径（稀有气体除外）和化合价均呈现周期性变化。

【过渡】在前面的学习，我们知道钠原子最外层只有1个电子，非常容易失去，表现出很强的还原性，氯原子最外层有7个电子，易得到1个电子，表现出很强的氧化性，而稀有气体原子最外电子层电子数达到饱和，化学性质很稳定，以推断出，元素原子核外电子排布的周期性变化与元素性质的变化有什么关系?随着原子序数的递增，元素的金属性、非金属性是否也呈现周期性的变化？如何比较元素的金属性及非金属性？

引导学生阅读教材中的“信息提示”：

元素金属性强弱判断的依据：

1.单质跟水（或酸）反应置换出氢的难易。

2.最高价氧化物对应的水化物——氢氧化物的碱性强弱。

元素非金属性强弱判断依据：

1.最高价氧化物的水化物的酸性强弱。

2.与氢气生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性。

【讲述】下面，我们将依据这个判断元素的金属性强弱的方法，通过分组实验，来研究11～13号元素金属性强弱的变化情况。

【提问】以上实验说明了钠、镁、铝的金属性是如何递变的？为什么会有这样的递变规律？

【解释】因为从钠到铝，原子的最外层电子数依次递增，元素的原子半径依次递减，原子核对最外层电子的引力逐步增强，原子失去最外层电子的能力逐步减弱，所以，元素的金属性依次减弱。随着核电荷数的递增，元素的金属性呈现周期性的变化

【提问】请同学们阅读并分析表5-4分析上表，回答Si、P、S、Cl的非金属性的强弱，并解释其原因。

【提问】请同学们阅读并分析表5-5，根据11-17号元素最高价氧化物的水化物的酸碱性强弱，探究元素的金属性和非金属性的强弱变化规律。

【实验探究】根据根据11-17号元素最高价氧化物的水化物的酸碱性强弱变化规律，预测Al(OH)3可能具有的性质？

【总结】11号元素钠到17号元素氯，随着原子序数的递增，金属性逆减、非金属性逆增。对3～9号七种元素进行研究，也可以发现它们随着原子序数的逆增，金属性递减、非金属性递增。更多的研究发现，随着元素核电荷数(原子序数)的递增，元素金属性、非金属性重复出现金属性递减、非金属性递增的情况(稀有气体元素除外)。即，随着元素核电荷数(原子序数)的逆增，元素的金属性、非金属性呈现周期性变化。

元素周期律的实质：元素周期律是元素原子的核外电子排布随着元素核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。

观看图片，教材

原子序数=核电荷数=质子数=原子核外电子数

核电荷数为3～10、11～18的元素，最外电子层填充的电子数都随着核电荷数的逆增，依次从1道增到8，呈现周期性变化

当原子的电子层数相同时，随着原子序数的递增，元素原子半径呈周期性变化。(由大到小)元素的原子半径随着电子层数递增而增大，

电子层数相同的元素的原子半径随着电子数的递增而减少。

元素原子半径会随原子序数的递增而逐渐增大

思考回答

随着原子序数的递增，元素的化合价呈周期性变化(+1→+7、-4→-1)

元素的最高正价=最外层电子数（O、F及稀有气体元素除外）

元素的负化合价（非金属具有）=8-最外层电子数

【实验1】切取绿豆大小的一小块金属钠，用滤纸吸干其表面的煤油。在一只250 mL 烧杯中加入少量的水，在水中滴加两滴酚酞溶液，将金属钠投入烧杯中，观察并记录实验现象。

【实验2】将已用砂纸打磨除去氧化膜的一小段镁条放入试管中，向试管中加入适量的水，再向水中滴加两滴酚酞溶液，观察实验现象。再加热试管，观察并记录实验现象。

【实验3】在两支试管中，分别放入已用砂纸打磨除去氧化膜的一小段镁条和铝片，再向试管中各加入2 mol·L -1盐酸2 mL，观察并记录实验现象。

钠、镁、铝的金属性依次减弱。

思考回答：硫、氯随着核电荷数的递增与氢气形成气态氢化物的能力增强，气态氢化物的热稳定性增强

Si、P、S、Cl的非金属性依次递增。

因为从Si、P、S到Cl，原子的最外层电子数依次递增，元素的原子半径依次递减，原子核对最外层电子的引力逐步增强，原子得到电子的能力逐步增强，所以元素的非金属性依次增强。

分析思考回答：最高价氧化物的水化物碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强，说明从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

在两支洁净的试管中分別加入2-3mL2mol/L氯化铝溶液，逐滴加入6mol/L氨水，生成白色胶状物质，继续滴加氨水直到不再产生沉淀为止，即制得Al(OH)3沉淀。然后向一支试管中加6.0mol/L盐酸，向另一支试管中滴加6.0mol/LNaOH溶液，边滴加边振荡，观察实验现象。