高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质公开课第一课时教案

课题名

《原子结构与元素的性质 》第一课时

教材分析

在必修第一册已经对原子结构及周期律进行了初步学习，本节内容从原子核外电子排布的特点出发，结合元素周期表进一步探究元素在周期表中的位置与原子结构的关系。

核心素养

宏观辨识与微观探析：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。

证据推理与模型认知：能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分，掌握s、p、d、ds价层电子排布式。

科学探究与创新意识：通过对元素周期表发展史的了解，知道科学家对元素周期表的探索过程。

教学重点

认识元素周期表中区的划分，书写s、p、d、ds价层电子排布式。

教学难点

认识元素周期表中区的划分，书写s、p、d、ds价层电子排布式。

教学方法

讲解，举例

教学准备

教师准备：PPT

学生准备：预习课本

教学过程

一、新课导入

1.元素周期表结构

教师：

周期：短周期：第一、二、三周期     2、8、8

长周期：第四、五、六、七周期 18、18、32、32

周期序数 = 电子层数（能层数）

族：主族（ⅠA  ~ Ⅶ A，7个纵行）

副族（ ⅠB ~ Ⅶ B，7个纵行）

Ⅷ族（第8，9，10纵行）

零族（稀有气体）

主族序数=最外层电子数=价电子数=最高正价数

最高正价+∣最低负价∣=8（H除外）

十八纵行七横行,七主七副0和Ⅷ

四长三短要记牢,镧系锕系排下边

学生：识记周期表的结构

十八纵行七横行,七主七副0和Ⅷ

四长三短要记牢,镧系锕系排下边

[设计意图]复习元素周期表的结构，引入新课进一步探究元素周期表的结构与原子结构的关系。

二、探究新知

1.一、原子结构与元素周期表

教师：1、元素周期律、元素周期系和元素周期表

①元素周期律：元素性质随着____________递增发生周期性的重复。

②元素周期系：元素按原子_____________递增排列的序列。

③元素周期表：呈现元素周期系的表格元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。

门捷列夫短式周期表：1869年，门捷列夫制作了历史上第一张周期表，图1-14是该表的修订版，又称短式周期表。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（第八族是铁、钴、镍等“三素组”)。至今，仍在使用主副族和第八族等名词，但有些概念是不同的，如过渡元素等。

维尔纳长式周期表：各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置。每个周期一行，同族元素上下对齐。它确定了前五个周期的元素种类。

玻尔元素周期表：把21～28、39～46等元素用方框框起，

2、构造原理与元素周期表

问题①结合构造原理，请同学们写出1~36号元素的基态原子价电子排布式。根据基态原子的价层电子排布式找规律。

问题②探究原子核外电子排布与周期的关系：

问题③探究周期与能级组、原子轨道的对应关系：

【思考与讨论1】怎样将图1-17变成书末的元素周期表？

按原子序数递增的顺序将电子能层相同的元素排成横排，将价层电子数相同的元素排成纵列，得特长式周期表。

①书末周期表中，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。

如，第ⅠA族元素原子最外层都只有一个电子，即ns1;

稀有气体基态原子，最外层都是8电子ns2np6，即(氦1s2除外)。    

②长周期比短周期多出的元素全部是金属元素，因为它们最外层电子数不超过2，即为ns1-2(Pd除外)；而镧系和锕系最外层为ns2，所以也全是金属。

【探究】仔细考察书末的元素周期表，你能提出哪些问题？例如：

（1）元素周期表共有几个周期？每个周期各有多少种元素？为什么第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同？

（2）元素周期表共有多少个列？各列的价层电子数各为多少？

同列元素价层电子数是否相等？元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？

（3）为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内（如图1-18）？

问题④探究原子的核外电子排布与族的划分的关系：

①主族：ns1→ns2np5，且主族序数 = 最外层电子数 = 价层电子数

②0族：He为1s2，其他为ns2np6

③副族：(n-1)d1～10ns0～2 (除镧系和锕系）

小结1：1、价电子（外围电子）：

①主族元素：族序数=原子的最外层电子数=价电子数=最高正价

②副族元素：外围电子数与最外层和内层电子有关

            大多数族序数=（n-1)d+ns的电子数=价电子数
③同主族外围电子排布相同，同副族元素外围电子排布不一定相同，0族He与其他不同

小结2：元素的分区

小结3：

元素在周期表中位置的确定方法：

用价电子构型确定：先确定是哪个区，再确定周期和族

1、周期的确定：能层数=周期序数

2、族的确定：

主族：族序数=价电子数=最外层电子数S电子+p电子

0族：ns2np6  (He除外)

副族：

ⅠB:（n-1）d10ns1

ⅡB:（n-1）d10ns2

ⅢB-ⅦB:（n-1）dXns2    族序数=价电子数

Ⅷ族：（n-1）dXns 1-2  其中x+1>7x+2>7

①元素周期表的分区

(1)根据核外电子的排布分区

按核外电子排布和构造原理最后填入电子的         ，可将元素周期表分为s、p、d、f 4个区，而第ⅠB、第ⅡB族这2个纵列的元素的核外电子因先填满了         能级而后再填充      能级而得名ds区。5个区的位置关系如图所示。

(2)根据元素的金属性和非金属性分区

【讨论】（1）为什么副族元素又称为过渡元素？过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系?写出它们的价层电子排布通式。

副族元素元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域，因此又把它称为过渡元素。

过渡元素价层电子数跟它们的族序数的关系是：

ⅢB-ⅦB：族序数 = 价层电子数

ⅠB-ⅡB：族序数 = 最外层电子数

第Ⅷ族有3列元素，其族序数等于该族的第1列元素的价层电子数。

过渡元素的价层电子排布通式为（n-1)dl-10ns1-2(除镧系和锕系）。

（2）按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区，如图1-19所示。除ds区外，各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区分别有几个列？为什么s区（除氢元素）、d区和ds区的元素都是金属元素？

s区有2列，d区有8列，p区有6列。s区元素的价层电子排布通式为ns1～2，d区元素的价层电子排布通式为(n－1)d1～9ns1～2，ds区元素的价层电子排布通式为(n－1)d10ns1～2 ，它们的最外层电子数均不超过2，在化学反应中容易失去电子，所以s区（除氢元素外）、d区和ds区的元素都是金属元素。

（3）处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属，

为什么？

由于处于非金属与金属分界线上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为半金属或类金属。（在后续电负性学习之后，我们会有更深的理解。）

（4）在周期表里找出Cr和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗？此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？

　Cr的价层电子排布式为3d54s1，Cu的价层电子排布式为3d104s1，不符合构造原理（它们的3d轨道达到半充满或全充满结构，是一种能量较低的稳定结构）。此外，Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子均不符合构造原理。

（5）预言119号元素基态原子最外层电子排布；预言第八周期有多少种元素。

119号元素的基态原子最外层电子排布为8s1。第八周期应有50种元素。

练习：下列各元素是主族元素还是副族元素？位于周期表的第几周期和哪个族？属于哪个区？（课本29页第9题）

（1）1s22s22p63s23p5

（2）[Kr]4d105s25p2

（3）[Ar]3d34s2

（4）[Ar]3d104s1

（5）[Ar]4s1

【思考与讨论2】

某些主族元素与其右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的。

②对角线规则

处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性。

【注】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。

锂和镁的相似性

a.锂与镁的沸点较为接近

b.在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。

c. 能直接与氮气反应

d. 锂和镁的氢氧化物加热分解：

e. 在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中：

    只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。

铍和铝的相似性

a.二者的单质、氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液

b. 二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。

c. 常温下，铍在浓硝酸中也发生钝化。

d. BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。

硼和硅的相似性

a. 自然界中B与Si均以化合物的形式存在。

b.B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应

学生：练习1.下列说法正确的是(      )

A.所有金属元素都分布在d区和ds区

B.最外层电子数为2的元素都分布在s区

C.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素

D.基态原子的p能级上半充满的元素不一定位于p区

练习2.下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价层电子排布特点的有关叙述正确的是（   ）

A.Cu位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，属于ds区元素

B.O的基态原子中，2p能级为半充满，属于p区元素

C.最外层电子排布式为4s1，一定属于第ⅠA族

D.最外层电子排布式为ns2np1，该元素可能是第ⅢA族或第ⅢB族

练习3.外围电子排布为4d55s1的元素在周期表中的位置是(       )

A、第四周期ⅠB族    B、第五周期ⅠB族

C、第四周期ⅥB族    D、第五周期ⅥB族

练习4、已知M2＋的3d轨道中有6个电子。试推断：

(1)M原子的电子排布式。

(2)M原子的最外层电子数为多少？

(3)M元素在周期表中的位置。

练习5、仔细观察下图，回答下列问题：

(1)B的原子结构示意图为________，B元素位于元素周期表的第_____周期______族。

(2)铍的最高价氧化物的水化物是______(填“酸性”“碱性”或“两性”)化合物，证明这一结论的有关离子方程式是_________________

(3)根据周期律知识，硼酸酸性比碳酸____，理由是_____________。

(4)根据Mg在空气中的燃烧情况，Li在空气中燃烧生成的产物为______(用化学式表示)。

[设计意图]认识元素周期表中区的划分，书写s、p、d、ds价层电子排布式。

板书设计

一、原子结构与元素周期表

1、元素周期律、元素周期系和元素周期表

2、构造原理与元素周期表

①元素周期表的分区

②对角线规则

课后作业

练习册上相关习题。

教学反思

亮点：在必修课已经对原子结构及周期律进行了初步学习的基础上，本节内容从原子核外电子排布的特点出发，结合元素周期表进一步探究元素在周期表中的位置与原子结构的关系。

课堂教学建议：本节课内容比较多，要求学生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。能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分，掌握s、p、d、ds价层电子排布式。