1.2 原子结构与元素的性质 教学设计 -2024-2025学年高二下学期人教版（2019）化学选择性必修2

1.2原子结构与元素的性质 教学设计 一、教学目标 （一）知识与技能目标 1. 让学生理解元素周期表中元素的分区，掌握各区元素原子的价电子排布特征，并能依据价电子排布确定元素在周期表中的位置。 2. 帮助学生深入理解原子半径、电离能和电负性的概念，明晰它们的周期性变化规律，且能运用这些规律解释元素的某些性质。 3. 使学生学会运用原子结构理论说明元素的金属性和非金属性递变规律，能准确判断元素金属性和非金属性的强弱。 （二）过程与方法目标 1. 通过分析元素周期表中元素性质的递变规律，培养学生归纳总结、逻辑推理的能力，让学生学会从大量数据和事实中提炼出规律。 2. 引导学生利用原子结构理论解释元素性质的递变原因，提升学生运用理论知识解决实际问题的能力，培养学生的微观探析和模型认知素养。 3. 组织学生开展小组讨论、自主探究活动，提高学生的合作交流能力和自主学习能力，使学生学会在交流中深化对知识的理解。 （三）情感态度与价值观目标 1. 让学生感受元素周期律的发现历程，体会科学探究的艰辛与乐趣，激发学生对化学学科的学习兴趣和探索精神。 2. 引导学生认识到原子结构与元素性质之间的紧密联系，树立“结构决定性质”的化学观念，培养学生的科学思维和辩证唯物主义观点。 3. 通过对元素性质递变规律的学习，使学生认识到化学世界的规律性和有序性，培养学生严谨认真的科学态度。 二、教学重难点 （一）教学重点 1. 元素周期表的分区以及各区元素原子的价电子排布特点。 2. 原子半径、电离能、电负性的周期性变化规律及其应用。 3. 元素金属性和非金属性随原子结构变化的递变规律。 （二）教学难点 1. 理解电离能、电负性的概念及变化规律的本质原因。 2. 运用电离能、电负性等概念解释元素的某些特殊性质和化学现象。 3. 建立原子结构与元素性质之间的内在联系，构建“结构 性质”的思维模型。 三、教学方法 讲授法、讨论法、归纳法、案例分析法、多媒体辅助教学法 四、教学过程 （一）导入新课（5分钟） 1. 展示元素周期表：教师展示一张完整的元素周期表，引导学生回顾元素周期表的基本结构，包括周期、族的划分等知识。 2. 提出问题：“我们知道元素周期表中元素的排列是有规律的，那么这些元素的性质是否也存在某种规律呢？原子结构与元素性质之间又有着怎样的联系呢？”通过这些问题引发学生的思考，激发学生的学习兴趣，从而导入本节课的主题——原子结构与元素的性质。 （二）新课讲授 1. 元素周期表的分区（12分钟） 展示元素周期表分区图：教师利用PPT展示元素周期表分区图，将元素周期表分为s区、p区、d区、ds区和f区五个区域。 讲解分区依据：结合原子的价电子排布式，详细讲解每个区域的划分依据。例如，s区元素的价电子排布为ns¹ - ²，包括第ⅠA族和第ⅡA族元素；p区元素的价电子排布为ns²np¹ - ⁶ ，涵盖第ⅢA族到第ⅦA族以及0族元素；d区元素的价电子排布为(n - 1)d¹ - ⁹ns¹ - ² ，包含第ⅢB族到第ⅦB族以及第Ⅷ族元素；ds区元素的价电子排布为(n - 1)d¹⁰ns¹ - ² ，即第ⅠB族和第ⅡB族元素；f区元素的价电子排布为(n - 2)f¹ - ¹⁴(n - 1)d⁰ - ²ns² ，主要是镧系和锕系元素。 组织小组讨论：让学生分组讨论不同区域元素的原子结构特点、在周期表中的位置以及可能具有的性质差异。每组选派代表发言，教师进行总结点评，强调分区的关键特征，帮助学生理解和记忆。 2. 原子半径的周期性变化（12分钟） 展示数据图表：教师通过PPT展示主族元素原子半径随原子序数变化的图表，引导学生观察图表中的数据变化趋势。 分析变化规律：从同周期和同主族两个角度分析原子半径的变化规律。在同周期中，随着原子序数的递增，电子层数相同，核电荷数逐渐增大，对核外电子的吸引作用增强，原子半径逐渐减小；在同主族中，随着原子序数的增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。 举例说明：以第三周期元素（Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl）和第ⅠA族元素（Li、Na、K、Rb、Cs）为例，详细讲解原子半径的变化情况，让学生通过具体实例加深对规律的理解。 引导思考原因：组织学生思考原子半径变化规律的本质原因，从电子层数、核电荷数等因素对原子半径的影响进行分析，培养学生深入思考和分析问题的能力。 3. 电离能及其变化规律（15分钟） 引入电离能概念：教师讲解电离能的定义，即气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量，用符号 表示，单位为  。强调电离能用来衡量原子失去电子的难易程度。 展示第一电离能数据：利用PPT展示部分元素的第一电离能数据，引导学生观察数据在周期表中的变化趋势。 分析同周期和同主族变化规律：同周期元素，从左到右，第一电离能总体上呈增大趋势，但存在一些特殊情况，如ⅡA族元素的第一电离能大于ⅢA族元素，ⅤA族元素的第一电离能大于ⅥA族元素。解释原因是ⅡA族元素的价电子排布为 ，处于全满稳定状态，较难失去电子；ⅤA族元素的价电子排布为 ，处于半满稳定状态，也较难失去电子。同主族元素，从上到下，第一电离能逐渐减小，因为电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引作用减弱，电子更容易失去。 拓展第二电离能等概念：简单介绍第二电离能、第三电离能等概念，让学生了解同一原子的不同电离能之间的关系，以及它们在判断元素化合价等方面的应用。 案例分析：以钠元素为例，分析钠原子的第一电离能和第二电离能的差异，解释为什么钠在化学反应中通常显 +1价，帮助学生理解电离能与元素化学性质的关系。 4. 电负性及其变化规律（15分钟） 讲解电负性概念：教师讲解电负性的概念，电负性是用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大，原子对键合电子的吸引力越强。介绍电负性的标度——鲍林标度，让学生对电负性的数值有初步认识。 展示电负性数据图：通过PPT展示元素电负性的数据图，引导学生观察电负性在周期表中的变化规律。同周期元素从左到右，电负性逐渐增大；同主族元素从上到下，电负性逐渐减小。 解释变化原因：从原子半径、核电荷数等方面解释电负性变化规律的原因。原子半径越小，核电荷数越大，原子对键合电子的吸引力就越强，电负性也就越大。 应用电负性判断元素性质：讲解电负性在判断元素的金属性和非金属性强弱、化学键类型等方面的应用。一般来说，电负性大于1.8的元素为非金属元素，电负性小于1.8的元素为金属元素；电负性差值大于1.7的两种元素之间形成离子键，电负性差值小于1.7的两种元素之间形成共价键。 实例分析：以HCl为例，分析氢和氯的电负性差异，解释HCl分子中化学键的类型以及氢和氯在化合物中的化合价，让学生体会电负性在化学中的实际应用。 5. 元素金属性和非金属性的递变（12分钟） 回顾金属性和非金属性概念：教师引导学生回顾元素金属性和非金属性的概念，金属性是指元素原子失去电子的能力，非金属性是指元素原子得到电子的能力。 结合原子结构分析递变规律：从原子结构的角度分析元素金属性和非金属性的递变规律。在同一周期中，从左到右，原子半径逐渐减小，核电荷数逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引作用增强，元素原子失去电子的能力逐渐减弱，得到电子的能力逐渐增强，所以金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；在同一主族中，从上到下，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引作用减弱，元素原子失去电子的能力逐渐增强，得到电子的能力逐渐减弱，因此金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。 实验验证：介绍一些可以验证元素金属性和非金属性强弱的实验，如钠、镁、铝与水或酸反应的剧烈程度对比实验，卤素单质间的置换反应实验等，通过实验现象直观地展示元素金属性和非金属性的递变规律，增强学生的感性认识。 总结递变规律与元素周期表的关系：总结元素金属性和非金属性的递变规律与元素周期表的关系，让学生明白元素在周期表中的位置可以反映其金属性和非金属性的强弱，为后续学习元素化合物知识奠定基础。 （三）课堂小结（5分钟） 1. 引导回顾：教师引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括元素周期表的分区、原子半径、电离能、电负性的概念及变化规律，以及元素金属性和非金属性的递变规律。 2. 强调重点：重点强调原子结构与元素性质之间的内在联系，突出“结构决定性质”这一化学核心观念。让学生明白通过研究原子结构可以预测元素的性质，而元素性质的递变规律又反映了原子结构的周期性变化。 3. 提问巩固：提问学生一些关键知识点，如某元素在周期表中的分区、某元素的第一电离能变化趋势的原因等，通过学生的回答了解学生对知识的掌握情况，及时进行查漏补缺。 （四）课堂练习（10分钟） 1. 题目展示：教师通过PPT展示5 8道与本节课知识点紧密相关的练习题，题目类型包括选择题、填空题和简答题。选择题主要考查学生对基本概念的理解，如元素周期表分区的判断、原子半径大小比较等；填空题涉及电离能、电负性的数值填空以及元素金属性和非金属性递变规律的应用；简答题要求学生运用所学知识解释一些化学现象，如为什么氮元素的第一电离能大于氧元素等。 2. 学生作答：要求学生独立完成练习题，教师巡视指导，观察学生的答题情况，及时发现学生存在的问题。对于一些普遍存在的问题，教师可以进行集中讲解；对于个别学生的问题，教师进行个别辅导。 3. 讲解点评：练习结束后，邀请学生回答问题，教师进行详细讲解和点评。在讲解过程中，注重引导学生分析解题思路，让学生掌握解决问题的方法和技巧，培养学生运用知识解决实际问题的能力。 （五）布置作业 1. 基础作业 完成教材课后习题，通过书面作业巩固本节课所学的基础知识，加深对元素周期表分区、原子半径、电离能、电负性等概念的理解，熟练掌握元素金属性和非金属性递变规律的应用。 绘制一张元素周期表，并在表上标注出各区元素的范围、原子半径、电离能、电负性的变化趋势，帮助学生构建知识体系，强化对知识的记忆。 2. 拓展作业 查阅资料，了解某一元素（如铁、铜等常见元素）在不同化合物中的价态变化与该元素的电离能、电负性之间的关系，撰写一篇500 - 800字的小论文，下节课分享交流。通过拓展作业培养学生的自主探究能力和查阅资料的能力，拓宽学生的知识面。 以小组为单位，设计一个实验方案来验证某一族元素金属性或非金属性的递变规律，要求写出实验目的、实验原理、实验步骤、预期实验现象及结论。通过小组合作培养学生的实验设计能力和团队协作精神。 五、教学反思 在本节课的教学过程中，通过多种教学方法的综合运用，如展示数据图表、案例分析、实验验证等，将抽象的原子结构与元素性质的知识直观化、具体化，有助于学生理解和掌握。问题驱动、小组讨论等方式充分调动了学生的学习积极性，培养了学生的自主学习和合作探究能力。然而，在讲解电离能和电负性等较为抽象的概念时，部分学生理解起来仍有困难，后续教学中可增加更多生动形象的比喻和实际生活中的例子，帮助学生突破难点。在课堂练习环节，应更加注重对学生解题思维的培养，引导学生学会举一反三，提高学生灵活运用知识的能力。此外，在拓展作业的指导方面，需要加强对学生的引导，确保学生能够顺利完成任务，达到拓展学习的目的。 学科网（北京）股份有限公司 $$