4.2 元素周期律 教学设计-2025-2026学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

元素周期律 环节一：导入新课 锂电池在我们日常生活中的应用比较广泛，然而锂资源的储存量是有限的，科学家希望能够寻找到可以替代锂的电池材料，近年来相继研发了钠、镁、铝电池。科学家为什么能从锂电池联想到开发这些电池？ （锂、钠、镁、铝化学性质都比较活泼，容易失电子。）【强调：性质相似】 展示资料：美国西北大学研究电池材料的团队通过高通量计算检索元素周期表，寻找合适的新元素。请同学们观察元素周期表中，锂、钠、镁、铝的位置有什么关系？ （位置相近） 我们可以发现，锂、钠、镁、铝在元素周期表中排列在相近的位置，那么为什么这四种元素位置相近? 它们之间的关系是什么? 这就涉及到元素周期律的学习了。 环节二：新授 【活动】请学生举出生活中常见的体现出“周期”的例子，教师解释周期的含义。 【问题】元素周期律含有“周期”这一关键词，你能否通过列举生活中常见的周期，谈谈如何理解“周期”? 【知识】一年365天是一个周期，一个月是30天也是一个周期。音乐中的音阶: dol re mi fa sol la si dol，请一位学生唱一下。大家可以发现第二个dol比第一个dol音调要高，这说明不一定只有周期性重复，还有周期性上升。【缩短篇幅】 周期不是重点，给出定义+举例一个即可。 【活动】根据化学史探讨元素周期表中元素排序的依据。 【问题】根据前面所学知识，大家认为周期表按照什么对元素编号排序呢? 【知识】最早是门捷列夫根据元素的相对原子质量从小到大进行排序，后来随着原子结构不断被揭秘，元素排序的依据变成了原子的核电荷数。 【活动】展示原子序数发现者莫斯莱绘制的元素特性对原子序数的关系图像，探讨二者的关系。 【问题】请同学们观察这个那么元素性质与原子序数有什么关系呢？ 【知识】在数学函数的角度看，横纵坐标成正比。说明随着原子序数的增加，元素特性随之呈递增变化。 【压缩以上环节的流程 不然时间不够】 【活动】探讨元素性质发生何种周期性变化 【问题】展示元素周期表：按照核电荷数进行排序，可是为什么Na没有和 Ne 排在同一周期呢，而是排在它的下一周期? 【知识】Li和Na都容易失电子，化学性质相似。 【活动】引出金属性和非金属性 【问题】失电子的能力又叫做什么呢？ 【知识】失电子的能力叫做金属性 【活动】让学生通过实验探究金属性和非金属性是否存在周期性变化，设计并展示试验方案。 【问题】金属性和非金属性是元素的重要性质，其随核电荷数的递增是否有周期性变化规律呢？请大家围绕金属性强弱的判断方法和提供的相关试剂，设计实验方案，探究第三周期钠、镁、铝元素金属性强弱。 【知识】实验方案：方案1：将切成小块的金属钠与打磨过的镁条、铝片分别投入水中，观察反应的剧烈程度。 方案2：将切成小块的金属钠与打磨过的镁条、铝片分别投入3 mol·L-1盐酸中，观察反应的剧烈程度。 方案3：比较氢氧化钠、氢氧化镁和氢氧化铝的碱性强弱关系 实验现象：金属钠与冷水发生剧烈反应，烧杯内溶液变红；金属镁与冷水反应缓慢，加热后镁带表面有少量气泡，试管内溶液变红；金属铝加热后与水的反应也不明显，滴入酚酞试液后溶液几乎不呈红色。镁与盐酸的反应比铝与盐酸的反应剧烈得多；氢氧化铝表现出两性，说明Al虽然是金属，但表现出非金属性。 【活动】通过表中信息，得出Si、P、S、Cl的非金属性强弱顺序 【问题】表中几种元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序是怎样的？可以得出什么结论呢？ 【知识】酸性强弱顺序：硅酸<磷酸<硫酸<高氯酸，说明非金属性强弱顺序：Si<P<S<Cl 【活动】观看实验视频，总结元素周期律的特点。 【问题】由此我们就会发现，第三周期随着核电荷数的递增，元素金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。对其它周期的元素进行同样的研究，也能得到类似的结论。例如在第二周期中，由活泼的金属元素Li逐渐过渡到非金属元素O、F等，如此周而复始、循环往复。那么这种周而复始仅仅是单调的重复吗? 以第一主族为例，钠与水常温下可以反应，其他的金属能与水反应吗? 反应的剧烈程度有差异吗? 【知识】K、Ｒb、Cs与水反应越来越剧烈，说明金属性越来越强，因此元素性质的周期性变化是递进的、螺旋式上升的。 【活动】展示数据表和图，让学生通过观察判断出随着原子序数的递增，元素原子的核外电子排布、原子半径和化合价的变化规律。 【问题】通过观察表中的数据，大家可以发现随着原子序数的递增，原子的核外电子排布、原子半径和化合价呈现怎样的变化规律呢？ 【知识】同周期元素的核外电子排布的规律：同周期由左向右元素的原子最外层电子数逐渐增加（第一周期是1→2，第二周期和第三周期都是1→8）；同周期元素的原子半径的变化规律：同周期由左向右元素的原子半径逐渐减小（不包括稀有气体）；同周期元素的化合价的变化规律：同周期由左向右元素的最高正价逐渐升高（+1→+7，O和F无最高正价）；元素的最低负价由ⅣA族的-4价逐渐升高至ⅦA族的-1价。 【活动】探讨元素的特性呈周期性变化的原因 【问题】请大家根据1~20号元素的原子结构示意图分析：①随着核电荷数的递增，元素原子核外电子的排布有什么规律；②从原子结构的角度分析同一周期、同一主族元素金属性、非金属性递变规律的原因。 【知识】对于同一周期，随着核电荷数的增加，原子半径逐渐减小，得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，因此金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。元素周期律是元素原子核外电子排布随着核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。【学生呈现的方式要注意下】 环节三：巩固提升 新型电池材料的研制经常会用到元素性质变化这一规律【要找到电池的替代品就得了解到与现有材料相似性质的新材料，寻找的过程中就得借助到元素周期表】，电池两极参与反应的物质得失电子的能力差异越大，理论上能给出高的能量，钠镁容易失电子，什么元素原子容易得电子呢，能否结合模型分析从周期表什么位置寻找呢？ （从周期表右上角的元素来寻找。通常另外一极选择氧气、硫作为参与反应的物质。） 环节四：总结 环节五：作业 学科网（北京）股份有限公司 $$