第一节 原子结构与元素周期表 第2课时（教学设计）化学人教版2019必修第一册

该高中化学教学设计聚焦元素周期表的结构、编排原则及核素、同位素概念。通过门捷列夫发现周期表的视频与故事导入，衔接初中原子结构初步知识，以绘制1-20号原子结构示意图等任务为支架，引导学生构建周期表与原子结构的联系。 特色在于融合化学史培养科学态度与责任，通过分组讨论、绘制原子结构示意图驱动科学探究与实践，结合宏观周期表与微观原子结构深化化学观念。典例与练习巩固重点，助力学生提升逻辑思维，为教师提供结构化探究式教学方案。

第一节 原子结构与元素周期表 课时2 元素周期表 核素 一、知识目标 1.了解元素周期表的形成过程，掌握元素周期表的编排原则，明确周期和族的概念，能准确描述元素周期表的结构，理解元素在周期表中的位置与原子结构的关系。 2.理解原子序数的概念，掌握原子序数与质子数、核电荷数、核外电子数的关系。 3.了解核素、同位素的含义，掌握同位素的特点，认识同位素在生产、生活中的应用。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上认识元素周期表的结构和元素的分类，从微观上理解元素的性质与原子结构的关系，建立结构决定性质的化学观念。 2.证据推理与模型认知：通过对元素周期表的观察、分析和推理，建立元素周期表的模型，培养逻辑思维能力和归纳总结能力。 3.科学探究与创新意识：通过分组讨论、实验探究等活动，培养学生的探究能力和创新精神，提高学生解决实际问题的能力。 一、教学重点 元素周期表的结构，核素、同位素的概念。 二、教学难点 原元素周期表的结构。 元素周期表是元素周期律的具体表现形式，是学习化学的重要工具，它在整个高中化学学习中具有承上启下的作用。通过对元素周期表的学习，学生可以更好地理解元素的性质和原子结构之间的关系，为后续学习元素化合物知识、化学反应原理等内容奠定基础。 教材首先介绍了元素周期表的形成过程，让学生了解科学家们对元素周期律的探索历程，培养学生的科学精神和创新意识。接着，详细阐述了元素周期表的编排原则和结构，包括周期和族的概念、周期序数与原子核外电子层数的关系、族序数与原子核外电子排布的关系等。通过这些内容的学习，学生可以掌握元素在周期表中的位置与原子结构的关系，从而更好地理解元素的性质。最后，教材引入了核素和同位素的概念，让学生了解同一元素的不同核素之间的差异和联系，以及同位素在生产、生活中的应用。 在初中化学的学习中，学生已经对一些常见元素的性质和原子结构有了初步的了解，但对于元素之间的内在联系和规律还缺乏深入的认识。同时，学生的抽象思维能力和逻辑推理能力还不够成熟，对于一些较为复杂的概念和理论理解起来可能会有一定的困难。 在思维方式上，学生正从形象思维向抽象思维过渡，需要通过具体的实例和实验来帮助他们理解抽象的概念。在学习方法上，学生还习惯于被动接受知识，缺乏主动探究和合作学习的能力。因此，在教学过程中，教师应注重引导学生通过自主探究、小组讨论等方式来学习，培养学生的自主学习能力和合作精神。 此外，学生在学习过程中可能会对元素周期表的结构和规律感到困惑，教师应通过生动有趣的教学方法和实例，帮助学生理解和掌握这些内容。同时，教师还应关注学生的个体差异，根据学生的实际情况进行有针对性的教学，确保每个学生都能在原有基础上得到提高。 教学环节一 新课导入 【播放视频】同学们，在开始今天的课程之前，老师先给大家播放一段精彩的视频。 【介绍门捷列夫故事】在19世纪，当时已知的化学元素只有60多种，科学家们都在努力寻找元素之间的规律。门捷列夫经过长期的研究和思考，他把当时已知的元素按照相对原子质量进行排列，竟然发现了元素性质的周期性变化规律，绘制出了他的第一张元素周期律图表。他还大胆地预测了一些尚未发现的元素，后来这些预测都一一被证实了，这一伟大的发现对化学的发展产生了深远的影响。那门捷列夫是怎样绘制出他的第一张元素周期律图表的呢？他的元素周期表又是什么样的呢？ 【引出课题】带着这些有趣的问题，今天就让我们一起走进元素周期表和核素的世界，去揭开其中的神秘面纱。 【设计意图】 1.引入化学史：介绍门捷列夫发现元素周期律的故事，展现科学家的探索精神和智慧，增加了课程的趣味性和文化底蕴，同时也能培养学生的科学素养和对化学学科的敬畏之心。 2.引发思考，导入新课：从视频和故事中引出关于元素周期表绘制和核素、同位素的问题，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 元素周期表 任务1：请同学们分组讨论门捷列夫怎样绘制了他的第一张元素周期律图表？ 【引入】同学们，化学元素的世界丰富多彩，就像一个神秘的王国。在这个王国里，元素之间似乎有着某种内在的规律。19世纪，俄国化学家门捷列夫就像一位勇敢的探险家，他绘制出了第一张元素周期律图表，为我们揭开了元素世界的神秘面纱。那大家思考一下，门捷列夫是怎样绘制了他的第一张元素周期律图表？他的元素周期表又是什么样的呢？ 【问题】展示门捷列夫第一张元素周期表，引导学生观察这张周期表是按照什么来排列元素的？ 【学生思考】学生观察后回答：门捷列夫绘制的第一张元素周期表是按照元素的相对原子质量来排列的。 【讲解】随着科学家对原子结构认识的不断深入，元素周期表中元素的排列依据也由相对原子质量改为核电荷数。并且按照元素在周期表中的顺序给元素编号，这个编号就是原子序数，而且原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数。 【设计意图】通过介绍门捷列夫绘制元素周期表的故事，激发学生的学习兴趣，让学生了解元素周期表的起源，同时明确元素周期表排列依据的演变以及原子序数的概念。 【总结讲解】 一、元素周期表 1.元素周期表编排原则 ⑴门捷列夫绘制的第一张元素周期表是按照元素的相对原子质量来排列的，随着科学家对原子结构认识的不断深入，元素周期表中元素的排列依据也由相对原子质量改为核电荷数。 ⑵原子序数:按照元素在周期表中的顺序给元素编号。 原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数 任务2：请同学们按照元素周期表顺序，画出1-20号元素原子结构示意图，观察原子结构有什么特点？ 【问题】请同学们按照元素周期表顺序，画出1 - 20号元素原子结构示意图，然后分组讨论观察原子结构有什么特点？ 【学生活动】学生分组进行绘制和讨论，之后每组代表发言。可能得出：电子层数相同的元素具有一定的规律，最外层电子数相同的元素也有一定规律。 【讲解】总结学生的发言，引出元素周期表的编排原则：按原子的核电荷数递增的顺序从左到右排列；将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行；把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上向下排成纵列。 【设计意图】让学生通过自己动手绘制原子结构示意图并观察分析，培养学生的自主探究能力和合作交流能力，同时深入理解元素周期表的编排原则与原子结构的关系。 【总结讲解】 一、元素周期表 1.元素周期表编排原则 ⑶按原子的核电荷数递增的顺序从左到右排列 ⑷将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行。 ⑸把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上向下排成纵列。 任务3：请同学们仔细观察教材附加的元素周期表，你能发现什么规律？ 【问题】请同学们仔细观察教材附加的元素周期表，思考周期序数与原子核外电子排布有何关系？族序数与原子核外电子排布有何关系？ 【学生活动】学生观察并思考，然后进行小组讨论。之后每组派代表回答：周期序数等于原子核外电子层数；主族序数等于原子最外层电子数。 【总结讲解】 一、元素周期表 2.元素周期表的结构 ⑴元素周期表中元素的排列方式： ①周期:将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行。 ②族：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上向下排成纵列。 任务4：请同学们观察元素周期表，思考周期序数与原子核外电子排布有何关系？ 【问题】请同学们仔细观察教材附加的元素周期表，思考周期序数与原子核外电子排布有何关系？族序数与原子核外电子排布有何关系？ 【总结讲解】 一、元素周期表 2.元素周期表的结构 ⑵元素周期表的结构 ①周期：一个横行作为1个周期，共7个周期 类别 周期序数 起止元素 包括元素种数 核外电子层数 稀有气体原子序数 位置与结构的关系 短周期 一 H～He 2 1 2 周期序数__=_电子层数 二 Li～Ne 8 2 10 三 Na～Ar 8 3 18 长周期 四 K～Kr 18 4 36 五 Rb～Xe 18 5 54 六 Cs～Rn 32 6 86 七 Fr～118号 32 7 118 任务5：请同学们观察元素周期表，思考族序数与原子核外电子排布有何关系？ 【讲解】详细讲解元素周期表的结构：周期分为短周期和长周期，共7个周期，一个横行作为1个周期；族分为主族、副族、Ⅷ族和0族，共16个族，一列作为1个族（第8、9、10三列统称为第Ⅷ族）。并给出常见族的别称，如第ⅠA族(除氢)：碱金属元素；第ⅦA族：卤族元素；0族：稀有气体元素。 【设计意图】通过让学生自主观察和思考，培养学生的观察能力和分析问题的能力，帮助学生深入理解元素周期表的结构以及周期、族与原子结构的关系。 【总结讲解】 一、元素周期表 2.元素周期表的结构 ⑵元素周期表的结构 ②族：一列作为1个族（第8、9、10三列统称为第Ⅷ族）,共16个族 族 主族 0族 副族 构成周期 由长周期元素和短周期元素共同构成 仅由长周期元素构成 列序 1，2，13～17 18 3～7，11，12 8，9，10 族序数 ⅠA，ⅡA，ⅢA，ⅣA，ⅤA，ⅥA，ⅦA 0 ⅢB，ⅣB，ⅤB，ⅥB，ⅦB，ⅠB，ⅡB Ⅷ 族序数与原子结构关系 主族序数＝原子最外层电子数  ———————————— 常见族的别称 第ⅠA族(除氢)：碱金属元素；第ⅦA族：卤族元素；0族：稀有气体元素 典例精讲 【例1】指出Si在周期表中的位置 【答案】 Si在周期表中的位置为：第三周期第ⅣA族 【例2】已知碳元素、镁元素和溴元素的原子结构示意图：它们分别位于周期表的第几周期第几主族? 【答案】碳元素：第 2 周期 第 ⅣA 族 镁元素：第 3 周期 第 ⅡA 族 溴元素：第 4 周期 第 ⅦA 族 任务6：请同学们观察元素周期表中的方格能获得哪些信息？ 【总结讲解】 一、元素周期表 2.元素周期表的结构 ⑵元素周期表的结构 ③元素周期表中每一个格都标有元素的基本信息。 任务7：请同学们讨论不看元素周期表，结合以上学习，你能不能写出0族元素原子序数？ 【总结讲解】 一、元素周期表 2.元素周期表的结构 ⑶熟记元素周期表的结构 任务8：请同学们判断元素在周期表中的位置：周期、族 【总结讲解】 一、元素周期表 3.常见题型 ⑴原子结构定元素位置 典例精讲 【例3】已知某主族元素的原子结构示意图如下，判断其位于第几周期？第几族？ 【答案】短周期主族元素 电子层数=周期序数 最外层电子数=主族序数 ⑵零族定位 【例4】(1)第17号元素位于第________周期________族。 (2)56号元素位于第________周期________族。 (3)114号元素位于第________周期________族。 【答案】根据0族元素原子序数判断周期数 根据差值确定族序数 ⑶十字定位 【例5】下列各图为元素周期表的一部分，表中的数字为原子序数，其中M为37的是（ ） 【答案】C 教学环节三 核素 同位素 任务1：请同学们观察元素周期表中标有元素的信息有什么不同？ 【问题】请同学们观察元素周期表中标有元素的信息有什么不同？ 【学生活动】元素周期表的每个方格中，一般都标有元素的基本信 息，如原子序数、元素符号、元素名称和相对原子质量等 （如图4-4a）。根据需要，有的周期表方格中还标有质量数 等信息（如图4-4b）。 任务2：请同学们分组讨论下列图片中的微粒是同一种元素吗？为什么？ 【问题】分组讨论下列图片中的微粒、、是同一种元素吗？为什么？ 【学生活动】学生观察并讨论后回答：元素周期表方格中信息有差异，如有的标有质量数等；、、都属于氢元素，因为元素是具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称，它们质子数相同。 【讲解】引出核素和同位素的概念：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子就是一核素；同一元素的不同核素互称为同位素。像、、每种原子就是一核素，它们互称为同位素。 【设计意图】通过观察元素周期表信息和对微粒的讨论，引导学生自主发现问题、解决问题，从而引出核素和同位素的概念，加深学生对概念的理解。 【总结讲解】 二、核素 同位素 1.核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子就是一核素。 2.同位素：即同一元素的不同核素互称为同位素 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素 氢元素的原子核 原子符号ZAX 原子名称 质子数(Z) 中子数(N) 1 0 氕 1 1 氘 1 2 氚 3.同位素的特点 ①两同：质子数相同、元素相同； ②两不同：中子数不同、原子不同。 ③位置：在周期表里占据同一位置。 ④结构：质子数相同，中子数不同。 ⑤性质：化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异。 ⑥存在：天然存在的同位素，相互之间保持一定的比率。 天然存在的元素里，不论是游离态还是化合态，各同位素原子所占原子的百分比一般是不变的。 任务3：请同学们分组讨论你还知道哪些元素有同位素吗？ 【问题】请同学们分组讨论同位素具有哪些特点？你还知道哪些元素有同位素吗？ 【学生活动】学生分组讨论后回答：同位素的特点有质子数相同、元素相同，中子数不同、原子不同，在周期表里占据同一位置，化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异，天然存在的同位素相互之间保持一定的比率等；还知道碳元素有、、等同位素。 【讲解】总结学生的回答，强调同位素的特点，并补充介绍其他常见的同位素，如氧元素的、、，铀元素的、、等，以及它们在能源、农业、医疗、考古等方面的重要应用。 【设计意图】通过小组讨论，培养学生的合作交流能力和归纳总结能力，让学生了解同位素的特点和常见同位素及其应用，拓宽学生的知识面。 【总结讲解】 二、核素 同位素 4.常见的同位素 氧元素的、、，铀元素的、、碳元素的、、等 典例精讲 【例1】现有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C。请回答下列问题： (1)它们分属____种元素，属于氢元素的核素有____种，属于铀元素的核素有____种，互为同位素的原子分别为____________、_______________。 (2)质量数相等的粒子有________、__________、________。(可不填满，也可补充) 【答案】7、3、3 1H、2H、3H 234U、235U、238U 1H、1H＋ 40K、40Ca 14N、14C 课时2 元素周期表 核素 一、元素周期表 1.编排原则 按元素相对原子质量（后改为核电荷数）排列 原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数 电子层数相同排横行 最外层电子数相同排纵列 2.结构 周期（7个） 短周期（3个）：1、2、3周期 长周期（4个）：4、5、6、7周期 族（16个） 主族（7个）：IA - VIIA 副族（8个）：IB - VIIB 第VIII族 0族（1个） 3.常见题型 原子结构定元素位置 零族定位 十字定位 二、核素 同位素 1.核素 定义：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子 2.同位素 定义：同一元素的不同核素互称同位素 特点 两同：质子数相同、元素相同 两不同：中子数不同、原子不同 位置：周期表中同一位置 性质：化学性质几乎相同，物理性质略有差异 存在：天然存在比率一定 3.常见同位素 氢：氕、氘、氚、、 碳：、、 氧：、、 铀：、、 1.下列关于元素周期表的叙述正确的是( ) A. 元素周期表揭示了化学元素间的内在联系，是化学发展史上的重要里程碑之一 B. 元素所在周期数等于它的电子层数，所在的族序数等于它的最外层电子数 C. 元素周期表有7个横行即7个周期，18个纵列即18个族 D. 某种元素的相对原子质量取整数值，就是其原子序数 【答案】A 【解析】A. 元素周期表揭示了化学元素间的内在联系，是化学发展史上的重要里程碑之一，A选项正确；B. 主族元素所在周期数等于它的电子层数，主族元素所在的族序数等于它的最外层电子数，副族元素等不满足此规律，B选项错误；C. 元素周期表有7个横行即7个周期，18个纵列，但只有16个族，第8、9、10三列统称为第VIII族，C选项错误；D. 原子序数等于质子数，和元素的相对原子质量取整数值没有关系，D选项错误。答案选A。 2.第二、三、四周期元素的数目分别是(　　) A．8、8、18　　　　　　　B．8、18、18 C．18、18、18 D．8、18、32 【答案】A 【解析】元素周期表中，第二、三周期为短周期，各有8种元素，第四周期为长周期，有18种元素，所以第二、三、四周期元素的数目分别是8、8、18，答案选A。 3.15号元素在元素周期表中的位置是(　　) A．第二周期第VA族 B．第二周期第VIA族 C．第三周期第VIA族 D．第三周期第VA族 【答案】D 【解析】15号元素是磷元素，其原子核外有3个电子层，最外层有5个电子。根据元素周期表的结构，电子层数等于周期序数，最外层电子数等于主族序数，所以磷元素位于第三周期第VA族，答案选D。 4．如图是元素周期表的一部分。已知两块阴影中间的3列属于同一族。有关阴影部分的元素，下列说法正确的是(　　) A．都是主族元素 B．都是副族元素 C．有5种副族元素和2种主族元素 D．有5种主族元素和2种副族元素 【答案】B 【解析】根据元素周期表的结构，元素周期表中从第3列到第12列共10列属于副族和第VIII族元素。图中阴影部分元素位于第3列到第7列以及第11、12列，这些列的元素都是副族元素，答案选B。 5.同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述正确的是(　　) A．14C与12C是两种不同的元素或核素 B． 通过化学变化可以实现16O与18O之间的相互转化 C．35Cl2与37Cl2互为同素异形体 D． 铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子 【答案】D 【解析】A. 14C与12C质子数相同，中子数不同，它们是碳元素的两种不同核素，但属于同一种元素，A选项错误；B. 化学变化中原子是最小的微粒，16O与18O之间的相互转化属于原子核的变化，不是化学变化，B选项错误；C. 同素异形体是由同种元素组成的不同单质，35Cl2与37Cl2是由氯元素的不同核素组成的氯气分子，它们属于同一种物质，不是同素异形体，C选项错误；D. 137Cs的中子数为137 - 55 = 82，133Cs的中子数为133 - 55 = 78，所以137Cs比133Cs多4个中子，D选项正确。答案选D。 6.A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如表所示。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。B原子核内质子数和中子数相等。 A   C   B   (1)写出A、B、C三种元素的名称_____、_____、_____。 (2)B位于元素周期表中第_周期__族。 (3)C的原子结构示意图为________。 【答案】(1)氮、硫、氟；(2)三；VIA；(3) 【解析】设A的原子序数为x，则C的原子序数为x + 2，B的原子序数为x + 9。根据A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数，可得x + (x + 2) = x + 9，解得x = 7，所以A为氮元素，B为硫元素，C为氟元素。(1)A、B、C三种元素的名称分别为氮、硫、氟；(2)硫元素的原子核外有3个电子层，最外层有6个电子，所以B位于元素周期表中第三周期第VIA族；(3)氟原子的核电荷数为9，核外有2个电子层，第一层有2个电子，第二层有7个电子，其原子结构示意图为 。 在本节课的教学中，通过问题驱动、分组讨论等方式引导学生自主探究元素周期表的结构和核素、同位素的概念，取得了一定的教学效果。学生在讨论过程中积极参与，对元素周期表的编排原则和结构有了更深入的理解。但在教学过程中也发现了一些问题，比如部分学生对元素周期表的结构理解不够透彻，在判断元素位置时容易出错。在今后的教学中，应加强对重点和难点知识的讲解，增加更多的实例和练习，帮助学生巩固所学知识。同时，要更加关注学生的学习情况，及时调整教学方法和策略，以提高教学质量。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $