1.2 原子结构与元素的性质 第1课时（表格式教学设计）化学人教版选择性必修2

教学设计 课题 原子结构与元素周期表 课型 新授课 教材 选择性必修二第一章第二节第1课时（人教版） 一、教学目标 知识目标 1. 深入认识元素周期表的基本结构，包括周期、族的划分及各周期元素种类。 2. 掌握元素周期律、元素周期系和元素周期表的概念，了解三张重要周期表（门捷列夫周期表、维尔纳特长式周期表、玻尔元素周期表）的特点。 3. 能从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分，理解“位置”与“结构”的关系。 4. 了解对角线规则及其应用。 素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：从宏观上认识元素周期表的结构和元素性质的周期性变化，从微观上理解原子核外电子排布与元素周期表分区、周期和族划分的关系。 2. 证据推理与模型认知：通过对元素周期表结构和核外电子排布的分析，建立“位置 - 结构 - 性质”的化学思维模型。 3. 科学探究与创新意识：通过对元素周期表发展历程的学习，体会科学探究的艰辛与乐趣，培养创新意识和科学精神。 二、教学重难点 教学重点 元素周期表的基本结构，原子核外电子排布与周期、族、分区的关系。 教学难点 从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分，理解“位置”与“结构”的关系。 三、教学分析 本节教学内容源于人教版选择性必修 2 第一章《原子结构与性质》第二节《原子结构与元素性质》的第 1 课时《原子结构与元素周期表》。元素周期表是化学学科的重要工具，在化学学习和研究中具有不可替代的作用。它不仅是对元素知识的系统总结，更是学习元素化合物知识、理解元素性质递变规律的重要依据。 教材首先介绍了元素周期律、元素周期系和元素周期表的基本概念，回顾了元素周期表的结构，包括周期和族的划分以及各周期的元素种类。接着详细阐述了三张重要的周期表——门捷列夫周期表、维尔纳的特长式周期表和玻尔元素周期表的特点，让学生了解元素周期表的发展历程。然后深入探讨了构造原理与元素周期表的关系，从原子核外电子排布的角度解释了周期、族和分区的划分，使学生能够从微观层面理解元素周期表的本质。通过典型范例和技能实战，帮助学生巩固所学知识，提高运用元素周期表解决问题的能力。 四、学情分析 教学对象是高中学生，他们在初中阶段已经对元素周期表有了初步的认识，知道了元素周期表的大致结构和一些基本元素的位置。但对于元素周期表的本质和内在规律，以及原子核外电子排布与元素周期表的关系还缺乏深入的理解。 在思维能力方面，高中学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们已经具备了一定的逻辑推理能力和分析问题的能力，但对于较为抽象的概念和理论，理解起来可能还存在一定的困难。在学习方法上，他们习惯了被动接受知识，缺乏主动探究和思考的能力。 因此，在教学过程中，教师要充分考虑学生的实际情况，结合学生已有的知识基础，采用直观教学、问题引导等多种教学方法，帮助学生理解抽象的概念和理论。通过设置问题情境，引导学生主动思考、探究，培养学生的逻辑推理能力和科学探究精神。同时，要注重知识的系统性和逻辑性，帮助学生建立起完整的知识体系，提高学生运用知识解决问题的能力。 五、教学过程 教学环节 教学内容 设计意图 课堂导入 【展示生活中的化学元素】同学们，在我们丰富多彩的生活中，处处都离不开化学元素。大家看看自己的周围，比如手中的智能手机，里面就包含了锂、钴等多种元素；再看看我们日常使用的铝合金门窗，其中铝元素起着关键作用。可以说，化学元素就像一个个神奇的小精灵，在我们生活的每一个角落都留下了它们的足迹。 【讲述门捷列夫的故事】大家知道吗，在化学发展的历史长河中，有一位伟大的科学家，他就是门捷列夫。1869年，门捷列夫做了一件具有划时代意义的事情。他按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来，得到了一个元素序列，还从最轻的元素氢开始进行编号，称为原子序数。他惊奇地发现，这个序列中的元素性质随着原子序数递增发生周期性的重复，这一伟大的发现就是我们今天所说的元素周期律。门捷列夫还制作了历史上第一张周期表，这张周期表就像是化学世界的“地图”，为后来的化学家们指明了方向。 【提出问题引导思考】想象一下，如果没有这张“地图”，化学家们在探索化学世界的道路上将会多么迷茫。那么，元素周期表到底有着怎样的结构？它的分区、周期和族又是如何划分的呢？这些划分又和原子的价电子数目、价电子排布有着怎样的关系呢？带着这些疑问，让我们一起走进今天的学习——原子结构与元素周期表。 1. 激发学生兴趣：从学生熟悉的生活场景入手，展示化学元素在生活中的广泛应用，让学生感受到化学就在身边，从而激发他们对化学学习的兴趣和好奇心，提高课堂参与度。 2. 联系化学史：讲述门捷列夫发现元素周期律和制作周期表的故事，让学生了解化学学科的发展历程，感受科学家的探索精神和伟大贡献，增强学生对化学学科的认同感和敬畏感。 3. 引发思考，导入新课：通过提出一系列关于元素周期表的问题，引发学生的思考，使学生明确本节课的学习目标和方向，自然地过渡到新课的学习中，让学生带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 任务一 元素周期律、元素周期系、元素周期表 活动一 元素周期律、元素周期系、元素周期表的概念 【引入】同学们，在化学的世界里，元素就像是构建物质大厦的基石。早在1869年，一位伟大的化学家门捷列夫就发现了元素之间的奇妙规律。大家先回顾一下元素周期表的结构，思考有几个周期？几个族？每个周期有多少种元素？ 【问题】元素是如何按照一定规律排列的呢？元素的性质又与这种排列有什么关系呢？ 【学生思考】 1. 回答周期、族的数量以及各周期元素种类数：七个周期，16个族；元素种类数分别为2种、8种、8种、18种、18种、32种、32种。 2. 思考元素排列规律和性质关系，但可能表述不够准确全面。 【讲解】1869年，门捷列夫按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来，得到一个元素序列，并从最轻的元素氢开始进行编号，称为原子序数，他发现这个序列中的元素性质随着原子序数递增发生周期性的重复，这一规律被称作元素周期律。1913年，英国物理学家莫塞莱证明原子序数即原子核电荷数，随后元素周期律表述为元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。元素的这一按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系，元素周期表是呈现元素周期系的表格，且元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。 【对应训练1】为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如右)150周年，联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。下列说法正确的是(　　) A．表中数字代表元素的原子序数 B．表中元素的排列依据是元素的原子结构 C．推测表中“？＝70”指代的元素的最高化合价为＋4 D．每一纵列都对应现在常用的元素周期表中的一族 【答案】C 【解析】门捷列夫当时按相对原子质量排列元素，表中数字不是原子序数，A错误；当时是按相对原子质量排列，不是原子结构，B错误；“？＝70”指代的元素在碳族，最高化合价为＋4，C正确；当时部分纵列与现在常用周期表族的对应关系不同，D错误。 【对应训练2】下列对元素周期表的认识正确的是(　　) A．有9行7个周期 B．有16列16个族 C．有三个短周期四个长周期 D．非金属元素存在于主族与副族中 【答案】C 【解析】元素周期表有7行7个周期，A错误；有18列16个族，B错误；有三个短周期（第1、2、3周期）和四个长周期（第4、5、6、7周期），C正确；副族中没有非金属元素，D错误。 活动二 三张重要的元素周期表 【引入】在元素周期表的发展历程中，有三张重要的周期表对其完善起到了关键作用。它们分别有着不同的特点和贡献，下面我们就来了解一下。 【问题】这三张周期表各自有什么独特的结构和意义呢？它们对元素周期表的发展有什么推动作用？ 【学生思考】 1. 阅读教材或课件中关于三张周期表的介绍，尝试总结其特点。 2. 思考三张周期表与现代元素周期表的联系和区别。 【讲解】 1. 门捷列夫周期表：1869年，门捷列夫制作了历史上第一张周期表，其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”）。主副族和第八族的概念使用至今，但过渡元素的概念不同了。 2. 维尔纳的特长式周期表：每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，尽管当时镧系和锕系的概念尚未形成，不知道它们有多少种元素。维尔纳周期表前五个周期的元素种类被完全确定——2、8、8、18、18，但第六、七周期因镧系和锕系元素种类未知而未定。现今的元素周期表与维尔纳周期表相似，但也有差异，如维尔纳周期表中Be、Mg的位置与现今周期表不同。 3. 玻尔周期表：玻尔用原子结构来解释周期系，他认识到，21 - 28、39 - 46等元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的。玻尔得知镧（La）后14种元素基态原子有4f电子，也用方框框起，而且第六周期为32种元素，但第七周期元素所知甚少。玻尔周期表还用直线连接前后周期的相关元素（同族元素），这是因为玻尔已经知道，它们的价电子数相等。 【对应训练3】下列关于三张重要周期表的说法错误的是(　　) A．门捷列夫周期表是最早的元素周期表 B．维尔纳周期表确定了所有周期的元素种类 C．玻尔周期表用原子结构解释周期系 D．三张周期表都对元素周期表的发展有重要贡献 【答案】B 【解析】门捷列夫周期表是历史上第一张周期表，A正确；维尔纳周期表前五个周期的元素种类被完全确定，第六、七周期因镧系和锕系元素种类未知而未定，B错误；玻尔用原子结构解释周期系，C正确；三张周期表在元素周期表的发展历程中都起到了重要作用，D正确。 1. 通过回顾元素周期表结构，引发学生对元素排列规律和性质关系的思考，进而引入元素周期律、元素周期系和元素周期表的概念，帮助学生建立知识之间的联系。 2. 通过介绍三张重要的周期表，让学生了解元素周期表的发展历程，体会科学家们不断探索和完善科学理论的过程，同时对比不同周期表的特点，加深对元素周期表结构的理解。 任务二 构造原理与元素周期表 活动一 元素周期表的结构 【引入】我们已经了解了元素周期表的发展和相关概念，接下来深入探究元素周期表的具体结构。大家想一想，周期和族是如何划分的呢？它们与元素的原子结构有什么关系？ 【问题】元素周期表中周期和族的划分依据是什么？各周期和族有什么特点？ 【学生思考】 1. 回忆之前学过的元素周期表知识，尝试回答周期和族的划分依据。 2. 观察元素周期表，总结各周期和族的元素数量、性质等特点。 【讲解】 1. 周期：分为短周期和长周期。第1周期有2种元素，第2、3周期各有8种元素，为短周期；第4、5周期各有18种元素，第6周期有32种元素，第7周期有32种元素，为长周期。其中镧（57La - 镥71Lu）共15种元素称镧系元素，锕（89Ac - 铹103Lr）共15种元素称锕系元素。周期序数等于电子层数（能层数）。 2. 族：分为主族、副族、零族（稀有气体元素）。共七个主族，主族序数等于最外层电子数；共八个副族；还有第VIII族。 【对应训练1】原子序数为83的元素位于：①第五周期；②第六周期；③IVA族；④VA族；⑤IIB族，其中正确的组合是(　　) A.①④　　　　B.②③　　　　C.②④　　　　D.①⑤ 【答案】C 【解析】根据元素周期表的结构和电子排布规律，83号元素位于第六周期VA族，C正确。 【对应训练2】下列说法中正确的是(　　) A. 所有金属元素都分布在d区和ds区 B. 原子最外层电子数为2的元素都分布在s区 C. 元素周期表中IIIB族到IIB族10个纵列的元素都是金属元素 D. s区均为金属元素 【答案】C 【解析】金属元素还分布在s区等，A错误；He原子最外层电子数为2，但位于p区，B错误；IIIB族到IIB族10个纵列的元素都是金属元素，C正确；s区的H不是金属元素，D错误。 活动二 原子核外电子排布与周期、族的关系 【引入】我们知道元素周期表的结构与原子结构密切相关，那么原子核外电子排布是如何影响元素在周期表中的位置呢？下面我们就来探究一下。 【问题】原子核外电子排布与周期、族有怎样的具体关系？如何根据电子排布确定元素在周期表中的位置？ 【学生思考】 1. 回忆并书写1 - 36号元素的基态原子的价层电子排布式。 2. 分析电子排布式与周期、族的对应关系，尝试总结规律。 【讲解】 1. 原子核外电子排布与周期的关系：根据构造原理得出的核外电子排布，可以解释元素周期系的基本结构。第一周期从开始，以结束；其余各周期总是从能级开始，以能级结束，其间递增的核电荷数（或电子数）就等于每个周期里的元素数。周期序数等于电子层数，价层电子填入的能级决定了周期内元素的种类和数量。 2. 原子核外电子排布与族的关系： 主族元素：第IA族元素价层电子排布通式为（ = 周期序数 = 电子层数）；第IIA价层电子排布通式为；第IIIA价层电子排布通式为；第IVA价层电子排布通式为；第VA价层电子排布通式为；第VIA价层电子排布通式为；第VIIA价层电子排布通式为。价层电子数等于主族序数。 副族元素：IIIB - VIIB族价层电子数等于族序数；IB - IIB族族序数等于最外层电子数。 【对应训练3】价层电子排布为的元素在周期表中的位置是（ ） A.第四周期第IB族 B.第五周期第IB族 C.第四周期第VIB族 D.第五周期第VIB族 【答案】D 【解析】根据电子排布式可知，该元素电子层数为5，所以在第五周期；价层电子数为6，位于第VIB族，D正确。 活动三 元素周期表的分区 【引入】除了周期和族的划分，元素周期表还有一种重要的分区方式。我们把价层电子相似的元素集中起来划分为一个区，下面我们来了解一下元素周期表的分区情况。 【问题】元素周期表分为哪几个区？分区的依据是什么？不同区的元素有什么特点？ 【学生思考】 1. 观察元素周期表中各元素的价层电子排布，尝试找出分区规律。 2. 思考不同区元素的性质差异与电子排布的关系。 【讲解】我们把价层电子相似的元素集中起来划分为一个区，以最后填入的电子的能级符号作为该区的符号，分为s区、d区、ds区、p区。 1. s区：包括IA族和IIA族，价层电子排布为或。 2. d区：包括IIIB族 - VIIIB族，价层电子排布一般为。 3. ds区：包括IB族和IIB族，价层电子排布为或。 4. p区：包括IIIA族 - VIIA族和零族，价层电子排布为。 【对应训练4】下列关于价层电子排布为的粒子描述正确的是（ ） A.该元素在元素周期表中位于p区 B.它的核外电子排布式为 C.该元素为氧元素 D.其轨道表示式为 【答案】A 【解析】价层电子排布为的元素最后填入的电子在p能级，位于p区，A正确；其核外电子排布式为，B正确；该元素为硫元素，C错误；选项D中轨道表示式未给出，无法判断。本题选A。 1. 通过引入问题，引导学生思考元素周期表结构与原子结构的关系，然后详细讲解周期和族的划分及特点，帮助学生建立起元素周期表结构的清晰框架。 2.通过引导学生书写电子排布式并分析其与周期、族的关系，让学生自主探究和总结规律，加深对原子核外电子排布与元素周期表关系的理解，培养学生的分析和归纳能力。 3.通过引入分区的概念，让学生从新的角度认识元素周期表，理解分区与电子排布的关系，进一步掌握元素周期表的结构和元素性质的递变规律。 六、课堂小结 七、板书设计 1.2 原子结构与元素性质 第 1课时 原子结构与元素周期表 一、元素周期律、元素周期系、元素周期表 （一）元素周期律 1.门捷列夫发现：按相对原子质量，性质周期性重复 2.莫塞莱证明：原子序数 = 核电荷数，性质随核电荷数周期性递变 （二）元素周期系 按核电荷数递增排列的元素序列 （三）元素周期表 呈现元素周期系的表格，多种形式 （四）三张重要的元素周期表 1.门捷列夫周期表 · 分主副族，第八族为过渡元素 2.维尔纳特长式周期表 · 各元素有位置，前5周期元素种类确定 3.玻尔周期表 · 用原子结构解释，连接同族元素 二、构造原理与元素周期表 （1） 元素周期表的结构 1.周期 · 短周期（1 - 3）、长周期（4 - 7） · 周期序数 = 电子层数 2.族 · 主族、副族、零族 · 主族序数 = 最外层电子数 （二）核外电子排布与周期的关系 · 各周期从ns开始，以np结束，递增电子数 = 元素数 （三）核外电子排布与族的关系 1.主族：价层电子数 = 主族序数 2.副族 · IIIB - VIIB：价层电子数 = 族序数 · IB - IIB：族序数 = 最外层电子数 （四）元素周期表分区 · s区、d区、ds区、p区 （五）对角线规则 · 某些主族元素与右下方主族元素性质相似 八、随堂练习 1. 为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如右)150周年，联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。下列说法正确的是(　　) A．表中数字代表元素的原子序数 B．表中元素的排列依据是元素的原子结构 C．推测表中“？＝70”指代的元素的最高化合价为＋4 D．每一纵列都对应现在常用的元素周期表中的一族 【答案】C 【解析】A. 门捷列夫周期表中数字代表相对原子质量，不是原子序数，A选项错误；B. 门捷列夫当时是按相对原子质量从小到大排列元素的，不是依据原子结构，B选项错误；C. “？＝70”指代的元素，根据其在周期表中的位置推测其最高化合价为＋4，C选项正确；D. 现在常用的元素周期表中，第8、9、10三个纵列共同组成第Ⅷ族，并非每一纵列都对应一族，D选项错误。答案选C。 1. 下列对元素周期表的认识正确的是(　　) A．有9行7个周期 B．有16列16个族 C．有三个短周期四个长周期 D．非金属元素存在于主族与副族中 【答案】C 【解析】A. 元素周期表有7行7个周期，A选项错误；B. 元素周期表有18列16个族，B选项错误；C. 元素周期表中有三个短周期（第1、2、3周期）和四个长周期（第4、5、6、7周期），C选项正确；D. 副族元素全部是金属元素，非金属元素只存在于主族和零族，D选项错误。答案选C。 1. 原子序数为83的元素位于：①第五周期；②第六周期；③IVA族；④VA族；⑤IIB族，其中正确的组合是(　　) A.①④　　　　B.②③　　　　C.②④　　　　D.①⑤ 【答案】C 【解析】根据元素周期表的结构，第六周期0族元素的原子序数为86，83号元素比86号元素少3个，所以位于第六周期第VA族，②④正确。答案选C。 1. 下列说法中正确的是(　　) A. 所有金属元素都分布在d区和ds区 B. 原子最外层电子数为2的元素都分布在s区 C. 元素周期表中IIIB族到IIB族10个纵列的元素都是金属元素 D. s区均为金属元素 【答案】C 【解析】A. 金属元素除了分布在d区和ds区，还分布在s区、p区等，如Na、Mg等在s区，A选项错误；B. 原子最外层电子数为2的元素不一定都分布在s区，如He在p区，一些过渡元素最外层电子数也可能为2，B选项错误；C. 元素周期表中IIIB族到IIB族10个纵列的元素都是过渡金属元素，都是金属元素，C选项正确；D. s区的H元素是非金属元素，D选项错误。答案选C。 1. 价层电子排布为4d⁵5s¹的元素在周期表中的位置是（ ） A.第四周期第IB族 B.第五周期第IB族 C.第四周期第VIB族 D.第五周期第VIB族 【答案】D 【解析】该元素的价层电子排布为4d⁵5s¹，电子层数为5，所以位于第五周期；价层电子数为6，根据副族元素价层电子数与族序数的关系，IIIB - VIIB价层电子数 = 族序数，所以位于第VIB族。答案选D。 九、教学反思 在本次教学中，通过回顾元素周期表基本结构引入新课，逐步深入讲解元素周期律、系、表的概念及历史，以及构造原理与元素周期表的关系，整体教学过程较为流畅。学生对三张重要周期表的发展演变表现出较高兴趣，有助于理解元素周期表的形成。 然而，在讲解核外电子排布与周期、族的关系时，部分学生理解存在困难，尤其是副族元素价层电子排布与族序数的关系。在今后教学中，可增加更多实例和练习，帮助学生巩固这部分知识。同时，对于对角线规则，可结合更多实验或实际应用案例，加深学生的印象和理解。此外，在课堂互动方面还有待加强，应给予学生更多表达观点和提出问题的机会。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $