内容正文:
课题3 元素
教学目标与教学重难点
内容要求
一、四维核心素养
化学观念:通过元素概念的学习,建立 “物质由元素组成” 的基本化学观念,理解元素是具有相同质子数的一类原子的总称,区分元素与原子、分子的概念,认识元素在物质组成中的宏观意义,形成 “宏观 — 微观 — 符号” 三重表征的思维方式。
科学思维:通过元素周期表的初步探究,培养归纳、分类、比较的逻辑思维能力,能依据元素的质子数、核外电子排布等特征对元素进行分类,理解元素周期表的编排规律,提升模型认知与证据推理能力。
科学探究与实践:通过元素符号的书写、元素周期表的查找等实践活动,掌握基本的化学符号使用技能,能运用元素知识解释常见物质的组成,提升动手操作与信息获取能力。
科学态度与责任:了解元素的发现史,感受科学家探索物质世界的执着精神,认识元素与人类生活、生产的密切联系,树立 “化学源于生活、服务生活” 的意识,培养珍惜资源、合理利用化学物质的社会责任感。
二、重难点
教学重点:元素的概念;元素符号的书写及意义;元素周期表的初步认识与应用;物质组成的元素描述。核心是让学生从宏观和微观两个层面理解元素的本质,掌握化学符号这一重要的化学语言,为后续化学式、化学方程式的学习奠定基础。
教学难点:元素概念的理解(区分元素与原子、分子,明确元素只讲种类不讲个数);元素符号意义的多重性(宏观表示一种元素,微观表示该元素的一个原子,部分还可表示一种物质);元素周期表的结构与规律解读,以及运用元素知识解决实际问题的能力。
教学过程
(一)情境导入,激发兴趣(衔接旧知,引出新知)
上课伊始,通过生活实例与旧知回顾创设情境,激活学生已有认知。首先展示生活中常见的物质:矿泉水瓶标签(标注 “钙、镁、钾、钠”)、补铁口服液(标注 “铁元素”)、加碘食盐(标注 “碘元素”),提问学生:“这些标签上的‘钙、铁、碘’指的是什么?是具体的原子、分子,还是其他的微粒?” 引发学生思考。
接着回顾上一课题《原子的结构》知识,提问:“我们知道物质由分子、原子构成,原子由质子、中子、电子构成,那不同物质中的原子有什么联系?比如水分子中的氧原子、二氧化碳分子中的氧原子、氧气分子中的氧原子,它们有什么共同点?” 引导学生回忆原子的构成,明确这些氧原子的质子数都是 8,从而引出 “元素” 的概念,自然过渡到本节课的学习主题 ——《元素》。
(二)新知探究,突破重点
1. 元素的概念(核心概念突破)
首先呈现三组微观粒子示意图:第一组是质子数为 8、中子数为 8 的氧原子,质子数为 8、中子数为 9 的氧原子,质子数为 8、中子数为 10 的氧原子;第二组是质子数为 6、中子数为 6 的碳原子,质子数为 6、中子数为 7 的碳原子,质子数为 6、中子数为 8 的碳原子;第三组是质子数为 1、中子数为 0 的氢原子,质子数为 1、中子数为 1 的氢原子,质子数为 1、中子数为 2 的氢原子。
让学生观察并小组讨论:“每组中的原子有什么相同点和不同点?” 学生通过观察发现,每组原子的质子数相同,中子数不同。教师顺势总结:元素是质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称。强调 “质子数相同” 是判断元素种类的唯一标准,与中子数、电子数无关。
提问 2:“分子和元素有什么关系?” 举例:“氧气由氧分子构成,氧分子由氧原子构成,氧原子属于氧元素,所以氧气由氧元素组成。” 帮助学生理清 “分子→原子→元素” 的层级关系,避免混淆。
接着通过实例巩固:判断下列说法是否正确:① 水是由氢原子和氧原子组成的(错误,应是 “氢元素和氧元素组成”);② 二氧化碳分子由碳元素和氧元素构成(错误,应是 “碳原子和氧原子构成”);③ 一个水分子由两个氢元素和一个氧元素构成(错误,元素不讲个数)。通过正误判断,强化学生对元素概念的理解,突破 “元素只讲种类不讲个数” 的难点。
2. 元素的分布与分类(拓展认知,联系生活)
首先介绍元素在自然界的分布,分为地壳中、生物细胞中、空气中三个维度:
地壳中元素含量(按质量分数):前五位依次是氧、硅、铝、铁、钙,记忆口诀 “氧硅铝铁钙,养闺女贴钙”,帮助学生快速记忆。强调地壳中含量最多的金属元素是铝,最多的非金属元素是氧。
生物细胞中元素含量:前四位是氧、碳、氢、氮,与人体生命活动密切相关,联系生活:“我们吃的食物、喝的水,都含有这些元素,元素是构成生命的基础。”
空气中元素含量:主要是氮元素、氧元素,对应氮气、氧气的组成。
然后进行元素分类,依据元素的性质和原子结构,将元素分为金属元素、非金属元素(包括稀有气体元素):
金属元素:名称带 “钅” 字旁(汞除外,汞是液态金属),如铁、铜、铝、金等,原子最外层电子数一般少于 4 个,易失去电子。
非金属元素:名称带 “石” 字旁(固态非金属,如碳、硫、磷)、“气” 字头(气态非金属,如氧、氢、氮)、“氵” 字旁(液态非金属,如溴),原子最外层电子数一般多于 4 个,易得到电子。
稀有气体元素:名称带 “气” 字头,如氦、氖、氩、氪、氙,原子最外层电子数为 8 个(氦为 2 个),化学性质稳定,不易得失电子。
让学生结合元素名称的偏旁,判断常见元素的类别,如 “钠、镁、氯、硫、氦”,巩固分类方法,同时感受化学命名的规律性。
3. 元素符号(化学语言,规范书写)
首先介绍元素符号的由来:为了方便交流和书写,国际上统一采用元素拉丁文名称的第一个字母(大写)来表示元素,若第一个字母相同,就附加一个小写字母来区别,如碳(C)、钙(Ca)、铜(Cu)。
然后讲解元素符号的书写规则,强调 “一大二小” 原则:
由一个字母表示的元素符号,字母必须大写,如氢(H)、氧(O)、氮(N)。
由两个字母表示的元素符号,第一个字母大写,第二个字母小写,如铁(Fe)、铝(Al)、镁(Mg),避免书写错误(如 “AL”“fe” 都是错误写法)。
再讲解元素符号的意义,分三个层面:
宏观意义:表示一种元素,如 “O” 表示氧元素。
微观意义:表示该元素的一个原子,如 “O” 表示一个氧原子。
特殊意义:由原子直接构成的物质(金属、稀有气体、部分固态非金属),元素符号还可表示一种物质,如 “Fe” 表示铁元素、一个铁原子、铁这种物质;“He” 表示氦元素、一个氦原子、氦气这种物质。
通过实例辨析:“2H” 表示什么?“H₂” 表示什么?引导学生明确:元素符号前加数字,只表示微观意义(几个原子),如 “2H” 表示两个氢原子;“H₂” 是化学式,表示氢气这种物质、一个氢分子、一个氢分子由两个氢原子构成,与元素符号的意义区分开,突破 “元素符号意义多重性” 的难点。
4. 元素周期表(规律探究,模型认知)
首先介绍元素周期表的发展史:1869 年,俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律,并编制出第一张元素周期表,为化学研究提供了重要的工具,感受科学家的探索精神。
然后展示元素周期表,引导学生观察结构,讲解基本构成:
周期:元素周期表共有 7 个横行,每一个横行叫做一个周期,周期数 = 电子层数,如第一周期元素(H、He)核外只有 1 个电子层,第二周期元素(Li、Be、B、C、N、O、F、Ne)核外有 2 个电子层。
族:元素周期表共有 18 个纵行,每一个纵行叫做一个族(8、9、10 三个纵行共同组成一个族),共有 16 个族,族数 = 最外层电子数(主族),如第 ⅠA 族元素(H、Li、Na、K)最外层电子数都是 1,第 ⅦA 族元素(F、Cl、Br、I)最外层电子数都是 7。
单元格:元素周期表中每一个单元格代表一种元素,包含的信息有:原子序数(左上角,= 质子数 = 核电荷数 = 核外电子数)、元素符号(右上角)、元素名称(中间)、相对原子质量(下方)。
让学生以 “氧(O)”“铁(Fe)”“钠(Na)” 为例,查找元素周期表中的信息,说出原子序数、质子数、电子层数、最外层电子数等,如氧的原子序数是 8,质子数 = 8,电子层数 = 2,最外层电子数 = 6;铁的原子序数是 26,质子数 = 26,电子层数 = 4,最外层电子数 = 2。
接着探究元素周期表的规律,小组讨论:
同一周期元素,电子层数相同,从左到右,原子序数依次递增,最外层电子数从 1 递增到 8(第一周期除外),金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
同一族元素,最外层电子数相同,化学性质相似,从上到下,电子层数依次递增,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。
通过规律探究,培养学生的归纳推理能力,建立元素周期表的模型认知,为后续学习元素的性质奠定基础。
(三)课堂小结,梳理知识
引导学生自主梳理本节课的知识框架,教师板书完善:
元素的概念:质子数相同的一类原子的总称(宏观,只讲种类)。
元素与原子、分子的区别:宏观组成 vs 微观构成。
元素的分布:地壳(氧硅铝铁钙)、生物细胞(氧碳氢氮)。
元素的分类:金属元素、非金属元素、稀有气体元素。
元素符号:书写规则(一大二小)、意义(宏观、微观、特殊)。
元素周期表:结构(周期、族、单元格)、规律(同一周期、同一族)。
让学生对照框架,回顾本节课的重点内容,形成完整的知识体系,同时培养学生的归纳总结能力。
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