4.1元素周期律教学设计课件-2026-2027学年高一上学期化学沪科版必修一

教学设计 课程基本信息 学科 化学 年级 高一 学期 秋季 课题 元素周期律 教学目标 1. 通过对数据信息的分析和比较，归纳得出同周期、同主族元素主要化合价、原子半径的周期性变化规律。 2. 通过实验探究、科学事实、演绎推理等方法，以第三周期及碱金属和卤族元素为例，认识同周期、同主族元素金属性、非金属性的周期性变化规律。 3. 学会利用各种图表处理数据，提高分析、处理数据的能力，形成构建变量关系模型的基本思路，体会量变到质变的辩证思想。 4. 体会元素周期律在学习元素知识与科学研究中的重要作用和意义，感受化学对日常生活和社会发展的贡献，增强将化学知识应用于生产、生活实践的意识。 教学重难点 教学重点 1. 基于数据、图表、实验事实等证据探究元素金属性与非金属性的变化规律。 教学难点： 1. 建构并运用“预测-探究-结论”的模型来探究元素金属性与非金属性的变化规律。 教学过程 教学环节 主要师生活动 环节一：创设情境，引入“元素周期律” 【创设情境】锂电池在日常生活中应用广泛，手机、电脑、移动电源等电子设备中，均有其一席之地。然而锂元素在地壳中含量仅位列第 27 ，资源储存有限。在第四届世界科技与发展论坛闭幕式上，“钠离子电池”作为“2022年度化学领域十大新兴技术”之首，隆重亮相。“一种丰富且价格合理的锂替代品”——这是国际纯粹与应用化学联合会IUPAC对钠电池的综合评价。科学家为什么能从锂电池联想到开发钠电池？除了钠在地壳中含量更为丰富外，可以发现：锂、钠在元素周期表中位置相近，它们之间有什么关系? 带着这个问题我们开始今天的学习。 【问题驱动】 1、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，谈谈对“周期”一词的理解？ 2、可见，“周期”好像具有重复、周而复始的特征，“元素周期律”中元素的“周期”性是否也是简单的重复呢？ 环节二：数图转换，走近“元素周期律” 任务1-1 元素主要化合价的周期性递变规律（柱形图） 建立“点”（同主族元素）-“线”（同周期元素）-“面”（周期与周期间的变化规律）三层次进行数据分析得出规律的模型。 结论1：随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈周期性变化。 任务1-2 元素原子半径的周期性递变规律（折线图） 巩固“点”（同主族元素）-“线”（同周期元素）-“面”（周期与周期间的变化规律）三层次进行数据分析得出规律的模型。且由图可知，元素的周期性并不仅是简单重复，而是向前发展的。就像音乐中的音阶：dol re mi fa sol la si dol，第二个dol 比第一个 dol 音要高。 结论2：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈周期性变化。 环节三：科学探究，走进“元素周期律” 【过渡】可见，随着原子序数的递增，元素的一些性质呈周期性变化。总结的内在规律若准确，定能通过宏观现象加以证实。从元素周期表中选取较为熟悉的第三周期元素，进一步探究元素金属性和非金属性的递变规律。 【问题驱动】中华文化博大精深，从元素汉字名称的偏旁部首便能窥见一二。从金字旁到石字旁再到气字头，不难预测，同周期元素的金属性递减，非金属性递增。但汉字是人们知道性质后命名的，如何通过科学事实加以探究？ 任务2-1 探究同周期元素的金属性变化规律 【学生活动】化学是一门一实验为基础的自然科学。请同学们根据已有知识和所给试剂设计实验方案，探究Na、Mg、Al三种元素的金属性强弱，并讨论方案的可行性。（提供的试剂：钠、镁条、铝片、蒸馏水、盐酸、酚酞试液、MgSO4溶液、Al2(SO4)3溶液） 【学生设计实验】 方案1 Na、Mg、Al分别与水反应 方案2 Na、Mg、Al分别与盐酸反应 方案3 溶液中，金属单质间的置换反应 【教师点评】3种方案都是将3种元素放在一起比较，而事实上镁、铝与水反应很缓慢，钠与酸反应过于剧烈。因此可以优化方案，将钠与水反应，镁、铝与水反应时加热，或是镁、铝与盐酸反应，观察现象。 【实验】Na、Mg、Al与水反应。 结论3：随着原子序数的递增，同周期元素的金属性逐渐递减，呈周期性变化。 任务2-2 探究同周期元素（除稀有气体外）的非金属性变化规律 【问题驱动】同周期元素的非金属性又有怎样的递变规律？根据同周期元素金属性（元素原子失电子能力）的递变规律，理论预测同周期元素非金属性（元素原子得电子能力）的递变规律。 【资料库】硅、磷、硫和氯元素的性质比较。 元素 Si P S Cl 单质与氢气的化合 高温下反应 磷蒸气与氢气能反应 加热时反应 光照或点燃时反应 气态氢化物及其热稳定性 SiH4 很不稳定 PH3 不稳定 H2S 较稳定 HCl 稳定 最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中强酸 H2SO4 强酸 HClO4 最强酸 【问题驱动】结合科学事实，进一步分析Si、P、S、Cl元素的非金属性强弱？ 结论4：随着原子序数的递增，同周期元素（除稀有气体外）的非金属性逐渐递增，呈周期性变化。 【学生归纳】非金属性（元素原子得电子能力）的比较方法： 方法1 元素非金属性越强，其单质越容易与氢气化合 方法2 元素非金属性越强，生成的气态氢化物越稳定 方法3 元素非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强 【教师讲解】类比非金属性的比较方法推测，元素金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强。 【学生活动】请同学们根据以下实验，分析得出Na、Mg、Al的金属性强弱。 【实验】用Al2(SO4)3 和氨水制备Al(OH)3，将沉淀一分为二，分别加H2SO4和NaOH，观察现象。用MgSO4和氨水制备Mg(OH)2，将沉淀一分为二，分别加H2SO4和NaOH，观察现象。（由Al(OH)3能与强酸、强碱反应，Mg(OH)2只能与酸反应，比较可知碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，与金属性Na>Mg>Al的结论不谋而合。） 【教师补充】Al(OH)3既能与强酸反应，又能与强碱反应。可见，铝虽然是金属元素，但体现一定非金属性，金属和非金属之间没有严格的界限。 【学生归纳】金属性（元素原子失电子能力）的比较方法： 方法1 元素金属性越强，其单质与水（或酸）反应越容易置换出氢气 方法2 元素金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强 任务3-1 探究同主族元素（除放射性元素外）的金属性变化规律 【问题驱动】随着原子序数的递增，同主族元素的金属性有什么变化规律？以碱金属Li、Na、K、Rb、Cs元素为例，设计实验探究方案。 方案 1 Li、Na、K、Rb、Cs分别与水反应，观察剧烈程度 方案 2 比较LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH的碱性 【实验】Li、Na、K、Rb、Cs分别与水反应。 结论5：随着原子序数的递增，同主族元素（除放射性元素外）的金属性逐渐递增，呈周期性变化。 任务3-2 探究同主族元素的非金属性变化规律 【问题驱动】随着原子序数的递增，同主族元素的非金属性有什么变化规律？以卤族元素F、Cl、Br、I为例，设计实验探究方案。 方案 1 F2、Cl2、Br2、I2分别与氢气反应，观察剧烈程度 方案 2 比较气态HF、HCl、HBr、HI的热稳定性 方案 3 比较HClO4、HBrO4、HIO4的酸性（舍去） 【资料库】 元素 F Cl Br I 单质与氢气的化合 冷暗处能剧烈化合并发生爆炸 光照或点 燃时发生 化合 加热时反应 加热时才能缓慢反应，同时生成的HI又分解 气态氢化物及其热稳定性 HF 很稳定 HCl 稳定 HBr 较稳定 HI 较不稳定 结论6：随着原子序数的递增，同主族元素的非金属性逐渐递减，呈周期性变化。 【教师小结】主族元素金属性和非金属性的递变规律。 环节四：回归情境，应用“元素周期律” 【教师总结】这节课，我们利用数据分析、实验探究、科学事实等方法来收集证据，得出元素的主要化合价、原子半径、金属性和非金属性均随着原子序数的递增呈现周期性的变化规律，即元素周期律。 【回归情境】回到一开始的电池问题，新型电池材料的研制经常会用到元素性质变化这一规律，钠与锂处于同一主族，钠的原子序数更大，更容易失电子，金属性更强，在很多领域可替代锂电池。未来，期待同学们可以开发其它新型材料电池。寻找合适的电池材料仅仅是元素周期律应用十分微小的一部分，但却极大的改变了人们的生活，可见化学与生活密不可分。下节课，我们将继续学习元素周期律的其它应用。 学科网（北京）股份有限公司 $