统编人教版高中化学必修第一册《第一节 原子结构与元素周期表》优质课公开课课件、教案

4.1.2原子结构与元素性质

教材分析

本课时是教材第四章第一节第二课时的内容，该课时是在学习了原子结构和元素周期表的基础上，以碱金属和卤族元素为代表，深入研究两个主族元素的原子结构、元素性质的相似性和递变性。通过该课时的学习，可以让学生对于同主族元素性质有较清晰的认识，对于常见的活泼金属和活泼非金属有一定的了解。在之前的学习中，学生已经知道了原子核外电子排布的规律，能够给出主族元素的核外电子排布；学生也知道元素周期表中元素的排列是由该元素原子的核外电子排布决定的，能够明确主族元素的电子层数、最外层电子数与其在周期表中的位置之间的关系；同时在第二章的学习中，学生知道了金属钠和非金属氯的基本性质。但是，学生没有清晰的元素变化规律的认识，还不能将周期表与元素的原子结构以及元素性质相联系。通过本课时的学习，学生可以建立同主族元素性质的相似和递变的简单模型，为今后元素周期律的学习打下坚实的基础。

教学目标与核心素养

宏观辨识与微观探析：从微观上理解同主族元素原子核外电子排布的相似性和递变规律，明确宏观上的元素性质与微观上的原子核外电子排布之间的关系，理解结构决定性质，性质反映结构的基本规律。

科学探究与创新意识：通过完成碱金属和卤族元素性质的探究实验，初步体验科学探究在化学学科的学习中的重要地位，了解科学探究的基本方法，培养初步的科学探究能力。

证据推理与模型认知：建立同主族元素原子结构变化的微观模型，理解根据该模型进行元素性质推理的科学思想。

教学重难点

碱金属元素的性质，卤族元素的性质。

课前准备

学生复习原子结构、元素周期表、金属钠、非金属氯的知识，预习本课内容；教师准备多媒体课件。

教学过程

【引入】在上一节课的学习中，我们知道门捷列夫绘制出了第一张元素周期表。这第一张元素周期表实际是有很多空格的，门捷列夫预言其中很多未知元素的性质。那么门捷列夫是根据什么在预言未知元素的性质的呢？

【板书】原子结构与元素性质

【投影】原子结构与元素性质

【设疑】在初中化学的学习中，同学们初步了解了物质的结构和性质，那么物质的结构和性质之间的关系是什么呢？（结构决定性质，性质反映结构）

【讲解】在上一课时的学习中，我们知道元素周期表中元素的排列是按照其原子结构进行的，既然结构决定了性质，那么周期表的排列应该就能反映元素的一部分性质。例如，同主族元素的结构特点是原子的最外层电子数相同，那么同主族元素是不是具有性质上的相似性和递变性呢？下面我们选取周期表中比较有代表性的两个主族——碱金属元素和卤族元素，研究一下同主元素的性质。

【板书】原子结构与元素性质

一、碱金属元素

【投影】原子结构与元素性质

一、碱金属元素

【讲解】碱金属元素都位于周期表的第ⅠA族（元素Fr是一种放射性元素，高中阶段不探讨），化学性质很活泼，在自然界中都以化合态存在。

【学生活动】填写下表的信息，并回答相应问题。

元素名称	元素符号	核电荷数	原子结构示意图	最外层电子数	电子层数	原子半径 （nm）
锂						0.152
钠						0.186
钾						0.227
铷						0.248
铯						0.265

（1）从上到下碱金属元素的核电荷数、原子半径的变化有什么特点？（核电荷数递增，原子半径逐渐增大）

（2）观察碱金属元素的原子结构示意图，他们的原子核外电子排布有什么特点？（随着原子的核电荷数递增，核外电子层数逐渐增加，但是最外层电子数都是1个）从哪一点可以推测出碱金属元素的化学性质具有相似性？（最外层电子数相同，应该表现相似的化学性质）

【过渡】根据上述的分析，下面我们来进行一个实验探究，探究一下碱金属元素的化学性质。

【设疑】钠有什么化学性质？（与氧气反应，与水反应）

【设疑】结合锂、钠、钾的原子结构特点，预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质？（与氧气、水都能发生反应）

【讲解】锂、钠、钾的原子核外最外层电子数都是1个，应该表现相似的化学性质，所以锂、钾与氧气、水应该都能发生反应

【设疑】钠与氧气在加热条件下的反应现象是什么？（钠先熔化，再剧烈燃烧，发出黄色火焰，得到淡黄色固体）

【演示实验】钾在空气中的燃烧。

【投影】钾在空气中的燃烧的视频。　

【设疑】钾在空气中的燃烧现象与钠在空气中的燃烧现象有什么区别？（燃烧更剧烈，发出紫色火焰）

【设疑】钠与水的反应现象是什么？（浮、熔、游、响、红）

【演示实验】钾与水的反应。

【投影】钾与水的反应的视频。

【设疑】通过上面的实验分析，钠钾有哪些相似的化学性质？（与氧气、水都反应）。

【设疑】比较钠钾与水反应的难易程度？（钾的反应更剧烈）由上，你预测锂与水的反应应该如何？（应该比钠、钾都困难）

【投影】锂与水反应的视频

【设疑】碱金属与水反应的难易程度与其原子结构有什么关系？（由锂到铯，碱金属元素的原子电子层增加，原子半径增大，所以原子失电子能力增加，金属单质的活动性增强，其与水反应应该变得越来越容易）

【讲解】由上的实验分析，我们能得到的结论是：

（1）碱金属元素的相似性：碱金属元素的原子最外层都只有1个电子，在反应中容易失去，所以他们的化学性质相似，都能与氧气、水反应。反应方程式如下：

【讲解】（2）碱金属元素的递变性：随着核电荷数递增，碱金属元素的原子电子层增加，原子半径增大，所以原子失电子能力增加，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失去最外层电子的能力逐渐增强，即由锂到铯，金属性逐渐增强。

【投影】碱金属单质与水反应的对比视频

【投影】碱金属单质物理性质的对比。

【设疑】根据上面的表格信息，碱金属元素单质物理性质的变化规律是什么？（从锂到铯，随着核电荷数的增大，碱金属单质的密度增大（钾反常），熔点和沸点都升高）

【过渡】上面我们研究的是典型的金属元素——碱金属元素，下面我们来研究一下典型的非金属元素——卤族元素。

【投影】卤族元素单质的物理性质

【设疑】根据上面的表格信息，卤族元素单质物理性质的变化规律是什么？（从氟到碘，随着核电荷数的增大，卤族元素单质的颜色加深，密度增大，熔点和沸点都降低）

【投影】卤族元素的原子结构示意图

【设疑】根据上面的原子结构示意图，卤族元素的原子核外电子排布有什么特点？（随着原子的核电荷数递增，核外电子层数逐渐增加，但是最外层电子数都是7个）。

【设疑】根据上面的卤族元素的原子核外电子排布特点，参考碱金属元素原子结构和性质，显然我们可以猜想卤族元素也一样具有相似性和递变性。那么氟、氯、溴、碘在化学性质上表现出来的相似性和递变性是什么？（都是活泼的非金属单质，在反应中表现一定的氧化性，例如：都可以与氢气或金属单质反应。从氟到碘，卤族元素的原子半径增大，得电子能力减弱，反应越来越困难）

【投影】卤素单质与氢气的反应

【设疑】根据上面的表格，由氟到碘，卤素单质与氢气反应的难易程度的变化规律是什么？（反应逐渐变得困难）反应生成的氢化物的稳定性的变化规律是什么？（稳定性逐渐减弱）卤素非金属变化的规律是什么？（非金属性逐渐减弱）

【演示实验】分别向KBr和KI溶液中滴加氯水，观察现象

【讲解】向KBr溶液中滴加氯水，观察到溶液由无色变为橙色，实际是氯水中的Cl₂与KBr发生了置换反应，得到了Br₂，Br₂溶于水形成溴水，显橙色。反应方程式为：2KBr + Cl₂= Br₂+ 2KCl。

【设疑】上述反应的离子方程式是什么？（2Br^－+ Cl₂= Br₂+ 2Cl^－）该离子反应能够说明的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Cl₂＞Br₂；还原性：Br^－＞Cl^－）

【讲解】向KI溶液中滴加氯水，观察到溶液由无色变为橙红色，实际是氯水中的Cl₂与KI发生了置换反应，得到了I₂，I₂溶于水形成碘水，显橙红色。反应方程式为：2KI + Cl₂= I₂+ 2KCl。

【设疑】上述反应的离子方程式是什么？（2I^－+ Cl₂= I₂+ 2Cl^－）该离子反应能够说明的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Cl₂＞I₂；还原性：I^－＞Cl^－）

【演示实验】向KI溶液中滴加溴水，观察现象

【讲解】向KI溶液中滴加溴水，观察到溶液由无色变为橙红色，实际是溴水中的Br₂与KI发生了置换反应。反应方程式为：2KI + Br₂= I₂+ 2KBr。

【设疑】上述反应的离子方程式是什么？（2I^－+ Br₂= I₂+ 2Br^－）该离子反应能够说明的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Br₂＞I₂；还原性：I^－＞Br^－）

【设疑】根据上面的三个离子方程式，能够得出卤族元素的氧化性和还原性顺序分别是什么？（氧化性：Cl₂＞Br₂＞I₂；还原性：I^－＞Br^－＞Cl^－）

【讲解】所以随着核电荷数的增加，卤族元素单质的氧化性，按照F₂、Cl₂、Br₂、I₂的顺序依次减弱。

【讲解】上面我们研究了两个具有代表性的主族：碱金属和卤素。可以看出，元素的性质主要与原子核外电子排布，特别是最外层电子数有关。原子结构相似的一族元素，他们在化学性质上表现出相似性和递变性。

【讲解】同主族元素由上到下原子核外电子层数依次增加，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，所以金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。

【投影】本节小结。

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