第三节 元素周期表
教学建议
教材分析:
学生在上一节学习了元素周期律,那么它的具体表现形式就是周期表。周期表是学习化学的一种重要工具,对整个中学化学教学具有重要的指导作用,特别是对于氧族元素,氮族元素的教学。
本节教材分为四部分。
第一部分是元素周期表的结构,教材中采取讨论的形式,让学生根据周期表找出每个周期包括元素的种类和各周期元素原子的核外电子层数,并把它们填入表中。
第二部分是元素的性质与元素在周期表中位置的关系,重点阐述了元素的金属性。非金属性与化合价跟元素在周期表中的位置和原子结构的关系。
第三部分讲述了有关核素和同位素的知识。教材是在复习了元素概念的基础上,引出新概念的。对于同位素的应用作了简要介绍。阅读部分增加了我国著名化学家张青莲为元素相对原子支链的测定做出的突出贡献,有助于对学生进行爱国主义教育。
第四部分是元素周期表和周期律的意义。教材中罗列出一些应用,使学生体会到学习这些理论是很有用的,可以指导具体的实践。
本节教学重点:元素周期表的结构,元素的性质,元素在周期表中的位置与原子结构的关系。
难点:元素的性质,元素在周期表中的位置和原子结构的关系,即“位、构、性”之间的关系。核素和同位素。
教法建议:
关于周期表的结构的建议:可以教师引导学生根据原子结构的特点,把1~18号元素进行排列,组织学生分析各种排列方式的优缺点,然后导出元素周期表。或者让学生认识、明确周期表,教师可以先展示出周期表的图片,让学生根据原子结构的特点找出周期和族的编排规律,然后教师小结。课后可以安排学生自行设计一份元素周期表,或者搜集资料找到各式各样的周期表,然后再到课堂上展示。这样可以开阔视野,认识到元素周期表不仅仅是教材中提供的长式周期表。
关于“位、构、性”三者之间的关系的建议:此部分是本节的重点和难点,教师要注意采用启发引导的方法,培养学生的分析、判断能力。师生共同推导得出结论,总之要让学生参与到教学中来,他们是学习的主体。
关于周期律和周期表的意义的建议:发动学生,让他们通过搜集素材,发表看法。
关于核素、同位素的建议:注重复习元素的概念,由此提出112种元素就是112种原子吗?然后引出核素、元素、同位素之间的关系,注意对比区别概念。
教学建议
“三粒”、“一素”、“四个量”
初中化学已经介绍了原子结构的初步知识,在此基础上,高中化学重点落实:“三粒”、“一素”、“四个量”等概念。
“三粒”—构成原子的3种基本粒子,即质子、中子和核外电子。这3种微粒的性质、作用和相互关系,可归纳为如图所示。
这3种微粒间的等量关系有:
核电荷数=核内质子数
核内质子数=核外电子数(中性原子)
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)(电子的质量很小,可忽略不记)。
“一素”—同位素。原子是由质子和中子构成。在同种元素的原子里,质子数是一定相等的。因为质子数决定了元素的种类。但核内中子数可以不相等。化学上把具有相同的质子数和不同的中子数的同一元素的原子互称同位素。例如氢元素有3种同位素: (氕)、 (氘)、 (氚);碳元素有 、 、 三种同位素;国际上相对原子质量的计量标准碳-12,就是指核内质子数为6、中子数为 6的碳元素的一种同位素。自然界的绝大多数元素均有多种同位素。
学习同位素的概念时应注意三点:①同一种元素的各种同位素化学性质几乎完全相同。②天然存在的各种元素中,不论是游离态还是化合态,各种同位素所占的原子个数百分比一般是不变的。我们所使用的相对原子质量,就是按各元素的天然同位素所占的原子个数百分比计算出来的平均值。③同位素与元素的区别。同位素指一种原子,而元素是指一类原子。元素包含同位素。
“四个量”—元素的相对原子质量、同位素的相对原子质量、元素的近似相对原子质量、质量数。这4个量分别是用于描述元素的相对原子质量、同位素的相对原子质量,其计算方法和含义各有不同,见表:
这4个量是学习的难点,一定在比较中正确理解其含义不同,并学会使用它们。最常见的是质量数和元素的相对原子质量。
教学建议
从原子结构角度看待周期表
元素周期表是元素周期律的具体表现形式,包含了元素周期律的全部意义,是研究、学习化学的典型工具。如何使用元素周期表呢?
首先,了解元素周期表的结构。长式周期表是由7个横行、18个纵行组成。横行为周期,纵行为族。元素周期表中共7个周期,其中包括3个短周期、3个长周期和1个不完全周期。共16个族,其中7个主族、7个副族、1个零族、1个第八族。
原子结构与元素周期表的关系如下:
周期序数=电子层数
主族序数=最外层电子数
由上述关系不难看出,若知道了元素的周期序数和主族序数,就知道了该元素在周期表中的位置,根据元素周期律就可以推知该元素的原子结构和元素的主要性质。反之,由原子的结构也可以推知元素在周期表中的位置和元素的主要性质。这就是“位”、“构”、“性”三者的关系,见下图。抓住位置、结构、性质三者的关系,就不难学好元素周期表了。
其中
另外,重点抓好一个周期、两个主族。虽然元素周期表中有若干周期和若干主族,但不需面面俱到。重点抓好第三周期和第ⅠA、第ⅦA两个主族。第三周期元素包括重要的金属元素Na、Mg、Al和重要的非金属元素Si、P、S、Cl。随着原子序数的递增,元素的最高正价从+1逐步递增到+7。元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。这是一个同周期元素性质递变规律最为典型的周期,第ⅠA、ⅦA族元素分别是典型的金属族、典型的非金属族。掌握好这两个主族—碱金属和卤族元素,有利于学好同主族元素的递变规律。
碱金属元素性质递变规律如下图。
卤素性质递变规律如下图。