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一、精心設计元素周期表这节课
(一)元素周期表的编排原则
1.同一周期:电子层数相同,原子序数递增的元素从左到右为同一周期;
2.同一族:最外层电子数相同,原子序数逐渐增大的元素从上到下为同一族。
(二)元素周期表的结构
元素周期表共分为七个周期和十六个族,七个周期包括三短四长,一至七周期元素的种类分别为2、8、8、18、18、32、32种。在第六周期中,从57号镧(La)到71号元素镥(Lu),共15种元素,它们的最外层和次外层电子层结构及元素的化学性质十分相似,这15种元素总称为镧系元素。排在周期表第六行,第三列。与此类似,在第七周期中,89号元素锕(Ac)到103号铹(Lr)这15种元素总称为锕系元素,排在第七行,第三列。十八个纵行十六个族包括七个主族、七个副族、第VIII族(包括8、9、10三个纵行的元素)和0族。
(三)元素周期表与激人奋进的门捷列夫
“元素周期表”揭示了物质世界的秘密,把一些看来似乎互不相关的元素统一起来,组成了一个完整的自然体系。它的发明,是近代化学史上的一个创举,对于促进化学的发展,起了巨大的作用。看到这张表,人们便会想到它的最早发明者---俄国化学家门捷列夫。脑海中会闪缩门捷列夫带病坚持研究的感人场景。通过化学史的学习,激励了学生学习化学的热情。
二、元素周期表中的“新发现”
元素周期表内含丰富无形的信息,为学生们指点迷津。通过周期表,可以了解元素的原子序数、元素的位置、元素名称、元素符号、元素的类别、相对原子质量、价层电子排布、是否人造元素、是否放射性元素等信息。有118种元素,分为金属、非金属、稀有气体三类;“钅”字旁是金属元素,“石”字旁为固态非金属元素,“气”字头为气态非金属元素,有“氵”字旁的是液态非金属元素(汞除外);汞为液态金属元素;按相对原子质量的大小进行排列;每周期开头是金属元素,后面是非金属元素,最后为稀有气体(氢除外)等;还可以对元素进行分区,如硼、硅、砷、碲、砹和铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚线,虚线的左侧为金属元素,右侧为非金属元素;位于虚线附近的元素,既表现金属元素的性质,又表现为非金属元素的性质。可以根据元素在周期表中的位置认识它们的性质。
三、更深层次的寻找元素周期表的灵魂
(一)几个量的关系
周期数=电子层数 ;主族数=最外层电子数=最高正价数;|最高正价|+|负价|=8
(二)周期表中部分规律总结
1.最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素;最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族(He)元素;最外层电子数为8的元素是稀有气体元素(He除外)。
2.在周期表中,第ⅡA与ⅢA族元素的原子序数差别有以下三种情况:①第1~3周期(短周期)元素原子序数相差1;②第4、5周期相差11;③第6、7周期相差15。
3.每一周期排布元素的种类满足以下规律:设n为周期序数,则奇数周期中为 种,偶数周期中为 种。
4.同主族相邻元素的原子序数差别有以下二种情况:①第ⅠA、ⅡA族,上一周期元素的原子序数+该周期元素的数目=下一同期元素的原子序数;②第ⅣA~ⅦA族,上一周期元素的原子序数+下一周期元素的数目=下一周期元素的原子序数。
5.元素周期表中除第Ⅷ族元素以外,原子序数为奇(或偶)数的元素,元素所在族的序数及主要化合价也为奇(或偶)数。
6.对角线规则:沿周期表中金属与非金属分界线方向对角(左上角与右下角)的两主族元素性质相似,这一规律以第二、三周期元素间尤为明显。
四、合理使用元素周期表,使其真正成为打开解题之门的金钥匙
(一)推测一定原子序数的原子在周期表的位置
【理解应用】据周期表结构,推测原子序数为85号的元素在周期表中的哪一周期?哪一族?
【案例分析】推测元素在哪一周期:85-2-8-8-18-18=31,减5次后小于32,为第6行,第六周期;推测在哪一族:第六行的最后一列元素应为第32个,从减出的数据为31可以推出它是在第17列,为第VIIA族。通过评价,学会如何应用周期表的结构。巩固了对元素周期表结构的认识,可以加深对周期表结构的理解。
(二)将元素周期表真正应用到元素化合物知识当中去
在教学中始终渗透依据“位—构—性”之间的关系,会进行元素推断和确定几种元素形成化合物形式。
例:今有A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的核电荷按 C、A、D、E的顺序增大。C、D都能分别与A按原子个数比1:1或2:1形成化合物。CB可与EA2反应生成C2A与气态物质EB4。
【解析】此题的关键在于分析EB4中E元素只能是ⅣA族元素C或Si。因B 的原子序数不最小,则B不可能为H元素,E的价态应为+4,B应为ⅦA族元素,且只能为F,如果无Cl元素,则原子序数比E还大。而E只能为Si,即EB4为SiF4, 从CB的化合物的形式可知C为+1价,则由C2A可知A为-2价,只能为O。能与O按原子个数比1:1或2:1形成化合物的元素只能是H或Na。
【答案】⑴氧,氟,氢,钠,硅 ⑵ 略
⑶ SiO2 >SiF4 ⑷ 2Na+2H2O+Cu2+=Cu(OH)2↓+2Na++H2↑
【命题意图】本题考查主族元素的化合价与原子序数的关系,以及有关元素周期表中各关系式的具体应用。
总之,元素周期表储存着丰富的信息,只要用心去挖掘,将成为巨大知识信息的宝藏,可以将许多零碎的知识系统化、专题化和规律化,增强学生学习化学的信心,培养学生发现问题和解决问题的能力。合理使用元素周期表,能使学生真正找到学习好化学的方法,提高自身的化学素养,从而提高化学成绩。
(一)元素周期表的编排原则
1.同一周期:电子层数相同,原子序数递增的元素从左到右为同一周期;
2.同一族:最外层电子数相同,原子序数逐渐增大的元素从上到下为同一族。
(二)元素周期表的结构
元素周期表共分为七个周期和十六个族,七个周期包括三短四长,一至七周期元素的种类分别为2、8、8、18、18、32、32种。在第六周期中,从57号镧(La)到71号元素镥(Lu),共15种元素,它们的最外层和次外层电子层结构及元素的化学性质十分相似,这15种元素总称为镧系元素。排在周期表第六行,第三列。与此类似,在第七周期中,89号元素锕(Ac)到103号铹(Lr)这15种元素总称为锕系元素,排在第七行,第三列。十八个纵行十六个族包括七个主族、七个副族、第VIII族(包括8、9、10三个纵行的元素)和0族。
(三)元素周期表与激人奋进的门捷列夫
“元素周期表”揭示了物质世界的秘密,把一些看来似乎互不相关的元素统一起来,组成了一个完整的自然体系。它的发明,是近代化学史上的一个创举,对于促进化学的发展,起了巨大的作用。看到这张表,人们便会想到它的最早发明者---俄国化学家门捷列夫。脑海中会闪缩门捷列夫带病坚持研究的感人场景。通过化学史的学习,激励了学生学习化学的热情。
二、元素周期表中的“新发现”
元素周期表内含丰富无形的信息,为学生们指点迷津。通过周期表,可以了解元素的原子序数、元素的位置、元素名称、元素符号、元素的类别、相对原子质量、价层电子排布、是否人造元素、是否放射性元素等信息。有118种元素,分为金属、非金属、稀有气体三类;“钅”字旁是金属元素,“石”字旁为固态非金属元素,“气”字头为气态非金属元素,有“氵”字旁的是液态非金属元素(汞除外);汞为液态金属元素;按相对原子质量的大小进行排列;每周期开头是金属元素,后面是非金属元素,最后为稀有气体(氢除外)等;还可以对元素进行分区,如硼、硅、砷、碲、砹和铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚线,虚线的左侧为金属元素,右侧为非金属元素;位于虚线附近的元素,既表现金属元素的性质,又表现为非金属元素的性质。可以根据元素在周期表中的位置认识它们的性质。
三、更深层次的寻找元素周期表的灵魂
(一)几个量的关系
周期数=电子层数 ;主族数=最外层电子数=最高正价数;|最高正价|+|负价|=8
(二)周期表中部分规律总结
1.最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素;最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族(He)元素;最外层电子数为8的元素是稀有气体元素(He除外)。
2.在周期表中,第ⅡA与ⅢA族元素的原子序数差别有以下三种情况:①第1~3周期(短周期)元素原子序数相差1;②第4、5周期相差11;③第6、7周期相差15。
3.每一周期排布元素的种类满足以下规律:设n为周期序数,则奇数周期中为 种,偶数周期中为 种。
4.同主族相邻元素的原子序数差别有以下二种情况:①第ⅠA、ⅡA族,上一周期元素的原子序数+该周期元素的数目=下一同期元素的原子序数;②第ⅣA~ⅦA族,上一周期元素的原子序数+下一周期元素的数目=下一周期元素的原子序数。
5.元素周期表中除第Ⅷ族元素以外,原子序数为奇(或偶)数的元素,元素所在族的序数及主要化合价也为奇(或偶)数。
6.对角线规则:沿周期表中金属与非金属分界线方向对角(左上角与右下角)的两主族元素性质相似,这一规律以第二、三周期元素间尤为明显。
四、合理使用元素周期表,使其真正成为打开解题之门的金钥匙
(一)推测一定原子序数的原子在周期表的位置
【理解应用】据周期表结构,推测原子序数为85号的元素在周期表中的哪一周期?哪一族?
【案例分析】推测元素在哪一周期:85-2-8-8-18-18=31,减5次后小于32,为第6行,第六周期;推测在哪一族:第六行的最后一列元素应为第32个,从减出的数据为31可以推出它是在第17列,为第VIIA族。通过评价,学会如何应用周期表的结构。巩固了对元素周期表结构的认识,可以加深对周期表结构的理解。
(二)将元素周期表真正应用到元素化合物知识当中去
在教学中始终渗透依据“位—构—性”之间的关系,会进行元素推断和确定几种元素形成化合物形式。
例:今有A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的核电荷按 C、A、D、E的顺序增大。C、D都能分别与A按原子个数比1:1或2:1形成化合物。CB可与EA2反应生成C2A与气态物质EB4。
【解析】此题的关键在于分析EB4中E元素只能是ⅣA族元素C或Si。因B 的原子序数不最小,则B不可能为H元素,E的价态应为+4,B应为ⅦA族元素,且只能为F,如果无Cl元素,则原子序数比E还大。而E只能为Si,即EB4为SiF4, 从CB的化合物的形式可知C为+1价,则由C2A可知A为-2价,只能为O。能与O按原子个数比1:1或2:1形成化合物的元素只能是H或Na。
【答案】⑴氧,氟,氢,钠,硅 ⑵ 略
⑶ SiO2 >SiF4 ⑷ 2Na+2H2O+Cu2+=Cu(OH)2↓+2Na++H2↑
【命题意图】本题考查主族元素的化合价与原子序数的关系,以及有关元素周期表中各关系式的具体应用。
总之,元素周期表储存着丰富的信息,只要用心去挖掘,将成为巨大知识信息的宝藏,可以将许多零碎的知识系统化、专题化和规律化,增强学生学习化学的信心,培养学生发现问题和解决问题的能力。合理使用元素周期表,能使学生真正找到学习好化学的方法,提高自身的化学素养,从而提高化学成绩。