資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 化學 年級 高一 學期 秋季
課題 實驗活動3 同周期、同主族元素性質的遞變
教科書 人教版
教學目標
1. 通過實驗培養操作、觀察、思考能力，訓練思維能力； 2. 基于實驗活動和科學事實的方法論證，構建“位置-結構-性質”和“用途-構成-性質”三維模型，探究同主族、同周期元素性質的遞變性規律，加深對分類法、歸納法和演繹法等科學方法的認識，加深對元素周期律的理解； 3. 能夠從微觀原子結構解釋元素性質及其遞變規律，初步建立基于元素周期律對物質性質進行預測和檢驗的認識模型； 4. 通過對人類生活中制冷劑的發展過程的了解，體悟元素周期律（表）對人類社會發展的重要作用和意義。
教學內容
教學重點： 1. 元素在元素周期表中的位置及其性質的遞變規律
2. 元素性質與原子結構的關系
教學難點： 1. 元素性質與原子結構的關系
教學過程
【學習任務一】同主族元素性質的遞變。
實驗活動1： 實驗藥品：NaBr溶液、NaI溶液、新制氯水、溴水 實驗用品：白色點滴板
實驗步驟：在點滴板的3個孔穴中分別滴入3滴NaBr溶液、NaI溶液、新制氯水，然后向NaBr溶液和NaI溶液中各滴入3滴新制的氯水。觀察顏色變化，并與氯水的顏色進行比較。寫出反應的化學方程式。 現象及結論：NaBr溶液，NaI溶液加入氯水后兩種溶液顏色都比氯水深。氯單質可把溴元素從溴化鈉中置換出來，氯單質可把碘元素從碘化鈉中置換出來。 化學方程式：Cl2+ 2NaBr = 2NaCl + Br2 ；Cl2+ 2NaI = 2NaCl + I2 在點滴板的2個孔穴中分別滴入3滴NaI溶液和溴水，然后向NaI溶液中滴入3滴溴水。觀察顏色變化，并與溴水的顏色進行比較。寫出反應方程式。 現象及結論： NaI溶液中滴入3滴新制的溴水后，溶液顏色比溴水深，溴單質可把碘元素從碘化鈉中置換出來，鹵素單質的氧化性強弱順序為：氯氣大于溴單質大于碘單質，元素非金屬性逐漸減弱。 化學方程式：Br2+ 2NaI = 2NaBr + I2 科學事實1： 結論：鹵素單質可以與氫氣反應，從氟氣到碘單質與H2的反應由易到難，生成氫化物的穩定性逐漸減弱，同主族元素從上到下，金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱，元素的化學性質表現出遞變性。 【學習任務二】同周期元素性質的遞變。
回憶鈉和水反應的實驗，寫出實驗現象和化學方程式： 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 鈉與水反應現象解釋及結論浮在水面上密度比水小熔成光亮的小球 在水面上迅速游動反應放熱，鈉的熔點低 產生氣體發出“嘶嘶”的聲響產生氣體溶液變紅生成可溶性堿
設計實驗活動2-1：鎂與冷水、熱水的反應 實驗藥品：鎂條、蒸餾水、酚酞溶液 實驗儀器：試管架、試管、試管夾、膠頭滴管、酒精燈、鑷子、表面皿 其他實驗用品：砂紙、火柴
實驗步驟：取一小段打磨好的鎂條，放到試管中。向試管中加入約2mL蒸餾水，觀察現象。再加入2滴酚酞溶液，振蕩，觀察現象。過一會，加熱試管至液體沸騰，觀察現象。
現象及結論：鎂條和冷水沒有顯著變化，滴入2滴酚酞，觀察溶液變淺紅色。加熱至液體沸騰，觀察到溶液紅色加深。說明鎂和冷水反應緩慢，鎂與沸水反應迅速。鎂和水反應產生氫氧化鎂和氫氣 ，鎂和冷水反應沒有鈉劇烈，所以金屬性Na> Mg 設計實驗活動2-2：利用手持技術，探究鎂和水反應的過程性變化并探討反應的實質 實驗藥品：鎂條、蒸餾水 實驗儀器：100mL小燒杯、pH傳感器 其他實驗用品：砂紙、鑷子 實驗步驟：取一個100mL的小燒杯，加入50mL蒸餾水，加入一小段打磨過的鎂條，用pH傳感器測定pH，繪制pH變化曲線圖
現象及結論：通過該圖，我們發現，隨著反應進行，溶液pH逐漸升高，鎂和水中的H+不斷發生反應，Mg失去電子，體現出還原性，H+得到電子產生H2， 使得OH-濃度不斷增大。 設計實驗活動2-3：比較Mg(OH)2和Al(OH)3的堿性強弱 實驗藥品：1mol/LMgCl2溶液、1mol/LAlCl3溶液、2mol/LNaOH溶液 實驗儀器：試管、試管架、量筒、膠頭滴管 實驗步驟：向試管中加入2mL1mol/LMgCl2溶液，滴加2mol/LNaOH溶液至過量，邊滴加邊振蕩觀察現象。向另一只試管中加入2mL1mol/LAlCl3溶液，滴加2mol/LNaOH溶液至過量，邊滴加邊振蕩觀察現象。并進行比較。
現象及結論：NaOH溶液加入到MgCl2溶液中，可以觀察到產生白色沉淀，繼續滴加至過量，沉淀不消失。NaOH溶液加入到AlCl3溶液，加入試管中，可以觀察到產生白色沉淀，繼續至過量，邊滴加邊振蕩，可以觀察到沉淀消失。Al(OH)3溶于NaOH，鋁元素表現出一定的非金屬性，而鎂只有金屬性，所以鎂的金屬性比鋁強，從而間接證明堿性Mg(OH)2>Al(OH)3 ， 所以金屬性 Mg>Al。通過以上實驗我們的得出：金屬性Na> Mg>Al。 科學事實2：
結論：同周期元素從左到右，單質與氫氣化合越來越容易，生成的氣態氫化物越來越穩定，最高價氧化物對應水化物的酸性越來越強，元素非金屬性逐漸增強，化學性質表現出遞變性。 【學習任務三】總結同周期、同主族元素性質遞變規律并從微觀角度進行解釋 結論并解釋：結合實驗和事實，我們發現在周期表中，元素位置越向左向下，金屬性越強，位置越向右向上，非金屬性越強，呈現遞變性。元素的性質與原子結構有密切的關系，主要與原子核外電子排布，特別最外層電子數，同周期，從左到右，核電荷數依次增多，最外層電子數依次增多，原子半徑逐漸減小，越容易得到電子，非金屬性逐漸增強。同主族，從上到下，原子核外電子層數依次增多，得電子能力減弱，非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強。元素性質的遞變性規律隨著原子序數的遞增而呈現周期性變化，就是元素周期律。 【學習任務四】利用規律解決實際問題 人們曾用乙醚、NH3、CH3Cl等做制冷劑，但它們不是有毒，就是易燃，根據元素性質的遞變規律，如氫化物的易燃性：CH4>NH3>H2O>HF等，再參考含As劇毒農藥到含P、S、Cl 低毒農藥的設計思路，于是科學家們嘗試在已有制冷劑中引入Cl、F等原子。 已知CCl4的沸點為76.8℃，CF4的沸點為-128℃，新的制冷劑的沸點范圍應介于其中，經過長時間的試驗，一種新的制冷劑氟利昂CF2Cl2誕生了。其他類似的還可以是什么呢？如CCl3F或CClF3 【學習任務五】整理并構建元素周期律（表）認知模型 從元素維度學習了“位置-結構-性質”的關系，從物質維度學習了“構成-性質-用途”的關系，構建了元素周期律的認知模型，加深了對同周期、同主族元素遞變性規律的認識，依據元素周期表和周期律，根據元素的位置可以推測其原子結構和性質，也可以根據原子結構推測其在周期表中的位置和性質，我們還可以嘗試尋找新元素，預測它們的原子結構和性質，創造新物質，發現新用途，使化學研究減少了盲目性，在哲學、自然科學、生產實踐各方面，都有重要意義。 【問題和討論】 1.實驗中所用的氯水為什么要用新制的？ 2. 你對原子結構與元素性質的關系及元素周期律和周期表有什么新的認識？ 3.查閱資料探索新的制冷劑的發展方向作業練習
課程基本信息
學科 化學 年級 高一 學期 秋季
課題 實驗活動3 同周期、同主族元素性質的遞變
教科書 人教版
學生信息
姓名 學校 班級 學號
作業練習
一、選擇題 1．中科院院士張青蓮教授曾主持測定了銦(49In)等9種元素相對原子質量的新值，被采用為國際新標準。銦與銣(37Rb)同周期。下列說法不正確的是 A．In是第五周期第IIIA族元素 B．的中子數與電子數的差值為17 C．原子半徑：In>Al D．堿性：In(OH)3>RbOH 2．下列說法正確的是 A．離子半徑：Na+>F->O2- B．水溶液的酸性：HF>HCl>HBr C．得電子能力：Cl>Br>I D．熱穩定性：NH3>H2O>HF 3．不能作為判斷硫、氯兩種元素非金屬性強弱的依據是 A．氧化性： B．沸點： C．穩定性： D．酸性： 4. W、X、Y、Z為原子序數依次增大的短周期元素，W原子最外層電子數是其內層電子數的2倍，X原子半徑是短周期主族元素中最大的，Y是地殼中含量最高的金屬元素，其中W和Y的最外層電子數之和等于Z的最外層電子數。下列說法正確的是 A．單質的沸點：W＞Z B．簡單離子半徑：X＞Y＞Z C．最高價氧化物對應的水化物的堿性：Y＞X D．Z與W、X、Y均可形成含離子鍵的化合物 5．甲～戊均為短周期元素，在周期表中的相對位置如圖所示。甲、乙、丙都是非金屬元素，且乙的最高價氧化物對應的水化物是一種含氧酸，下列說法錯誤的是 甲乙丙丁戊
A．丁的氧化物一定既能與強酸反應，又能與強堿反應 B．簡單氫化物的穩定性：丙＞戊 C．原子半徑：丁＞戊＞乙＞丙 D．甲～戊的最高價氧化物對應的水化物中只有一種強酸 6．某同學在研究前18號元素時發現，可以將它們排成如圖所示的“蝸牛”形狀，圖中每個“·”代表一種元素，其中O點代表氫元素。下列說法中錯誤的是 A．離O點越遠的元素原子半徑越大 B．虛線相連的元素處于同一族 C．B元素是圖中金屬性最強的元素 D．A、B組成的化合物中可能含有共價鍵 二、填空題 7．聯合國大會將2019年定為“化學元素周期表國際年”，顯示了元素周期表的重要性。表中列出了a~j10種元素在周期表中的位置： (1)元素a的原子結構示意圖為_____。 (2)元素b可以形成多種單質，寫出其中的兩種_____(填名稱)。 (3)元素a~j中非金屬性最強的是____(填元素符號)，元素h和i形成的化合物中化學鍵的類型是_____鍵。 (4)若e單質著火，可用于滅火的物質是____(填字母)。 A．自來水 B．CO2 C．干沙子 D．濕抹布 (5)3位科學家因在基于a的電池研究方面的成就獲得了2019年諾貝爾化學獎。基于e的電池也日益受到重視。下列關于a和e的說法正確的有____(填字母)。 A．a的金屬性比e弱 B．自然界中，e的儲量比a高 C．a的原子半徑比e大 D．基于a的電池質量輕、易攜帶 三、實驗題 8．如下圖是實驗室制備氯氣并進行一系列相關實驗的裝置(加熱及夾持設備已略)。 (1)實驗室制備氯氣相關反應的化學方程式為：___________。 (2)裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，為此C中I、II、III依次放入物質的組合是___________(填編號)。 編號abcdI干燥的有色布條干燥的有色布條濕潤的有色布條濕潤的有色布條II堿石灰硅膠濃硫酸無水氯化鈣III濕潤的有色布條濕潤的有色布條干燥的有色布條干燥的有色布條
(3)設計裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘的非金屬性。反應一段時間后，打開活塞，將裝置D中少量溶液加入裝置E中，振蕩，觀察到的現象是___________。該現象___________(填“能”或“不能”)說明溴的非金屬性強于碘，原因___________。 (4)寫出裝置F中發生的主要反應的離子方程式___________。 答案： 1．D 2．C 3．B 4．A 5．A 6．A 7．(1) (2)金剛石、石墨 (3) F 離子 (4)C (5)ABD 8．(1)MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋2Cl2↑＋2H2O (2)d (3) E中溶液分為兩層，上層(苯層)為紫紅色 不能 過量的Cl2也可將I-氧化為I2 (4)＋Cl2＋H2O=＋2Cl-＋2H+學習任務單
課程基本信息
學科 化學 年級 高一 學期 秋季
課題 實驗活動3 同周期、同主族元素性質的遞變
教科書 人教版
學生信息
姓名 學校 班級 學號
學習目標
1. 通過實驗活動，初步體驗科學實驗在化學學科學習中的重要地位，了解化學實驗的基本方法，培養初步的科學實驗能力； 2. 通過實驗活動和科學事實的論證，能夠從微觀原子結構解釋元素性質及其遞變規律，初步建立基于元素周期律對物質性質進行預測和檢驗的認識模型； 3. 通過對人類生活中制冷劑的發展過程的了解，體悟元素周期律（表）對人類社會發展的重要作用和意義。
課前學習任務
1. 復習回顧元素金屬性和金屬性強弱的判斷方法； 2. 學會使用基本化學儀器進行實驗，掌握基本實驗操作方法
課上學習任務
【學習任務一】同主族元素性質的遞變。
實驗活動1： 實驗藥品：NaBr溶液、NaI溶液、新制氯水、溴水 實驗用品：白色點滴板
實驗步驟：在點滴板的3個孔穴中分別滴入3滴NaBr溶液、NaI溶液、新制氯水，然后向NaBr溶液和NaI溶液中各滴入3滴新制的氯水。觀察顏色變化，并與氯水的顏色進行比較。寫出反應的化學方程式。 現象及結論： 化學方程式： 在點滴板的2個孔穴中分別滴入3滴NaI溶液和溴水，然后向NaI溶液中滴入3滴溴水。觀察顏色變化，并與溴水的顏色進行比較。寫出反應方程式。 現象及結論： 化學方程式：
科學事實1： 現象及結論： 【學習任務二】同周期元素性質的遞變。
回憶鈉和水反應的實驗，寫出實驗現象和化學方程式： 鈉與水反應現象解釋及結論
設計實驗活動2-1：鎂與冷水、熱水的反應 實驗藥品： 實驗儀器： 其他實驗用品：
實驗步驟：
現象及結論： 設計實驗活動2-2：利用手持技術，探究鎂和水反應的過程性變化并探討反應的實質 實驗藥品： 實驗儀器： 其他實驗用品： 實驗步驟：
現象及結論： 設計實驗活動2-3：比較Mg(OH)2和Al(OH)3的堿性強弱 實驗藥品： 實驗儀器：
實驗步驟：
現象及結論： 科學事實2：
結論： 【學習任務三】總結同周期、同主族元素性質遞變規律并從微觀角度進行解釋 結論并解釋： 【學習任務四】利用規律解決實際問題 人們曾用乙醚、NH3、CH3Cl等做制冷劑，但它們不是有毒，就是易燃，根據元素性質的遞變規律，如氫化物的易燃性：CH4>NH3>H2O>HF等，再參考含As劇毒農藥到含P、S、Cl 低毒農藥的設計思路，于是科學家們嘗試在已有制冷劑中引入Cl、F等原子。 已知CCl4的沸點為76.8℃，CF4的沸點為-128℃，新的制冷劑的沸點范圍應介于其中，經過長時間的試驗，一種新的制冷劑氟利昂CF2Cl2誕生了。其他類似的還可以是什么呢？ 【學習任務五】整理并構建元素周期律（表）認知模型
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