高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表第2课时教学设计

课题

第四章  物质结构 元素周期律

  第一节  元素周期表

第二课时

教学目标

知识与技能

1、认识元素的金属性和非金属性的判断依据；

2、掌握第三周期钠、镁、铝三种元素的单质与水或酸起反应置换出氢气的难易程度和最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱的渐变规律；

3、理解第三周期钠、镁、铝三种元素的金属性与原子结构的关系。

过程与方法

1、通过对钠、镁、铝三种元素的金属性强弱的探索与分析，训练学生的逻辑思维能力；

2、通过对钠、镁、铝三种元素的单质与水或酸起反应置换出氢气的难易程度以及最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱的实验研究，培养学生的观察能力、实验能力和创造思维能力。

情感态度

与价值观

1、通过对钠、镁、铝三种元素的金属性的认识，使学生更加热爱科学、相信科学和崇尚科学，感悟到科学的魅力。

2、通过对钠、镁、铝三种元素的金属性的探索和验证，指导学生学习将实验事实的现象与本质进行转化的科学方法。

教学

重点

第三周期钠、镁、铝三种元素的金属性与原子结构的关系

教学

难点

同周期的元素金属性的变化规律

本节主要围绕元素周期表的结构展开教学，师生共同探究元素周期表的结构、以及组成、元素周期表的用途。

对升入高中不久的学生来说，大部分人的抽象思维比较困难，有些学生学得比较呆板，不太会灵活运用所学的知识，学习方法上往往更多的习惯死记硬背，不习惯对知识的理解记忆和独立思考，在动手探究方面的能力则更差。

本节课的教学主要以史料和新闻报道创设情境，激发学生的学习兴趣和求知欲，充分运用实验探究，层层推进，坚持以人为本的宗旨，注重对学生进行科学方法的训练和科学思维的培养，提高学生的逻辑推理能力以及分析问题、解决问题、总结规律的能力。

教学

环节

教  学  内  容

设计意图

教师活动

学生活动

【复习提问】除第一周期和第七周期外，其余每一周期中，元素类别是如何逐渐过渡的？

【引课】活泼的金属元素与活泼的非金属元素性质上有很大的差异，可见元素周期表不仅反映了元素原子结构的内在规律，同时也反映着——

【板书】

二、元素的性质与原子结构的关系

（一）元素的金属性和非金属性的判断依据

【提问】在学习卤族元素和碱金属元素的活泼性时，我们进行了哪些方面的研究？

【组织讨论】在研究的这些性质中，有些性质对不同的物质是否具有确定性？如：卤素与水的反应方式都完全相同吗？卤素之间的置换反应是不是适用于所有的卤素单质和化合物之间？又如：碱金属与氧反应得到的产物类别是否相同？这些性质能不能作为非金属性和金属性的判断依据？你认为哪些性质可以作为衡量非金属性和金属性强弱的判断依据？ 

【投影】（小结学生讨论结果）

金属性的判断依据是：金属元素的单质与水或酸反应置换出H2的难易程度和金属元素最高价氧化物对应的水化物碱性的强弱。

每一周期的元素都是从活泼的金属元素开始，逐渐过渡到活泼的非金属元素，最后以稀有气体元素结束。

回忆并归纳：在学习卤族元素时，研究了卤素的单质与氢气化合的能力、形成的气态氢化物的稳定性以及卤素的单质与水的反应和卤素之间的置换反应；在学习碱金属元素时，研究了单质与水的反应和单质与氧的反应。

讨论并回答；卤素与水的反应方式不完全相同，其中F2与水发生的是置换反应，而其它卤素与水发生的是自身氧化还原反应；卤素之间的置换反应也不是适用于所有的卤素单质和化合物之间，其中F2在卤化物的水溶液中，优先与水发生的置换反应。

非金属性的判断依据是：非金属元素的单质与氢气化合的难易程度、气态氢化物的稳定性和非金属元素最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱。

建立新旧知识之间的联系，激发学生的学习欲望。

引导学生在学习中体会由“个别”到“一般”的思维方法。

通过对元素金属性和非金属性的判断依据的确认，培养学生严谨求实的优良品质。

 【过渡】下面我们就以上述依据为线索，讨论一下同周期元素的性质与原子结构的关系。

【板书】

（二）同周期元素的性质与原子结构的关系

1．金属元素的性质与原子结构的关系：

（1）金属元素的单质与水或酸反应置换出H2的难易程度

【投影】学生实验内容

①取一小块金属钠，放入盛有约30 mL水的小烧杯中，观察。待反应停止后，滴入几滴酚酞，观察。

②取一段镁条放入盛有 5 mL冷水的试管中，观察。

③取一块铝片放入盛有5 mL冷水的试管中，观察。要求：记录上述实验现象，对比并得出结论。

【指导实验】纠正观察和操作中的问题。

【实验小结】学生汇报实验现象，并引导学生相互评价，最终得出正确结论。

【提问】镁和铝与冷水不反应是否就证明它们不能与水反应？

【追问】怎样设计这个实验？

【启发设问】怎样证明镁条和铝片是否与热水发生了反应？

【追问】如果加热的温度超过100℃，此实验设计有没有什么不严谨的地方？如何改进更能说明问题？

【指导实验】分别取两支试管，加入5mL水，加热至沸腾，移开火焰，待水停止沸腾后，再加入镁条和铝片，待试管冷却后加入几滴酚酞，观察并记录实验现象。

学生分组讨论完成

实验并记录：

①金属钠熔成一个闪亮的小球在水面游动，发出“嘶嘶”声响，生成的溶液使无色的酚酞变为红色

②镁在冷水中无明显变化。

③铝在冷水中无明显变化。

结论：钠与冷水剧烈反应；镁与冷水无明显反应；铝与冷水不反应；

思考后回答：还应实验一下它们是否能与热水反应。

实验并记录：加热盛有5mL水的试管至水沸腾，移开火焰，待水停止沸腾后，再加入镁条和铝片，镁条与热水反应，产生大量气泡，铝片无明显变化；待试管冷却后加入几滴酚酞，加入镁条的试管中，溶液由无色变为红色，加入铝片的试管中，溶液无明显变化。

复习已学过知识，为建构知识网络作铺垫

复习这些物质相关性质。

通过对Na、Mg、Al三种元素的单质与水反应置换出H2的难易程度的实验探索，培养学生的观察能力、实验能力和创造思维能力

【实验小结】学生汇报实验现象，并引导学生相互评价，最终得出正确结论，写出相应的化学方程式和离子方程式。

【投影】学生得出的结论：Na、Mg、Al三种元素与水反应置换出H2的能力依次减弱。

【设问】根据金属钠与水反应的剧烈程度，推测一下与酸反应的剧烈程度将会怎样？

【过渡】金属钠与酸的反应非常剧烈，下面我们通过实验研究镁、铝与酸的反应。

【投影】学生实验内容：

在两支试管中分别加入5mL同浓度的稀盐酸，并分别投入镁条和铝片。实验要求：观察现象及反应的剧烈程度。

【指导实验】纠正观察和操作中的问题。

【实验小结】请学生描述实验现象，作出实验结论，写出相应的化学方程式和离子方程式。

【投影】学生得出的结论：Na、Mg、Al三种元素与酸反应置换出H2的能力依次减弱。

【板书】（2）最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱

【练习】请同学写出 Na、Mg、Al三种元素最高价氧化物对应的水化物的化学式。

【设问】NaOH是化学实验室的常用试剂，而Mg（OH）2和Al（OH）3一般需现用现制。你能否设计一个制备它们的实验方案吗？

【投影】学生实验内容：

在两支试管中分别加入 5 mLMgCl2和AlCl3溶液，并分别滴入几滴NaOH溶液。观察并记录实验现象。

【指导实验】纠正观察和操作中问题。

实验结论：

（1）钠与冷水剧烈反应：

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

（2）镁与冷水不反应，与热水可以反应：

Mg+2H2O==2Mg(OH)2+H2↑

（3）铝与冷水、热水均不反应。

判断：将对比与水反应更为剧烈。

实验并记录：在两支盛有5mL同浓度稀盐酸的试管中，分别投入镁条和铝片，均有无色气泡产生，且反应的程度是镁条更剧烈。

描述和归纳：

（1）镁与酸反应剧烈：

Mg+2HCl==MgCl2+H2↑

（2）铝与酸反应平缓：2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑

NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3

讨论并设计：（1）不能用氧化物与水的反应制备，因为 Mg（OH）2和 Al（OH）3不是可溶性碱；（2）应用碱和盐的反应，但所选碱和盐均应可溶；（3）碱可以选NaOH，盐可以选MgCl2和AlCl3。

通过对Na、Mg、Al三种元素的单质与水反应置换出H2的难易程度的实验探索，培养学生的观察能力、实验能力和创造思维能力。

【设问】上述化学事实本身对NaOH、Mg（OH）2和Al（OH）3的碱性相对强弱有无证明功能？

【追问】Mg（OH）2和Al（OH）3的碱性相对强弱还能否使用这种方式证明？为什么？

【实验小结】请学生描述实验现象，得出实验结论，写出相应的化学方程式和离子方程式。

【设问】NaOH是化学实验室的常用试剂，而Mg（OH）2和Al（OH）3一般需现用现制。你能否设计一个制备它们的实验方案吗？

【投影】学生实验内容：

在两支试管中分别加入 5 mLMgCl2和AlCl3溶液，并分别滴入几滴NaOH溶液。观察并记录实验现象。

【指导实验】纠正观察和操作中的问

题。

【实验小结】请学生描述实验现象，得出实验结论，写出相应的化学方程式和离子方程式。

【设问】上述化学事实本身对NaOH、Mg（OH）2和Al（OH）3的碱性相对强弱有无证明功能？

【追问】Mg（OH）2和Al（OH）3的碱性相对强弱还能否使用这种方式证明？为什么？

讨论并设计：（1）不能用氧化物与水的反应制备，因为 Mg（OH）2和 Al（OH）3不是可溶性碱；（2）应用碱和盐的反应，但所选碱和盐均应可溶；（3）碱可以选NaOH，盐可以选MgCl2和AlCl3。

实验观察和记录：在盛有 5 mL MgCl2和 AlCl3溶液的两支试管中分别滴入几滴NaOH溶液，两支试管中均产生白色沉淀。

白色沉淀分别是

Mg(OH)2和Al(OH)3；

MgCl2 +2NaOH=

2NaCl+Mg(OH)2↓

AlCl3+3NaOH=

3NaCl+Al(OH)3↓

 思考后回答：有。可以证明NaOH的碱性强于Mg(OH)2和Al(OH)3。

回答：不能。因为碱和盐的反应要求碱和盐均可溶，而Mg(OH)2和Al(OH)3难溶。

使用已有知识分析未知事物，指导学生学习将实验事实的现象与本质进行转化的科学方法。

【过渡】请你完成下列实验，记录实验

现象，并分析这组实验能否说明Mg（OH）2和Al（OH）3碱性的相对强弱。

【投影】学生实验内容

将前面实验所得到的Mg（OH）2和Al（OH）3白色沉淀分别一式两份，在一份中滴加稀盐酸，在另一份中滴加 NaOH溶液，边加边振荡。观察并记录实验现象，并列表对比。

【实验小结】请学生描述实验现象，作出实验结论。

【设问】最高价氧化物的水化物能与酸反应说明其有什么性质？

【追问】如果能与碱反应说明其有什么性质？

【追问】据此并依据实验事实，你能得出什么结论？

【介绍】我们把这种既有酸性又有碱性的最高价氧化物的水化物，称为两性氢氧化物

【练习】请写出Mg（OH）2和Al（OH）与稀盐酸反应的化学方程式和离子方程式。

【提供信息】当 Al（OH）3与酸反应时，可以将其表示为含氧酸的形式：H3AlO3，并称其为铝酸。铝酸在碱性条件下自动脱水成为偏铝酸（HAlO2），据此你能否写出Al（OH）3与NaOH反应的化学方程式和离子方程式？

实验、记录并归纳：

结论：Mg（OH）2只能

与酸反应不能与碱反应；Al（OH）3既能与酸反应又能与碱反应。

回答：说明其有碱性。

回答：说明其有酸性。

回答：Mg（OH）2只有碱性，而Al（OH）3既有酸性又有碱性。所以Mg（OH）2的碱性大于Al（OH）3。

Mg（OH）2+2HCl==

MgCl2+2H2O

Al（OH）3+3HCl==

AlCl3+3H2O

根据所给信息书写：

Al（OH）3+NaOH=

NaAlO2+2H2O

增强学生的感性认识，使学生更加热爱科学、相信科学和崇尚科学，感悟到科学的魅力。

通过对新信息的感知和转换，完善学生的创造思维能力。

【设问】根据以上对Na、Mg、Al三种元素最高价氧化物对应的水化物的研究，你能否得出它们碱性的强弱顺序？

【引导归纳】通过以上两方面的研究和探索，对Na、Mg、Al三种元素金属性的强弱顺序，你能得出什么结论？

【给出信息】 Al（OH）3对应的氧化物是 Al2O3，与 Al（OH）3类似也具有两性，属于两性氧化物。请你写出其与盐酸和NaOH反应的化学方程式和离子方程式。

归纳：Na、Mg、Al三种元素最高价氧化物对应的水化物的碱性依次减弱：NaOH＞Mg（OH）2＞Al（OH）3

结论：Na、Mg、Al三种元素的金属性依次减弱。因它们的单质与水或酸反应置换出H2的能力依次减弱；最高价氧化物对应的水化物的碱性依次减弱。

类比，迁移：

Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O

Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O

通过类比和迁移的成功，激发学生的学习兴趣。

二、元素的性质与原子结构的关系

（一）元素的金属性和非金属性的判断依据

金属性的判断依据是：金属元素的单质与水或酸反应置换出H2的难易程度和金属元素最高价氧化物对应的水化物碱性的强弱。

非金属性的判断依据是：非金属元素的单质与氢气化合的难易程度、气态氢化物的稳定性和非金属元素最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱。

（二）同周期元素的性质与原子结构的关系