高中必修第二册《第3节 元素周期表的应用》名师优质课PPT课件下载

高中必修第二册《第3节 元素周期表的应用》名师优质课PPT课件下载

请同学们先预测一下，第3周期元素原子失电子能力或得电子能力的相对强弱。同学们预测的结果是（动画），原子的失电子能力，Na原子＞Mg原子＞Al原子，原子的得电子能力，Si原子＜P原子＜S原子＜Cl原子。（动画）再请同学们解释一下，预测原子得失电子能力的依据是什么呢？

有的同学采用了列表格的方式，将前面学习过的影响原子得失电子能力的因素逐一罗列出来进行分析，我觉得这样的分析非常好，能够更全面的进行推理。这位同学从元素位置，原子结构中的最外层电子数，电子层数、核电荷数、核对最外层电子的引力，原子半径这几个方面进行分析。

发现从Na元素到Cl元素，位于同一周期，从左到右，从第一主族依次到第七主族。原子结构方面，最先分析最外层电子数，依据最外层电子数的多少，将第3周期元素分为两部分，Na Mg Al属于金属元素，放在一起比较这几种元素原子的失电子能力，Si P S Cl属于非金属，放在一起比较这几种元素原子的得电子能力。因为同一周期电子层数相同，核电荷数逐渐增大，导致核对最外层电子的引力逐渐增大，进而拉近了外层电子与核的距离，也就是原子半径逐渐减小，由此得出从Na原子到 Mg 原子到Al原子，原子的失电子能力减弱，从Si原子到P原子到S原子再到Cl原子，原子的得电子能力增强。接下来，请同学们一起反思，为什么要关注这些要素呢？

首先我们来看为什么要关注元素位置？因为元素位置反映了原子结构。当明确这几种元素的位置是第三周期时，相应地就明确了这些元素对应的原子结构的所有信息，比如电子层数相同，核电荷数逐渐增多等。

接下来，进一步思考，为什么原子结构包含了最外层电子数，电子层数，核电荷数这3个要素？因为这3个要素均影响了原子得失电子的能力。对于第3周期的元素，原子的最外层电子数决定了原子得电子还是失电子的趋势，而这一周期电子层数相同，这时候我们就要重点关注核电荷数了，核电荷数逐渐增大，导致了核对外层电子的引力逐渐增大，进而导致了原子半径减小。（动画）也就是说，对于第三周期的这几种元素对应的原子，核电荷数是决定原子半径逐渐减小的主要因素。这就要求我们关注同一周期元素对应的原子结构的相同与不同之处，找出影响原子得失电子能力的主要因素。

通过以上的分析，相信我们在寻找预测依据的过程中有了更为完整的推理，得出比较完整的预测依据，具体是：从Na元素到Cl元素处于同一周期，从左到右，原子的电子层数相同，核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐减小，原子失电子能力减弱，得电子能力增强。进行解释的过程中我们采用的逻辑方法是（动画），从元素位置出发，分析原子结构在核电荷数、电子层数、最外层电子数的相似性与递变性，进而分析原子半径的变化，由此我们可以明确最外层电子离核的远近差异，最终得出元素原子得失电子能力这一性质。

回顾刚才的分析过程，我们根据这几种元素在周期表的位置，分析了这几种元素对应的原子结构的相似性与差异性，进而预测出元素原子得失电子能力的相对强弱。那么，预测之后，如何验证同学们的预测是正确的呢？元素原子得失电子能力这一元素性质是非常抽象的，我们该采用什么方式去证明呢？（动画）有的同学提出，我们可以采用具体的实验事实来证明相应的预测。

接下来，请同学们设计实验方案，比较钠、镁、铝三种元素原子失电子能力的相对强弱。同学们主要设计了这样两个方案（动画）：方案1，将金属钠、镁条分别放入滴有酚酞溶液的水中，观察现象。方案2，将表面积相同的镁条、铝条打磨后放入试管中，分别放入等浓度等体积的盐酸，观察现象。

针对这两个方案，我们进行更深入的讨论，为什么研究元素原子的失电子能力，进行实验选取的物质是钠、镁条、铝条这样的金属单质呢？为什么要选择这些金属单质与水或酸的反应来作为体现元素原子得失电子能力的证据呢？请同学们写出金属与水反应的化学方程式，金属与酸反应的离子方程式。具体为（动画），：2molNa 和 2molH2O生成2molNaOH和 1molH2 ，1molMg和 2molH2O生成1molMg(OH)2和 1molH2 ，1molMg + 2molH+生成1molMg2+和 1molH2 ，2molAl + 6molH+生成2molAl3+和 3molH2 。有的同学标出了电子转移（动画），发现（动画）金属单质与水或酸的反应金属均做还原剂，水或酸做氧化剂，金属单质的还原性，本质上体现了原子的失电子能力。

在设计方案的时候，有些同学刚开始想将钠、镁、铝3种单质均放在水或者酸中进行比较（动画），设计出了方案3和方案4。但是考虑到钠的活泼性，和铝与水反应相对陌生，最后将方案优化为方案1和方案2，（动画），先取局部两两比较，然后再将这些证据组合起来，这种证据组合的思维是大家在实验方案设计中特别需要学习的。

接下来，我们将同学们设计的实验方案进行实施，请同学们观看第一个实验，比较钠、镁单质分别与水反应的难易程度。（动画）向滴有酚酞溶液的水中分别加入一小块金属钠，一小段镁条，请同学们观察现象。

请同学们观看第二个实验，比较镁、铝单质分别与盐酸反应置换出氢气的难易程度。（动画）取表面积相同且已打磨的铝条、镁条放入试管中，分别加入等浓度等体积的盐酸，请同学们观察现象。

通过刚才的实验，请同学们描述一下实验现象。具体的实验现象为：钠熔成银白色小球, 浮在水面上，四处游动,溶液变红。镁与水反应缓慢，产生少量气泡，镁条周围溶液略微变红。镁与盐酸剧烈反应，产生大量气泡。铝与盐酸混合一段时间后出现少量气泡。通过实验我们可以得出哪些结论呢？基于实验现象可以得出（动画）金属单质的还原性，Na单质＞Mg单质＞Al单质，进而可以得出原子的失电子能力 Na原子＞Mg原子＞Al原子。除了用单质的还原性质证明原子的得失电子能力，还有其他的手段吗？

老师查阅了一些材料，显示，一般来说，一种元素最高价氧化物对应水化物的碱性越强，表明这种元素原子失电子的能力越强。比如我们想比较镁原子和铝原子失电子能力可以用什么方法呢？（动画）有的同学认为可以比较Mg(OH)2和Al(OH)3碱性的强弱，并预测出Mg(OH)2的碱性＞Al(OH)3的碱性。那么，（动画）我们如何设计实验比较出Mg(OH)2和Al(OH)3碱性的强弱呢？已知： Mg(OH)2和Al(OH)3均难溶于水。

有的同学想到了酸与碱的反应，因此进行了第一个实验，向盛有Mg(OH)2和Al(OH)3的试管中分别加入盐酸。又有的同学想到能与酸反应的物质体现出了碱性，反过来，能与碱反应的物质能够体现出酸性，由此设计出了第二个实验，向盛有Mg(OH)2和Al(OH)3的试管中分别加入氢氧化钠溶液。接下来，（动画）对方案进行实施，同学们做的第一个实验的实施过程为：向MgCl2和AlCl3溶液中分别滴加NaOH溶液，均产生较多白色浑浊，经分析明确白色沉淀分别是氢氧化镁、氢氧化铝，再向白色浊液中分别滴加盐酸，白色浊液均变澄清。

第二个实验，向盛有Mg(OH)2和Al(OH)3的试管中分别加入氢氧化钠溶液。请同学们观看视频。（动画）

向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，产生大量白色沉淀，该白色沉淀为氢氧化铝 ，继续滴加氢氧化钠溶液，请同学们观察现象。向氯化镁溶液中滴加氢氧化钠溶液，产生白色沉淀，该白色沉淀为氢氧化镁，继续滴加氢氧化钠溶液，请同学们观察现象。

通过上面两个实验，同学们发现有这样的现象：Mg(OH)2溶于盐酸，不溶于氢氧化钠溶液。而Al(OH)3既溶于盐酸，也溶于氢氧化钠溶液。请同学们思考，根据刚才的实验过程，能否得出氢氧化镁和氢氧化铝碱性的强弱呢？在分析的过程中，很多同学都书写了反应的化学方程式或反应的离子方程式，

具体为：1molMg(OH)2 和 2molH+生成 1molMg2+ 和 2molH2O， 1molAl(OH)3和 3molH+生成1molAl3+和 3molH2O 。Al(OH)3与氢氧化钠反应的化学方程式大家比较陌生，可以采用查资料的方式，具体为：1molAl(OH)3和 1molNaOH生成1molNa[Al(OH)4]四羟基合铝酸钠, 该反应的离子方程式为：1moAl(OH)3和 1moOH-生成1mo [Al(OH)4]-四羟基合铝酸根。结合反应，可以进一步分析，氢氧化镁能与酸反应说明具有碱性（动画），氢氧化铝既能与酸又能与碱反应，说明氢氧化铝既能体现碱性，又能体现酸性，表现出两性。（动画）

进而可以得出氢氧化铝的碱性比强氧化镁的要弱。由此得出原子失电子能力镁原子大于铝原子。

接下来，我们一起回顾整体的研究思路，我们根据元素位置、原子结构和元素性质的关系，预测出原子的失电子能力Na原子＞Mg原子＞Al原子，如何验证我们的预测呢？我们把物质性质与元素性质关联在一起，寻找能够体现该元素性质的物质，以及该物质的化学性质，比如金属单质的还原性，最高价氧化物对应水化物的碱性，这些物质的性质都能反映出元素原子的失电子能力。

在验证环节，我们主要采用实验探究的方式，在设计方案的过程中，首先我们进行了实验目的的转化，将目的为比较原子的失电子能力，转变成比较金属单质还原性的强弱，或是转变成比较最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。除此之外，我们在进行比较反应难易或者碱性强弱的过程中，采用了两两比较的方式，再将实验结果组合起来，这种证据组合的方式，能更容易的帮助我们达到实验目的。

第三周期其他的元素原子得失电子能力强弱如何呢？同学们在本节课开始已经做出了预测，原子得电子能力 Si原子＜P原子＜S原子＜Cl原子，同样，我们需要思考，如何证明你的预测是正确的呢？你的方法与手段是什么？我们依旧可以将（动画）元素的性质转化成物质的性质进行证明，并采用实验探究或查阅资料的方式。首先我们面临的第一个问题就是，选取什么样的物质？以及选取物质的什么化学性质能够反映原子的得电子能力呢？由于这几个元素对应的物质相对比较陌生，我们采取查阅资料的方式帮助我们解决。

老师查阅了一些资料，发现，利用有关物质的性质来判断元素原子得电子能力的强弱时，可以采用以下2种方法：第一、比较元素的单质与氢气化合的难易程度，以及所生产的气态氢化物的稳定性。一般来说，反应越容易进行，生成的气态氢化物越稳定，表明元素原子得电子能力越强。第二、比较元素最高价氧化物对应水化物的酸性。一般来说，一种元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强，表明这种元素原子得电子的能力越强。

当我们有了这些资料后，该如何进一步查找资料寻找相应的证据呢？有的同学提出（动画）接下来需要找到Si P S Cl这四种元素对应的单质的性质，查找这些单质与氢气的化合的难易，以及生成气态氢化物是否稳定的相关资料，或者查找这些元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱的资料。根据同学们这样的思路，进行了资料的查找。