韩雪敏
山西省太原市第二十中学校 030024
【教学目标】：1、以碱金属元素为例，通过实验探究，从宏观层面归纳同主族元素性质变化规律；结合原子结构，从微观角度探析元素性质变化规律的本质原因，并找出原子结构与元素性质的关系。
2、渗透“预测”等科学研究方法和“比较、归纳”等信息加工的方法，培养分析处理数据的能力。
3、发展“宏观辨识与微观探析”和“证据推理与模型认知”的学科核心素养。
4、初步渗透“位--构--性”的系统认知模型。
【教学重点】：碱金属元素性质的相似性及递变性；
能够依据同主族元素性质的递变规律预测同主族元素性质。
【教学难点】：同主族元素原子结构与元素性质的关系。
【教学流程】
【新课导入】
[复习]1.元素的化学性质由什么决定？
2.元素分为金属元素和非金属元素，一般情况下，金属元素和非金属元素常表现什么性质？
3.碱金属元素包含哪些元素及在周期表中位置？
4、总结金属钠的性质。
【设计意图】复习引入，浅入深出，为后续学习学习做好铺垫
[学生思考回答]1、元素的化学性质由元素原子的最外层电子数决定的。 2、一般地，金属元素原子最外层电子数＜4，容易失电子；非金属元素原子最外层电子数＞4，容易得电子。3、碱金属元素是第
ⅠA族除H之外的非常活泼的金属元素，在自然界都以化合态存在，包括锂Li、钠Na、钾K、铷Rb、铯Cs、钫Fr(具有放射性)。4、金属钠化学性质：强还原性，可以与氧气、氯气等非金属单质反应；可以和水、酸反应；还可以和一些盐溶液发生反应。
[讲解]我们知道“原子结构决定元素性质”，常把周期表中同主族元素放在一起研究，是因为它们之间存在存在某种内在联系，本节课以碱金属元素为例探究其内在联系，即原子结构和元素性质的关系。
【学习任务一】认识碱金属元素的原子结构特点
[思考与讨论]完成表格，回答下列问题：
（1）在周期表中，从上到下碱金属元素的核电荷数、原子半径的变化有什么（2）观察碱金属元素的原子结构示意图，它们的原子核外电子排布有什么特点？
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[学生活动]完成表格，讨论回答问题
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汇报结论：碱金属元素的原子结构特点：
碱金属元素原子结构的共同点是最外层电子数相同，都是1个电子；不同点是电子层数和原子半径不同，其变化规律是随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。
【设计意图】培养学生的合作意识和表达能力，激发学生对新事物的探究，培养严谨的科学思维方法。
[追问]经过分析，得出碱金属元素的原子结构即存在相似性又存在递变性，那么这样的结构特点会对其性质产生怎样的影响？
[思考回答]结构决定性质，结构有相似，决定性质有相似；结构有递变，决定性质有递变。
【设计意图】提高学生对信息的加工处理能力
[追问]性质的相似和递变如何表现？
[思考回答]与钠作比较，相似性表现在可以和同样的物质发生反应，；递变性表现在反应条件，剧烈程度及产物的复杂程度不同。
【设计意图】培养学生的辩证思维能力
【学习任务二】预测碱金属化学性质，并设计实验验证
[方法导引]预测是在已有信息的基础上，依据一定规律和方法对未知事物所进行的一种推测。在化学研究中，可以根据物质的组成、结构和反应规律等，预测元素及其化合物的性质、可能发生的化学反应，并评估所作预测的合理性。
[学生活动]实验探究：碱金属化学性质的比较
【问题和预测】
（1）结合锂、钠和钾的原子结构特点，请你预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质。
[思考回答]最外层都有一个电子，都易失去电子；预测锂、钾和钠也可以和氧气、水等物质发生反应。
【实验和观察】
[实验探究1]钠、钾与氧气的反应
【实验指导】引导学生观察钾在燃烧前是否熔化，熔化后钾的颜色和光泽，燃烧时有无烟和焰，烟、焰及固体产物的颜色等。
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[观察实验现象]钠的现象：先熔化成小球，后剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体
钾的现象：先熔化成小球，剧烈燃烧，发出紫色火焰，生成黄色固体
【结论】K比Na反应更快更剧烈，产物更加复杂
【小结】碱金属与O2的反应
4Li+O2===2Li2O(氧化锂)
4Na+O2===2Na2O（氧化钠）
2Na+O2===Na2O2（过氧化钠，复杂氧化物）
（复杂氧化物）
[实验探究2]钠、钾与水的反应
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【实验指导】提醒学生注意观察钾在水面的浮、溶、游，以及溶液颜色的变化、反应的剧烈程度等现象。
[观察实验现象]钠的现象：浮在水面上，熔成光亮的小球，小球四处游动，发出嘶嘶的响声，反应后的溶液呈红色。
2Na+2H2O=2NaOH+H2 ↑
钾的现象：钾浮于水面，迅速熔化成银色小球，四处游动，反应剧烈，有轻微爆炸声并着火燃烧 ，反应后滴入酚酞，溶液变红。
2K+2H2O=2KOH+H2↑
【结论】K比Na反应更快更剧烈
【小结】Li、K都可以和水发生反应生成对应的碱和氢气，可用以下通式表示 2R+2H2O=2ROH+H2↑(R=Li、Na、K、Rb、Cs)
【设计意图】通过实验探究，亲身感悟碱金属元素性质的相似性和递变性，领悟元素周期表的魅力。
【分析和结论】
（1）通过实验、观察，讨论并总结钠、钾有哪些相似的化学性质，与你最初根据原子结构特点进行的预测是否一致？
（2）从实验现象比较钾、纳与水反应的难易程度。由此，你能推断出锂与水反应的难易程度吗？
（3）通过比较碱金属与水反应的难易程度，你能发现与它们的原子结构有什么关系吗？由此，你能推断出碱金属元素化学性质的相似性和递变规律吗？
[师生共同总结结论，引导学生从原子结构角度分析原因，并预测同主族其它元素化学性质]
【小结】与最初预测一致，性质相似但有差异
1、碱金属元素的化学性质的相似性
Li、Na、K都能和氧气与水发生反应。反应中，碱金属元素的化合价都是+1价。
2、碱金属元素的化学性质的递变性
①与O2的反应
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②与水的反应
2R+2H2O=2ROH+H2↑(R=Li、Na、K、Rb、Cs)
按照Li、Na、K的顺序，和水的反应越来越剧烈，Rb、Cs的反应更加剧烈，遇到空气或水都会立即燃烧，遇水甚至会爆炸。
3、碱金属化学性质的相似性和递变性与原子结构的关系
碱金属元素原子的最外层上都1个电子，所以他们的化学性质相似，很容易失去最外层电子，
从Li→Cs随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数增多→原子半径逐渐增大→原子核对最外层电子的引力逐渐减弱→原子失去最外层电子的能力逐渐增强→即从Li→Cs，元素金属性逐渐增强，单质还原性逐渐增强。
【方法指导】金属性：元素原子失去电子的性质，是元素的性质；通过具体物质表现，表现为物质的还原性，还原性是物质的性质。
一般情况下，元素的金属性强弱可以从其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度，以及它们的最高价氧化物的水化物一氢氧化物的碱性强弱来判断。
依据碱金属金属性变化规律，则从Li→Cs，单质与水或酸置换出氢越来越容易，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。
【设计意图】构建原子结构与物质性质的关系，突破教学难点。
【学习任务三】认识碱金属的物理性质
[过渡]]碱金属在化学性质上有相似性和递变性，那么物理性质是否也有呢？
[学生活动]自主学习，归纳碱金属物理性质及变化规律。
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相似性：除铯外都是银白色，都比较柔软，有延展性;密度都比较小，熔点也都比较低，导热性和导电性也都很好。
递变性：从Li→Cs，密度增大 （K反常小）；熔沸点降低。
【学科素养要求】在碱金属结构与性质关系的探究过程中，发展“宏观辨识与微观探析”和“证据推理与模型认知”的学科核心素养。
【点化提升】
研究同主族元素性质的方法
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【学习评价】1、下列关于铯及其化合物的说法中不正确的是( )
A.氢氧化铯是一种强碱,比KOH的碱性强
B.铯与水或酸溶液反应剧烈,都生成氢气
C.Cs的还原性比Na强,故Na+的氧化性大于Cs+
D.Cs2CO3不易溶于水
【作业】在对碱金属元素的研究过程中，我们认识到元素在周期表中的位置、原子结构和元素性质三者之间存在内在联系，在此基础上我们建立了“位置—结构—性质”的认知模型。那么元素周期表中同主族的非金属元素，它们的化学性质是否也具有相似性和递变性呢？
请以典型的非金属元素卤族元素为例，来探讨同主族非金属元素的性质变化规律。
【板书设计】
4.1.3原子结构与元素的性质
一、碱金属元素的认知
二、原子结构与元素性质的关系