归纳与整理优秀教案内容

第二节

原子结构与元素的性质

第二课时

《原子半径、电离能》

教学设计

双流县中学化学组

肖志中

一、教材分析

地位和作用：元素原子半径、电离能是元素重要的二个性质，此内容早在人教版（甲种本）中就有，新教材将其纳入《元素性质的递变规律》，使得元素的性质的知识学习更加完整。本单元的知识内容是《化学必修2》

第一单元

核外电子排布与周期律的深化和拓展。原子半径、电离能是元素的重要性质，也是学习化学键、离子键和共价键的基础。为有志于进一步深造化学相关专业的学生指导元素化合物知识和化学理论的学习打下坚实的基础。

二、目标分析

1、

知识与技能：理解电离能的概念，掌握原子半径、电离能随原子序数递增呈周期性变化的规律，理解其本质是核外电子排布的周期性变化的结果。

2、

过程与方法：能运用电离能的数据比较元素金属性、非金属性的强弱，推测原子结构。培养学生科学推理能力和综合运用知识解决问题的能力

3、

情感态度与价值观：养成实是求事的科学态度和思辨的科学精神。

三、教学重点难点

重点：原子半径、电离能的递变性

难点：从电子构型的角度解释电离能的递变规律及特殊性

四、教学方法

1、

以思维为核心，开展问题探究：通过分析数据图表，引导学生开展积极的思维活动培养学生科学推理能力。

2、

以学生为主体，促进知识内化：通过组织讨论，发挥群体智慧，完成知识构建。

五、教学过程设计

二、元素周期律

1、

知识衔接，引入新课

〔教师活动〕引导学生回忆学过的元素主要性质有哪些？他们各有怎样的递变规律？

〔学生活动〕元素主要性质有化合价、金属性、非金属性。

主要化合价：同周期最高正价从+1到+7逐渐增大，负价从中部开始，-4到-1逐渐增大；

金属性：同周期从左到右逐渐减小，同主族从上到下逐渐增大；

非金属性：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小；

〔教师活动〕引出元素的另一性质——原子半径。

1、原子半径：通常是指以实验方法测定的相邻两种原子核间距离的一半。

〔教师活动〕给出教材P17 图1-20原子半径图

〔学生活动〕观察分析，得出结论：

（1）原子半径大小变化规律

同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；

同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。

为什么有这样的变化规律？引导学生分析影响原子半径变化的因素。

〔教师活动〕（2）影响原子半径的因素有三个：一是核电荷数，核电荷数越多其核对核外电子的引力越大（使电子向核收缩）则原子半径越小；二是能层数（电子的分层排1

布与离核远近空间大小以及电子云之间的相互排斥有关），能层越多原子半径越大；三是核外电子数，因电子运动要占据一定的空间则电子数越多原子半径越大。原子半径大小由上述一对矛盾因素决定。核电荷增加使原子半径缩小，而电子数增加和电子层数增加使原子半径增加。当这对矛盾因素相互作用达到平衡时，原子就具有了一定的半径。

〔教师活动〕归纳总结：（3）离子半径大小规律。

〔学生活动〕课堂练习1具有相同电子层结构的三种微粒An+、Bn-、Cm+、Dm-(m>n)，下列分析正确的是（

）

A.原子序数关系：C＞A＞D＞B B.微粒半径关系：Dm-＞Bn-＞An+＞Cm+

C.B、D形成的氢化物的稳定性：D＞B

D.原子半径关系是：D＜B＜A＜C

〔教师活动〕引出元素的另一性质：2、电离能。

（1）第一电离能概念：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需最低能量。

-+-1M(g)-e→M(g) 符号I1 单位KJ•mol

指出注意点。

2、

创设情境，探究新知

〔问题探究〕元素的第一电离能大小与原子失电子能力有何关系？

结论：第一电离能数值越小，原子越易失去一个电子，元素的金属性越强；

第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子，元素的金属性越弱。

指出：（2）电离能（I1）意义：衡量某原子是否容易失去电子成为阳离子的标准。电离能越小，表示该元素的原子越易失去电子，元素金属性越强

〔教师活动〕给出随原子序数递增1——36号元素第一电离能的变化图。（教材P18图1-21）

〔问题探究〕同周期或同主族元素的第一电离能有什么变化规律呢？

〔学生活动〕观察分析，得出结论：

(3)电离能的变化规律及其原因：一般情况下，同周期从左到右有增大趋势，同主族从上到下逐渐减小。随核电荷数递增，元素的第一电离能呈周期性变化。

〔过渡〕为什么有这样的递变规律？引导学生从原子结构的角度分析。

3、分解难点，深化认识

〔讨论1〕总体上来看金属元素第一电离能较小，非金属元素第一电离能较大，为什么？

〔提示〕从最外层电子数入手。

〔解释〕金属元素最外层电子数较少，原子半径较大，较易失一个电子，因此第一电离能较小。非金属元素最外层电子数较多，原子半径较小，较难失一个电子，因此第一电离能较大。稀有气体最外层电子2个或8个，达稳定结构，难以失电子，第一电离能很大。

〔讨论2〕同一主族从上到下第一电离能逐渐减小，为什么？

〔提示〕从原子结构的角度入手。

〔解释〕同一主族元素从上到下，随核电荷数增大，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的吸引力逐渐减小，原子失电子能力逐渐增大，第一电离能逐渐减小。

〔讨论3〕同周期从左到右第一电离能总体上有增大趋势，为什么？

〔提示〕从原子结构的角度入手。

〔解释〕同周期元素从左到右，随核电荷数增大，原子半径逐渐减小，原子核对核外电子的吸引力逐渐增大，原子失电子能力逐渐减小，第一电离能有逐渐增大的趋势。碱金2

属元素核外电子排布为

ns1，同周期中（除稀有气体外）原子半径最大，易失去一个电子，形成稳定结构，因此第一电离能在同周期中最小。稀有气体最外层电子排布为ns2np6，已达稳定结构，难以失电子，因此第一电离能在同周期中最大。

〔讨论4〕再指导学生观察第一电离能变化图，同一周期中哪些主族有反常现象？

〔教师活动〕引导学生从电子构型的角度分析原因。

〔学生活动〕得出结论：两个主族反常：ⅡA族、ⅤA族。

〔教师活动〕追问原因。

〔学生活动〕ⅡA族、ⅤA族特征电子排布分别为ns2和ns2np3 ,

处于全满和半满的结构，原子能量较低，相对稳定结构，因此第一电离能比后一元素大。

设计意图：对同周期第一电离能递变中的反常现象，并不是所有学生都能通过观察发现，通过提示和观察，让学生自己发现，既有惊喜又有疑惑，激发学生的探究的欲望。

〔教师活动〕归纳总结：第一电离能随原子序数递增呈周期性递变。

〔教师活动〕归纳出影响第一电离能的因素。（1）原子核对核外电子的吸引（2）原子达到稳定结构的倾向。

设计意图：如何从原子结构的角度解释周期性递变这是本节课的难点，因而将这个问题分为四个小问，步步深入解决。

4、拓展视野，发展认识

〔教师活动〕拓展同学视野，根据第一电离能的定义，讨论什么是第二电离能，第三电离能。

〔学生活动〕讨论得出：气态电中性基态原子失去一个电子形成气态基态正+1价离子所需最低能量叫第一电离能（I1）；气态基态+1价正离子再失去一个电子形成气态基态+2价正离子所需最低能量叫第二电离能（I2）；气态基态+2价正离子再失去一个电子形成气态基态+3价正离子所需最低能量叫第三电离能（I3）；第四电离能（I4）等依次类推……

〔教师活动〕给出钠、镁、铝逐级失去电子的电离能数据（教材P18 学与问）

〔学生活动〕观察分析得出：同一种元素的逐级电离能大小关系：I1 < I2 < I3 < I4 < I5<……

〔教师活动〕同一种元素的逐级电离能依次增大，为什么?

〔解释〕气态基态原子失去一个电子后带上正电荷，再失去一个电子除了克服原子核引力外，还要克服微粒的电性引力，消耗能量更大。同理，从+2价气态基态正离子再失去一个电子，需克服的电性引力更大。因此。电离能逐级增大。

〔问题探究〕观察分析下表电离能数据回答：为什么钠容易失去1个电子显+1价，镁容易失去2个电子显+2价,铝容易失去3个电子显+3价？

〔解释〕Na的I1比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成+1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成十2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以A1容易失去三个电子形成+3价离子。而电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。

设计意图：此知识内容是课本中交流与讨论中出现，通过讨论，为学生接受和掌握。

〔学生活动〕课堂练习2、某元素的电离能(电子伏特)如下：

I1 14.5 I2 29.6 I3 47.4 I4 77.5 I5 97.9 I6 551.9 I7 666.8 此元素位于元素周期表的族数是（）

A. IA B. ⅡA C. ⅢA D、ⅣA E、ⅥA F、ⅤA G、

ⅦA

课堂练习3、具有下列电子层结构的原子，其第一电离能由大到小排列正确的是（

）

①3P轨道上只有一对成对电子的原子

3

②外围电子排布为3s23p6的原子

③其3P轨道为半充满的原子

④正三价的阳离子的电子层结构与氖原子相同

A．①②③④

B．③①②④

C．②③①④

D．②④①③

-1课堂练习4、己知X、Y、Z为同一短周期的三种元素，其原子的部分电离能（kJ·mol）如下表所示：

（l）三种元素的化合价依次为 、 、 。

（2）写出Y原子的电子排布式：

，Y的第一电离能大于Z的第一电离能的原因是

。

5、首尾呼应，总结内化

〔总结〕随原子序数递增，第一电离能呈周期性变化：同周期从左到右有增大趋势（两处反常ⅡA族ⅤA族），同主族从上到下逐渐减小。第一电离能的递变又导致元素金属性周期性变化。第一电离能的周期性变化是由于原子结构周期性变化的结果。

设计意图：明晰结构决定性质，这是学习元素周期律的基本思路。

六、教学反思

化学教案的设计是融化学教学及教育心理学于一体的系统工程，教师要站在一切为了学生的发展的高度，坚持与时俱进，不断优化教学方法，引导学生学会学习，提高探索精神和探究能力，使学生真正成为学习的主人。本节课努力做到

两个体现：体现新教材的素质教育的教学理念，体现以学生为主体自主探究的学习方式。

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