元素周期表的應(yīng)用的教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教材分析
元素周期表是公認(rèn)的研究化學(xué)世界的有力工具，但又不僅僅是工具。元素周期表蘊(yùn)含了自然界從量變到質(zhì)變的客觀規(guī)律，反應(yīng)了元素內(nèi)在聯(lián)系，長(zhǎng)遠(yuǎn)的改變了研究元素性質(zhì)的方法。通過(guò)對(duì)元素周期律和元素周期表的學(xué)習(xí)能夠幫助學(xué)生運(yùn)用宏觀的、整體的視角去認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界。
上科版教材將元素周期表的相關(guān)教學(xué)安排在高中階段所有元素化學(xué)學(xué)習(xí)之后，其目的就是讓學(xué)生在對(duì)常見(jiàn)元素及其物質(zhì)的性質(zhì)有了一定了解的基礎(chǔ)上，更容易體會(huì)、甚至主動(dòng)發(fā)覺(jué)元素、單質(zhì)以及化合物性質(zhì)間的相似以及遞變規(guī)律。教材上關(guān)于元素周期表的應(yīng)用更多的側(cè)重于位、構(gòu)、性之間的關(guān)系，而對(duì)于如何應(yīng)用周期表來(lái)指導(dǎo)化學(xué)的學(xué)習(xí)以及周期表在日常生活中的實(shí)際應(yīng)用卻只是一筆帶過(guò)，這并不利于學(xué)生對(duì)元素周期表重要價(jià)值的體會(huì)。
二、學(xué)情分析
在本節(jié)課學(xué)習(xí)之前，學(xué)生已經(jīng)掌握了周期表的結(jié)構(gòu)以及元素周期表中同一橫行和同一縱列的主族元素相關(guān)性質(zhì)的遞變規(guī)律，包括原子半徑、元素金屬性非金屬性、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸堿性、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性等。對(duì)于周期表中從上往下、從左往右元素性質(zhì)從量變向質(zhì)變的轉(zhuǎn)化已經(jīng)有了一定的認(rèn)知。
學(xué)生已經(jīng)達(dá)到的層次是能夠利用這些規(guī)律來(lái)應(yīng)對(duì)試題，但卻造成了一種為學(xué)周期表而學(xué)周期表的狀況。學(xué)生對(duì)門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律編制元素周期表的革命性意義沒(méi)有深刻認(rèn)識(shí)，也沒(méi)有感受到元素周期表的美和神奇，更談不上形成利用元素周期表來(lái)解決問(wèn)題指導(dǎo)自身學(xué)習(xí)的意識(shí)。元素周期表工具的價(jià)值還沒(méi)有得到體現(xiàn)。
三、教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能
1、認(rèn)識(shí)元素周期表中相鄰位置元素性質(zhì)的相似性。
2、簡(jiǎn)單了解元素周期表在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)作用。
過(guò)程與方法
1、運(yùn)用元素周期律以及對(duì)照比較的方法，嘗試推斷金屬鎵的化學(xué)性質(zhì)以及碘化鏻的合成方法，體會(huì)元素周期律對(duì)人類(lèi)探索物質(zhì)世界的幫助。
2、運(yùn)用元素周期律，體驗(yàn)前人尋找新型制冷劑的過(guò)程，體會(huì)元素周期表在學(xué)習(xí)和科研中的指導(dǎo)意義。
情感態(tài)度價(jià)值觀
1、感受元素周期表在化學(xué)研究中的指導(dǎo)性?xún)r(jià)值，形成元素周期表是一種認(rèn)識(shí)世界的工具的觀念
2、深刻體會(huì)元素周期表中蘊(yùn)含的事物普遍相關(guān)的哲學(xué)內(nèi)涵。
四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
重點(diǎn)：元素周期表中相鄰元素性質(zhì)的相似性
難點(diǎn)：如何應(yīng)用元素周期表來(lái)解決一些問(wèn)題
五、教學(xué)流程圖
六、教學(xué)案例
教學(xué)過(guò)程
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
備注
引入
故事“一封信引發(fā)的認(rèn)識(shí)革命”
聆聽(tīng)
直觀體現(xiàn)元素周期表的價(jià)值
周期表中元素性質(zhì)的遞變規(guī)律（鞏固與拓展）
播放視頻：堿金屬單質(zhì)與水的反應(yīng)
�。�(yàn)證：同一主族從上到下，金屬單質(zhì)越來(lái)越活潑）
PPT呈現(xiàn)第II A族元素硫酸鹽的溶解度表。
問(wèn)：觀察完這張溶解度表，發(fā)現(xiàn)第II A族元素硫酸鹽的溶解度大小有怎樣的變化規(guī)律？
歸納小結(jié)
PPT呈現(xiàn)甲硅烷、磷化氫、硫化氫的性質(zhì)比較
問(wèn)：周期表中，Si、P、S為同一周期相鄰的三種元素，你們能歸納出他們的氣態(tài)氫化物性質(zhì)的相似處么？
過(guò)渡小結(jié)：因此我們發(fā)現(xiàn)元素周期表中位置相鄰的元素性質(zhì)上有一定的相似性，利用這個(gè)規(guī)律，可以可以指導(dǎo)我們對(duì)未知物質(zhì)性質(zhì)的推測(cè)和學(xué)習(xí)。
完成導(dǎo)學(xué)單上知識(shí)鞏固部分
觀看視頻
嘗試從反應(yīng)條件的角度說(shuō)明同一周期從左向右，非金屬單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)越來(lái)越容易，同一主族，從上到下非金屬單質(zhì)與氫氣的化合越來(lái)越困難
觀察，分析，回答
觀察，比較，分析
�。ǘ际菬o(wú)色、有氣味的氣體、都有毒性、溶解度不大，在空氣中易燃燒。分解溫度相差不大。）
相鄰位置元素性質(zhì)的相似性
PPT上突顯周期表中鋁和鎵的相對(duì)位置
PPT呈現(xiàn)鎵的真實(shí)化學(xué)性質(zhì)
過(guò)渡：我們除了可以利用周期表來(lái)推測(cè)單質(zhì)的性質(zhì)，一些化合物的.性質(zhì)也可以通過(guò)周期表而顯現(xiàn)端倪。
問(wèn)：你們能否利用已有的化學(xué)知識(shí)，再結(jié)合元素周期表，尋找一個(gè)合成碘化鏻的途徑？
小結(jié)：由于碘化鏻遇水會(huì)分解，所以我們一般用磷化氫氣體直接和碘化氫氣體作用。
另外注意磷化氫（PH3）和鏻正離子（PH4+）不是一個(gè)lin，就像氨氣（NH3）和銨根（NH4+）不是一個(gè)an。
回憶鋁的化學(xué)性質(zhì)
嘗試推測(cè)鎵可能具有的化學(xué)性質(zhì)
嘗試書(shū)寫(xiě)鎵與氧氣、氯氣、水、鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式
根據(jù)氯化銨的合成方法推測(cè)合成碘化鏻的化學(xué)方程式
參照鋁的相關(guān)反應(yīng)進(jìn)行書(shū)寫(xiě)
周期表在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用
PPT呈現(xiàn)整張?jiān)刂芷诒?/p>
問(wèn)：我們一開(kāi)始提到布瓦博德朗首次發(fā)現(xiàn)鎵是在閃鋅礦中，這不是巧合。你們看一下，周期表中，鎵和鋅是什么位置關(guān)系？
包括鋁土礦中也含有鎵元素，目前90%的鎵都是從鋁土礦中提取的。鋁和鎵在周期表中是什么位置關(guān)系？
應(yīng)用一：地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，周期表中位置相近、性質(zhì)相似的元素在地質(zhì)過(guò)程中往往是伴生的，因此元素周期表對(duì)礦物的勘探具有重要意義
應(yīng)用二：半導(dǎo)體材料的選擇
PPT呈現(xiàn)常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料
應(yīng)用三：副族和第VIII族金屬的應(yīng)用
應(yīng)用四：周期表右上角非金屬元素在農(nóng)藥研究中的應(yīng)用
觀察、判斷
觀察判斷
思考回答下列問(wèn)題：
�、賾�(yīng)用于半導(dǎo)體材料的元素大致分布在元素周期表的什么位置？
②為什么這些元素大都分布在金屬元素和非金屬元素分解線(xiàn)附近
�、廴绻屇銓ふ乙恍┬碌脑貞�(yīng)用于半導(dǎo)體材料中，你會(huì)有哪些選擇？
元素周期表在新物質(zhì)合成時(shí)的指導(dǎo)價(jià)值
引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)人類(lèi)尋找新型制冷劑的過(guò)程。
早期制冷劑不是有毒就是易燃，為了尋找低毒不易燃的制冷劑，美國(guó)工程師米奇利就利用元素周期表開(kāi)始了自己的尋找之路。
首先他發(fā)現(xiàn)只有在元素周期表右側(cè)的非金屬元素才能生成在室溫下呈氣態(tài)的化合物。然后他比較了這些化合物的可燃性和毒性
如果你是米奇利，根據(jù)你們發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，你們會(huì)把注意力聚焦在什么元素上？
小結(jié)：雖然氟利昂被投入生產(chǎn)廣泛應(yīng)用的五十年后，人們發(fā)現(xiàn)這種制冷劑對(duì)大氣臭氧層有著致命的傷害，但是米奇利這種求助于周期表中元素及其化合物沸點(diǎn)、毒性、可燃性的變化趨勢(shì)來(lái)開(kāi)發(fā)致冷劑的科學(xué)思維方法還是值得借鑒的。
嘗試比較這些化合物的易燃性和毒性，并尋找其中的規(guī)律。
思考、回答（含氯含氟化合物）
根據(jù)CCl4和CF4的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，嘗試寫(xiě)出除CF2Cl2以外的相同類(lèi)型制冷劑的化學(xué)式
小結(jié)
結(jié)束語(yǔ)
七、教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明
關(guān)于門(mén)捷列夫借助自己發(fā)現(xiàn)的元素周期律成功預(yù)測(cè)未知元素性質(zhì)的相關(guān)歷史在之前的教學(xué)中還沒(méi)有涉及，因此將布瓦博德朗首次發(fā)現(xiàn)新元素鎵卻被門(mén)捷列夫指出性質(zhì)測(cè)定錯(cuò)誤這件事作為引入，讓學(xué)生對(duì)元素周期表和元素周期律的價(jià)值有一個(gè)直觀深刻的感受。
整節(jié)課的設(shè)計(jì)重點(diǎn)圍繞著元素周期表的價(jià)值以及如何利用周期表來(lái)解決一些實(shí)際問(wèn)題展開(kāi)。亮點(diǎn)如下：
一是對(duì)鎵性質(zhì)的推測(cè)。學(xué)生在有一定元素周期律和元素周期表的相關(guān)知識(shí)后，會(huì)認(rèn)識(shí)到周期表中同一橫行和同一縱列元素的性質(zhì)往往是遞變的，這種遞變會(huì)導(dǎo)致周期表位置相鄰的元素性質(zhì)上有一定的相似，利用這種相似性就可以推測(cè)對(duì)學(xué)生來(lái)講未知元素的性質(zhì)。而鎵的性質(zhì)的確在很多方面和鋁都是相似的。通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，希望讓學(xué)生體會(huì)到物質(zhì)與物質(zhì)之間不是割裂的、毫無(wú)關(guān)系的，在他們學(xué)習(xí)元素化學(xué)的過(guò)程中，是可以通過(guò)元素周期表將那些瑣碎的知識(shí)點(diǎn)整合起來(lái)的，使他們對(duì)物質(zhì)性質(zhì)有一個(gè)更深刻的認(rèn)識(shí)。
另外一個(gè)亮點(diǎn)是讓學(xué)生體驗(yàn)當(dāng)年米奇利尋找新型制冷劑的過(guò)程，嘗試?yán)迷刂芷诒韥?lái)解決一些問(wèn)題，而不是停留在對(duì)一些遞變規(guī)律的機(jī)械記憶水平上。在這個(gè)過(guò)程中，元素周期表充分體現(xiàn)了其作為工具的輔助作用以及在科研上的指導(dǎo)價(jià)值。
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