讓學(xué)生在自主探究中自然生成“元素周期律”

楊淑梅

摘 要： 元素周期律是對元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性變化實質(zhì)的揭示。因此，在本節(jié)的教學(xué)中，采用讓學(xué)生自主閱讀、理論探究、實驗探究等一系列的教學(xué)方法，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中，自然掌握元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律。同時學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，對以前學(xué)過的知識進行概括、綜合，實現(xiàn)由感性認識到理性認識，同時也學(xué)會以理論來指導(dǎo)后續(xù)的學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞： 自主探究 自然生成 元素性質(zhì) 元素周期律

元素周期律是安排在元素周期表之后的一節(jié)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)第一節(jié)[1]后，已掌握了以堿金屬元素和鹵族元素為代表的同主族元素性質(zhì)的相似性和遞變性，對原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)之間的關(guān)系有了一定的認識，初步掌握了用實驗探究的方法驗證理論推測的學(xué)習(xí)方法，具備了一定的實驗設(shè)計、自主探究能力。另外，學(xué)生有了初中化學(xué)學(xué)過的原子結(jié)構(gòu)初步知識的基礎(chǔ)，再從教材[1]P13頁表1-2給出1～20號元素的原子核外電子排布，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)周期性的變化。教材中表格較多，教學(xué)時充分利用這些，讓學(xué)生自己自主動手歸納填寫，同時指導(dǎo)學(xué)生掌握分析理論推理過程，借助實驗和事實分析，從而培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、歸納能力、自主學(xué)習(xí)能力。本文通過設(shè)計以下程序，讓學(xué)生在自主探究中自然生成對“元素周期律”的認知。

1.創(chuàng)設(shè)情境，閱讀探究——原子核外電子的排布規(guī)律

門捷列夫預(yù)測：一定存在一種元素，在元素周期表中它緊排在鋅（Zn）的后面，處于鋁（Al）和銦（In）之間——“類鋁”[3]。

4年之后，法國化學(xué)家布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)了“類鋁”——鎵（Ga），并通過實驗證實了門捷列夫的預(yù)測。我們繼續(xù)門捷列夫的探究歷程，探究元素的性質(zhì)呈現(xiàn)的規(guī)律性變化，首先探究原子核外電子的排布規(guī)律。

1.1閱讀

學(xué)生閱讀教材[1]P13第一自然段。由此歸納出：原子核外電子排布是分層排布的，分別用n=1，2，3，4，5，6，7或K、L、M、N、O、P、Q來表示從內(nèi)到外的電子層。

1.2探究

學(xué)生根據(jù)初中學(xué)過的原子結(jié)構(gòu)示意圖的知識，畫出1～20號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，自主探究核電荷數(shù)為1～20的元素原子核外電子層排布的規(guī)律：

①遵循能量最低原理：電子總是盡可能地先從內(nèi)層排起，當一層充滿后再填充下一層。

③最外層的電子數(shù)不得超過8個電子，次外層不得超過18個電子。

2.問題驅(qū)動，自主探究——元素周期律

學(xué)生學(xué)習(xí)了元素周期表和原子核外電子排布規(guī)律的知識，就能很順利地完成教材[1]P14科學(xué)探究中的相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)。在學(xué)生探究過程中，老師通過巡視、傾聽，適時引導(dǎo)點撥，引領(lǐng)學(xué)生朝著正確的方向邁進。

2.1理論探究[2]P5——探究原子結(jié)構(gòu)的規(guī)律性變化

①寫出1～18號元素原子的核外排布（用原子結(jié)構(gòu)示意圖表示）。

②觀察教材[1]P14的表格，思考并討論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子核外電子層排布、元素的原子半徑和元素的化合價各呈現(xiàn)什么規(guī)律性的變化？

隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子核外電子層排布、元素的原子半徑和元素的化合價都呈現(xiàn)周期性的變化。那么，元素的金屬性和非金屬性是否也隨原子序數(shù)的變化呈現(xiàn)周期性的變化呢？

2.2實驗探究[2]P5——探究金屬元素性質(zhì)的周期性變化

探究同一周期中（以第三周期為例）鈉、鎂、鋁三種元素金屬性的強弱。

2.2.1探究實驗

利用所給試劑和儀器設(shè)計并完成實驗，判斷鈉、鎂、鋁三種元素金屬性的強弱。

儀器：燒杯，試管，酒精燈，試管夾。

2.2.2探究報告

2.2.3探究結(jié)論1：Na、Mg、Al，金屬性逐漸減弱

設(shè)計意途：通過實驗探究，不但使學(xué)生直觀獲得金屬性逐漸減弱遞變規(guī)律，而且培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力及自主獲取知識能力。

2.3閱讀探究——探究非金屬元素性質(zhì)的周期性變化

探究同一周期中（以第三周期為例）硅、磷、硫、氯等元素非金屬性的強弱。

2.3.1閱讀材料

閱讀以下材料，從中獲取證據(jù)，判斷硅、磷、硫、氯等元素非金屬性的強弱順序，并填寫探究報告。

①硅的最高價氧化物（SiO）對應(yīng)的水化物是原硅酸（HSiO），它難溶于水，是一種很弱的酸。硅只有在高溫下才能與氫氣反應(yīng)生成少量的氣態(tài)氫化物——硅烷（SiH）。

②磷的最高價氧化物（PO）對應(yīng)的水化物是磷酸（HPO），它屬于中強酸。磷蒸汽與氫氣能反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物——磷化氫（PH），但相當困難。

③硫的最高價氧化物（SO）對應(yīng)的水化物是硫酸（HSO），它是一種強酸，硫在加熱時能與氫氣反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物——硫化氫（HS）。硫化氫在較高溫度時可以分解。

④氯的最高價氧化物（ClO）對應(yīng)的水化物是高氯酸（HClO），它的酸性比硫酸還強，是已知含氧酸中最強的酸。氫氣與氯氣在光照或點燃的條件下劇烈化合生成穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物——氯化氫（HCl）。

2.3.2探究報告

2.3.3探究結(jié)論2：Si P S Cl，非金屬性逐漸增強

設(shè)計意途：通過閱讀探究，不但使學(xué)生掌握了重點，突破了難點，而且閱讀、討論的過程，還培養(yǎng)了學(xué)生信息獲取、分析推理及語言表達能力。

3.深化概括，拓展提升

依據(jù)前面的探究成果（結(jié)論1、結(jié)論2），得出：同一周期元素隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。

元素周期表中，同主族元素原子的核外電子排布有什么特點？引導(dǎo)學(xué)生利用已經(jīng)學(xué)過的鹵族元素為例推測同主族元素的性質(zhì)。

結(jié)論：同主族元素隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。

元素周期律：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性變化的規(guī)律。即在元素周期表中，同一周期元素，從左到右，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強；同一主族元素，從上到下，元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。

由此，學(xué)生從認識現(xiàn)象，到洞悉過程，最后回到“同一周期、同一主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律”。從發(fā)現(xiàn)結(jié)果，到揭示本質(zhì)，最終演繹為“勢均力敵”。學(xué)生認識元素性質(zhì)的周期性變化從“宏觀”走進“微觀”，從"微觀"洞察“宏觀”。在體驗、思考、交流、感悟中建構(gòu)知識，習(xí)得方法，生成智慧。在自主探究實驗、閱讀探究的引領(lǐng)下，以豐富的實驗事實強化認知沖突，以核心問題驅(qū)動創(chuàng)新思維，在師生不停的追問、嚴謹?shù)乃急嬷凶匀簧稍匦再|(zhì)的周期性變化。

參考文獻：

[1]宋心琦.普通高中課程標準試驗教科書《化學(xué)》必修2[M].人民教育出版社，2010：13-18.

[2]王晶.普通高中課程標準試驗教科書《化學(xué)》必修2[M].教師教學(xué)用書.人民教育出版社，2004：5-6.

[3]張健如.中等師范學(xué)校教科書《化學(xué)》第一冊（試用本）[M].人民教育出版社，1997：62-63.

[4]任志鴻.高中優(yōu)秀教案《化學(xué)》必修2[M].南方出版社，2007：14-32.