實(shí)驗(yàn)探究視域下的師生互動(dòng)課例

一、教材分析

人教版化學(xué)必修1第四章第二節(jié)“元素周期律”是對(duì)元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性變化實(shí)質(zhì)的揭示，在第一節(jié)初步建立“構(gòu)\"“位\"“性\"認(rèn)識(shí)模型的基礎(chǔ)上，使學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，在理解元素周期律的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的學(xué)科思想，并且以此理論來指導(dǎo)后續(xù)學(xué)習(xí)。所以，學(xué)生學(xué)好元素周期律是十分重要的。

本課主要內(nèi)容就是在上節(jié)課的基礎(chǔ)上繼續(xù)探討元素周期表中的元素原子的一些周期性變化規(guī)律，即同周期元素的金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律。以第三周期的金屬元素 Na，Mg，Al 為例探討金屬性規(guī)律，以 Si，P，S，Cl 為例探討非金屬性規(guī)律，可以通過閱讀課本資料、歸納總結(jié)來進(jìn)行探究。

二、學(xué)情分析

知識(shí)儲(chǔ)備：學(xué)生在上節(jié)課已經(jīng)通過填寫表格、觀察表格發(fā)現(xiàn)了元素原子的核外電子排布、原子半徑和化合價(jià)的周期性規(guī)律；通過堿金屬元素和鹵族元素的學(xué)習(xí)知道了如何進(jìn)行金屬性和非金屬性的比較。這都為本節(jié)課的學(xué)習(xí)做好了知識(shí)鋪墊。

學(xué)習(xí)方式：在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，學(xué)生更傾向于以熟悉的事物作為切入點(diǎn)，對(duì)圖片、視頻、實(shí)物以及實(shí)驗(yàn)探究等直觀呈現(xiàn)方式興趣濃厚，熱衷于通過動(dòng)手操作獲得更為真切的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

認(rèn)知方式：學(xué)生對(duì)抽象的概念和理論學(xué)習(xí)有難度，要進(jìn)行一定的邏輯思維訓(xùn)練，不然理解時(shí)會(huì)有難度。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.從第三周期元素出發(fā)，探究同周期元素的金屬

性、非金屬性等性質(zhì)，弄清楚它們?nèi)绾坞S著元素原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)出周期性變化，進(jìn)而構(gòu)建起元素周期律，對(duì)“位\"“構(gòu)”\"性\"的關(guān)系有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

2.借助實(shí)驗(yàn)和事實(shí)，通過演繹、歸納等方法，提升學(xué)生邏輯推理與論證能力，推動(dòng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”這一化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的進(jìn)階發(fā)展。

四、教學(xué)重難點(diǎn)

能夠闡釋元素周期律的內(nèi)涵與本質(zhì)，理解元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

五、教具及儀器藥品

實(shí)物投影儀，金屬鈉，鎂帶，鋁片，酚酞試液，1mol/LHCl 溶液， 溶液，2mol/LNaOH溶液，砂紙，試管，燒杯，膠頭滴管，試管架，火柴，酒精燈。

六、教學(xué)流程圖（見圖1）

提出課題：如何比較元素的金屬性和非金屬性？？科學(xué)預(yù)測(cè)，有理有據(jù)，回顧舊知，進(jìn)行驗(yàn)證√ Y

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探充，分析總結(jié)規(guī) 利用課本提供的資料，閱讀

律，得出結(jié)論（以第三周期 了解Si、P、S、CI的性質(zhì)，分

元素 Na，Mg，Al 為對(duì)象）：從 析總結(jié)出規(guī)律：從左到右，非

左到右，金屬性逐漸減弱 金屬性逐漸增強(qiáng)V概括元素周期律，并闡釋其實(shí)質(zhì)

七、教學(xué)過程

【新課導(dǎo)入】

師：通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)了解到，當(dāng)原子序數(shù)逐漸遞增時(shí)，元素原子的核外電子層排布、原子半徑以及化合價(jià)均呈現(xiàn)出周期性變化。基于此，元素的金屬性和非金屬性是否同樣會(huì)隨著原子序數(shù)的改變而呈現(xiàn)周期性變化呢？這便是我們這節(jié)課的核心探究點(diǎn)。接下來，我們將以第三周期的元素 Na ！Mg，Al，Si，P，S，Cl 為例，通過研究它們的部分化學(xué)性質(zhì)，深人探討這一問題。（Ar是稀有氣體，不研究）

【提問】

師：請(qǐng)大家先預(yù)測(cè)第三周期元素的金屬性和非金屬性規(guī)律，并說明你的理由。

生1：根據(jù)金屬活動(dòng)順序表推斷，金屬性減弱。

生2：金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)。理由是左邊是金屬，AI是兩性金屬，Si可以做半導(dǎo)體，右邊是非金屬。

師：很好，都有理有據(jù)。

師：那其他周期是否也是這樣的規(guī)律呢？我們知道，金屬性是失電子的能力，非金屬性是得電子的能力。上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了堿金屬元素和鹵族元素，了解了元素性質(zhì)和原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，大家能不能從原子結(jié)構(gòu)的角度對(duì)第三周期的元素的金屬性和非金屬性進(jìn)行預(yù)測(cè)呢？

生3：在同一周期的元素中，從左至右，各元素的電子層數(shù)保持一致，然而核電荷數(shù)卻不斷增加。隨著核電荷數(shù)增多，原子半徑逐步減小，這使得原子核對(duì)最外層電子的吸引作用愈發(fā)強(qiáng)烈。因此，原子失去電子的能力逐步變?nèi)?，而得到電子的能力則逐步變強(qiáng)。所以，從左到右，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。

師：邏輯關(guān)系分析得很清楚。你的預(yù)測(cè)到底是否正確，我們還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

師：請(qǐng)大家繼續(xù)回顧如何判斷Na、Mg、Al的金屬性的強(qiáng)弱？有哪些方法？

生1：其一，觀察金屬單質(zhì)與水或者與酸發(fā)生反應(yīng)的情況，依據(jù)金屬置換出氫的難易程度，或是反應(yīng)過程的劇烈程度來判斷，金屬越容易置換出氫，反應(yīng)越劇烈，其金屬性越強(qiáng)；其二，借助金屬元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物，即氫氧化物的堿性強(qiáng)弱來判斷，堿性越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)；其三，依據(jù)置換反應(yīng)進(jìn)行判斷，在置換反應(yīng)中，通常金屬性強(qiáng)的金屬能夠置換出

金屬性弱的金屬。

生2：若一種金屬單質(zhì)展現(xiàn)出越強(qiáng)的還原性，那就表明該元素的金屬性越強(qiáng)，與此同時(shí)，其對(duì)應(yīng)的金屬陽離子所具有的氧化性就越弱。

生3：金屬活動(dòng)順序表：K CaNa Mg AlZnFe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au。

師：非常好，總結(jié)得很全面。我們知道，化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，那我們就根據(jù)以上的原則設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)來探討 Na，Mg，Al 的金屬性強(qiáng)弱。

【科學(xué)探究】

課本109頁 Na，Mg，Al 的金屬性實(shí)驗(yàn)1：觀察 Na.Mg.Al 與水反應(yīng)的現(xiàn)象（見表1）

實(shí)驗(yàn)2：觀察 Na，Mg，Al 與鹽酸反應(yīng)的現(xiàn)象（見 表2）

實(shí)驗(yàn) 3：Mg（OH）₂ 的性質(zhì)

取一支試管，加人 2mL1mol/LMgCl₂ 溶液，再加入2mL2mol/LNaOH 溶液，把生成的白色渾濁液分別放在兩支不同的試管中，分別加人 2mol/L 的 ΔNaOH 和

HCI溶液，觀察現(xiàn)象（見表3）。

實(shí)驗(yàn) 的性質(zhì)（見表4）

結(jié)論如下（見表5）：

師：通過以上的實(shí)驗(yàn)和討論，你能推斷出 Na，Mg ）Al的金屬性強(qiáng)弱嗎？

生：NaMgAl，從左向右，金屬性逐漸減弱。

【課堂練習(xí)】

1.下列哪個(gè)選項(xiàng)能說明金屬性 Nagt;Mg

A.Na 最外層有一個(gè)電子， Mg 最外層有2個(gè)電子

B.Na 能與冷水反應(yīng)，而 Mg 不能

C.堿性 ΔNaOHgt;Mg（OH）₂

D.Na 能從 MgCl₂ 溶液中把 Mg 置換出來

答案：BC【提問】

師：如何判斷 Si，P，S，Cl 的非金屬性的強(qiáng)弱呢？之前我們研究了鹵族元素 （F，Cl，Br，I） 的非金屬性規(guī)律，請(qǐng)大家回顧有哪些判斷非金屬性強(qiáng)弱的方法？

生1：非金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)；氣態(tài)氫化物的生成與穩(wěn)定性。

生2：當(dāng)一種非金屬單質(zhì)展現(xiàn)出較強(qiáng)的氧化性時(shí)，說明該元素的非金屬性較強(qiáng)，此時(shí)該元素對(duì)應(yīng)的非金屬陰離子在化學(xué)反應(yīng)中失電子的能力較弱，即還原性較弱。

生3：與同一種金屬反應(yīng)時(shí)，生成化合物中金屬元素的化合價(jià)的高低也可判斷。

師：非常好，總結(jié)得非常全面。閱讀課本109頁的表格，分析比較，你能推斷出Si、P、S、CI的金屬性強(qiáng)弱嗎？

生：從左到右，Si、P、S、CI對(duì)應(yīng)的最高價(jià)含氧酸的酸性越來越強(qiáng)，非金屬性逐漸增強(qiáng)。

【課堂練習(xí)】

2.下列哪個(gè)選項(xiàng)能說明非金屬性 Clgt;S

A.Cl₂ 比S易與 H₂ 化合

B.HCl 比 H₂S 穩(wěn)定

C.酸性 HClgt;H₂S

D.Cl的最高正價(jià)為 +7，S 的最高正價(jià)為 ⁺⁶

答案：AB

師：通過以上對(duì)第三周期元素性質(zhì)的比較，請(qǐng)同學(xué)們歸納一下，能得出什么結(jié)論？生：Na Mg Al Si P S Cl，從左到右，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)

師：很好，這說明宏觀現(xiàn)象和微觀理論是相吻合的。

科學(xué)家對(duì)其他周期元素的性質(zhì)也進(jìn)行了研究，可以得到類似的結(jié)論，從而歸納出一條規(guī)律：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化。這就是元素周期律的含義。

【討論】

師：請(qǐng)問元素周期律的本質(zhì)是什么呢？

生：是元素原子的核外電子排布呈周期性變化的必然結(jié)果。

【課堂練習(xí)】

3.比較 Mg 和A1元素金屬性強(qiáng)弱的方法正確的是

A.將空氣中放置已久的兩種元素的單質(zhì)分別與熱水作用，比較產(chǎn)生氣泡的快慢B.比較兩種金屬的熔點(diǎn)

C.氫氧化鎂的堿性比氫氧化鋁強(qiáng)D.將形狀、大小相同的兩種金屬單質(zhì)與足量鹽酸反應(yīng)，比較產(chǎn)生氣體的量

答案：C【課后作業(yè)】

1.已知 ₃₃As_，35Br 位于同一周期。下列關(guān)系正確的是

A.原子半徑： Asgt;Clgt;P B.熱穩(wěn)定性： HClgt;AsH₃gt;HBr C.還原性： As^3-gt;S^2-gt;Cl^- D.酸性： H₃AsO₄gt;H₂SO₄gt;H₃PO₄ 答案：C教師點(diǎn)撥：非金屬單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，其對(duì)應(yīng)的陰離子的還原性越弱。

2.運(yùn)用元素周期律分析下面的推斷，其中錯(cuò)誤的是

① 鈹（Be）的氧化物的水化物可能具有兩性；② 鉈（TI）既能與鹽酸作用產(chǎn)生氫氣，又能跟NaOH溶液反應(yīng)放出氫氣； ③ 破（At）為有色固體，HAt不穩(wěn)定，AgAt感光性很強(qiáng)，但不溶于水也不溶于稀酸； ④ 鋰（Li）在氧氣中劇烈燃燒，產(chǎn)物是 Li₂O₂ ，其溶液是一種強(qiáng)堿； ⑤ 硫酸鍶（ SrSO₄ 是難溶于水的白色固體； ⑥ 硒化氫（ H₂Se ）是無色、有毒、比 H₂S 穩(wěn)定的氣體

Δ.①②③④ B.②④⑥ C.①③⑤ （20號(hào)

答案：B

教師點(diǎn)撥：鉈的金屬性比鋁要強(qiáng)，沒有兩性。鋰的燃燒產(chǎn)物為氧化鋰。Se的非金屬性比S弱，硒化氫不穩(wěn)定。

3.下表（見表6）所示為部分短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià)，根據(jù)表中信息判斷，以下敘述正確的是 ）

A.A ?^B 的單質(zhì)與稀鹽酸反應(yīng)速率 Bgt;A B.D、E形成的簡(jiǎn)單離子的還原性 E^-gt;D^-

C.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性 $H _ { ? } ＼mathrm { ? lt; H } _ { 2 } C ? ?$ D.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性 H₂CO₄gt; HEO₄ 答案：B教師點(diǎn)撥： _{A，B，C，D，E} 分別為 Mg Al、S、F、Cl。

疑難問題及解答

1.元素的非金屬性越強(qiáng)，其氫化物的酸性越強(qiáng)，氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)？

答案：隨著元素非金屬性的增強(qiáng)，其形成的氫化物穩(wěn)定性會(huì)逐步提升，同時(shí)，該元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性也會(huì)逐漸增強(qiáng)，但其氫化物的酸性例外，如鹵族元素、氧族元素。非金屬性： Fgt;Clgt;Brgt;I 酸性： HF

2.元素周期律的實(shí)質(zhì)是原子質(zhì)子數(shù)的變化引起的？

答案：元素周期律的實(shí)質(zhì)是原子核外電子周期性排布引起的，主要由于最外層電子數(shù)的周期性變化

八、教學(xué)反思

本節(jié)課均是化學(xué)概念原理知識(shí)，嚴(yán)密的邏輯性在教學(xué)過程中尤為重要。

從備課來看，我翻閱了各種版本的教材、教學(xué)參考和眾多的文獻(xiàn)資料，進(jìn)行了充分的準(zhǔn)備，要給學(xué)生一碗水，自己要有一桶水。

從教學(xué)內(nèi)容來看，我如期完成了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。我邊講課邊做實(shí)驗(yàn)，能激發(fā)學(xué)生的興趣，每次學(xué)生一看到有實(shí)驗(yàn)就很興奮，從而體驗(yàn)到在做中學(xué)的樂趣，充分體驗(yàn)化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)的科學(xué)。

從教學(xué)效果來看，大部分學(xué)生基本掌握了課堂知識(shí)，我通過檢查學(xué)生作業(yè)、尋找學(xué)生易錯(cuò)點(diǎn)和難理解的地方及與學(xué)生談心來進(jìn)一步了解學(xué)情，進(jìn)行針對(duì)性的修正，為下次課堂做準(zhǔn)備。

另外，這節(jié)課內(nèi)容多、時(shí)間緊，以至于不能跟學(xué)生多進(jìn)行互動(dòng)，不能更好地把握學(xué)生的掌握情況。在今后的教學(xué)中，我要更加仔細(xì)地打磨每一節(jié)課，課后堅(jiān)持自我反思，不斷提升專業(yè)技能，使課程內(nèi)容更加豐富，課堂更加有趣，讓學(xué)生更加積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。

（作者單位：寶安中學(xué)高中部）

編輯：趙飛飛