元素周期表的應(yīng)用

1、元素周期表的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計一、教材分析和設(shè)計思路元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，包含了元素周期律的全部意義，是研究、學(xué)習(xí)化學(xué)的工具，本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，從形式上看，似乎很好理解，但要讓學(xué)生真正意識到元素周期表是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的工具，并能真正成為其學(xué)習(xí)中的助手就不那么容易了?；谶@樣的考慮，本節(jié)課準(zhǔn)備通過以下三個方面使學(xué)生真正的理解元素周期律和元素周期表的意義。一是通過拓展一些生活生產(chǎn)中的典型事例拓展元素周期律和元素周期表在指導(dǎo)科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中的作用，如人們利用在周期表中位置靠近的元素性質(zhì)相近的規(guī)律找尋制造農(nóng)藥、半導(dǎo)體、催化劑等的元素；二是根據(jù)元素性質(zhì)的周期性變化的規(guī)律推測未知元素；最后根

2、據(jù)元素在周期表中的位置、元素的原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)三者間的關(guān)系，并結(jié)合一系列的探究練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析、推理的能力。二、教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能（1）元素周期表在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用原理。（2）掌握根據(jù)元素周期表和周期率預(yù)測元素的方法。（3）。學(xué)會元素周期律，掌握位-構(gòu)-性三者的關(guān)系，學(xué)會應(yīng)用元素周期律解決實(shí)際問題。2.過程與方法（1）通過元素周期表中位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系的建構(gòu)，關(guān)注推理歸納能力。（2）通過元素周期表應(yīng)用的學(xué)習(xí)，訓(xùn)練演繹思維方法。3.情感態(tài)度價值觀（1）通過對“元素周期表在指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐中的作用”的學(xué)習(xí)，領(lǐng)略到化學(xué)對個人生活和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)，培養(yǎng)將化學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)、生活

3、實(shí)踐的意識。（2）通過對元素“位、構(gòu)、性”間關(guān)系的學(xué)習(xí)，初步樹立“事物的普遍聯(lián)系”和“量變引起質(zhì)變”等辨證唯物主義觀點(diǎn)。三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)元素周期表在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的拓展應(yīng)用。 位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系。四、教學(xué)用品PPT、視頻、必要的實(shí)驗(yàn)用品片。五、教學(xué)流程2視頻介紹農(nóng)藥置1.流程圖一、元素周期表對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)作用討論原因1 情景一起農(nóng)藥中毒的事件3實(shí)驗(yàn)和圖片展示半導(dǎo)體4實(shí)驗(yàn)和文字引出催化劑構(gòu)性質(zhì)5學(xué)生活動展示門捷列夫預(yù)測元素的化學(xué)史資料6 學(xué)生活動二、元素周期表對預(yù)測未知元素的指導(dǎo)意義討論原因8學(xué)生活動探究應(yīng)用7、教師引導(dǎo)三、探究位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系2.流程圖說明1情景：通過

4、一件振奮人心的農(nóng)藥中毒的事件，讓同學(xué)知道農(nóng)藥跟化學(xué)學(xué)科的密切聯(lián)系，并引入新課，揭示這節(jié)課的內(nèi)容能夠指導(dǎo)如何尋找尋找制造農(nóng)藥的元素，以及如何正確的使用農(nóng)藥。2情景：播放一個介紹農(nóng)藥分類和用途的視頻，總結(jié)制造農(nóng)藥元素的所在區(qū)域。3學(xué)生活動：用一個簡單的半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生對半導(dǎo)體的好奇心，講解制造半導(dǎo)體的元素是哪些，它們分布在元素周期表的什么區(qū)域。4教師實(shí)驗(yàn)：通過氯酸鉀制氧氣的催化劑二氧化錳來尋找制取催化劑、耐高溫、耐腐蝕的材料、顏料的元素。 5學(xué)生活動：學(xué)生展示查閱的有關(guān)門捷列夫在編制周期表時預(yù)測的類鋁、類硼、類硅幾種元素，以及這幾種元素發(fā)現(xiàn)的過程。6學(xué)生活動：同學(xué)預(yù)測至今發(fā)現(xiàn)而未命名的一種元素的

5、性質(zhì)。7教師活動：強(qiáng)調(diào)元素周期表中元素的位構(gòu)性三者之間的必然聯(lián)系，指導(dǎo)學(xué)生推理分析。8學(xué)生活動：聯(lián)系生活實(shí)際，運(yùn)用推理歸納得思維方法，解決實(shí)際的問題。六、教學(xué)案例1教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動說明情景 一起農(nóng)藥中毒事件：2008年7月24日廣東恩平市圣堂鎮(zhèn)發(fā)生一起因噴農(nóng)藥中毒的事件，9名作業(yè)者接觸性中毒，其中3人死亡，在社會上引起強(qiáng)烈的反響。（農(nóng)藥是特丁硫磷）那這起農(nóng)藥中毒事件跟我們今天的課有什么關(guān)系呢？我們就來學(xué)習(xí)如何尋找制造農(nóng)藥的元素。板書第四節(jié) 元素周期表的應(yīng)用明確學(xué)習(xí)目的一、 元素周期表對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)作用1、制造新農(nóng)藥非金屬F、Cl、S、P等過渡 現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)很大程度的都依賴

6、于農(nóng)藥才能提高產(chǎn)量 ，我們一起來解一下常見的農(nóng)藥有哪些？視頻 農(nóng)藥的種類提問 同學(xué)們剛才聽到的最多的是哪幾種元素，追問 農(nóng)藥多數(shù)是含Cl、P、S、N、As等元素的化合物，請同學(xué)們尋找一下，這些元素分別在元素周期表中什么位置？為什么這些元素都可以來制造農(nóng)藥呢？ 提問 是不是只要是含以上元素的物質(zhì)都能制農(nóng)藥呢？我們在尋找農(nóng)藥的時候還要遵循什么樣的原則呢？ 視頻 我們來觀看一段短片總結(jié) 農(nóng)藥的作用是能夠殺死病蟲害，促進(jìn)植物的生產(chǎn)而提高產(chǎn)量，所以農(nóng)藥都是有一定毒性的，我們在制造農(nóng)藥時不能一味的考慮它的效果，有還要考慮到對人的健康是否有害。本著這樣的原則，我們在元素周期表的右上角的元素中尋找高效、低毒、

7、低殘留的農(nóng)藥。我們現(xiàn)在知道元素周期表的第一方面的應(yīng)用途是利用“位置相近性質(zhì)相似”的原理指導(dǎo)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這里農(nóng)藥的制造就是一個例子。板書 一、元素周期表對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)作用1、制造新農(nóng)藥非金屬F、Cl、S、P等回答 氟、氯、硫、磷、砷等回答 右上角，因?yàn)檫@些元素位置相近，性質(zhì)相似。2、半導(dǎo)體材料金屬與非金屬分界線附近Si、Ge等。過渡 除此之外還可以指導(dǎo)什么呢？實(shí)驗(yàn) 下面請同學(xué)們看一個有趣的實(shí)驗(yàn)設(shè)問 同學(xué)們知道發(fā)光的是什么嗎？講述 這是半導(dǎo)體發(fā)光二極管。那么在我的生活中，半導(dǎo)體二級管還應(yīng)用于哪些地方呢？ 多媒體 圖片講述 半導(dǎo)體在家用車載冰箱、空調(diào)、激光打標(biāo)機(jī)、氣體傳感器、觸摸屏、燈光照明、電

8、子顯示屏等等。半導(dǎo)體是一種電子元件，在我們?nèi)缃竦碾娮庸I(yè)時代，可以說半導(dǎo)體無處不在，無處不有。那么同學(xué)們知道半導(dǎo)體是用什么元素制成的嗎？回答導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料對光、熱、電、磁等外界因素的變化十分敏感，正是利用半導(dǎo)體材料的這些性質(zhì)，才制造出功能多樣的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體材料按化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，大致可分為以下幾類。 1.元素半導(dǎo)體有鍺、硅、硒、硼、碲、銻等。 50年代，鍺在半導(dǎo)體中占主導(dǎo)地位，到60年代后期逐漸被硅材料取代，目前的集成電路大多數(shù)是用硅材料制造的。 2.化合物半導(dǎo)體由兩種或兩種以上的元素化合而成的半導(dǎo)體材料。它的種類很多，重要的有砷化鎵、磷化錮、

9、銻化錮、碳化硅、硫化鎘及鎵砷硅等。提問 從以上敘述看來，能用來制造半導(dǎo)體材料的元素都有什么樣的特點(diǎn)？它們分布在周期表的什么位置？ 板書 2、尋找新半導(dǎo)體材料金屬與非金屬分界線附近Si、Ge等。實(shí)驗(yàn) 四個學(xué)生到講臺上完成磁鐵切割線圈，使半導(dǎo)體二極管發(fā)光的實(shí)驗(yàn)?；卮?它們特點(diǎn)是都分布在金屬與非金屬分界線的兩側(cè)。培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和思維能力3、制催化劑、耐高溫耐腐蝕性、顏料的元素在過渡元素中尋找圖片 氯酸鉀制氧氣的圖片提問 請大家回憶這是什么是實(shí)驗(yàn)的裝置?追問 大家知道這個實(shí)驗(yàn)中為了加快反應(yīng)速率，要加什么？是什么？講述 錳元素可以用來制催化劑，那么常用的催化劑還有哪些呢？我們來了解一下中學(xué)化學(xué)中常用的

10、催化劑。工業(yè)合成氨催化劑是Fe觸媒 工業(yè)合成硫酸接觸氧化的催化劑是V2O5 H2O2分解催化劑通常是MnO2 氨的催化氧化的催化劑是Pt 有機(jī)反應(yīng)中很多都要催化劑，如：加氫的加成反應(yīng)催化劑一般是Pt,Ni 醇的催化氧化的催化劑是Cu,Ag苯環(huán)上的取代用Fe作催化劑(實(shí)際起催化作用的FeX3) 提問 大家來找找這些元素分別在元素周期表的什么位置？等等回答實(shí)驗(yàn)室制取氧氣回答催化劑 二氧化錳回答在過渡金屬元素里通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)和結(jié)構(gòu)分析得出結(jié)論。講述 人們在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，已發(fā)現(xiàn)過渡元素對許多化學(xué)反應(yīng)有良好的催化性能。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其原因是這些元素的催化性能跟它們原子的d軌道沒有充滿有密切關(guān)系。于是

11、，人們努力在過渡元素（包括稀土元素）中尋找各種優(yōu)良催化劑。例如，目前人們已能用鐵、鎳熔劑作催化劑，使石墨在高溫和高壓下轉(zhuǎn)化為金剛石；石油化工方面，如石油的催化裂化、重整等反應(yīng)，廣泛采用過渡元素作催化劑，特別是近年來發(fā)現(xiàn)少量稀土元素能大大改善催化劑的性能。稀土元素在我們?nèi)缃竦默F(xiàn)代化工業(yè)中有著越來越廣泛的用途，我們課本P39頁有個拓展視野，上面詳細(xì)介紹了稀土金屬的廣泛用途。除了可以制造催化劑之外，稀土還有什么我們不知道的用途呢？大家請看一段短片，也是與我們息息相關(guān)的。視頻 稀土元素在醫(yī)療上的用途。板書 3、過渡元素中尋找催化劑除此之外，某些過渡元素中還可以制取耐高溫、耐腐蝕的特種合金材料，在周期表

12、里從B到B的過渡元素，如鈦、鉭、鉬、鎢、鉻，具有耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。它們是制作特種合金的優(yōu)良材料，是制造火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船、飛機(jī)、坦克等的不可缺少的金屬。還有我們繪畫時常用的顏料中也有過渡金屬元素，黃色顏料中含Cr，綠色顏料中含Cu，紅色顏料中含F(xiàn)e，藍(lán)色顏料中含Co 。二、根據(jù)元素周期表預(yù)言新元素的存在提問 元素周期表不僅能指導(dǎo)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還可以根據(jù)周期表來預(yù)測元素的性質(zhì)。我們知道門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期表在化學(xué)史上是一個重要的里程碑，他的這種鍥而不舍、勇于創(chuàng)新的精神是值得我們學(xué)習(xí)的。他在編制元素周期表時，人類只發(fā)現(xiàn)了六十多種元素，因此他做過很多大膽的預(yù)測，我們看看他是如何預(yù)測元素的。我們課

13、前請過一些同學(xué)去查閱了資料，我們現(xiàn)在來聽聽他們的介紹?？偨Y(jié)門捷列夫當(dāng)時預(yù)測的類鋁、類硼、類硅三種元素，十幾年后奇跡般的被發(fā)現(xiàn)，就是現(xiàn)在周期表中的鎵、鈧、鍺，因此我們深刻的理解了元素周期表的第二大應(yīng)用是可以預(yù)測未發(fā)現(xiàn)的元素。板書 二、根據(jù)元素周期表預(yù)言新元素的存在過渡 那我們也來做回科學(xué)家，來探究一種新元素的性質(zhì)?；顒?有2到3位同學(xué)展示他們查閱的資料。再由其他同學(xué)補(bǔ)充。探究一 根據(jù)“穩(wěn)定島假說”，元素周期表最終界限可能在175號左右，1999年是人造元素豐收年，一年間得到第114、116和118號三種新元素，請你預(yù)測一下116號元素位于周期表的什么位置？有關(guān)此元素的預(yù)測不正確的是 （ ） A.

14、它的最外層有6個電子 B.它是金屬 C.它的氧化物有RO2、RO3 D.它的最高價氧化物對應(yīng)水化物是強(qiáng)酸講解 我們根據(jù)元素周期表中推測，0族元素的原子序數(shù)是2、8、18、36、54、86、118，這里116號推測應(yīng)該是第7周期第A族，那應(yīng)該跟硫元素的性質(zhì)相似，所以A、B是對的，但是它在第7周期，已經(jīng)是金屬了，但是它的最高價氧化物的水化物應(yīng)該是堿。三、元素周期表中“位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)“之間的關(guān)系探究 過渡 元素周期律和周期表告訴我們，元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)出周期性變化，元素的性質(zhì)周期性是原子核外電子排布周期性變化的結(jié)果；元素在周期表中位置可以體現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)，原子結(jié)構(gòu)又可以決定元素的性質(zhì)。這說

15、明元素的性質(zhì)、原子結(jié)構(gòu)和該元素在周期表中的位置三者有著密切的關(guān)系。我們掌握了這個關(guān)系才能更好的指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)化學(xué)。板書 三、周期表中“位置-結(jié)構(gòu)-性質(zhì)”之間的關(guān)系的應(yīng)用。探究二 探究五：制冷劑是一種易被壓縮、液化的氣體，液化后在管內(nèi)循環(huán)，蒸發(fā)時吸收熱量，使環(huán)境溫度降低達(dá)到制冷目的。人們曾采用過乙醚、NH3、CH3Cl等做制冷劑，但它們不是有毒，就是易燃。先讓我們一起來探究以下物質(zhì)的一些性質(zhì)（1）氫化物的易燃性：第二周期_>_>H2O、HF第三周期SiH4>PH3>_>_（2）化合物的毒性：PH3>NH3，H2S_H2O；CS2_CO2，CCl4>CF4于

16、是科學(xué)家們開始把注意力集中在含F(xiàn)、Cl的化 合物上。(3)已知CCl4的沸點(diǎn)為76.8，CF4的沸點(diǎn)為-128 ，新制冷劑的沸點(diǎn)范圍應(yīng)介于其間。經(jīng)過較長時間的反復(fù)試驗(yàn)，一種新的制冷劑氟里昂CF2Cl2終于誕生了，其他類似的還可以是_。(4)然而，這種制冷劑造成了當(dāng)今的某一環(huán)境問題是_。但求助于周期表中的元素及其化合物的_變化趨勢來開發(fā)制冷劑的科學(xué)思維方法是值得借鑒的。毒性 沸點(diǎn) 易燃性 水溶性 顏色（a） （b） （c）講解 （1）我們從第三周期的氫化物的毒性可以發(fā)現(xiàn)，非金屬性越弱，氫化物的越易燃，所以推出第二周期的氫化的易燃性是CH4>NH3>H2O、HF，第三周期的是SiH4&

17、gt;PH3> H2S>HCl（2）通過PH3>NH3大膽推測，同族的第三周期元素的氧化物、氫化物、鹵化物的毒性較第二周期元素相應(yīng)化合物大，所以H2S > H2O；CS2 > CO2，也可以自己總結(jié)規(guī)律，相同類型的化合物，相對分子質(zhì)量越大，其化合物的毒性越大。（3）提示信息告知我們制冷劑的沸點(diǎn)范圍應(yīng)介于76.8128之間，我們想到周期表中位置相近的元素性質(zhì)相似的原則，且隨著F原子不斷取代Cl，其沸點(diǎn)將逐漸降低，因此CF2Cl 和CFCl3都符合制冷劑的要求。（4）考查同學(xué)們對環(huán)境問題的了解情況，氟利昂使大氣臭氧層出現(xiàn)空洞。從題目中的信息我們獲知人們在選擇制冷劑的過程中，思考了易燃性、毒性、沸點(diǎn)的情況，因此選A。 總結(jié) 產(chǎn)品不斷的在被開發(fā)，隨著時間的推移又在不斷的被淘汰，科學(xué)研究的道路是永無止境的。這就需要我們每一位同學(xué)在牢固扎實(shí)地學(xué)好基礎(chǔ)知識的同時，不斷的研究、不斷的