實驗探究視域下的師生互動課例

一、教材分析

人教版化學必修1第四章第二節“元素周期律”是對元素性質呈現周期性變化實質的揭示，在第一節初步建立“構\"“位\"“性\"認識模型的基礎上，使學生由感性認識上升到理性認識，在理解元素周期律的內容和實質的基礎上，形成“結構決定性質”的學科思想，并且以此理論來指導后續學習。所以，學生學好元素周期律是十分重要的。

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

二、學情分析

知識儲備：學生在上節課已經通過填寫表格、觀察表格發現了元素原子的核外電子排布、原子半徑和化合價的周期性規律；通過堿金屬元素和鹵族元素的學習知道了如何進行金屬性和非金屬性的比較。這都為本節課的學習做好了知識鋪墊。

學習方式：在學習新知識時，學生更傾向于以熟悉的事物作為切入點，對圖片、視頻、實物以及實驗探究等直觀呈現方式興趣濃厚，熱衷于通過動手操作獲得更為真切的學習體驗。

認知方式：學生對抽象的概念和理論學習有難度，要進行一定的邏輯思維訓練，不然理解時會有難度。

三、教學目標

1.從第三周期元素出發，探究同周期元素的金屬

性、非金屬性等性質，弄清楚它們如何隨著元素原子序數的遞增呈現出周期性變化，進而構建起元素周期律，對“位\"“構”\"性\"的關系有進一步的認識。

2.借助實驗和事實，通過演繹、歸納等方法，提升學生邏輯推理與論證能力，推動“證據推理與模型認知”這一化學學科核心素養的進階發展。

四、教學重難點

能夠闡釋元素周期律的內涵與本質，理解元素性質與原子結構之間的內在聯系。

五、教具及儀器藥品

實物投影儀，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？？科學預測，有理有據，回顧舊知，進行驗證√ Y

進行實驗探充，分析總結規 利用課本提供的資料，閱讀

律，得出結論（以第三周期 了解Si、P、S、CI的性質，分

元素 Na，Mg，Al 為對象）：從 析總結出規律：從左到右，非

左到右，金屬性逐漸減弱 金屬性逐漸增強V概括元素周期律，并闡釋其實質

七、教學過程

【新課導入】

師：通過上節課的學習，我們已經了解到，當原子序數逐漸遞增時，元素原子的核外電子層排布、原子半徑以及化合價均呈現出周期性變化。基于此，元素的金屬性和非金屬性是否同樣會隨著原子序數的改變而呈現周期性變化呢？這便是我們這節課的核心探究點。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性質，深人探討這一問題。（Ar是稀有氣體，不研究）

【提問】

師：請大家先預測第三周期元素的金屬性和非金屬性規律，并說明你的理由。

生1：根據金屬活動順序表推斷，金屬性減弱。

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

師：很好，都有理有據。

師：那其他周期是否也是這樣的規律呢？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。上節課我們學習了堿金屬元素和鹵族元素，了解了元素性質和原子結構的關系，大家能不能從原子結構的角度對第三周期的元素的金屬性和非金屬性進行預測呢？

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

師：邏輯關系分析得很清楚。你的預測到底是否正確，我們還需要進一步驗證。

師：請大家繼續回顧如何判斷Na、Mg、Al的金屬性的強弱？有哪些方法？

生1：其一，觀察金屬單質與水或者與酸發生反應的情況，依據金屬置換出氫的難易程度，或是反應過程的劇烈程度來判斷，金屬越容易置換出氫，反應越劇烈，其金屬性越強；其二，借助金屬元素最高價氧化物對應的水化物，即氫氧化物的堿性強弱來判斷，堿性越強，金屬性越強；其三，依據置換反應進行判斷，在置換反應中，通常金屬性強的金屬能夠置換出

金屬性弱的金屬。

生2：若一種金屬單質展現出越強的還原性，那就表明該元素的金屬性越強，與此同時，其對應的金屬陽離子所具有的氧化性就越弱。

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

師：非常好，總結得很全面。我們知道，化學是一門實驗科學，那我們就根據以上的原則設計合理的實驗來探討 Na，Mg，Al 的金屬性強弱。

【科學探究】

課本109頁 Na，Mg，Al 的金屬性實驗1：觀察 Na.Mg.Al 與水反應的現象（見表1）

實驗2：觀察 Na，Mg，Al 與鹽酸反應的現象（見 表2）

實驗 3：Mg（OH）₂ 的性質

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，觀察現象（見表3）。

實驗 的性質（見表4）

結論如下（見表5）：

師：通過以上的實驗和討論，你能推斷出 Na，Mg ）Al的金屬性強弱嗎？

生：NaMgAl，從左向右，金屬性逐漸減弱。

【課堂練習】

1.下列哪個選項能說明金屬性 Nagt;Mg

A.Na 最外層有一個電子， Mg 最外層有2個電子

B.Na 能與冷水反應，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 的非金屬性的強弱呢？之前我們研究了鹵族元素 （F，Cl，Br，I） 的非金屬性規律，請大家回顧有哪些判斷非金屬性強弱的方法？

生1：非金屬單質間的置換反應；氣態氫化物的生成與穩定性。

生2：當一種非金屬單質展現出較強的氧化性時，說明該元素的非金屬性較強，此時該元素對應的非金屬陰離子在化學反應中失電子的能力較弱，即還原性較弱。

生3：與同一種金屬反應時，生成化合物中金屬元素的化合價的高低也可判斷。

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

生：從左到右，Si、P、S、CI對應的最高價含氧酸的酸性越來越強，非金屬性逐漸增強。

【課堂練習】

2.下列哪個選項能說明非金屬性 Clgt;S

A.Cl₂ 比S易與 H₂ 化合

B.HCl 比 H₂S 穩定

C.酸性 HClgt;H₂S

D.Cl的最高正價為 +7，S 的最高正價為 ⁺⁶

答案：AB

師：通過以上對第三周期元素性質的比較，請同學們歸納一下，能得出什么結論？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

師：很好，這說明宏觀現象和微觀理論是相吻合的。

科學家對其他周期元素的性質也進行了研究，可以得到類似的結論，從而歸納出一條規律：元素的性質隨著原子序數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：請問元素周期律的本質是什么呢？

生：是元素原子的核外電子排布呈周期性變化的必然結果。

【課堂練習】

3.比較 Mg 和A1元素金屬性強弱的方法正確的是

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

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

答案：C【課后作業】

1.已知 ₃₃As_，35Br 位于同一周期。下列關系正確的是

A.原子半徑： Asgt;Clgt;P B.熱穩定性： HClgt;AsH₃gt;HBr C.還原性： As^3-gt;S^2-gt;Cl^- D.酸性： H₃AsO₄gt;H₂SO₄gt;H₃PO₄ 答案：C教師點撥：非金屬單質的氧化性越強，其對應的陰離子的還原性越弱。

2.運用元素周期律分析下面的推斷，其中錯誤的是

① 鈹（Be）的氧化物的水化物可能具有兩性；② 鉈（TI）既能與鹽酸作用產生氫氣，又能跟NaOH溶液反應放出氫氣； ③ 破（At）為有色固體，HAt不穩定，AgAt感光性很強，但不溶于水也不溶于稀酸； ④ 鋰（Li）在氧氣中劇烈燃燒，產物是 Li₂O₂ ，其溶液是一種強堿； 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 穩定的氣體

Δ.①②③④ B.②④⑥ C.①③⑤ （20號

答案：B

教師點撥：鉈的金屬性比鋁要強，沒有兩性。鋰的燃燒產物為氧化鋰。Se的非金屬性比S弱，硒化氫不穩定。

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，根據表中信息判斷，以下敘述正確的是 ）

A.A ?^B 的單質與稀鹽酸反應速率 Bgt;A B.D、E形成的簡單離子的還原性 E^-gt;D^-

C.氣態氫化物的穩定性 $H _ { ? } ＼mathrm { ? lt; H } _ { 2 } C ? ?$ D.最高價氧化物對應的水化物的酸性 H₂CO₄gt; HEO₄ 答案：B教師點撥： _{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，其氫化物的酸性越強，氫化物的穩定性越強？

答案：隨著元素非金屬性的增強，其形成的氫化物穩定性會逐步提升，同時，該元素最高價氧化物對應的水化物酸性也會逐漸增強，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.元素周期律的實質是原子質子數的變化引起的？

答案：元素周期律的實質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的周期性變化

八、教學反思

本節課均是化學概念原理知識，嚴密的邏輯性在教學過程中尤為重要。

從備課來看，我翻閱了各種版本的教材、教學參考和眾多的文獻資料，進行了充分的準備，要給學生一碗水，自己要有一桶水。

從教學內容來看，我如期完成了本節課的教學目標。我邊講課邊做實驗，能激發學生的興趣，每次學生一看到有實驗就很興奮，從而體驗到在做中學的樂趣，充分體驗化學是一門實驗的科學。

從教學效果來看，大部分學生基本掌握了課堂知識，我通過檢查學生作業、尋找學生易錯點和難理解的地方及與學生談心來進一步了解學情，進行針對性的修正，為下次課堂做準備。

另外，這節課內容多、時間緊，以至于不能跟學生多進行互動，不能更好地把握學生的掌握情況。在今后的教學中，我要更加仔細地打磨每一節課，課后堅持自我反思，不斷提升專業技能，使課程內容更加豐富，課堂更加有趣，讓學生更加積極主動地學習。

（作者單位：寶安中學高中部）

編輯：趙飛飛