高中化学第1章物质结构元素周期律第3节化学键2.docx

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高中化学第1章物质结构元素周期律第3节化学键2

2018高中化学第1章物质结构元素周期律第3节化学键2

第三节化学键

一、教学设计

初中化学中介绍了离子的概念，学生知道Na+和Cl-由于静电作用结合成化合物NaCl，又知道物质是由原子、分子和离子构成的，但并没有涉及到离子化合物、共价化合物以及化学键的概念。

化学2的化学键内容，目的是使学生进一步从结构的角度认识物质的构成，从而揭示化学反应的实质。

本节教学重点：

离子键、共价键的概念；离子化合物和共价化合物的概念；化学键的概念；化学反应的实质。

本节教学难点：

化学键的概念；化学反应的实质。

本节教材涉及的化学基本概念较多，内容抽象。

根据高一学生的心理特点，他们虽具有一定的理性思维能力，但抽象思维能力较弱，还是易于接受感性认识。

因此，本节课的教学，应低起点，小台阶，充分利用现代化教学手段，进行多媒体辅助教学，来突出重点，突破难点。

1.关于离子键的教学设计

教学流程：

提出问题→实验（钠和氯气的反应）→进行表征性抽象→再进行原理性抽象→得出结论（离子键的定义）→离子键的形成条件→离子键的实质→构成离子键的粒子的特点→离子化合物的概念→实例→反思与评价。

说明：

问题创设──

（1）分子、原子和离子是怎么构成物质的呢？

（2）为什么物质的种类远远地多于元素的种类呢？

表征性抽象──通过钠和氯气反应产生白色固体的实验，得出结论（生成氯化钠）。

原理性抽象──制作三维动画从微观的角度模拟氯化钠的形成，化静为动，变抽象为形象，增强学生的感性认识，降低难点，得出离子键的概念。

反思与评价──利用5分钟左右的时间，针对离子键概念的内涵和外延以及电子式的写法进行练习，强化对概念的理解、应用及化学用语书写的规范性。

2.关于共价键的教学设计

教学流程：

复习离子键及氢气和氯气的反应→提出新问题（氯化氢的形成原因？

）→原理性抽象→得出结论（共价键的定义）→共价键的形成条件→构成共价键的粒子的特点→共价键的实质→共价化合物的概念→共价键的种类（极性共价键和非极性共价键）→离子键和共价键的概念辨析→归纳总结出化学键的定义→化学反应的实质→教学评价。

说明：

教学手段──关于共价键形成过程的教学，仍然可以采用多媒体制作动画的方式呈现。

教学方法──通过对离子键、共价键的比较，归纳抽象出化学键的概念。

教学评价──10分钟课堂测验反馈。

二、活动建议

【实验1-2】

钠和氯气反应实验的改进建议及说明：

1.教材中演示实验的缺点：

（1）钠预先在空气中加热，会生成氧化物，影响钠在氯气中燃烧；

（2）预先收集的氯气在课堂演示时可能不够；（3）实验过程中会产生少量污染。

2.改进的装置（如图1-2）。

3.实验步骤：

（1）取黄豆大的钠，用滤纸吸干表面的煤油放入玻璃管中，按图示安装好；

（2）慢慢滴入浓盐酸，立即剧烈反应产生氯气；（3）先排气至管内有足够氯气时，加热钠，钠熔化并燃烧。

4.实验现象：

钠在氯气中剧烈燃烧，火焰呈黄色且有白烟，反应停止后，管壁上可观察到附着的白色固体。

5.改进实验的优点：

（1）整个实验过程中氯气保持一定浓度和纯度，避免发生副反应。

（2）安全可靠，污染少。

6.实验条件控制：

（1）高锰酸钾要研细；

（2）盐酸质量分数为30%～34%。

三、问题交流

电子式是高中化学的重要化学用语，关于电子式的教学，必须使学生明确：

1.电子式中的电子数是指最外层电子数，而不是指电子总数；

2.阳离子、阴离子电子式的区别；

3.离子电子式中的电荷数与元素化合价表示方法的区别；

4.表示离子键和共价键的电子式的区别；

5.“用电子式表示结构”和“用电子式表示分子的形成过程”是不同的，不要混淆。

四、习题参考

2.稀有气体最外层电子已达到2个或8个电子的稳定结构。

4.

（1）非极性键   

（2）非极性键   （3）极性键   （4）极性键   （5）极性键

教学资源

1.元素周期律和元素周期表的重要意义

元素周期律和周期表，揭示了元素之间的内在联系，反映了元素性质与它的原子结构的关系，在哲学、自然科学、生产实践各方面都有重要意义。

（1）在哲学方面，元素周期律揭示了元素原子核电荷数递增引起元素性质发生周期性变化的事实，有力地论证了事物变化的量变引起质变的规律性。

元素周期表是周期律的具体表现形式，它把元素纳入一个系统内，反映了元素间的内在联系，打破了曾经认为元素是互相孤立的形而上学观点。

通过元素周期律和周期表的学习，可以加深对物质世界对立统一规律的认识。

（2）在自然科学方面，周期表为发展物质结构理论提供了客观依据。

原子的电子层结构与元素周期表有密切关系，周期表为发展过渡元素结构、镧系和锕系结构理论、甚至为指导新元素的合成、预测新元素的结构和性质都提供了线索。

元素周期律和周期表在自然科学的许多部门，首先是化学、物理学、生物学、地球化学等方面，都是重要的工具。

（3）在生产上的某些应用

由于在周期表中位置靠近的元素性质相似，这就启发人们在周期表中一定的区域内寻找新的物质。

①农药多数是含Cl、P、S、N、As等元素的化合物。

②半导体材料都是周期表里金属与非金属接界处的元素，如Ge、Si、Ga、Se等。

③催化剂的选择：

人们在长期的生产实践中，已发现过渡元素对许多化学反应有良好的催化性能。

进一步研究发现，这些元素的催化性能跟它们原子的d轨道没有充满有密切关系。

于是，人们努力在过渡元素（包括稀土元素）中寻找各种优良催化剂。

例如，目前人们已能用铁、镍熔剂作催化剂，使石墨在高温和高压下转化为金刚石；石油化工方面，如石油的催化裂化、重整等反应，广泛采用过渡元素作催化剂，特别是近年来发现少量稀土元素能大大改善催化剂的性能。

④耐高温、耐腐蚀的特种合金材料的制取：

在周期表里从ⅢB到ⅥB的过渡元素，如钛、钽、钼、钨、铬，具有耐高温、耐腐蚀等特点。

它们是制作特种合金的优良材料，是制造火箭、导弹、宇宙飞船、飞机、坦克等的不可缺少的金属。

⑤矿物的寻找：

地球上化学元素的分布跟它们在元素周期表里的位置有密切的联系。

科学实验发现如下规律：

相对原子质量较小的元素在地壳中含量较多，相对原子质量较大的元素在地壳中含量较少；偶数原子序的元素较多，奇数原子序的元素较少。

处于地球表面的元素多数呈现高价，处于岩石深处的元素多数呈现低价；碱金属一般是强烈的亲石元素，主要富集于岩石圈的最上部；熔点、离子半径、电负性大小相近的元素往往共生在一起，同处于一种矿石中。

在岩浆演化过程中，电负性小的、离子半径较小的、熔点较高的元素和化合物往往首先析出，进入晶格，分布在地壳的外表面。

有的科学家把周期表中性质相似的元素分为十个区域，并认为同一区域的元素往往是伴生矿，这对探矿具有指导意义。

2.元素的金属性与非金属性跟原子结构的关系

从化学的观点来看，金属原子易失电子而变成阳离子，非金属原子易跟电子结合而变成阴离子。

元素的原子得失电子的能力显然与原子核对外层电子特别是最外层电子的引力有着十分密切的关系。

原子核对外层电子吸引力的强弱主要与原子的核电荷数、原子半径和原子的电子层结构等有关。

我们常用电离能来表示原子失电子的难易，并用电子亲合能来表示原子与电子结合的难易。

从元素的一个最低能态的气态原子中去掉1个电子成为一价气态阳离子时所需消耗的能量叫该元素的第一电离能，从一价气态阳离子中再去掉1个电子所需消耗的能量叫第二电离能，单位常用电子伏特（eV）。

电离能的数据表明，同主族元素从上到下电离能减小，即越向下，元素越易失去电子。

同周期元素从左到右，电离能增大。

一般说来，元素的电离能数值越大，它的金属性越弱。

原子的电子亲合能是元素的一个气态原子获得1个电子成为一价气态阴离子时所放出的能量。

电子亲合能越大，元素的原子就越容易跟电子结合。

一般说来，元素的电子亲合能越大，它的非金属性越强。

元素的原子在化合物分子中把电子吸引向自己的本领叫做元素的电负性。

元素的电负性同电离能和电子亲合能有一定的联系。

我们可把电负性的数值作为元素金属性或非金属性的综合量度。

金属的电负性较小，金属的电负性越小，它的活动性越强。

非金属的电负性较大，非金属的电负性越大，它的活动性也越强。

同一周期中，各元素的原子核外电子层数相同，但从左到右，核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，电离能趋于增大，失电子越来越难，得电子能力逐渐增强，因此金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

在短周期中这种递变很显著，但在长周期中，自左至右，元素的金属性减弱很慢。

因为长周期中过渡元素增加的电子进入尚未填满的次外层，即填入d轨道（第六周期镧系元素电子进入倒数第三层，即填入f轨道），所以在长周期的前半部各元素的原子中，最外层电子数不超过2个，由于这些元素的原子半径和电离能依次仅略有改变，因此金属性减弱很慢。

在长周期的后半部分各元素的原子中，最外层上的电子数依次增加，因此金属性的减弱和非金属性的增强才变得显著。

在各主族内，从上到下，随原子序数的增加，虽然原子的核电荷数是增加了，但原子的电子层数也随着增多，原子半径也增大，内层电子的屏蔽效应也加大。

由于这些原因，原子核对外层电子的引力减弱，原子易失去电子，因而元素的金属性也增强。

3.元素周期表的终点在哪里？

1869年俄国化学家门捷列夫将当时已发现的63种元素列成元素周期表，并留下一些空格，预示着这些元素的存在。

在元素周期表的指导下，人们“按因索骥”找出了这些元素。

元素种类到底是否有限？

周期表有否终点？

20世纪30～40年代，人们发现了92号元素，就有人提出92号是否是周期表的最后一种元素。

然而从1937年起，人们用人工合成法在近50年时间又合成近20种元素，元素周期表的尾巴增长了。

这时又有人预言，105号元素该是周期表的尽头了，其理由是核电荷越来越大，核内质子数也越来越大，质子间的排斥力将远远超过核子间作用力，导致它发生蜕变，然而不久，又陆续合成了106～109号元素。

这些元素存在的时间很短，如107号元素半衰期只有2μs，照此推算元素周期表是否到尽头了？

1969年起，理论物理学家从理论上探索“超重元素”存在的可能性，他们认为具有2，8，14，28，50，82，114，126，184等这些“幻数”的质子和中子，其原子核比较稳定，这就是说，随着原子序数的递增，其原子核不一定不稳定。

因此在109号元素之后还能合成一大批元素，这样，第七周期32种元素将会被填满，第八周期也将填满（按理论计算，第八周期元素共50种，其中7种主族元素，1种惰性元素，10种过渡元素或副族元素，还有32种超锕系元素，列在元素周期表锕系元素的下方）。

然而理论的唯一检验标准是实践，能否不断合成新元素至今还是一个谜，科学家将上天（如到月球）入地（如海底）或反复在粒子加速器中进行实验，企图合成新元素，其结果将会如何，人们正拭目以待。

更为有趣的是，有些科学家还提出元素周期表可以向负方向发展，这是由于科学上发现了正电子、负质子（反质子），在其他星球上是否存在由这些反质子和正电子以及中子组成的反原子呢？

这种观点若有一朝被实践证实，元素周期表当然可以出现核电荷数为负数的反元素，向负向发展也就顺理成章了。

4.化学键理论发展简介

化学键理论应该回答原子怎样形成分子（或晶体），以及分子为什么可以稳定存在等问题。

历史上曾出现各种理论，从贝采里乌斯的二元学说起，到热拉尔的类型论、凯库勒和布特列洛夫的结构理论、维尔纳的配位理论、路易斯等的电子理论等，经过了一个多世纪的努力，终于逐渐形成现代的化学键理论。

1812年，贝采里乌斯发表了二元学说。

当时已知道水经电解后，氢气从负极析出，氧气从正极析出。

他从电解现象中得到启发，认为每种化合物都是由电性相反的两部分组成。

电解时，正的部分在负极析出，负的部分则在正极析出。

例如，

它们靠正电性和负电性两部分以静电吸引结合而成稳定分子。

二元学说较好地解释无机化合物，解释有机化合物则遇到了困难。

热拉尔完全抛