Ученики на Учителя.com


Разработка урока "Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева"

1
Разработка по химии: «Периодический закон и Периодическая система
химических элементов Д. И. Менделеева»
Цель: осуществить проверку и коррекцию знаний учащихся о периодическом законе и периодической
системе; формирование мировоззренческих понятий.
Задачи:
а) образовательная: обобщить, расширить и систематизировать знания учащихся о периодическом законе и
периодической системе; закрепить умения учащихся активно пользоваться приобретёнными знаниями о
периодическом законе, строении атомов, о типах химической связи; раскрывать содержание периодического
закона на конкретных примерах.
б) воспитательная: воспитание чувства сопричастности общему делу, умения работать коллективно,
оценивать свои знания и возможности в достижении положительных результатов.
в) развивающая: развитие умений сравнивать, анализировать, обобщать, делать выводы; развитие
практических умений работы с химическим оборудованием и реактивами; развитие познавательных
способностей, мышления, внимания, интереса к предмету и процессу познания.
Тип урока: повторительно-обобщающий.
Форма урока: общественный смотр знаний.
Методы: общие-словесные, логические, метод самостоятельной работы, практический метод, проблемно-
поисковый.
Оборудование: периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева (настенная таблица и
раздаточный материал на столы учащихся), портрет Д.И. Менделеева, карточки с заданиями.
Вопросы:
Открытие Периодического закона. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева.
Значение Периодического закона и Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева для развития науки
и понимания химической картины мира.
2
1. Теоритическая часть.
Периодический закон Д.И.Менделеева основной закон химии. Современная формулировка периодического
закона. Строение таблицы Д.И.Менделеева.
Периодический закон был открыт 35-летним профессором химии Д.И.Менделеевым в 1869 году, а в 1871 году
сформулировал закон.
Он гласит: « Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел,
ими образующих, стоят в периодической зависимости… от их атомных масс».
Графическим изображением периодического закона является периодическая система химических элементов
Д.И.Менделеева.
Периодическую систему химических элементов Д.И.Менделеева рассматривают как классификацию атомов по строению
их электронных оболочек. Д.И.Менделеев исходил из убеждения, что в основу классификации должна быть положена –
атомная масса, от которой должны находиться в зависимости все остальные свойства. Д.И.Менделеев расположил все
известные элементы в порядке возрастания их атомных масс. При переходе от Li – лития к F– фтору происходит
ослабление металлических свойств и усиление неметаллических свойств с одновременным усилением валентности.
Переход от F– фтора к следующему по значению атомной массы элементу Na – натрию сопровождается скачкообразным
изменением свойств и валентности, причем Na – натрий во многом повторяет свойства Li – лития, но натрий более
активный и тоже одновалентный (I) металл. Mg – магний во многом сходен с Be (оба 2-х валентны, проявляют
металлические свойства, но химическая активность их выражена слабее, чем у лития и натрия). Al – алюминий,
следующий за Mg – магнием во многом сходен с B – бором, валентность – III. Как близкие родственники похожи Si –
кремний и углерод – C, P – фосфор и азот – N, сера – S и кислород – O, хлор – Cl и фтор – F. При переходе к следующему
элементу калию – K опять происходит скачек в изменении валентности и химических свойств. Третий ряд аналогичен
второму ряду.
В естественном ряду элементов т.е. элементов, расположенных в порядке возрастания атомной массы, их
химические свойства изменяются не монолитно, а периодически.
Таблица состоит из 10 горизонтальных рядов (7 периодов) и 8 вертикальных столбцов называемых группами. Номер
группы равен числу валентных электронов в атоме и, следовательно, высшей положительной степени окисления.
В 1 горизонтальном ряду только два элемента водород – H и гелий – He. Второй и третий ряды образуют периоды по 8
элементов, причем каждый из периодов начинается щелочным металлом (Na, Li) и заканчивается инертным элементом
(Ne – неон, Ar – аргон).
Период – это горизонтальный ряд элементов с одинаковым числом электронных слоёв или уровней. В каждом периоде
элементы расположены в порядке возрастания заряда ядер атомов, и в пределах периода количество электронов во
внешнем слое возрастает от 1 до 8. Номер периода равен числу электронных слоёв или уровней в атомах.
4 ряд также начинается щелочным металлом калием, но в отличие от предыдущих рядов он не заканчивается инертным
элементом. В 5 ряду продолжается последовательное изменение свойств. Эти два ряда образуют четвёртый большой
период, состоящий из 18 элементов. 6 и 7 ряды образуют пятый большой период, состоящий из 18 элементов. Шестой
период состоит из 32 элементов, седьмой – из 24 (незаконченный). В 8 ряду после La
*
– лантана (57 порядковый номер)
идут 14 элементов, очень сходные с ним по свойствам – называют лантаноидами (они вынесены ниже таблицы в
отдельный ряд). В 10 ряду после актиния - Ac
**
идут 14 элементов – актиноиды, которые выделены в самостоятельный
ряд.
Каждая группа на две подгруппы: главную – А и побочную – В. Главную подгруппу – А составляют элементы второго и
третьего периодов и сходные с ними по химическим свойствам элементы больших периодов. Побочную подгруппу - В
составляют только металлы - элементы больших периодов.
В VII группе главную подгруппу составляют активные неметаллы: F, Cl, Br, J, At, тогда как у элементов побочной
подгруппы Mn, Tc – преобладают металлические свойства.
VIII группа элементов занимает особое положение. Она состоит из 9 элементов, разделённых на три триады и подгруппы
инертных элементов.
Значение периодического закона и системы элементов Д.И.Менделеева.
«Периодическому закону не грозит разрушение, а обещаются только надстройка и развитие» - Д.И.Менделеев.
Д.И.Менделеев совершил научный подвиг. Открытие периодического закона и создание системы элементов
имело огромное значение не только для химии, но и для всего естествознания в целом. Оно обогатило человеческое
знание одной из фундаментальных закономерностей природы.
С открытием периодического закона появилась возможность предсказывать описывать новые элементы и их
соединения.
Были исправлены атомные массы многих элементов, заполнены все «пустые клетки» в таблице, а также открыты
трансурановые элементы.
Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева оказали огромное влияние на
развитие науки, техники, явились толчком к исследованиям строения атома.
Основные понятия о строении атома (протоны, нейтроны, электроны, их число, движение электронов, число
оболочек, формы электронных облаков).
Строение атома: ядро и электронная оболочка. Ядро состоит из протонов и нейтронов.
Протоны - р, масса 1 протона равна 1, заряд условно принят +1. Число протонов в атоме определяется по порядковому
номеру элемента.
Например: порядковый номер Ca - 20, значит у кальция в ядре 20 протонов и его заряд +20.
Кроме протонов в ядре содержатся нейтроны - n
°
. Масса 1 нейтрона равна 1, заряд - 0, частица нейтральная. Число
нейтронов равно n
°
= А – N, т.е. атомной массе минус порядковый номер элемента.
3
Например: Р – фосфор, атомная масса 31, порядковый номер 15, значит число нейтронов равно n
°
= А – N n
°
= 31 -15 = 16
Вокруг ядра, по собственным орбиталям, вращаются электроны. Электроны обозначаются . Масса 1 электрона равна 1/
1840, т.е. 1840 раз меньше 1 протона или нейтрона. Заряд условно принят равный 1. Число электронов равно числу
протонов и равно порядковому номеру элемента.
Атом в целом электронейтрален.
Ag J Fe
р 47 53 26
n
°
60 73 30
47 53 26
Электроны находятся в сложном движении, т.е. движутся вокруг ядра, вокруг собственной оси и одновременно
совершают колебательные движения от ядра к ядру. Так как всё это происходит с большими скоростями, то создается
впечатление, что электрон как бы находится в одно и то же время в любой точке вокруг ядра, образуя электронное
облако. Электроны, которые находятся близко к ядру образуют S – облако
Проекция её на плоскость - окружность Кроме S – облака, электроны образуют р – облака, проекция на плоскость в виде
гантели
Если два и большее число электронов равно удалены от ядра, то запас энергии у них одинаковый, и они находятся на
одном и том же энергетическом уровне или оболочке.
Число оболочек в атоме определяется по номеру периода, в котором находится элемент.
Например: Na - находится в 3 периоде, значит у него 3 оболочки.
Квантовые числа элементов.
Состояние каждого электрона в атоме характеризуется 4 квантовыми числами:
а) Главное квантовое число n - определяет число уровней в атоме и совпадает с номером периода, в котором находится
элемент.
Например: n = 2, значит в атоме две оболочки с электронами, следовательно, элемент находится во втором периоде.
Главное квантовое число n - определяет общий запас энергии электрона и его расстояние от ядра. Чем дальше электрон
удален от атома, тем больше запас энергии. При n = 1 энергия электрона минимальна.
n = 1 К – уровень
n = 2 L – уровень
n = 3 M – уровень
n = 4 N – уровень
n = 5 O – уровень
n = 6 Р – уровень
n = 7 Q – уровень
б) Побочное квантовое число l - определяет форму электронного облака. Его значение на 1 меньше, чем у главного
квантового числа.
По значению побочного квантового числа определяются подуровни.
Например: если n = 1 l = 0, то это s - подуровень
n = 2 l = 0,1, то это s,р - подуровни
n = 3 l = 0,1,2, то это s,р,d - подуровни
n = 4 l = 0,1,2,3 то это s,р,d,f - подуровни
в) Магнитное квантовое число m – определяет направление вытянутости электронного облака в магнитном поле. Это
векторная величина имеет положительные и отрицательные значения в пределах побочного квантового числа.
Например: l = 0, m = 0, то это s – подуровень - одна ячейка
l = 1, m = –1, 0,+1 р – подуровнь - 3 ячейки
l = 2, m = –2, –1, 0,+1,+2 d – подуровнь - 5 ячеек
г) Квантовое спиновое число S определяет направление вращения электрона вокруг собственной оси. Если S = + 1/2, то
электрон вращается вокруг собственной оси по часовой стрелке и условно обозначается ↑.
Если S = – 1/2, то электрон вращается вокруг собственной оси против часовой стрелки и условно обозначается ↓.
Строение атома и распределение электронов по оболочкам у элементов малых и больших периодов.
В 1913 году ученый-Н. Бор развил квантовую теорию строения атома. В основу теории положил следующие постулаты:
электрон может двигаться вокруг ядра атома не по любым орбитам, а по вполне определенным. Число орбит элемента
определяется номером периода. Периодов семь, то значит, различают 1,2,3,4,5,6,7 уровни энергии, которые называются
квантовыми слоями и обозначаются: К, L, М, N, О, P, Q.
Уровни подразделяются на подуровни, которые обозначаются буквами латинского алфавита s, р, d, f.
Первому энергетическому уровню соответствует s – подуровень, второму уровню – два подуровня: s, р, третьему уровню
– три подуровня: s, р, d, четвертому уровню – четыре подуровня: s, р, d, f.
↑↓
Согласно второму принципу Паули: два электрона могут занять одну и ту же
орбиту при условии, что их спины имеют противоположные направления
Согласно принципу Паули:
первый уровень содержит не более 2 электронов
второй – не более 8,
третий – не более 18,
4
четвертый – не более 32 электронов
Если в атоме какой-либо уровень окажется незаполненным, то электроны в нем распределяются в соответствии с
правилом Хунда:
квантовые ячейки заполняются сначала по одному электрону, а затем по другому с противоположно направленным
спином.
а) схема строения атома H +1 )
1е
б) графическое изображение электронной оболочки атома элемента водорода
↑
1s
в) электронная формула элемента водорода 1s
1
Азот - N заряд ядра +7 )
2е
)
5е
1s
2
2s
2
2р
3
↑↓
↑
↑
2s
↑↓
1s
Кислород – O заряд ядра +8 )
2е
)
6е
1s
2
2s
2
2р
4
↑↓
↑↓
↑
2s
↑↓
1s
Калий – К заряд ядра +19 )
2е
)
8е
)
8е
)
1е
1s
2
2s
2
2р
6
3s
2
3p
6
4s
1
↑
4s
↑↓
↑↓
↑↓
3s
↑↓
↑↓
↑↓
2s
↑↓
1s
5
2. Практическая часть.
Практическое занятие № 2
Тема: Описание характерных свойств элемента по его положение в ПСХЭ.
1. Цели:
o образовательные: закрепить понятия «химический элемент», «атом», «изотоп», формулировки
периодического закона, знания о строение атома; научить характеризовать химические элементы по их
положению в периодической системе, объяснять зависимость свойств веществ от их состава и строения,
составлять электронные и электронно – графические формулы атомов;
o развивающие: развивать умения анализировать, сравнивать, обобщать и делать выводы;
o воспитательные: содействовать формированию научного мировоззрения.
2. Обеспечение занятия: таблица «Периодическая система», «Таблица растворимости», «Ряд активности
металлов», инструкции для студентов, тесты.
3. Порядок выполнения:
3.1. Проработка теоретических вопросов, фронтальный опрос.
3.2. Решение заданий (групповое и индивидуальное).
3.3. Тестирование по вариантам.
4. Схема отчета:
4.1. Записать тему и цели практического занятия.
4.2. Записать решение задач.
4.3. Решить свой вариант самостоятельной работы, решение записать в тетрадь и сдать на проверку
преподавателю.
5. Анализ преподавателем выполнения работы.
6. Рекомендуемая литература:
1. Саенко О. Е. Химия. Учебник для колледжей. Ростов на Дону, 2010.
2. Габриелян О. С. Химия. Учебник для студентов среднего профессионального образования. –
М.:Академия, 2011.
3. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Химия. Для школьников старших классов и поступающих в
вузы. – М.: ОНИКС 21 век: Мир и образование, 2009. – С. 177–236.
Ход работы:
Вопросы для проработки темы
1. Какие учёные до Менделеева пытались классифицировать химические элементы?
2. В каком году был открыт периодический закон химических элементов, как он сформулирован Д. И.
Менделеевым?
3. Приведите современную формулировку периодического закона Д. И. Менделеева?
4. Как устроена периодическая таблица элементов?
5. Что такое период? Сколько периодов в периодической системе химических элементов?
6. Что такое группа? Сколько групп в периодической системе химических элементов?
7. Что такое подгруппа?
8. Как изменяются свойства элементов (металлические и неметаллические, окислительные и
восстановительные) в периоде?
9. Как изменяются свойства элементов в главной подгруппе?
10. Как определить высшую и низшую валентность элементов по его положению в периодической
системе химических элементов?
11. Как составить формулы высших оксидов и летучих водородных соединений?
12. Как устроен атом? В чем сущность квантово-механической теории строений атома?
13. Как устроено ядро атома? Как рассчитать его состав?
14. В чём отличие протона от нейтрона?
15. Из чего складывается масса и заряд ядра атома?
16. Почему в периодической системе химических элементов атомные массы обозначены дробными
числами?
17. Что такое изотоп?
18. Как определить число электронных уровней в электронной оболочке атома?
19. Как определить число внешних электронов у элемента?
20. Как определить по строению атома, металлом является химический элемент или неметаллом?
3. Обобщение и систематизация.
Задания для группового решения
1) Найдите в периодической таблице элемент, расположенный в IV периоде, в V ряду и проявляющий в
6
кислородном соединении валентность VI. Какова его валентность по водороду?
2) Напишите 3 формулы гидроксидов, четыре формулы кислот, пять формул солей, в состав которых
входили бы только элементы третьего периода.
3) Напишите формулы высших оксидов для элементов с порядковыми номерами 4, 33, 37, 52, 75, 81.
4) Укажите для атомов Sс, Se, Fe:
а) общее число нуклонов; б) число протонов и нейтронов в ядре; в) общее число электронов в атоме.
5) Ядро атома элемента содержит 45 нейтронов, а электронная оболочка атома — 34 электрона. Какой
это элемент и чему равен заряд ядра атома?
6) Масса атома некоторого изотопа равна 127 а. е. м. В электронной оболочке атома содержится 53
электрона. Какой это элемент, сколько протонов и нейтронов содержится в ядре атома?
7) Определите положение элементов в периодической системе (период, группа, подгруппа) по
электронным формулам:
а) 1s22s22p63s23p4; б) 1s22s22p1; в) 1s22s22p63s1; г) 1s22s2; д)
1s22s22p63s23p63d104s24p5.
8) Решите задачу: при взаимодействии 1,11 г щелочного металла с водой образуется 0,16г водорода.
Назовите этот металл.
Задания для индивидуального решения по вариантам
Вариант 1. Описать свойства элементов Na и C по плану.
Вариант 2. Описать свойства элементов Са и F по плану.
План характеристики химического элемента по положению в периодической таблице Д.И.Менделеева.
1. Название химического элемента, его символ.
2. Относительная атомная масса (округлённо до целого числа).
3. Порядковый номер.
4. Заряд ядра атома.
5. Число протонов и нейтронов в ядре атома.
6. Общее число электронов.
7. Номер периода, в котором расположен элемент.
8. Номер группы и подгруппа (главная или побочная), в которой расположен элемент.
9. Схема строения атома (распределение электронов по электронным слоям).
10. Химические свойства простого вещества (металл или неметалл), сравнение характера свойств с
соседями по подгруппе и периоду.
11. Максимальная степень окисления.
12. Формула высшего оксида и его характер (кислотный, амфотерный, основной), характерные реакции.
13. Формула высшего гидроксида и его характер (кислотный, амфотерный, основной), характерные
реакции.
14. Минимальная степень окисления.
15. Формула летучего водородного соединения.
4. Проверка знаний.
Тест «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева»
Вариант №1
А1.Чему равен заряд ядра атома натрия:
1)0; 2)+1; 3)+11; 4)+23
А2. Сколько всего электронов в атоме азота:
1)2; 2)7; 3)14; 4) 5
А3. Что общего в атомах
6
12
С и
6
14
С?
1) масса
атома;
2) число
прото-нов
3) число
нейтро-нов
4) заряд ядра
А4. Изотопы друг от друга отличаются:
1) зарядом ядра;
2) числом нейтронов в ядре;
3) числом протонов в ядре;
4) числом электронов в электронной
оболочке
А5. Число электронов на внешнем слое в ряду элементов Li, Be, B:
1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется
7
А6. Два электронных слоя и семь электронов на внешнем энергетическом уровне имеет элемент:
1) фтор; 2) сера; 3) калий; 4) хлор
А7. Число электронных слоёв в ряду элементов Li, Be, B:
1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется
А8. Атом неона имеет такую же электронную конфигурацию, как ион:
1) Be
2+
2) O
2-
3) O
-
4) Cl
-
В1. Отнесите элементы к соответствующим семействам. Ответ дайте в виде последовательности
цифр, соответствующих буквам.
А) Ca Б) Ni В) S Г) В
1) s – элементы 2) p – элементы 3) d – элементы
В2. В периодах слева направо (выпишите цифры правильных ответов):
1) число электронных уровней увеличивается
2) радиус атома уменьшается
3) заряд ядра атомов уменьшается
4) неметаллические свойства простых веществ усиливаются
5) число валентных электронов возрастает
6) электроотрицательность ослабевает
C1. Определите число протонов в атоме элемента, 0,09 моль атомов которого имеет массу 2,43 г
Вариант №2
А1.Чему равен заряд ядра атома хлора:
1) 0; 2) +7; 3) +17; 4) +35,5.
А2. Сколько всего электронов в атоме лития:
1)1; 2)3; 3)7; 4) 4
А3. Что общего в атомах
8
16
О и
8
17
О?
1) масса
атома;
2) число
прото-нов;
3) число
нейтро-нов
4) заряд ядра
А4. Изотопы друг от друга отличаются:
1) зарядом ядра;
2) числом нейтронов в ядре;
3) числом протонов в ядре;
4) числом электронов в электронной
оболочке
А5. Число электронов на внешнем слое в ряду элементов N, O, F:
1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется).
8
А6. Четыре электронных слоя и один электрон на внешнем слое имеет элемент:
1) фтор; 2) литий; 3) калий; 4) хлор
А7. Число электронных слоёв в ряду элементов N, O, F:
1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется)
А8. Электронная конфигурация иона К
+
такая же, как у атома:
1) Na 2) Cu 3) Ca 4) Ar
В1. Отнесите элементы к соответствующим семействам. Ответ дайте в виде последовательности
цифр, соответствующих буквам.
А) Cu Б) Na В) Al Г) Ва
1) s – элементы 2) p – элементы 3) d – элементы
В2. В группах, в главных подгруппах сверху вниз (выпишите цифры правильных ответов):
1) число электронных уровней увеличивается
2) радиус атома уменьшается
3) заряд ядра атомов увеличивается
4) неметаллические свойства простых веществ усиливаются
5) число валентных электронов возрастает
6) электроотрицательность ослабевает
С1. Определите число атомов в 7 г элемента, в ядре атома которого имеется 7 протонов.
Химический диктант
Заполните пропуски в тексте:
1. Место химического элемента в периодической системе химических элементов
определяется количеством _________________ в ядре атома.
2. Число энергетических уровней в атоме определяется по номеру____________.
3. Свойства химических элементов определяется числом_____________ , находящихся
на ____________________________________________.
4. Дайте определение электоронного
облака_______________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________
5. Изотопами называют разновидности атомов с одинаковым
колочеством_________________, но разным количеством______________.
6. Максимальное число электронов на энергетическом уровне можно рассчитать по
формуле__________________________________________.
7. На внешнем энергетическом уровне атомов элементов главных подгрупп количество
электронов равно_____________________________________.
8. Какую электронную схему стороения имеет
магний?_______________________________________________________
9. Какой химический элемент имеет строение внешнего энергетического уровня
3s
2
3p
5
?__________________________________________________
10. Скачкообразность в изменении свойств элементов
объясняется__________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
____________________
9
Используемая литература:
1. Большая советская энциклопедия. Главный редактор Введенский Б.А.,
второе издание, т.26., государственное научное издательство «БЭС».
Химия 11кл. Габриелян О.С., Лысова Г.Г. М., Дрофа, 2004.
Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии, т.1 . М., Мир, 1982.
4. Метерлинк М. «Синяя птица». М. Терра, 1996.
5. Поурочные планы по учебнику Габриеляна О.С. Химия 11кл. Автор-соствитель Денисова
В.Г., Волгоград, 2003.
6. Кузьменко Н.Е.,Еремин В.В., Попов В.А. Начала химии 1 том. М., «Экзамен», 2002.
7. Фигуровский Н.А.История химии. М., «Просвещение», 1979.
8. Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Настольная книга учителя. Химия 11 класс. М., «Дрофа»,
2003.
9. Менделеев Д.И. Периодический закон. М.,1958.
Скачать материал

Химия - еще материалы к урокам: