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1、目录第一章 物质结构 元素周期律1本章说明1教学建议第一节 元素周期表2第二节 元素周期律5第三节 化学键6教学资源8第二章 化学反应与能量14本章说明14教学建议第一节 化学能与热能17第二节 化学能与电能23第三节 化学反应的速率和限度31教学资源36第三章 有机化合物42本章说明42教学建议第一节 最简单的有机化合物甲烷43第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料46第三节 生活中两种常见的有机物48第四节 基本营养物质50教学资源51第四章 化学与可持续发展 59本章说明59教学建议第一节 开发利用金属矿物和海水资源61第二节 化学与资源综合利用、环境保护64教学资源67第一章 物质结构
2、 元素周期律本 章 说 明一、教学目标1.能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在元素周期表中的位置。2.在初中有关原子结构知识的基础上，了解元素原子核外电子排布。3.通过有关数据和实验事实，了解原子结构与元素性质之间的关系。知道核素的涵义；认识原子结构相似的一族元素在化学性质上表现出的相似性和递变性；认识元素周期律。4.认识化学键的涵义，通过实例了解离子键和共价键的形成。 二、内容分析1.地位和功能物质结构和元素周期律是化学的重要理论知识，也是中学化学教学的重要内容。通过学习这部分知识，可以使学生对所学元素化合物等知识进行综合、归纳，从理论进一步加深理解。同时，作为理论指导，也为学生继续学
3、习化学打下基础。这部分知识既是化学 2(必修)的内容，也是选修化学的基础。2.内容的选择与呈现根据课程标准，有关物质结构和元素周期律的知识，在必修模块和选修模块中均有教学要求，作为必修模块中的内容，比较简单、基础，较系统地知识将在选修模块中安排。在初中化学的基础上，进一步介绍原子核外电子排布。教材没有具体介绍原子核外电子排布的规律，而是直接给出了 118 号元素原子核外电子的排布，让学生从中发现一些简单规律。较系统的知识将在选修模块中继续学习。教材将原子结构与元素性质的关系以及元素周期律作为重点内容。以碱金属和卤族元素为代表介绍同主族元素性质的相似性和递变性；以第三周期元素为代表介绍元素周期律
4、。将元素性质、物质结构、元素周期表等内容结合起来，归纳总结有关的化学基本理论。在初中化学的基础上，通过离子键和共价键的形成，以及离子化合物和共价化合物的比较，使学生认识化学键的涵义。本章内容虽然是理论性知识，但教材结合元素化合物知识和化学史实来引入和解释，使理论知识与元素化合物知识相互融合，以利于学生理解和掌握。注：教科书章图中选用的原子球塔，位于比利时首都布鲁塞尔西北，为该市标志性建筑之一。3.内容结构本章以元素周期表和元素周期律为框架，先介绍元素周期表，再通过一些事实和实验归纳元素周期律。第一节从化学史引入，直接呈现元素周期表的结构。在学生了解一些元素性质和原子结构示意图的基础上，以周期表
5、的纵向结构为线索，以碱金属和卤族元素为代表，通过比较原子结构(电子层数，最外层电子数)的异同，突出最外层电子数的相同；并通过实验和事实来呈现同主族元素性质的相似性和递变性。帮助学生认识元素性质与原子核外电子的关系。在此基础上，提出元素性质与原子核的关系，并由此引出核素和同位素的有关知识。第二节以周期表的横向结构为线索，先介绍原子核外电子排布，突出电子层数的不同和最外层电子数的递增关系，以第三周期元素为代表，归纳出元素周期律。第三节在前两节的基础上介绍化学键。使学生进一步认识物质结构的知识，以及化合物的形成和化学反应的本质。三、课时建议第一节 元素周期表 2 课时第二节 元素周期律 3 课时第三
6、节 化学键 3 课时复习和机动 2 课时第一章 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
7、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。 农药多数是含 Cl、P、S、N、As 等元素的化合物。 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。 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
8、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。 耐高温、耐腐蚀的特种合金材料的制取：在周期表里从B 到B 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。 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
9、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
10、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
11、。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
12、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
13、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 3040 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
14、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 106109 号元素。这些元素存在的时间很短，如 107号元素半衰期只有 2 s，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
