《鹼金屬》

《鹼金屬》

本詞條針對全日制普通中學人民教育出版社教科書化學第二冊第一章第一節的內容,採用“提出問題——做出假設——設計方案——實驗驗證——得出結論——解釋反思——表達交流”的流程完成教學過程的設計。

眾多金屬元素中,鹼金屬元素是比較特殊的一組,它們位於元素周期表中第一主族,最外層只有一個電子,因而化學性質極其活潑。在日常生活中,Li元素是手機鋰電池中不可缺少的,Na、K元素在人的身體維持著滲透壓的平衡等等。通過本章的學習,我們對活潑金屬的性質和套用會有更深一步的了解,同時增加同學們學習化學的興趣。

“【說明】:此教學設計任務由南京曉莊學院現代教育技術課程老師yqiong參與教師-維基星光計畫進行wiki教學而發布。此詞條為範例詞條,由律曉鑫選定主題並負責、參與現代教育技術課程的所有同學協作共同完成!”

一、基本信息:

科目:高一化學

教學對象: 高一學生
課時:共2課時
第一課時:鹼金屬元素的原子結構和鹼金屬的性質。
第二課時:焰色反應及相關練習。

教學環境:

第一課時:投影儀、鐵架台(帶鐵圈)、石棉網、酒精燈、燒杯、玻片、水、金屬鈉、鉀、酚酞溶液。
第二課時:投影儀、酒精燈、裝在玻棒上的鉑絲,Na2CO3、CuSO4、KCl、BaCl2、CaCl2溶液、藍色鈷玻璃

二、學習者特徵分析

由於學生中難免會存在知識技能基礎差,學習興趣不濃的情況,而本節課實驗又多且易做,所以應儘量在教師的啟發引導下讓學生動手、動眼、動口,充分調動學生的積極性,同時,分設不同層次的問題,進行探究,最大程度地挖掘學生的潛能,對於習題使學生對同類習題合併找差別,一題多解找簡法,典型習題開拓知識。
在已經學習了元素周期表的基礎上學習鹼金屬元素,更加有利於學生回顧、掌握和利用已經學習過的內容,同時吸取新的知識,拓展已有的知識領域。

三、學習內容分析:

本節主要包含兩個主要內容:鹼金屬元素的原子結構及其單質的性質、焰色反應。

其中前一部分是本節的重點,也是本章的難點。

第一部分內容中,先由對學生的提問,讓學生對已經學過的信息進行加工,由鹼屬元素原子結構的特點推測氣可能有的性質。為後面學習它們的化學性質打好基礎,因為結構決定性質,結構的相同點和遞變性,完全可以大膽的預測其化學性質的相似性和遞變性。然後利用實驗事實驗證推測的正確性,這樣的學習順序是對學生科學的學習方法和學習態度的培養。

教材在重點介紹了鈉的有關知識之後,由個別到一般,進一步歸納出鹼金屬性質的相似性與遞變性,以及與核外電子排布的關係,從知識基礎、科學方法等方面為介紹元素周期律和元素周期表等打基礎,使將來元素周期律的引出能夠做到“水到渠成”。同時,在學習了一般性質的同時,了解由於結構的差異引起的特殊性質,對鹼金屬元素進一步掌握。

第二部分內容中,主要介紹了鈉和鉀的焰色反應,以及它的正確操作和套用。
第三部分內容中,讓學生閱讀材料“金屬鉀的發現”,意在激發學生的學習興趣,對學生進行化學史的教育。

四、教學目標分析

(知識與技能,過程與方法,情感態度與價值觀)
1.知識技能目標:使學生了解鹼金屬的元素符號和核電荷數;掌握鹼金屬化學性質,並能運用原子結構的初步知識來了解它們性質上的相似性及其遞變性,為今後學習元素周期律等打好基礎;了解鹼金屬的物理性質,了解鹼金屬單質的保存方法
2.能力方法目標:通過分析、總結鹼金屬單質的性質變化規律,使學生了解學習最外層電子數相同的一族元素知識的一般方法;通過對鈉、鉀與水反應實驗現象的觀察分析,培養學生的觀察能力、對比能力、分析能力,同時培養學生透過現象看本質、抓住事物內在的不同和聯繫的學習方法。
3.情感態度目標:通過鹼金屬物理性質與化學性質遞變規律的學習,對學生滲透“量變引起質變”,內因與外因的關係等辯證唯物主義觀點。

五、教學重點與難點

重點:鹼金屬元素的性質、反應規律和一些元素反應的特殊性,進一步理解原子結構與性質及其套用的關係。
難點:科學方法模式的訓練,鹼金屬的化學性質。

六、教學策略的選擇與設計

啟發式教學法
歸納法 (探究歸納法)
 數據分析 → 找出規律 → 理論假設 → 設計實驗 → 實施實驗驗證 → 得出結論(上升到理論) → 介紹焰色反應(實驗講授法)

七、教學過程與媒體資源

[提問]鹼金屬元素包括哪幾種元素?
[板書]鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鍅(Fr)。
[引入]這些元素之間存在著某種內在聯繫,這種內在聯繫是什麼呢?下面我們將從它們的結構特徵和性質等方面來進行探討。由於鍅是放射性元素,暫不討論。
[板書]第三節鹼金屬元素
一、鹼金屬元素的原子結構和鹼金屬的性質
(一)鹼金屬元素的原子結構

[投影](表2-2鹼金屬元素的原子結構)
[討論]分析表2-2中鹼金屬元素的原子結構,可發現什麼規律?(前後四人為一組,展開討論)
[板書](學生小結)
1.相同點:最外電子層上都只有1個電子。
2.遞變規律:從鋰到銫核電荷數增大,電子層數逐漸增多,原子半徑逐漸增大。
[講述]鹼金屬元素在原子結構上有一定的相似性及遞變規律。我們知道,結構決定性質,因此,我們可以推測鹼金屬在性質上也存在相似性和遞變規律。下面,我們先研究它們的物理性質,請同學們先閱讀教材表2-1及相關內容,然後進行下列討論。
[討論]鹼金屬的主要物理性質有哪些相似性及送變規律?
[板書](二)鹼金屬的物理性質

[投影](學生小結)
鹼金屬的物理性質
1.相似性:

(1)銀白色(銫略帶金色)

(2)硬度小

(3)密度小

(4)熔點低

(5)導熱、導電
2.遞變規律:從鋰到銫
(1)密度呈減小趨勢(但鉀反常)
(2)熔點、沸點逐漸降低
[講述]一般地說,隨著原子序數的增加,單質的密度增大。但從Na到K出現了“反常”現象,根據密度公式,Na到K的相對原子質量增大所起的作用小於原子體積增大所起的作用,因此,K的密度比Na的密度小。
通過上面的探討可知,鹼金屬的主要物理性質跟結構一樣存在著相似性及遞變規律。那么在化學性質上是不是也存在著一定的相似性及遞變規律呢?
[討論]根據鹼金屬的原子結構,推測鹼金屬化學性質的相似性和遞變規律。
[學生小結]鹼金屬元素原子的最外層上都只有1個電子,因此,可以推測它們具有相似的化學性質,它們都與鈉相似,都能與氧氣等非金屬以及水等起反應。但由於從鋰到銫核電荷數增大,電子層數增多,所以它們在化學性質上也有一定的差異,也存在遞變規律。
[板書](三)鹼金屬的化學性質
1.鹼金屬與非金屬反應 (O2、S等)

點燃

2Na+O2======Na2O2
[講述]同學們的推測是否正確,還需要通過實驗和事實進行論證。
[學生實驗]用鑷子取一小塊鉀,擦乾表面煤油後,放在石棉網上稍加熱,觀察發生的現象。
[提問]觀察到哪些現象?比較與鈉在空氣中燃燒的現象有什麼差異?
(學生回答)鉀熔化成小球,劇烈燃燒,鉀比鈉在空氣中燃燒更劇烈。
[提問]從上述現象比較鈉與鉀失電子能力強弱和金屬性。
(學生回答)鉀比鈉更易失去電子,金屬性更強。
[講述]鉀燃燒後生成的是比過氧化鉀更複雜的氧化物,由於大綱和教材不要求,我們就不討論了,有興趣的同學可以在課後查閱有關資料進行學習。下面我們觀察鉀與水是如何進行反應的。
[板書]2.鹼金屬與水的反應

2Na+2H2O====2NaOH+H2↑
2K+2H2O====2KOH+H2↑
2Rb+2H2O====2RbOH+H2↑
[教師]預測它們與水反應的劇烈程度並證明理由。
[演示實驗]教材[實驗2-10]。
[提問]在上述實驗中觀察到什麼實驗現象?
(學生回答)鉀塊浮在水面上,熔化成光亮的小球,在水面上迅速遊動,發出嘶嘶聲,溶液變紅。
[提問]鉀、鈉分別與水反應,何者更劇烈?
(學生回答)鉀更劇烈。
[提問]根據上述實驗現象可得出什麼結論?
(學生回答)鉀密度比水的小,熔點較低,與水反應是放熱反應,生成物一種是氫氣,另一種是氫氧化鉀
[課堂練習]寫出鉀與水反應的化學方程式,並標出電子轉移的方向和數目。
[提問]根據上述實驗事實比較鉀與鈉的失電子能力和金屬性強弱順序。
(學生回答)鉀比鈉易失去電子,金屬性更強。
[討論]閱讀教材中鹼金屬反應的有關內容,結合上述兩個實驗,總結鹼金屬性質的有關規律。
(學生小結):
①鹼金屬都能與氧氣反應,從鋰到銫反應越來越劇烈,生成物為氧化物(鋰)、過氧化物(鈉)、比過氧化物更複雜的氧化物(鉀、銣、銫)。
②鹼金屬都能與水反應,生成氫氧化物和氫氣。從鋰到銫與水反應越來越劇烈。
③從鋰到銫,鹼金屬隨著核電荷數增多,原子半徑增大,失電子能力逐漸增強,金屬性逐漸增強。
[投影]鹼金屬的化學性質
相似性:1.都能與氧氣等非金屬反應
4Li+O2==2Li2O
2Na+S==Na2S
2.都能與水反應,生成氫氧化物和氫氣
3.均為強還原劑:M-e-==M+(M代表鹼金屬)
從鋰到銫遞變規律:
1.與氧氣反應越來越劇烈。
2.與水反應越來越劇烈。
3.金屬性逐漸增強。
[敘述]從上面的實驗及大量事實證明,同學們前面根據原子結構所作的推論是合理的,也是正確的,今後我們在學習中要學會這種方法。由於鹼金屬的化學性質都非常活潑,因此,它們在自然界中都以化合態存在,鹼金屬的單質都由人工製得。實驗室保存鹼金屬時,都要密封保存,如把K、Na保存在煤油中。
[投影]鞏固練習
1.下列敘述正確的是()
(A)鋰可以保存在煤油中
(B)鉀在空氣中燃燒生成過氧化鉀
(C)從鋰到銫其密度逐漸增大
(D)從鋰到銫其熔、沸點逐漸降低
2.鹼金屬在與氧氣、氯氣以及水的反應中有什麼共同點?
[小結]結構決定性質,性質反映結構

八、教學流程圖:

鹼金屬結構知識網路圖鹼金屬結構知識網路圖

九、教學評價

本節課從實驗對比和理論分析入手,總結出了鹼金屬元素性質的相似性及遞變規律。

教師在講述本節課的同時,要特別注意啟發,引導學生從物質的結構入手來分析物質的性質並逐漸使學生學會比較的學習方法,以此來培養學生分析問題、解決問題的能力,為以後學習元素周期律知識打下良好的基礎。

清晰地介紹之後,讓學生自己動手練習,使學生即時地掌握。講解時,按照邏輯順序,循序漸進,符合學生接受知識以及深化知識的順序。

十、參考資源

百度有關鹼金屬的課件以及教案

十一、備註與反思

本節課從實驗對比和理論分析入手,總結出了鹼金屬元素性質的相似性及遞變規律。教師在講述本節課的同時,要特別注意啟發,引導學生從物質的結構入手來分析物質的性質並逐漸使學生學會比較的學習方法,以此來培養學生分析問題、解決問題的能力,為以後學習元素周期律知識打下良好的基礎。

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