"Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева в свете строения атома". 11-й класс, урок — подготовка к ЕГЭ

Разделы: Химия

Класс: 11

Цели:

  • обобщить, систематизировать и углубить знания учащихся о строении атома, о состоянии электронов в атомах, о строении электронной оболочки атома, подготовиться к сдаче ЕГЭ;
  • воспитать внимательность, самостоятельность, чувство гордости за достижения российской науки, вызвать интерес к химии.

Оборудование: таблицы: “Периодическая система химических элементов”, “Расположение электронов по орбиталям в атомах первых двадцати элементов”, “Форма электронных облаков и последовательность заполнения подуровней электронами”, опорные схемы, тесты, карточки для опроса, листочки с планами изучения новой темы.

Тип урока: комбинированный.

Форма: самостоятельная работа.

Ход урока

План:

I. Проверка домашнего задания. 3 мин.

II. Актуализация знаний. 3 мин.

III. Формирование новых понятий. 18 мин.

  1. Формулировка периодического закона, данная Д.И.Менделеевым. Отклонения от порядка возрастания атомных масс, причина. Современная формулировка.
  2. Характеристика частиц, входящих в состав атома.
  3. Сходства и различия иона натрия и атома неона, иона хлора и атома аргона.
  4. Связь между строением атома и положением элемента в периодической системе.
  5. Электронное облако, орбиталь.
  6. Формы электронных облаков.
  7. Главное квантовое число.
  8. Расположение электронов в атомах первых двадцати элементов;
  9. размещение электронов в атомах Ве, В, С в возбужденном состоянии.
  10. Расположение электронов в атомах элементов побочных подгрупп.
  11. Эффект “проскока”.
  12. Общее число орбиталей на каждом энергетическом уровне.

IV. Закрепление. 5 мин.

V. Тестирование. 10 мин.

VI. Домашнее задание. 1 мин.

I. Проверка домашнего задания. Опрос по карточкам (приложение 1). Отвечают на вопрос №1.

II. Актуализация знаний.

Перечислите, какие свойства химического элемента можно предсказать по его положению в периодической системе. Правило – “Не повторяться” (если ребята забыли – дополняю сама).

(По положению элемента в периодической системе можно предсказать его металлические и неметаллические свойства: металлы расположены в левой преимущественно нижней части системы, а неметаллы – в ее правой преимущественно верхней части. Можно определить значения максимальной валентности элемента и степени окисления и определить его тип: кислотный, основный или амфотерный. Можно установить формулу основания, если это металл, и определить, к какому типу оно относится: типичное (если оксид обладает только основными свойствами) или амфотерное (если оксид амфотерный). Для неметаллов по формуле кислотного оксида можно написать формулы кислоты и ее солей.

В процессе изучения химии знания о закономерностях периодической системы расширяются и углубляются. Благодаря этому появляются новые возможности предсказания свойств химических элементов и их соединений.

Потрясающий пример возможностей периодической системы продемонстрировал ее создатель Д.И.Менделеев. Он предсказал существование девяти химических элементов, которые вскоре были открыты. Для трех элементов – галлия, германия и скандия - Д.И.Менделеев указал атомную массу, плотность, удельный объем, температуру плавления, отношение к воде и кислороду, формулы важнейших соединений и наиболее надежный метод открытия. Эти предсказания полностью подтвердились).

III. Формирование новых понятий.

Мы с вами, ребята, начали изучать тему “Химический элемент”. Сегодня мы должны рассмотреть строение атомов, электронных оболочек атомов, привести в систему знания, полученные в 8-м классе, рассмотреть строение электронных оболочек атомов элементов побочных подгрупп.

На дом вы получили листочки с планами изучения новой темы, и теперь вместе мы должны разобрать вопросы.

1. Когда был открыт периодический закон? Как сформулировал открытый им закон Д.И.Менделеев? (Периодический закон был открыт 1 марта, по некоторым данным 2 марта,

1869 г. Читается так: “Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов”).

Есть ли в периодической системе отклонения от порядка возрастания атомных масс? (Есть, например, аргон – калий, кобальт – никель, теллур – йод).

В чем же причина отклонения? (У элементов с большим зарядом ядра преобладают легкие изотопы, а у элементов с меньшим зарядом ядра преобладают тяжелые изотопы).

Дайте современную формулировку. (Свойства химических элементов и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов).

Почему формулировка немного изменена? (В то время неизвестно было строение атома).

Как определить заряд ядра атома? (По порядковому номеру элемента).

2. Характеристика частиц, входящих в состав атома.

Из каких частиц состоит атом? (Атом состоит из ядра и электронов, вращающихся вокруг ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Число протонов равно числу электронов, поэтому атом электрически нейтрален).

Назвать число протонов, электронов, нейтронов атома натрия, иона натрия, атома хлора, иона хлора.

(Атома натрия: 11 протонов, 11 электронов, 23-11= 12 нейтронов;

иона натрия: 11 протонов, 10 электронов, 12 нейтронов;

атома хлора: 17 протонов, 17 электронов, 18 нейтронов;

иона хлора: 17 протонов, 18 электронов, 18 нейтронов).

Почему, чтобы найти число нейтронов, мы из массы вычитаем число протонов? (Масса атома слагается из массы протонов и нейтронов. Масса электрона в 2000 раз меньше массы протона и поэтому массу электрона принимаем за 0).

Демонстрация опорного конспекта (приложение 2).

Строение какого химического элемента соответствует формуле иона хлора? (Аргона).

3. Еще какую информацию о химическом элементе мы можем получить по положению в периодической системе? (По номеру периода узнать число энергетических уровней, по номеру группы – число валентных электронов).

4. Что такое электронное облако? (Электроны движутся с громадной скоростью и, если фотографировать положение электронов через малый промежуток времени и наложить их друг на друга, то получилась бы картина электронного облака. Где электрон пребывает больше – облако плотное).

Что такое орбиталь? (Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно пребывание электрона.).

Обозначаем клеткой или по-другому ячейкой Хунда.

Правило Хунда: электроны располагаются на одинаковых орбиталях таким образом, чтобы суммарный спин был максимален.

5. Работа по опорным схемам (приложение 3) и по таблице “Форма электронных облаков и последовательность заполнения подуровней электронами”.

1) Какие формы электронных облаков вы знаете? От чего зависят формы? (Шарообразные – s-электроны, гантелеобразные – p-электроны, лепесткообразные – d-электроны и f-электроны. Формы электронных облаков зависят от энергии электрона).

2) Какие расположения в пространстве имеют s, p, d, f - орбитали? (S - орбитали – 1 расположение (1 орбиталь), p – орбитали – 3 расположения (3 орбитали), d орбитали – 5 расположений (5 орбиталей), f – орбитали – 7 расположений (7 орбиталей).

3) Какая зависимость между энергией электрона и удаленностью от ядра? (Чем дальше электрон от ядра, тем слабее связан с ядром, тем большей энергией обладает).

4) Сколько электронов может находиться в каждом направлении? (Не больше двух).

5) Как на одной орбитали могут находиться 2 электрона, ведь они имеют оба отрицательный заряд и должны отталкиваться друг от друга? (Электроны с противоположными спинами, т.е. вращаются вокруг своей оси по разные стороны).

6. Электроны в атомах обладают различным запасом энергии, которую они поглощают или излучают определенными порциями – так называемыми квантами. Значение энергии электрона в атомах задается главным квантовым числом n. Переход электрона из одного квантового состояния в другое связан со скачкообразным изменением энергии. При этом электроны могут переходить на второй и более удаленные энергетические уровни. Максимальное число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле N = 2n2, n – главное квантовое число (номер энергетического уровня).

Работа по опорным схемам (приложение 3)

Число подуровней соответствует номеру энергетического уровня:

  • на первом уровне – s –электроны,
  • на втором – s, р - электроны,
  • на третьем – s, p, d – электроны,
  • на четвертом – s, p, d, f - электроны.

Размещение электронов по подуровням:

  • на s-подуровне – не больше 2-х,
  • на р-подуровне – не больше 6-и,
  • на d-подуровне – не больше 10-и,
  • на f-подуровне – не больше 14-ти.

7. Размещение электронов в атомах Н, Не, Li, Be, B, C, O, F, Ne. Выходят по трое и записывают на доске ученики.

Какой подуровень заполняется последним? (S,р-подуровни).

Какой слой? (Последний).

Это s- и р-элементы, элементы главных подгрупп. S-элементы расположены в главных подгруппах I, II групп (кроме гелия), р-элементы - в главных подгруппах III-VIII групп.

Запишем размещение электронов в атомах Ве, В, С в возбужденном состоянии.(Происходит распаривание электронов). (Показывая сама).

8. Работа с учебником, стр. 60-62.

Разберем размещение электронов по орбиталям К, Са, Sc, Ti, V, Cr.

Вопросы:

На каком слое помещаются очередные электроны? (У элементов главных подгрупп - на последнем, у элементов побочных подгрупп – на предпоследнем).

Какими элементами являются? (S, d).

Почему заполняются электронами 4s, а затем 3р орбитали? (Сначала электронами заполняются орбитали с меньшей энергией).

Для ясности запишем ряд возрастания энергии электронов –

1s< 2s< 2p< 3s< 3p< 4s< 3d< 4p< 5s< 4d< 5p< 6s< 4f< 5d< 6p< 7s

Для облегчения усвоения такой вариант (по горизонтали слева направо) –

1s
2s
2p 3s
3p 4s
3d 4p 5s
4d 5p 6s
4f 5d 6p 7s

На свойства элементов влияют электроны последнего энергетического уровня. Что можно сказать о свойствах d-элементов?

(Так как на последнем энергетическом уровне одинаковое число электронов, то и свойства элементов похожи. D-элементы – это амфотерные элементы. Они находятся в побочных подгруппах больших периодов).

9. Сравнить размещение электронов по энергетическим уровням атомов V и Cr. Провал электрона или перескок с 4s на 3d орбиталь. Почему? (Конфигурации d5, d10 наиболее устойчивы).

Сравнить +28Ni и +29Cu.

Самостоятельная работа по периодической системе Д.И.Менделеева.

Запишите размещение электронов

I вариант

Cе (церия №58)

II вариант

Pr (празеодима №59)

Двое пишут на обратной стороне доски, а остальные - в тетрадях.

Какой подуровень заполняется последним? (f-подуровень).

Это f-элементы. Сравните последние и предпоследние слои. (Одинаковые).

Свойства схожи.

Элементы какой подгруппы? (Побочной).

Элементы главных подгрупп – это s, р, побочных – d, f-элементы.

Сообщение о применении лантаноидов (рассказывает ученик. Рубрика “Знаете ли вы, что…”, стр. 66, учебник “Химия -11” Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман).

10. Чему равно общее число орбиталей на каждом энергетическом уровне? (n2).

Доказать.(Pабота по таблице “Расположение электронов по орбиталям в атомах первых двадцати элементов”).

IV. Закрепление. Прием “Визитная карточка”.

  1. Каков состав ядра атома?
  2. Как определить число протонов и нейтронов в ядре?
  3. Как определить количество энергетических уровней в электронной оболочке атома?
  4. Как рассчитать максимально возможное количество электронов на данном энергетическом уровне?
  5. Каково количество подуровней на энергетическом уровне?
  6. Как обозначаются подуровни?
  7. На каком энергетическом уровне энергия электрона больше на первом или на четвертом?
  8. Что называется орбиталью?
  9. Какую форму имеют орбитали?
  10. Каково возможное количество орбиталей на подуровнях?
  11. Перечислите, атомы каких элементов имеют 4 электрона на наружном энергетическом уровне электронной оболочки?
  12. Что обозначает термин “спин”?
  13. При каком условии на одной орбитали могут находиться два электрона?
  14. Аr = 20.
  15. Элемент 3-го периода II группы.
  16. Элемент 5 группы, в его атоме 3 энергетических уровня.
  17. В ядре атома 24 протона.
  18. Электронная формула элемента 1s22s22p63s23p63d74s2.
  19. Электронная формула элемента…3s13p33d2.

V. Тестирование по вариантам (приложение 4).

I вариант

№ заданий 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
Баллы 1 1 1 1 1 2 2 3 2 1 1 1 1

 II вариант

№ заданий 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
Баллы 1 1 1 1 1 2 2 3 1 1 1 1 2
  •  15-18 баллов – “5”
  • 12-14 баллов– “4”
  • 9-11 баллов – “3”
  • меньше 9 баллов – “2”

Для проверки собираю тетради.

VI. Домашнее задание.

Составить тесты по §1, 2, стр. 58-66.