第 1 章 原子结构 元素周期律 1 说 明 本书是《普通高中教科书 化学 必修 第二册》的教师用书。编写本书的目的在于帮助教师 认识高中化学必修课程的功能定位和教科书的风格特点；掌握教科书所反映的学生发展、社会发展 和学科发展对普通高中化学教学在基础性、时代性、选择性方面的具体要求；熟悉所倡导的积极主 动的多样化学习方式和科学有效的学习策略；了解所坚持的遵循科学教育规律培养学生的创新精神 和实践能力、进一步提高他们的化学学科核心素养的编写原则。 本书按《普通高中教科书 化学 必修 第二册》的章节顺序编写。 每章包括： 本章教材对《课程标准》有关要求的体现 介绍教科书每章对应的《课程标准》的内容主题， 阐述每章对应的化学学科核心素养发展目标。 本章教材内容构成 介绍教科书每章的体系结构、编排特点，便于教师整体性把握每章的内容 框架。 本章教学安排 给出每章教学时间安排建议，以及学生必做实验和“微项目”教学安排建议， 便于教师提前规划每章的教学。 本章各节教材分析 包括各节教学目标、教材设计思路、教材解读与教学建议、习题答案与习 题分析、教学问题讨论与教学资源拓展、教学设计等。 微项目 包括微项目的设计意图、本体分析、实施建议、实施案例等，使教师能够全面认识微 项目，了解微项目实施的各种方案以及实施的具体情况，为教师自己的实施提供了重要的参考 资料。 本章自我评价 给出章习题的编码、答案、典型习题分析，旨在引导教师更好地利用教材中的 习题，改进习题教学，提高学生解决问题的基本能力。 每节包括： 教学目标 给出每节教学所应达到的具体教学目标。 教材设计思路 介绍每节教材的核心知识、主要思路与内容框架。 教材解读与教学建议 对经过缩微处理的每页教材内容，在边白处做必要的注释和说明，并给 出这一页教材内容的具体教学建议。 习题答案与习题分析 给出每节教材的习题编码、习题答案和典型习题分析。 教学问题讨论与教学资源拓展 针对每节教材使用及其教学中可能遇到的问题进行分析解答， 并联系教材内容提供相关的拓展的教学资源，为教师的教学提供参考。 教学设计 给出每节教材中相关内容的教学设计，包括设计说明、教学及评价目标、教学过 程、教学反思等。 化学教师用书 必修 第二册 2 本书的编写以现代教育理论和先进的教学理念为指导，吸收了大量教育教学改革的最新成果， 内容丰富、实用，设计科学、新颖，不仅对教材体系、教学内容做了详尽的分析，提出了具体的教 学建议，而且给教师在教学中发挥创造性留有充分的空间。 本套书的总主编为王磊、陈光巨、曹居东，本书主编为支瑶、刘宗寅。本书第 1 章核心编者 有支瑶、李景昭、刘传友、杨明国、卜庆军、高建伟；第 2 章核心编者有支瑶、盛连蔚、傅兴春、 江合佩、苏文塨、王明浩；第 3 章核心编者有陈颖、李勇、孙红保、杜光翠、鞠秀芳、丁五洲、 王成任、王海勤、武丹。第 1、2 章由支瑶统稿，第 3 章由陈颖统稿。 本书的编写得到各方面的关心和指导。刘宗寅编审付出了艰辛的劳动。实验区教研人员和一线 骨干教师也提供了宝贵的意见和建议。在此，向他们表示诚挚的谢意！ 由于时间仓促，书中难免有疏漏之处，恳请广大教师和教学研究人员提出宝贵意见，以便使其 不断完善。 北京师范大学基础教育化学教材编写委员会 2019 年 11 月 目 录 第 1 章 原子结构 元素周期律………………………………………………………………… 1 第 1 节 原子结构与元素性质… ……………………………………………………………… 7 第 2 节 元素周期律和元素周期表… ………………………………………………………29 第 3 节 元素周期表的应用… ………………………………………………………………50 微项目 海带提碘与海水提溴——体验元素性质递变规律的实际应用………………………70 本章自我评价………………………………………………………………………………………78 第 2 章 化学键 化学反应规律………………………………………………………………86 第 1 节 化学键与物质构成………………………………………………………………………92 第 2 节 化学反应与能量转化… …………………………………………………………… 110 第 3 节 化学反应的快慢和限度… ………………………………………………………… 131 微项目 研究车用燃料及安全气囊——利用化学反应解决实际问题… ………………… 153 本章自我评价… ……………………………………………………………………………… 161 第 3 章 简单的有机化合物…………………………………………………………………… 168 第 1 节 认识有机化合物………………………………………………………………………… 173 第 2 节 从化石燃料中获取有机化合物………………………………………………………… 200 第 3 节 饮食中的有机化合物…………………………………………………………………… 233 微项目 自制米酒——体验我国传统酿造工艺的魅力………………………………………… 263 本章自我评价……………………………………………………………………………………… 278 第 1 章 原子结构 元素周期律 1 第 1 章 原子结构 元素周期律 一、本章教材对《课程标准》有关要求的体现 （一）所对应的《课程标准》的有关主题 本章内容直接对应《课程标准》 “课程内容”中“必修课程”部分的“主题 3 ：物质结构基 础与化学反应规律” ，并与 “主题 2：常见的无机物及其应用” “主题 5：化学与社会发展”相关联， 具体对应关系如下图所示。 1. 对于“主题 3 ：物质结构基础与化学反应规律” 本章各节对应“3.1 原子结构与元素周期律” ：认识原子结构、元素性质与元素在元素周期表 中位置的关系。知道元素、核素的含义，了解原子核外电子的排布。结合有关数据和实验事实认识 原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，建构元素周期律。知道元素周期表的结构，以第 3 周期 的钠、镁、铝、硅、硫、氯，以及碱金属和卤族元素为例，了解同周期和同主族元素性质的递变规 律。体会元素周期律（表）在学习元素化合物知识与科学研究中的重要作用。 2. 对于“主题 2 ：常见的无机物及其应用” 本章第 3 节、微项目与“2.6 物质性质及物质转化的价值”相关联：结合实例认识金属、非 金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转 化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 原子结构 元素周期律 主题 2 ：常见的无机物及其应用 ◆物质性质及物质转化的价值 主题 3 ：物质结构基础与化学反应规律 ◆原子结构与元素周期律 主题 5 ：化学与社会发展 ◆化学在自然资源和能源 综合利用方面的重要价值 化学教师用书 必修 第二册 2 3. 对于“主题 5 ：化学与社会发展” 本章微项目与“5.3 化学在自然资源和能源综合利用方面的重要价值”相关联：以海水、金 属矿物、煤、石油等的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。 （二）所对应的学科核心素养发展目标 本章教学主要促进学生 “宏观辨识与微观探析” “证据推理与模型认知” “科学探究与创新意 识”化学学科核心素养的发展。具体说明如下： “宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养的发展重点表现为：深化对原子结构的认识， 建立原子结构与元素性质、元素性质与物质性质之间的关系；在此基础上，能从物质的微观结构 说明某些同类物质的共性和不同类物质性质的差异及其原因，能解释某些同类的不同物质性质变化 的规律。 “证据推理与模型认知”化学学科核心素养的发展重点表现为：构建“位” “构” “性”关系 认识模型，并发展对元素及其化合物化学性质的认识模型，从“各类物质的一般性质—氧化性 和还原性”二维模型发展到“各类物质的一般性质—氧化性和还原性—相似性和递变性”三维 模型。 “科学探究与创新意识”化学学科核心素养的发展重点表现为：形成实验探究元素性质递变规 律、比较物质性质的思路方法，发展物质分离提纯实验的设计与实施能力，提高基于理论进行预 测、提出假设的能力和基于实验事实概括、推理得出结论的能力。 具体能力目标如下： ◆ 能画出 1 ～ 20 号元素的原子结构示意图。能用原子结构知识解释元素性质及其递变规律， 并能结合实验及事实进行说明。 ◆ 能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构特征，分析、预测、比较元素及其化合物的性质。 ◆ 能结合有关资料说明元素周期表对合成新物质、寻找新材料的指导作用。 ◆ 能列举化学科学发展的重要事件，说明其对推动社会发展的贡献，能说出其中的创新点。 ◆ 具有较强的问题意识，能提出化学探究问题，能做出预测和假设。能依据实验目的和假设， 设计解决简单问题的实验方案，能对实验方案进行评价。能观察并如实记录实验现象和数据，进行 分析和推理，得出合理的结论。 ◆ 能从化学的角度分析从资源到产品的转化途径，能对资源的开发利用进行评价。 二、本章教材内容构成 （一）体系结构 本章是在初中化学和高中化学必修课程第一册相关内容学习的基础上，借助原子结构的知识， 引导学生探究影响元素性质的内在因素，并从寻找“元素性质递变规律”的视角对元素化合物知识 第 1 章 原子结构 元素周期律 3 进行概括、整合，使学生对元素化合物性质的认识开始由感性走向理性。本章还借助元素周期表， 向学生展示了丰富多彩的元素世界，进一步拓展了学生关于元素化合物的知识视野。 本章教材包括三节和一个“微项目” ： 《第 1 节 原子结构与元素性质》 《第 2 节 元素周期 律和元素周期表》 《第 3 节 元素周期表的应用》和《微项目 海带提碘与海水提溴——体验元素 性质递变规律的实际应用》 。首先，在学生已有知识经验的基础上，引导学生进一步深入认识原子 的结构，并利用原子结构的知识预测、解释某些元素的某些性质，建立对原子结构与元素原子得失 电子能力之间关系的认识模型；然后，引导学生探索元素性质（原子半径和元素的化合价）与原子 结构之间的关系，归纳出元素周期律，同时初步形成建构变量关系模型的思路——确定变量及变量 之间的关系；最后，在掌握元素周期律的基础上，引导学生发现元素周期表中元素的排布规律，认 识元素周期表的结构，认识同周期元素性质的递变规律，研究同主族元素的性质，预测陌生元素化 合物的性质。 “微项目”则通过海带提碘与海水提溴流程的设计与分析，引导学生应用元素性质递 变规律解决实际问题，进一步体会元素性质递变规律的应用价值。 （二）编排特点 本章教材内容呈现了“位置—结构—性质”认识模型的建构、发展与应用的全过程，体现了学 习内容逐级建构的特点。 1. 逐级建构“位置—结构—性质”认识模型，发展学生的“模型认知与证据推理”化学学 科核心素养 建构“位置—结构—性质”认识模型是本章教材内容的核心，是“模型认知与证据推理”化 学学科核心素养在本章的具体体现，也是本章学习的重点和难点。为了有效发展学生的“模型认知 与证据推理”化学学科核心素养，突破重点和难点，本章教材采用“逐级建构”的思路组织内容、 设计活动，具体见下表。 化学教师用书 必修 第二册 4 教材位置核心活动认识模型建构及发展 第 1 节 二、原子结构与元素原 子得失电子能力 活动·探究：比较钠、镁、钾元 素原子的失电子能力 建立原子结构与元素原子得失电子能力的 关联： 第 2 节 一、元素周期律 活动·探究：元素周期律初探建立原子结构与元素性质、元素在周期表 中的位置的关联： 第 3 节 一、认识同周期元素性 质的递变规律 活动·探究：第 3 周期元素原 子得失电子能力的比较 建立原子结构—元素性质—物质性质（递 变性）的关联 第 3 节 二、研究同主族元素的 性质 交流·研讨：以ⅠA 族金属元 素和ⅦA 族元素为例，推测同 主族元素性质的相似性和递变性 活动·探究：探究卤族元素性 质的相似性和递变性 建立原子结构—元素性质—物质性质（相 似性、递变性）的关联 第 3 节 三、预测元素及其化合 物的性质 交流·研讨：预测硅及其化合 物的性质 建立原子结构—元素在周期表的位置—元 素性质—物质性质的整体认识模型 2. 基于“位置—结构—性质”认识模型应用元素周期律、元素周期表研究、预测元素及其 化合物性质，体现元素周期律表的应用价值，发展学生的“宏观辨识与微观探析”化学学科核 心素养 “位置—结构—性质”认识模型是理解元素周期律、认识元素周期表、预测元素化合物性质， 以及发展学生的“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养的重要思维工具。本章教材在编写 过程中，从发现元素周期律到理解元素周期律，始终通过问题引领学生基于认识模型进行分析推 理，基于原子结构预测、推测元素性质，并寻找相应的宏观证据（物质性质）为其推测提供证据， 促使学生建立宏观与微观之间的联系，发展学生的“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养。例 如，在研究同主族元素的性质的“交流·研讨”活动中，教材设计了如下问题： “元素周期表中，同 原子结构元素性质 原子核对最外层 电子的引力 原子半径 原子得失电子能力 单质的氧化性或还原性 最外层电子数 核电荷数 电子层数 表征 同类迁移 第 1 章 原子结构 元素周期律 5 主族元素原子的核外电子排布有什么特点？” “请你以ⅠA 族金属元素和ⅦA 族元素为例，推测同主 族元素性质的相似性和递变性。 ” “尝试利用学过的元素及其化合物的知识为你的推测寻找证据。 ”利 用这三个问题，引导学生从对原子结构的微观认识发展到对元素性质的宏观认识，再从所学的元素化 合物知识中为推理寻找证据。 3. 从元素性质到物质性质，将“价—类”二维认识模型发展为三维认识模型，深化学生对 元素化合物知识的认识 原子结构与元素周期律是在必修课程模块主题 2 基础上对元素化合物认识的进一步提升，使学 生的认识工具从“价—类”二维认识模型发展到三维认识模型（下图） 。为了发展学生对元素化合 物知识的认识，教材编写了“预测元素及其化合物的性质” ，并在核心活动“预测硅及其化合物的 化学性质”的基础上，提出了认识元素及其化合物的基本视角，明确提出可以从元素在元素周期表 中的位置、原子结构、元素的性质这三个角度认识元素，从物质类别、元素化合价、元素在元素周 期表中的位置这三个角度认识含某元素的物质的化学性质。此外，在“微项目”中，通过海带提碘 和海水提溴所用氧化剂的选择和对利用不同的方法制取氯、溴、碘单质的原因的分析，进一步引导 学生建立原子结构—元素位置—元素性质—物质性质—物质用途之间的关联，促成他们对元素化合 物的三维认识模型的建构。 4. 从具体任务的完成到分析问题思路的提炼，注重发展学生的科学思维 教材中不仅通过多样化的活动引导学生逐级建构“结构—位置—性质”认识模型，还关注学 生建构认识模型的通用性思路。例如，通过“活动·探究”栏目对元素周期律进行初探之后，利用 “方法·导引”栏目提出建构变量关系模型的思路，引导学生迁移应用所探究的内容。 三、本章教学安排 （一）课时安排建议 本章计划共用 10 个课时，具体分配如下： 化学教师用书 必修 第二册 6 章 节教学时间 第 1 节 原子结构与元素性质2 课时 第 2 节 元素周期律和元素周期表2 课时 第 3 节 元素周期表的应用3 课时 “微项目”及本章复习3 课时 （二）实验和“微项目”教学安排 按照《课程标准》规定，本章学生必做实验为“同周期、同主族元素性质的递变”实验。教 材将该实验分散编排在第 3 节的“认识同周期元素的性质递变规律”和“研究同主族元素的性 质”两部分内容中。建议将该学生必做实验与探究活动融合在一起，在新授课中组织学生完成分组 实验，即引导学生经历“理论预测—方案设计与交流—实验实施—结论获得与反思讨论”的全过 程，而非孤立地进行实验，以充分发挥学生必做实验的教学功能，促进学生的“宏观辨识与微观探 析” “证据推理与模型认知”化学学科核心素养的落实。 “微项目”教学： “海带提碘与海水提溴——体验元素性质递变规律的实际应用”的教学可以有 两种实施方案：①在本章末组织教学，以此为载体，开展“元素周期律的应用”的教学，同时完成 对本章的复习任务；②与第 3 节“研究同主族元素的性质”内容整合，将“探究卤族元素性质的相 似性和递变性”拓展开来，以寻找适合的氧化剂为核心任务展开教学。不论采用哪种实施方案，都 要关注本微项目的双重价值的实现：①应用“结构—位置—性质”认识模型解决实际问题；②提炼、 概括物质分离和提纯的基本思路。 第 1 章 原子结构 元素周期律 7 第 1 节 原子结构与元素性质 一、教学目标 1. 认识原子核的结构，懂得质量数和 A ZX 的含义，掌握构成原子的微粒间的关系；知道元素、 核素、同位素的含义。 2. 了解原子核外电子的排布规律，能画出 1 ～ 20 号元素的原子结构示意图；了解原子的最外 层电子排布与元素的原子得失电子能力和化合价的关系。 3. 通过原子结构与元素原子得失电子能力的讨论，初步建立“原子结构—元素性质”认识模 型，体会元素性质与物质性质的关联。 4. 通过对构成原子的微粒间的关系和氢元素核素等问题的探讨，培养分析、处理数据的能力， 尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工。 5. 通过人类探索原子结构的历史了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程，培养科学 态度和科学精神。 6. 通过对《未来的能源——核聚变能》的阅读关注与化学有关的热点问题，形成可持续发展 的思想。 二、教材设计思路 （一）体系结构 原子结构与元素性质 概括原子的各种微粒 与元素、核素之间的 关系，核外电子排布 规律，原子结构与元 素原子得失电子能力 之间的关系 通过比较钠、镁、钾元素原子的失电子能 力建立原子结构与元素原子得失电子能力 的关系，建构认识模型，为后续认识元素 周期律、元素周期表奠定思维基础；同 时，转变学生关于“最外层电子数多少决 定原子得失电子能力强弱”的迷思认识 “活动·探究” ：比 较钠、镁、钾元素原 子的失电子能力 卢 瑟 福 α 粒 子 散射实验及核式 原子模型的提出 “交流·研讨” ：构成 原子的各微粒的关系 “观察·思考” ：比较 氕、氘、氚的原子结构 初、高中衔接，呈 现宏观证据（实验） 与微观模型建构的 关系，体会假说、 模型方法在原子结 构研究中的应用 通过数据分析认识构成原 子的各微粒间的关系，建 立核素、同位素的概念， 建立元素、核素、同位素 的关联，了解核外电子排 布规律 化学教师用书 必修 第二册 8 （二）编写思路 学生在初中化学课程的学习中已经知道原子是由原子核和核外电子构成的，但是不知道原子核 是由什么构成的以及电子在原子核外是怎样运动、怎样排布的。学生在高中化学教材必修第一册第 3 章中学习了许多元素化合物的知识，但是不知道元素的性质与原子结构有什么关系。本节将在学 生已有经验的基础上，继续引导学生深入探讨原子核的结构以及核外电子的排布规律，并利用原子 结构的知识分析某些元素的有关性质、预测陌生元素的化学性质，帮助建立原子的结构与元素原子 得失电子能力之间的关系，促进学生“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养的发展；通过实验 事实验证，引导学生体会物质性质与元素性质之间的关系，促进学生“证据推理与模型认知”化学 学科核心素养的发展；通过人们对原子结构认识的发展过程，向学生渗透说明假说、模型等科学研 究方法及其作用。 第 1 章 原子结构 元素周期律 9 借助卢瑟福的实验帮 助学生复习原子构成的初 步知识，同时引发学生对 原子核的构成和核外电子 运动状态的思考，提出本 节教材的两个核心问题。 初中化学教材中已 在正文或阅读材料中提及 本部分知识，所以在此进 行简化处理。对此部分内 容，教师在教学过程中 可以根据学生情况灵活处 理。 教学建议 1. 本节教材所涉及内容是假说、模型这两种科学研究方法的典型案例，建议教师在教学过程中 注意引导学生认识这两种科学研究方法及其在化学研究中的作用。 2.“联想 · 质疑”栏目具有引出本节核心知识和科学研究方法（模型、假说）教学的双重功能， 因此，建议教师在教学过程中进行如下处理：先组织学生根据已有经验对原子的结构进行想象，再 借助电脑动画或其他手段重现卢瑟福实验，引导学生根据实验现象提出原子结构模型，并鼓励学生 就原子结构的相关问题提出质疑。在引出本节核心问题的同时，要注意引导学生初步了解假说、模 型方法在科学研究中的应用。 教材解读 三、教材解读与教学建议 化学教师用书 必修 第二册 10 列表展示电子、质子、 中子的相关数据，引导学 生自己对这些数据进行处 理，从中找出构成原子的 微粒间的关系及质量数与 相对原子质量的关系，这 有利于突破教学难点。 教学建议 1. 通过高中化学教材必修第一册的学习，学生已初步学会如何利用数据获取有用信息，因此， 在进行“构成原子的微粒间的关系”这部分内容的教学时，建议教师组织学生充分利用所给数据并 结合已有知识展开讨论，引导学生在对数据的分析、处理的过程中获得新知识。 2. 必要时可以将质子、中子相对质量的求算方法和原子相对质量的求算方法以小资料的形式给出。 3. 建议补充关于原子和阴、阳离子的质子数、中子数、质量数、核电荷数、核外电子数之间数 量关系的练习。 教材解读 第 1 章 原子结构 元素周期律 11 图 1-1-3 只 是 人 们 为了形象地展示原子中质 子、中子、电子的数量关 系而提出的一种图示表征 方法，并不是原子的真实 结构。 对于天然存在的某种 元素，不论是处于游离态 还是处于化合态，各种核 素在自然界里的丰度一般 不变。 只需要学生了解某元 素相对原子质量是该元素的 各种核素相对原子质量的 平均值即可，不要求计算。 教学建议 1. 教师在利用图 1-1-3 进行教学时，要向学生指明观察的重点，即氕、氘、氚原子中的质 子、中子、电子之间的数目关系，避免学生错误地认为原子的真实结构如图所示。 2. 教师在进行“观察· 思考”栏目的教学时，也可以用原子符号 1 1H、 2 1H、 3 1H 代替图 1-1-3， 作为学生进行思考、讨论的依据。 3. 在进行“元素、核素、同位素”的教学时，建议教师通过具体实例引导学生理解三者之 间的关系。例如，1 1H、 2 1H、 3 1H 是三种不同的核素，它们互为同位素，它们都属于氢元素。 4. 建议补充介绍一些放射性核素的具体应用，增加学生的感性认识。要注意将核素、同位 素、元素的辨识及对核素中微粒之间关系的分析与其应用结合起来。 教材解读 化学教师用书 必修 第二册 12 引导学生关注新能 源开发、利用过程中的热 点问题，树立可持续发展 的观念。此外，可以介绍 核技术应用的另一重要领 域——同辐产业。同辐技 术是同位素与辐射技术的 简称，是基于原子核科学 的基础知识、粒子加速和 射线产生的原理和方法， 利用放射性同位素和电离 辐射产生电离射线的特 性，而广泛应用于国民经 济各个领域的一种技术。 教学建议 1. 核外电子运动的教学可以与第 6 页的“拓展·视野”栏目结合起来，引导学生阅读材料，查 阅、补充相关资料，了解一个多世纪以来科学家是如何研究核外电子的运动状态的，从而使学生体 会假说和模型在科学研究中不可替代的作用，并鼓励学生尝试使用假说和模型这两种科学研究方法 探索物质构成的奥秘。 2. 本部分教学的重点是对原子的核外电子排布规律的掌握和运用，关于能量最低原理，只需学 生了解“电子是按能量高低在核外由近及远分层排布的”即可，不宜深入探讨。 3. 要求学生会画 1 ～ 20 号元素的原子结构示意图，会用结构示意图表示阴、阳离子。 教材解读 第 1 章 原子结构 元素周期律 13 玻尔模型提出了电 子在原子核外是分层排布 的，但并没有解决各层能 容纳多少个电子这一问 题，因此教师在向学生展 示玻尔原子模型的示意图 时，应注意选择符合真实 情况的图示。 关于电子云模型的 相关内容，将在选择性必 修 2 《物质结构与性质》 模块中详细介绍。 教学建议 1. 本页正文主要涉及两部 分内容：一是元素原子得失电 子能力与最外层电子的关系， 二是元素化合价与原子最外层电子数的关系。编写这部分内容的目的有二：一是引导教师和学生关 注原子结构与元素性质的关系，利用原子结构的知识对元素的某些性质进行合理解释，如为什么在 化合物中钠元素、镁元素分别为 +1 价、+2 价，为什么钠原子、镁原子在化学反应中均易失去电子； 二是进行初、高中化学学习的过渡与衔接。 2. 教师在进行“原子结构与元素性质”的教学时，可以引导学生结合学过的元素化合物知识展 开讨论，从中找出规律。但是，由于影响元素性质的因素比较复杂，因此在教学过程中不要将某些 提法绝对化，在选择问题时也要注意其合理性， 特别要注意准确定位原子最外层电子数与其原子得 失电子能力的关系——最外层电子数决定了元素原子得失电子的趋势而非得失电子的能力，避免学 生形成迷思认识。 教材解读 化学教师用书 必修 第二册 14 本部分内容是本次教 材修订的新增内容，是建 构“位置—结构—性质” 认识模型的起点，是发展 学生“模型认知与证据推 理” “宏观辨识与微观探 析”化学学科核心素养的 关键环节之一。实践证明， 确定构成原子的各微粒与 原子得失电子能力的关系 是学生认识“结构—性质” 之间关系的难点。本部分 教 材 选 择 Na、Mg、K 三 种元素为研究对象，减少 了教学内容，聚焦了关注 点，兼顾了同周期、同主 族元素原子结构的特点， 有利于突破教学难点。经 教学实践检验，这样处理 效果良好。 教学建议： 1. 从总体教学策略上，建议教师通过三个层次的活动设计外显模型建构的过程：第一个层次的 活动是探查学生的原有认识，可以请学生在纸上写出决定元素原子得失电子能力的有关因素，并以 Na、Mg、K 元素原子失电子能力比较为例进行分析；第二个层次的活动是结合实验、数据等事实 检验学生的分析情况，并在此基础上修正原子结构与元素性质的关系模型；第三个层次的活动是利 用修正后的模型分析比较硫、氯两种元素原子得电子能力的强弱。 2. 在具体教学过程中，教师要特别注意转变学生的迷思认识——最外层电子数的多少决定元素 原子得失电子能力强弱。为此，教师可以将 Na、Mg、K 三种元素拆分成两组，分别预测其失电子 的能力。实践表明，先分析 Na、K，再比较 Na、Mg 更有利于转变学生的迷思认识。 教材解读 第 1 章 原子结构 元素周期律 15 建议由学生独立完成 问题 1、3 的模型建构，并 通过对学生作品的比较和 生生评价来完善学生所建 构的模型。 教学建议： 对于原子结构与元素原子得失电子能力之间关系的模型表征可参考下图。 教材解读 原子结构元素性质 原子核对最外层 电子的引力 原子半径 原子得失电子能力 单质的氧化性或还原性 最外层电子数 核电荷数 电子层数 表征 同类迁移 化学教师用书 必修 第二册 16 四、习题答案与习题分析 （一）习题编码 学习表现指标学习表现指标描述题目序号 A1 辨识记忆 能说出构成原子的微粒的种类、质量、电性、在原子内部的位置 及核外电子排布规则；能用语言或图示描述质子数、中子数、质 量数、核外电子数之间的关系（不涉及性质） ；能辨识原子符号 （A ZX） ，能画出 1 ～ 20 号元素的原子、离子的结构示意图 1，2，3 A3 说明论证 能利用原子结构说明元素性质的相似性和递变性（如碱金属和卤族 元素） 4 B1 分析解释 能利用原子结构分析解释陌生元素的性质（如碱土金属和氧族元素）6 B2 推论预测 能根据信息推测陌生元素的原子结构，能根据元素原子核外电子排 布特征推测或比较典型陌生元素及其性质，能判断陌生元素的种 类、核素的种类、同位素 5，7 （二）习题答案 【学习·理解】 1.（1）质量数 质子数 （2） 微粒符号质子数中子数质量数核外电子数 66126 16 8O 168 810188 2. +11 29 错误，原子呈电中性，核外 电子数等于核内质子数，因 此氟原子 L 层电子数应为 7 错误，每层电子层最多容纳 2n2，因 此钠原子核外应该有 K、L、M 三 个电子层， 电子数分别为 2、8、1 +12 28 2+14 29 3 +16 27 7 正确 错误，每层电子层最多容纳 2n2，因 此硅原子核外电子 L 层电子数应为 8，M 层电子数应为 4 错误，电子是在原子核外离核由近及远、能量由低到高的不同电子层上 分层排布的，因此硫原子的 L 层电子数应为 8，M 层电子数应为 6 第 1 章 原子结构 元素周期律 17 3. 氧原子（O ） 钠离子（Na+） 氯原子（Cl） 氯离子（Cl-） 4. 利用原子结构的知识论证：镁原子和铝原子的电子层数相同，镁原子的核电荷数小于铝原子 的核电荷数， 镁原子半径大于铝原子半径，镁原子核吸引电子的能力小，更容易失去最外层电子， 即镁元素原子的失电子能力强于铝元素原子。 利用实验事实论证：取一小段镁条和铝条，用砂纸除去表面的氧化膜，分别放入盛有等体积、 等浓度的盐酸的两只烧杯中，镁条与盐酸反应的剧烈程度大于铝条与盐酸反应的剧烈程度，则证明 镁元素原子的失电子能力强于铝元素原子。 【应用·实践】 5.（1）222 86 136 （2）+86 2 8 18 8 （3）D 氡原子最外层有 8 个电子，已经达到稳定结构 （4）AB 质子数 质子数和中子数 6.（1）O S 氧原子的最外层电子数与硫原子的相同，但其电子层数小于硫原子的电子层数， 最外层电子离核更近，氧原子更容易得到电子，即氧元素原子的得电子能力强于硫元素原子。 7.（1）钠更容易与氯气反应。钠原子和铝原子的核外电子层数相同，钠原子的核电荷数小于铝 原子的核电荷数，最外层电子离核更远，钠原子的失电子能力比铝强，所以钠更容易与氯气反应。 （2）1 ～ 20 号元素原子中，金属元素原子易失电子，生成金属阳离子，且最高正化合价在数值 上等于最外层电子数；稀有气体原子的核外电子排布已达到稳定结构，既不容易获得电子又不容易 失去电子，通常表现为 0 价；其他非金属元素原子的最外层电子数一般大于等于 4， 最低化合价在 数值上等于最外层电子数减去 8，最高化合价在数值上等于最外层电子数。 （三）典型习题分析 习题目标 从原子结构的角度比较元素原子得电子能力的强弱，加深对原子结构与元素性质之间的关系的 理解，以提升说明论证、分析比较、推论预测的能力；通过本题练习，能从元素层面和原子水平上 认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的学科观念，发展“宏观辨识与微 观探析” “证据推理与模型认知”等化学学科核心素养。 具体的练习目标包括：了解原子核外电子排布规律，以及原子的最外层电子排布与元素原子得 失电子能力的关系。 情境载体 本题以教材“原子结构与元素原子得失电子能力”中的“活动·探究”栏目内容为基础，通 化学教师用书 必修 第二册 18 过练习加深对非金属元素（O 与 F，O 与 S）原子结构与得电子能力之间关系的理解。对于这两组 元素的对比分析，需要结合信息自主调用由原子的结构推断原子得电子能力的方法等。 问题任务 本题需要利用原子结构与得失电子之间的关系解决实际问题，属于提升分析解释、推论预测能 力水平方面的习题。在解答本题时，首先要从电子层数和核电荷数两个角度分析氧和氟、氧和硫两 组元素的原子结构特点，并进一步分析哪个因素是决定元素原子得电子能力强弱的主要因素，即不 仅要有比较元素性质的视角，还要有用原子结构进行分析解释的视角。 学科思维 第（1）题：首先需要分析氧、氟两种元素的原子结构特点，即核外电子层数相同，核电荷数 氧小于氟。核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子越容易得电子，因此氟原子的得电子能力比 氧原子强。 第（2）题：首先需要分析氧、硫两种元素的原子结构特点，即最外层电子数相同，电子层数 氧原子小于硫原子。电子层数越少，最外层电子离核越近，原子越容易得电子，因此氧原子的得电子 能力比硫原子强。 本题要求运用元素原子结构与元素性质之间的关系来分析、解决不同元素原子得电子能力的强 弱比较问题。在练习中，利用元素原子结构与元素性质之间的关系对物质及其变化的本质进一步抽 象，可以更好地建构和形成“结构决定性质”的化学学科核心观念。 易错分析 学生存在一些迷思认识，如认为原子的相对原子质量小，原子半径就小，原子得电子能力就 强，错误地推论氧原子的得电子能力强于氟原子；认为得电子数的多少决定得电子能力的强弱，即 达 8 电子稳定结构需要得电子数多的原子，得电子能力强。另外，未掌握原子结构与得失电子能力 的关系，未建立相应的认识模型，缺少切入角度，找不到解题思路，也是发生错解的原因。 变式题例 比较下列两组元素原子失电子能力的强弱，并从原子结构的角度进行论证。 （1）K 和 Ca （2）Mg 和 Ca 参考答案： （1）K ＞ Ca 钾原子和钙原子的电子层数相同，钾原子核电荷数小于钙原子，最外层电子离 核较远，更容易失去电子，即钾原子的失电子能力强于钙原子。 （2） Mg ＜ Ca 钙原子的最外层电子数与镁原子的相同，但其电子层数大于镁原子的电子层数， 最外层电子离核较远，更容易失去电子，即钙原子的失电子能力强于镁原子。 第 1 章 原子结构 元素周期律 19 习题目标 从原子结构的角度比较元素原子得电子能力的强弱、建立原子结构与元素化合价的关联，加深 对原子结构与元素性质之间关系的理解，提升概括关联、推论预测的能力；通过本题的练习，能从 元素和原子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的学科观念，发展 “宏观辨识与微观探析” “证据推理与模型认知”化学学科核心素养。 具体的练习目标包括：能画出 1 ～ 20 号元素的原子结构示意图，能用原子结构解释元素性质 及其递变规律，并能结合实验及事实进行说明； 能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构，分 析、预测、比较元素及其化合物的性质，提升概括关联、推论预测的能力。 情境载体 第（1）题以教材“原子结构与元素原子得失电子能力”中的“活动·探究”栏目内容为基础， 通过练习加深对 1 ～ 20 号元素的原子结构与得失电子能力、反应难易程度、化合价之间关系的理 解；基于“原子结构与元素性质”认识模型，经历比较说明、推论预测等思维过程去解决问题，并 进行概括关联与学习迁移。 问题任务 第（1）题：需要分析金属元素原子结构与失电子能力、反应难易程度之间的关系，属于提升 推论预测能力水平方面的习题。在解答本小题时，首先要分析钠、铝的原子结构特点，据此判断元 素原子失电子能力的强弱，并结合实验事实进行说明，分析、预测、比较元素及其化合物的性质， 提升从原子结构角度分析预测元素及物质性质的能力。 第（2）题：需要分析 1 ～ 20 号元素的原子结构与化合价之间的关系，属于概括关联水平提升 方面的习题。在解决本小题时，首先要列出 1 ～ 20 号元素原子的最外层电子数与元素的主要化合 价，并概括二者之间的关系。通过该过程，提升概括关联能力，并通过对最外层电子数与主要化合 价之间关系的表征把握“结构决定性质”的学科观念。 学科思维 第（1）题：首先需要分析钠、铝两种元素的原子结构特点，即原子核外电子层数相同，核电 荷数钠原子小于铝原子。核电荷数越小，最外层电子离核越远，原子越容易失去电子，钠原子的失 电子能力比铝原子强，故钠比铝更容易与氯气发生反应。 第（2）题：首先需要查阅资料或者画出有关元素的原子结构示意图，对应标明各元素的常见 化合价，并分析概括原子最外层电子数与元素主要化合价之间的关系。 本题要求以原子结构为基础，从原子核外电子排布的特点出发，进一步探究元素性质与原子结 构之间的关系，为下一阶段学习元素周期律奠定基础。本题中，第（1）题是从学科本原对物质及 其变化的认识过程的一种概括，利用元素原子结构与元素性质的关系，对物质及其变化的本质和其 认识过程进
