师:同学们好,今天我们一起来学习第三单元物质构成的奥秘课题三第一课时——元素。本节课的学习目标是:一、知道元素是组成物质的基本成分,不同种元素最本质的区别是质子数不同;二、形成化学变化过程中原子不变、元素不变的观念;三、知道元素的分类。
世界上的万物是由什么形成的呢?这是人类自古以来就不断探索的问题。科学家利用化学方法分析众多物质后,发现了组成物质的基本成分——元素。例如,蛋壳、贝壳和石灰石的主要成分都是碳酸钙,碳酸钙由碳、氧、钙三种元素组成;再如,氧气具有助燃性,液氧用作火箭助燃剂,二氧化碳不燃烧也不支持燃烧,可用于灭火,氧气和二氧化碳的组成和性质不同,但它们都含有氧元素。那么,什么是元素呢?现在让我们开始下面的学习。
在氧气、二氧化碳和水这些物质的分子中含有什么相同的原子呢?我们来看看这些物质的分子模型,从中能直观地看到:氧分子中含有氧原子,二氧化碳分子中含有碳原子和氧原子,水分子中含有氢原子和氧原子,这些分子中都含有氧原子。氧原子的质子数是多少呢?从氧原子的原子结构示意图可以看到,氧原子的质子数是8,即核电荷数为8。我们把质子数(即核电荷数)为8的这些原子统称为氧元素。因此,我们可以说氧气、二氧化碳和水这些物质的组成中都含有氧元素。
又如,木炭中含有碳原子,二氧化碳由二氧化碳分子构成,二氧化碳分子里也含有碳原子。而这些碳原子的质子数都是6,即核电荷数为6,所以我们把质子数(即核电荷数)为6的所有碳原子统称为碳元素,所以我们可以说木炭和二氧化碳的组成中都含有碳元素。同样,我们把质子数(即核电荷数)为1的所有氢原子统称为氢元素。那么,什么是元素呢?让我们一起来归纳出元素的概念。
元素是质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称。下面我们来看两道课堂练习。不同种元素最本质的区别是什么呢?A. 质子数不同;B. 中子数不同;C. 相对原子质量不同;D. 中子数与核外电子数之和不同。元素是质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称,元素的种类是由原子的质子数决定的,因此不同种元素最本质的区别是质子数不同,所以这道题选A。
分析下列各组物质的元素组成。第一组物质是氢气、水、过氧化氢、甲烷,在这些物质的组成中都含有什么元素呢?我们可以从这些物质的化学符号中看出,其组成中都含有氢元素。第二组物质是硫、二氧化硫、硫酸钠,我们同样可从这些物质的化学符号中看出,其组成中都含有硫元素。
请思考:在下列化学反应中,反应物与生成物相比较,分子是否发生了变化?原子是否发生了变化?元素是否发生了变化?要回答这样的问题,我们就要用到对宏观现象进行微观分析的方法。我们知道在化学反应中,分子分成原子,再重新组合形成新的分子。现在我们借用过氧化氢分解的微观动画来分析这个反应是怎样发生的。
过氧化氢是由大量的过氧化氢分子构成的。在催化剂的作用下,一个过氧化氢分子分解成两个氢原子和两个氧原子。每两个氢原子和一个氧原子重新组合成一个水分子,大量的水分子聚集成水这种物质。每两个氧原子重新组合成一个氧分子,大量的氧分子聚集成氧气。
从过氧化氢分解的反应过程可以看出,反应前有过氧化氢分子,反应后生成了水分子和氧分子;反应前过氧化氢分子中有氢原子和氧原子,反应后水分子中有氢原子和氧原子,氧分子中有氧原子;反应前过氧化氢中有氢元素和氧元素,反应后生成的水是由氢元素和氧元素组成的,氧气是由氧元素组成的。可见,化学反应前后,分子发生了变化,原子没有发生变化,元素没有发生变化。
下面我们来看一道课堂练习。下图是某化学变化的微观示意图,下列说法不正确的是哪一项呢?其中黑色小球表示一种原子,白色小球表示另一种原子。A. 在化学变化中,分子可分为原子;B. 在化学变化中,原子可重新组成新分子;C. 在化学反应前后,原子的个数没有改变;D. 在化学反应前后,元素的种类发生改变。我们知道化学反应的过程是反应物的分子分成原子,原子又重新组合成新物质的分子或直接构成物质,因此A和B的说法都正确。通过对过氧化氢分解反应的微观分析,我们知道化学反应前后分子发生了变化,但是原子的种类和个数都没有发生变化,元素的种类也没有发生变化。因此C的说法正确,而D的说法不正确。所以这道题选D。
