第一章原子结构与性质教案

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1、选修3物质结构域性质第一章原子结构与性质教案第一章 原子结构与性质第一节 原子结构【教学目标】1、 知识与技能（1）进一步认识原子核外电子的分层排布；知道原子核外电子的能层分布及其能量关系。（2）知道原子核外电子的能级分布及其能量关系（3）能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义（4）了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 （5）能用电子排布式表示常见元素（136号）原子核外电子的排布2、过程和方法复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。3、情感和价值观充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程。【教学重点】1、原子核外电子的能级分布，能

2、用电子排布式表示常见元素（136号）原子核外电子的排布。2、了解能量最低原理、基态、激发态、光谱。3、了解电子云和原子轨道的含义；了解泡利原理、洪特规则，并能判断轨道表示式的书写正误。【教学难点】核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素（136号）原子核外电子的排布【教学方法】讲解、讨论、阅读与交流、【教学过程】第一课时设问宇宙什么是时候诞生的？我们的地球从那里来？板书第一节 原子结构 一、开天辟地原子的诞生投影宇宙大爆炸图片： 讲述1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，

3、诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。问题有谁知道宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？回答阅读课本后回答：氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%（氦18），另外还有90多种元素，宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。强调至今，所有恒星仍在合成元素，而且这些元素都是已知的，地球上的元素仅22种。板书1、 氢元素宇宙中最丰富的元素 2、宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。阅读科学史话，说明思维性推测与科学假设的关系。复习必修中学习的原子核外电子排布规律： 核外电子排布的

4、一般规律(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子 (4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子。. 板书 二、能层与能级讲述含多个电子的原子里，电子本身所具有的能量并不相同。能量最低的电子，在距原子核最近的区域运动，能量高一些的电子，在

5、距原子核远一些的区域运动。我们把这些区域称为电子能层，由里向外，分别用字母：K、L、M、N、O、P、Q表示相应的分别第一、二、三、四、五、六、七能层。 投影练习、填表：能层一二三四五六七符号KLMNOPQ最多电子数281832讲解在含有多个电子的原子中，位于同一电子层上的能量稍有差别。根据这个差别，又可以把一个电子层分成几个能级，分别用s、p、d、f等符号表示。板书 能 层 K L M N O 能 级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 各能层电子数 2 8 18 32 50 （1） 每个能层中，能级符号的顺序是

6、ns、np、nd、nf（2） 任一能层，能级数=能层序数（3） s、p、d、f可容纳的电子数依次是1、3、5、7的两倍读表课本表K层指包含一个能级，即s能级；L层包含两个能级，s和p能级；M层包含三个能级，s、p和d能级；N层包含四个能级，s、p、d、f能级。在同一电子层里，能级按s、p、d、f的次序递增。学与问1、原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层序数n存在什么关系？2、不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数n存在什么关系？3、s、p、d、f能级所容纳的电子数怎样？复习初中所学的核外电子排布规律（能量最低原理）。板书三、构造原理思考钾原子的电子排布为什么是2、8、8、1而非2、

7、8、9？投影图1-2构造原理：讲解能量高低顺序。板书1、电子填充的先后顺序（构造原理）为：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p讲解根据构造原理，我们可以写出已知元素的原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的，如：Na：1s22s22p63s1，能级符号上面数字是该能级上的电子数。板书2、Na：1s22s22p63s1，能级符号上面数字是该能级上的电子数。投影部分原子的电子排布式，空着的自己填上：原子序数元素名称元素符号电子排布K L M N O1氢H1s12氦He1s23锂Li1s2 2s14铍Be5硼B1s2 2s22p1678910氖Ne1s2 2

8、s22p611钠Na12镁Mg1s2 2s22p6 3s213铝Al1415161718思考1、查元素周期表中铜、金、银外围电子排布，它们是否符合构造原理，你从中总结出什么规律？2、元素周期表中钠的电子排布写成Ne3s1，是什么意义？模仿写出8号、14号、26元素简化的电子排布式？交流1、Cu：Ar3d104s1 AgKr 4d105s1 AuXe 5d106s1，如Cu根据构造原理先排4s再排3d，实际上采取了3d全充满，4s半充满的状态。2、稀有气体结构，O：He 2s22p4 Si：Ne 3s23p2 Fe：Ar 3d64s2。板书 He 2s22p4 Si：Ne 3s23p2 Fe：A

9、r 3d64s2。点拨 对于同一电子亚层,当电子排布为全充满、半充满或全空时,原子是比较稳定的。【课堂练习】1、写出17Cl（氯）、21Sc(钪)、35Br（溴）的电子排布氯：1s22s22p63s23p5钪：1s22s22p63s23p63d14s2溴：1s22s22p63s23p63d104s24p5根据构造原理只要我们知道原子序数，就可以写出元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。2、写出136号元素的核外电子排布式。3、写出136号元素的简化核外电子排布式。总结并记住书写方法。4、画出下列原子的结构示意图：Be、N、Na、Ne、Mg 回答下列问题： 在这些元素的原子中，最外层电

10、子数大于次外层电子数的有 ，最外层电子数与次外层电子数相等的有 ，最外层电子数与电子层数相等的有 ；L层电子数达到最多的有 ，K层与M层电子数相等的有 。5、下列符号代表一些能层或能级的能量，请将它们按能量由低到高的顺序排列： （1）EK EN EL EM ，（2）E3S E2S E4S E1S ，（3）E3S E3d E2P E4f 。6、A元素原子的M电子层比次外层少2个电子。B元素原子核外L层电子数比最外层多7个电子。 （1）A元素的元素符号是 ，B元素的原子结构示意图为_；（2）A、B两元素形成化合物的化学式及名称分别是_ _ 板书计划第一章原子结构与性质 第一节 原子结构 一、开天辟

11、地原子的诞生1、 氢元素宇宙中最丰富的元素 2、宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。二、能层与能级1、能层：K、L、M、N、O、P、Q2、能级：一个电子层分成几个能级用s、p、d、f等符号表示。三、构造原理1、电子填充的先后顺序（构造原理）为：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p2、Na：1s22s22p63s1，能级符号上面数字是该能级上的电子数。He 2s22p4 Si：Ne 3s23p2 Fe：Ar 3d64s2。第二课时复习能层、能级、构造原理等上节课内容。过渡通过上节课学习我们知道，电子排布都遵循能量最低原理，我们学习第四部分。板书

12、四、能量最低原理、基态与激发态、光谱1、能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。讨论节日五颜六色的焰火是否是化学变化？若不是化学变化，与电子存在什么关系？（参阅课本）。讲解 节日焰火与核外电子发生跃迁有关。板书2、基态和激发态基态处于最低能量的原子。激发态当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。讲解 各种焰色反应是由对应的各种元素决定的。钙、锶、钡以及碱金属的挥发性化合物在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激发到了高态，该电子处于激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在

13、跃迁过程中将能量以一定波长的光能形式释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。 投影图1-4 激光的产生与电子跃迁有关转折同学们都听说过“光谱”一词，什么是光谱呢？板书3、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。讲述资料：1868年8月18日，法国天文学家詹森赴印度观察日全食，利用分光镜观察日珥，从黑色月盘背面如出的红色火焰，看见有彩色的彩条，是太阳喷射出来的帜热其他的光谱。他发现一条黄色谱线，接近钠光谱总的D1和D

14、2线。日蚀后，他同样在太阳光谱中观察到这条黄线，称为D3线。1868年10月20日，英国天文学家洛克耶也发现了这样的一条黄线。经过进一步研究，认识到是一条不属于任何已知元素的新线，是因一种新的元素产生的，把这个新元素命名为 helium，来自希腊文helios（太阳），元素符号定为He。这是第一个在地球以外，在宇宙中发现的元素。为了纪念这件事，当时铸造一块金质纪念牌，一面雕刻着驾着四匹马战车的传说中的太阳神阿波罗（Apollo）像，另一面雕刻着詹森和洛克耶的头像，下面写着：1868年8月18日太阳突出物分析。投影图1-5 图1-6板书4、光谱分析利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。阅读科学史

15、话玻尔与光谱。体会“类比”是一种科学思维方法；体会理论对实验的指导意义。 板书五、电子云与原子轨道设问原子核外电子是如何运动的呢？讲述20世纪处，丹麦科学家玻尔把原子类比为太阳系，提出了原子的行星模型。认为核外电子象行星绕太阳那样绕原子核运动。1916年玻尔因此获得诺贝尔物理奖。然而，在后来的十年间，玻尔建立的行星模型被量子理论学彻底否定了。提问核外电子的质量、运动速率、运动空间（学生回答）。讲解既然电子有不同于宏观物体的特征，其运动也与宏观物体不同。只能通过确定它在原子核外各处出现的概率，而无法确定某个时刻处于原子核外空间核处。板书1、电子运动的特点：质量极小 运动空间极小 极高速运动。【讲

16、述】因此，电子运动来能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。 投影图1-101s电子在原子核外出现的概率分布图阅读资料卡片，理解概率的含义。讲解对于图1-10可以这样理解：手持一架虚拟的高速照相机拍摄电子，电子每出现一次，拍的一张照片，拍成千上万张，然后将照片叠加在一起得到的图象。板书 2、电子云-由此得到的概率分布图看起来象云雾一样，形象的称为电子云。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道。讲解最后的图为电子云轮廓图，图内

17、电子出现几率为90% ，人们将这种电子云轮廓图称为电子轨道。注意电子轨道是一空间区域。投影图1-12s能级的原子轨道：问题s电子轨道都是球形的（原子核位于球心），能层序数越大，原子轨道的半径越大。为什么？讲解这是因为1s、2s 、3s 电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的几率增大，电子云越来越向更大的空间扩展。举例神州5号。投影p能级原子轨道图讲解P原子轨道是纺锤形，每个p能级有三个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz为符号，而且，p原子轨道的半径也随n值增大而增大。板书 3、s电子轨道都是球形；P原子轨道是纺锤形分别以px、py、pz为符号。科学探索以第二周期电子排布为例

18、，探索电子排布规律。汇报S原子轨道最多能容纳2个电子；p原子轨道最多能容纳6个电子；d原子轨道最多能容纳10个电子。讲解量子力学告诉我们，ns 能级各有一个轨道，np能级各有3个轨道；nd能级各有5轨道；nf能级各有7个轨道，每个轨道最多可容纳2个电子。思考各能级最多容纳的电子数是多少？如何从能级角度推导每一层最多容纳的电子数？【板书】六、泡利原理和洪特规则1、电子排布图（轨道表示式）一个原子轨道可用一个表示，如O：【讲解】量子力学告诉我们：ns能级各有一个轨道，np能级各有3个轨道，nd能级各有5个轨道，nf能级各有7个轨道.而每个轨道里最多能容纳2个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“

19、”来表示。一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利原理。推理各电子层的轨道数和容纳的电子数。当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。【板书】2、泡利不相容原理：一个原子轨道里最多容纳两个电子，且自旋方向相反。3、洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先占据一个轨道，而且自旋方向相同。洪特规则的特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。第二周期中一些原子的核外电子排布图 课堂练习1、关于光谱分析，下列说法错误的是： A、光谱分析的依据是每种元素都有其独特的特征谱线 B

20、、光谱分析不能用连续光谱 C、光谱分析既可以用线状谱也可以用吸收光谱D、分析月亮的光谱可得知月球的化学组成2、在太阳的光谱中有许多暗线，这表明 A、太阳内部含有这些暗线所对应的元素 B、太阳大气层中缺少这些暗线所对应的元素 C、太阳大气层中含有这些暗线所对应的元素D、地球的大气层中含有这些暗线所对应的元素 3、用轨道表示式表示下列原子的价电子排布（外围电子排布）。(1)N (2)Cl (3)O (4)Mg 4、以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，哪些违反了泡利不相容原理，哪些违反了洪特规则。(1) (2) (3) (4) (5) (6) 违反泡利不相容原理的有 ，

21、违反洪特规则的有 。5、下列原子的外围电子排布中，那一种状态的能量较低？试说明理由。(1)氮原子：A B 2s 2p 2s 2p ；(2)钠原子：A3s1 B3p1 ；(3)铬原子：A3d54s1 B3d44s2 。6、核外电子排布式和轨道表示式是表示原子核外电子排布的两种不同方式。请你比较这两种表示方式的共同点和不同点。7、原子核外电子的运动有何特点?科学家是怎样来描述电子运动状态的? 以氮原子为例，说明原子核外电子排布所遵循的原理。 作业P13 5、6、7、8板书计划 四、能量最低原理、基态与激发态、光谱1、能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。2、基态和激

22、发态基态处于最低能量的原子。激发态当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。3、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱4、光谱分析利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。五、电子云与原子轨道1、电子运动特点：只能通过确定它在原子核外各处出现的概率，而无法确定某个时刻处于原子核外空间核处。2、电子云-由此得到的概率分布图看起来象云雾一样，形象的称为电子云。3、s电子轨道都是球形；P原子轨道是纺锤形分别以px、py、pz为符号。六、泡利原理和洪特规则1、电子排布图一个原子轨道可用一个表示，如O：2、泡利不相容原理：一个原子轨道里最多容纳两个电子，且自旋方向相反。3、洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先占据一个轨道，而且自旋方向相同。洪特规则的特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。8