2022年新人教版高中化學選修3第一章第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)2

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1、2022年新人教版高中化學選修3第一章第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)2 教材分析： 一、本章教學目標 1．了解原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理，知道原子核外電子的能級分布，能用電子排布式表示常見元素(1～36號)原子核外電子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基態(tài)與激發(fā)態(tài)，知道原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷產(chǎn)生原子光譜。 3．了解原子核外電子的運動狀態(tài)，知道電子云和原子軌道。 4．認識原子結(jié)構(gòu)與元素周期系的關(guān)系，了解元素周期系的應(yīng)用價值。 5．能說出元素電離能、電負性的涵義，能應(yīng)用元素的電離能說明元素的某些性質(zhì)。 6．從科學家探索物質(zhì)構(gòu)成

2、奧秘的史實中體會科學探究的過程和方法，在抽象思維、理論分析的過程中逐步形成科學的價值觀。 本章知識分析： 本章是在學生已有原子結(jié)構(gòu)知識的基礎(chǔ)上，進一步深入地研究原子的結(jié)構(gòu)，從構(gòu)造原理和能量最低原理介紹了原子的核外電子排布以及原子光譜等，并圖文并茂地描述了電子云和原子軌道；在原子結(jié)構(gòu)知識的基礎(chǔ)上，介紹了元素周期系、元素周期表及元素周期律?？傊?，本章按照課程標準要求比較系統(tǒng)而深入地介紹了原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)，為后續(xù)章節(jié)內(nèi)容的學習奠定基礎(chǔ)。盡管本章內(nèi)容比較抽象，是學習難點，但作為本書的第一章，教科書從內(nèi)容和形式上都比較注意激發(fā)和保持學生的學習興趣，重視培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，有利于增

3、強學生學習化學的興趣。 通過本章的學習，學生能夠比較系統(tǒng)地掌握原子結(jié)構(gòu)的知識，在原子水平上認識物質(zhì)構(gòu)成的規(guī)律，并能運用原子結(jié)構(gòu)知識解釋一些化學現(xiàn)象。 注意本章不能挖得很深，屬于略微展開。 第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu) 第一課時 知識與技能： 1、進一步認識原子核外電子的分層排布 2、知道原子核外電子的能層分布及其能量關(guān)系 3、知道原子核外電子的能級分布及其能量關(guān)系 4、能用符號表示原子核外的不同能級，初步知道量子數(shù)的涵義 5、了解原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理，能用構(gòu)造原理認識原子的核外電子排布 6、能用電子排布式表示常見元素（1

4、～36號）原子核外電子的排布 方法和過程： 復(fù)習和沿伸、類比和歸納、能層類比樓層，能級類比樓梯。 情感和價值觀：充分認識原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展的過程是一個逐步深入完美的過程。 教學過程： 1、原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展 從古代希臘哲學家留基伯和德謨克利特的樸素原子說到現(xiàn)代量子力學模型，人類思想中的原子結(jié)構(gòu)模型經(jīng)過多次演變，給我們多方面的啟迪。 現(xiàn)代大爆炸宇宙學理論認為，我們所在的宇宙誕生于一次大爆炸。大爆炸后約兩小時，誕生了大量的氫、少量的氦以及極少量的鋰。其后，經(jīng)過或長或短的發(fā)展過程，氫、氦等發(fā)生原子核的熔合反應(yīng)，分期分批地合成其他元素。 〖復(fù)習〗必修中學習的原子核外電子排布規(guī)律：

5、 核外電子排布的尸般規(guī)律 (1)核外電子總是盡量先排布在能量較低的電子層，然后由里向外，依次 排布在能量逐步升高的電子層(能量最低原理)。 (2)原子核外各電子層最多容納29’個電子。 (3)原于最外層電子數(shù)目不能超過8個(K層為最外層時不能超過2個電 子)。 (4)次外層電子數(shù)目不能超過18個(K層為次外層時不能超過2個)，倒 數(shù)第三層電子數(shù)目不能超過32個。 說明：以上規(guī)律是互相聯(lián)系的，不能孤立地理解。例如；當M層是最外層 時，最多可排8個電子；當M層不是最外層時，最多可排18個電子 〖思考〗這些規(guī)律是如何歸納出來

6、的呢？ 2、能層與能級 由必修的知識，我們已經(jīng)知道多電子原子的核外電子的能量是不同的，由內(nèi)而外可以分為： 第一、二、三、四、五、六、七……能層 符號表示 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q…… 能量由低到高 例如：鈉原子有11個電子，分布在三個不同的能層上，第一層2個電子，第二層8個電子，第三層1個電子。由于原子中的電子是處在原子核的引力場中，電子總是盡可能先從內(nèi)層排起，當一層充滿后再填充下一層。理論研究證明，原子核外每一層所能容納的最多電子數(shù)如下： 能 層 一 二 三 四 五 六 七…… 符

7、 號 K L M N O P Q…… 最多電子數(shù) 2 8 18 32 50…… 即每層所容納的最多電子數(shù)是：2n2(n：能層的序數(shù)) 但是同一個能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級(S、P、d、F)，就好比能層是樓層，能級是樓梯的階級。各能層上的能級是不一樣的。 能級的符號和所能容納的最多電子數(shù)如下： 能 層 K L M N O …… 能 級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d

8、 4f …… 最多電子數(shù) 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 …… 各能層電子數(shù) 2 8 18 32 50 …… （1） 每個能層中，能級符號的順序是ns、np、nd、nf…… （2） 任一能層，能級數(shù)=能層序數(shù) （3） s、p、d、f……可容納的電子數(shù)依次是1、3、5、7……的兩倍 3、構(gòu)造原理 根據(jù)構(gòu)造原理，只要我們知道原子序數(shù)，就可以寫出幾乎所有元素原子的電子排布。 即電子所排的能級順序：1s 2s 2p 3

9、s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… 元素原子的電子排布：（1—36號） 氫 H 1s1 …… 鈉 Na 1s22s22p63s1 …… 鉀 K 1s22s22p63s23p64s1 【Ar】4s1 …… 有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構(gòu)造原理有一個電子的偏差，如： 鉻 24Cr [Ar]3d54s1 銅 29Cu [Ar]3d104s1 [練習] 1、寫出17Cl（氯）、21Sc(鈧)、35Br（溴）的電子排布 氯：1s22s22p63s23p5 鈧：1s22s22p63s23p63d14s2 溴：1s

10、22s22p63s23p63d104s24p5 根據(jù)構(gòu)造原理只要我們知道原子序數(shù)，就可以寫出元素原子的電子排布，這樣的電子排布是基態(tài)原子的。 2、寫出1—36號元素的核外電子排布式。 3、寫出1—36號元素的簡化核外電子排布式。 總結(jié)并記住書寫方法。 4、畫出下列原子的結(jié)構(gòu)示意圖：Be、N、Na、Ne、Mg 回答下列問題： 在這些元素的原子中，最外層電子數(shù)大于次外層電子數(shù)的有 ，最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相等的有

11、 ，最外層電子數(shù)與電子層數(shù)相等的有 ； L層電子數(shù)達到最多的有 ，K層與M層電子數(shù)相等的有 。 5、下列符號代表一些能層或能級的能量，請將它們按能量由低到高的順序排列： （1）EK EN EL EM ， （2）E3S E2S E4S E1S ， （3）E3S E3d E2P E4f 。 6、A元素

12、原子的M電子層比次外層少2個電子。B元素原子核外L層電子數(shù)比最外層多7個電子。 ?（1）A元素的元素符號是 ，B元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________________； （2）A、B兩元素形成化合物的化學式及名稱分別是__ _____ _。 第二課時 知識與技能： 1、了解原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理，能用構(gòu)造原理認識原子的核外電子排布 2、能用電子排布式表示常見元素（1～36號）原子核外電子的排布 3、知道原子核外電子的排布遵循能量最低原理 4、知道原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的涵義 5、初步知道原子核外電子的躍遷及吸收或發(fā)射光譜，了解其簡單應(yīng)

13、用 教學過程： 〖課前練習〗 1、理論研究證明，在多電子原子中，電子的排布分成不同的能層，同一能層的電子，還可以分成不同的能級。能層和能級的符號及所能容納的最多電子數(shù)如下： (1)根據(jù) 的不同，原子核外電子可以分成不同的能層，每個能層上所能排布的最多電子數(shù)為 ，除K層外，其他能層作最外層時，最多只能有 電子。 （2）從上表中可以發(fā)現(xiàn)許多的規(guī)律，如s能級上只能容納2個電子，每個能層上的能級數(shù)與 相等。請再寫出一個規(guī)律 。 2、A、B、C、D均為主族元素，已

14、知A原子L層上的電子數(shù)是K層的三倍；B元素的原子核外K、L層上電子數(shù)之和等于M、N層電子數(shù)之和；C元素形成的C2＋離子與氖原子的核外電子排布完全相同，D原子核外比C原子核外多5個電子。則 （1）A元素在周期表中的位置是 ，B元素的原子序數(shù)為 ； （2）寫出C和D的單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的化學方程式 。 〖引入〗電子在核外空間運動，能否用宏觀的牛頓運動定律來描述呢？ 4、電子云和原子軌道： (1)電子運動的特點：①質(zhì)量極小 ②運動空間極小 ③極高速運動。 因此，電子運動來能用牛頓運動定律來描

15、述，只能用統(tǒng)計的觀點來描述。我們不可能像描述宏觀運動物體那樣，確定一定狀態(tài)的核外電子在某個時刻處于原子核外空間如何，而只能確定它在原子核外各處出現(xiàn)的概率。 概率分布圖看起來像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。常把電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來，人們把這種電子云輪廓圖成為原子軌道。 S的原子軌道是球形的，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。 P的原子軌道是紡錘形的，每個P能級有3個軌道，它們互相垂直，分別以Px、Py、Pz為符號。P原子軌道的平均半徑也隨能層序數(shù)增大而增大。 s電子的原子軌道都是球形的(原子核位于球心)，能層序數(shù)

16、，2越大，原子軌道的半徑越大。這是由于1s，2s，3s……電子的能量依次增高，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展。這是不難理解的，打個比喻，神州五號必須依靠推動(提供能量)才能克服地球引力上天，2s電子比1s電子能量高，克服原子核的吸引在離核更遠的空間出現(xiàn)的概率就比1s大，因而2s電子云必然比1s電子云更擴散。 (2) [重點難點]泡利原理和洪特規(guī)則 量子力學告訴我們：ns能級各有一個軌道，np能級各有3個軌道，nd能級各有5個軌道，nf能級各有7個軌道.而每個軌道里最多能容納2個電子，通常稱為電子對，用方向相反的箭頭“↑↓”來表示。 一個原子軌道里

17、最多只能容納2個電子，而且自旋方向相反，這個原理成為泡利原理。 推理各電子層的軌道數(shù)和容納的電子數(shù)。 當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同，這個規(guī)則是洪特規(guī)則。 〖練習〗 寫出5、6、7、8、9號元素核外電子排布軌道式。并記住各主族元素最外層電子排布軌道式的特點：(成對電子對的數(shù)目、未成對電子數(shù)和它占據(jù)的軌道。 〖思考〗下列表示的是第二周期中一些原子的核外電子排布，請說出每種符號的意義及從中獲得的一些信息。

18、 〖思考〗寫出24號、29號元素的電子排布式，價電子排布軌道式，閱讀周期表，比較有什么不同，為什么？從元素周期表中查出銅、銀、金的外圍電子層排布。 它們是否符合構(gòu)造原理? 2．電子排布式可以簡化，如可以把鈉的電子排布式寫成[Ne]3S1。試問：上式方括號里的符號的意義是什么？你能仿照鈉原子的簡化電子排布式寫出第8號元素氧、第14號元素硅和第26號元素鐵的簡化電子排布式嗎? 洪特規(guī)則的特例：對于同一個能級，當電子排布為全充滿、半充滿或全空時，是比較

19、穩(wěn)定的。 練習： 1、用軌道表示式表示下列原子的價電子排布。 (1)N (2)Cl (3)O (4)Mg 2、以下列出的是一些原子的2p能級和3d能級中電子排布的情況。試判斷，哪些違反了泡利不相容原理，哪些違反了洪特規(guī)則。 ↑ ↑ ↑↑ ↑ ↑ ↓↑ ↑ ↓ ↓↑ (1) (2) (3) ↑ ↑ ↑ ↓↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓↑ ↓↑ ↓↑

20、↓↑ ↓↑ ↓↑ (4) (5) (6) 違反泡利不相容原理的有 ，違反洪特規(guī)則的有 。 3、下列原子的外圍電子排布中，那一種狀態(tài)的能量較低？試說明理由。 ↑ ↑ ↑ ↓↑ ↓↑ ↓↑ ↑ (1)氮原子：A． B． 2s 2p 2s 2p

21、 ； (2)鈉原子：A．3s1 B．3p1 ； (3)鉻原子：A．3d54s1 B．3d44s2 。 4、核外電子排布式和軌道表示式是表示原子核外電子排布的兩種不同方式。

22、請你比較這兩種表示方式的共同點和不同點。 5、原子核外電子的運動有何特點?科學家是怎樣來描述電子運動狀態(tài)的? 以氮原子為例，說明原子核外電子排布所遵循的原理。 [同步訓(xùn)練] 1、以下能級符號正確的是（） A.6s B.2d C.3f D.7p 2、下列個能層中不包含p能級的是（） A.N B.M C.L D.K 3、下列符號代表一些能層或能級的能量，請將它們按能量由低到高的順序排列： （1）EK EN EL EM （2）E3s

23、 E2s E4s E1s （3）E3s E2d E2p E4f 4、下列關(guān)于1S電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖的說法中，正確的是（） A、通常用小黑點來表示電子的多少 B、小黑點密表示在該核外空間的電子數(shù)多 C、小黑點密表示在該核外空間的單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率大 D、通常用小黑點來表示電子繞核作高速圓周運動 第3課時 知識與技能： 1、知道原子核外電子的排布遵循能量最低原理 2、知道原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的涵義 3、初步知道原子核外電子的躍遷及吸收或發(fā)射光譜，了解其簡單應(yīng)用 重點難點： 能量最低原理、基態(tài)、激

24、發(fā)態(tài)、光譜 教學過程： 〖引入〗在日常生活中，我們看到許多可見光如燈光、霓虹燈光、激光、焰火與原子結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系呢？ 創(chuàng)設(shè)問題情景：利用錄像播放或計算機演示日常生活中的一些光現(xiàn)象，如霓虹燈光、激光、節(jié)日燃放的五彩繽紛的焰火等。 提出問題：這些光現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的? 問題探究：指導(dǎo)學生閱讀教科書，引導(dǎo)學生從原子中電子能量變化的角度去認識光產(chǎn)生的原因。 問題解決：聯(lián)系原子的電子排布所遵循的構(gòu)造原理，理解原子基態(tài)、激發(fā)態(tài)與電子躍遷等概念，并利用這些概念解釋光譜產(chǎn)生的原因。 應(yīng)用反饋：舉例說明光譜分析的應(yīng)用，如科學家們通過太陽光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦，化學研究中利用光譜分

25、析檢測一些物質(zhì)的存在與含量，還可以讓學生在課后查閱光譜分析方法及應(yīng)用的有關(guān)資料以擴展他們的知識面。 〖總結(jié)〗 原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理。 處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子。 當基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將釋放能量。光（輻射）是電子釋放能量的重要形式之一。 不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。許多元素是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的。在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒

26、定元素，稱為光譜分析。 〖閱讀分析〗分析教材p8發(fā)射光譜圖和吸收光譜圖，認識兩種光譜的特點。 閱讀p8科學史話，認識光譜的發(fā)展。 〖課堂練習〗 1、同一原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)相比較 A、基態(tài)時的能量比激發(fā)態(tài)時高 B、基態(tài)時比較穩(wěn)定 C、基態(tài)時的能量比激發(fā)態(tài)時低 D、激發(fā)態(tài)時比較穩(wěn)定 2、生活中的下列現(xiàn)象與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)的是 A、鋼鐵長期使用后生銹 B、節(jié)日里燃放的焰火 C、金屬導(dǎo)線可以導(dǎo)電 D、衛(wèi)生丸久置后消失 3、比較多電子原子中電子能量大小的依據(jù)是 A．元素原子的核電荷數(shù) B．原子核外電子的多少 C．電子離原子核的遠近 D．原子核外電子的大小 4、當氫原子中的電子從2p能級，向其他低能量能級躍遷時 A. 產(chǎn)生的光譜為吸收光譜 B. 產(chǎn)生的光譜為發(fā)射光譜 C. 產(chǎn)生的光譜線的條數(shù)可能是2 條 D. 電子的勢能將升高.