高三化学教案：《原子结构》教学设计

本文题目：高三化学教案：原子结构

1、了解元素、核素、同位素含义;知道核素在医疗、新能源开发等方面的应用。

2、了解原子的构成，了解质量数、质子数、中子数、核电荷数、核外电子数之间的相互关系，理解AZX 的含义。

3、从原子结构示意图的角度了解前18号元素的原子核外电子的排布规律。

中子N(不带电荷) 同位素(核素)

原子核→ 质量数(A=N+Z) 近似相对原子质量

质子Z(带正电荷) → 核电荷数元素→ 元素符号

原子结构最外层电子数决定主族元素的决定原子呈电中性

电子数(Z个)

化学性质及最高正价和族序数

体积小，运动速率高(近光速)，无固定轨道

核外电子运动特征

电子云(比喻) 小黑点的意义、小黑点密度的意义。

排布规律→ 电子层数周期序数及原子半径

表示方法→ 原子(离子)的电子式、原子结构示意图

第1课时原子结构

1. 三个基本关系

(1)数量关系：质子数= 核电荷数= 核外电子数(原子中)

(2)电性关系：

①原子中：质子数=核电荷数=核外电子数

②阳离子中：质子数>核外电子数或质子数=核外电子数+电荷数

③阴离子中：质子数(液态)> (固态)

【答案】C

【解析】本题主要考查的是有关水的化学基本用语。A项，水是共价化合物，其分子的电子式为;B项，温度升高，水的电离程度增大，C项，一个分子中，其质量数为20，质子数为10，D项，在温度压强一定时，它只能呈一种状态。综上分析可知，本题选C项

【例2】(河南省方城五高2010届高三上学期期中考试)下列叙述正确的( )

A. 14N和15N具有相同的质量数

B. 14N和15N所含的电子数不同

C.N4和N2是同素异形体

D. 14N和N4互为同位素

答案C

第2课时原子核外电子排布规律

1.构造原理

⑴构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道(能级)，叫做构造原理。

⑵能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s轨道，后进入3d 轨道，这种现象叫能级交错。

⑶说明：构造原理并不是说4s能级比3d能级能量低(实际上4s能级比3d能级能量高)，而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。也就是说，整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。

2.能量最低原理

现代物质结构理论证实，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，简称能量最低原理。

构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局限于某个能级。

3.泡利原理和洪特规则

⑴泡利(不相容)原理：基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反(用“↑↓”表示)，这个原理称为泡利(Pauli)原理。

⑵洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道(能量相同)时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特(Hund)规则。比如，p3的轨道式为或，而不是。

⑶洪特规则特例：当p、d、f轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。

前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0;半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn

3d54s2、33As 4s24p3;全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。

4.原子光谱

⑴基态：电子按构造原理的顺序进入原子核外的轨道，此时整个原子的能量最低，称之为基态。

基态原子是处于最低能量状态的原子。

⑵激发态：基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高的能级，此时原子的能量较基态高，叫激发态。

基态和激发态间、不同激发态间能量是不连续的，像楼梯的台阶一样。

⑶电子的跃迁：电子由较高能量的激发态(可有多个激发态)跃迁到较低能量的激发态或基态时，会放出能量，发光是释放能量的主要形式之一。反之，电子由较低能量的基态或激发态跃迁到激发态或能量较高的激发态时，会吸收能量，吸收光是吸收能量的形式之一。

⑷原子光谱：不同元素原子的电子发生跃迁时，会吸收或释放不同波长的光，可以用光谱仪来记录、鉴别，称之为原子光谱。

在现代化学中，利用不同元素的原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。

5.核外电子排布的一般规则

⑴每个电子层(主量子数为n)所能容纳的电子数最多为2n2个(泡利原理)。

⑵原子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);能级交错。

⑶原子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)。能级交错。

6.核外电子排布的表示方法

⑴原子结构简(示意)图：圆圈内数字表示质子数，弧线表示能层(电子层)，弧线内数字表示该能层(电子层)中的电子数。如镁原子的原子结构简图为(见右图)：

⑵电子排布式：在能级符号的右上方用数字表示该能级上排布的电子数目的式子。有原子的电子排布式、原子最外层的电子排布式、离子的电子排布式等不同的用法。

例如，氯原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5;氯离子Cl-的电子排布式为1s22s22p63s23p6;氯原子最外层的电子排布式3s23p5。

为避免电子结构过长，通常把内层已达到稀有气体的电子层写成“原子芯”(原子实)，并以稀有气体符号加方括号表示。例如：氯[Ne]3s23p5 钪[Ar] 3d14s2

⑶轨道表示式：表示电子所处轨道及自旋状态的式子。

如7N的轨道表示式为1s 2s 2p

↑↓ ↑↓

【例1】(2010山东卷，32)

碳族元素包括：C、Si、Ge、Sn、Pb。

(1)碳纳米管有单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠结合在一起。

(2)CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为。

(3)用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中Sn—Br的键角120°(填“>”“H >Si。

(3) SnBr2分子中，Sn原子的价层电子对数目是(4+2)/2=3，配位原子数为2，故Sn原子含有故对电子，SnBr2空间构型为V型，键角小于120°。

(4)每个晶胞含有Pb4+：8× =1个，Ba2+：1个，O2-：12× =3个，故化学式为：PbBaO3。Ba2+处于晶胞中心，只有1个，O2-处于晶胞棱边中心，共12个，故每个Ba2+与12个O2-配位

答案：(1) sp2 范德华力

(2) C>H >Si

(3) b B、离子的还原性Y2->Z-

C、氢化物的稳定性H2Y>HZ

D、原子半径X>W

参考答案：

1、解析：对原子而言，核外电子数等于质子数，故中子数与核外电子数之差为：175—118。答案 A

2、解析：R n-的原子核内的中子数为(A-x+n)，原子的质量数为A，

故原子的质子数为：A-(A-x+n)=x-n，原子的电子数也为x-n，Rn-的电子数为x，mgR n-中的电子总数就是。答案 D

3、解析：由题意很容易排除A、B两项。M层作为最外层最多容纳8个，与L层相同;而当M层作为次外层最多填18个，比L层多10个。故本题答案，为选项C。答案 C

4、解析：由于原子核中无中子，故A选项错误;原子的相对原子质量是某元素的一个原子的质量与一个12C原子质量的1/12的比值。中子、质子的相对质量分别是1.008和1.007，取整数都为1，质子数与中子数总和为质量数。故只能说，质量数与原子的相对原子质量近似相等，因而B选项不对;质子数相同的粒子可以是分子或离子等，化学性质不一定相同，C选项正确;最外层上有8个电子的粒子也可以是离子，而不一定是稀有气体元素的原子，D选项不对。答案C。

5、解析：本题可用“抽象问题具体化”的方法来解

设m=1，n=2，可视Xm+为Na+，Yn+为Mg2+，Zn-为O2-，Rm-为F-，

则a=11，b=12，c=8，d=9，由此不难得出正确答案为D。

解法二：离子电子层结构相同，则核外电子数相等，故a-m=b-n=c+n=d+m，则通过变换得出正确答案为D。

6、解析：本题可先用“十字交叉法”求解：

，

×100%=20%，

这样求出的20%为10B原子的原子个数百分比，由于10B的质量小于11B，

所以10B的质量百分含量应略小于20%，故本题正确答案为C。

本题最易错选A，是由于审题不仔细所致。

7、解析：据题意，R为短周期元素，其原子所是有的电子层数为最外层电子数的1/2，故可知R可能是C或S。若为C时，可形成的含氧酸根离子有：CO32-—碳酸根离子，C2O42-—草酸根离子( );若为S时，可形成的含氧酸根离子有：SO32-—亚硫酸根离子，SO42-—硫酸根离子，S2O32-—硫代硫酸根离子。由此可知正确答案为A、B。

本题最易出现的错误是未考虑到C2O42-。

8、解析：首先应该明确第二主族元素的单质或相应氧化物，加足量水完全反应后蒸干，得到的固体为氢氧化物。

本题可用极端假设法解之，设R的相对原子质量为m：

若12g均为R单质，则：

R～RO～R(OH)2 △W

m m+3434

12 4

m= =102

若12g均为氧化物RO，则

RO～R(OH)2 △W

m+16 m+3418

12 4

m= =38

根据计算知，若12g均为单质，R的相对原子质量为108;若12g 均氧化物，R的原子量为38，现12g为单质及其氧化物的混合物，故其相对原子质量应102与38之间。所以R可能是Ca或Sr。故本题的正确答案为B、C。

9、D 10、AB 11、B 12、AD 13、B 14、B 15、C 16、C 17、C 18、D 19、A 20、C 21、B