选修3-5 教案 第十八章 原子结构
人教版高三年级选修3-5第十八章第一节
§18．1 电子的发现课堂导学案
【学习目标】
（一）知识与技能
1．了解阴极射线及电子发现的过程
2．知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导
（二）过程与方法
培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。
（三）情感、态度与价值观
理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说．人类就是这样通过辩证发展的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。
【教学重点】阴极射线的研究
【教学难点】汤姆孙发现电子的理论推导
【课时安排】1 课时
【导学过程】
一、阴极射线
用3分钟的时间阅读课本P47“阴极射线”部分，回答下列问题：
（1）德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是从阴极发出的某种射线引起的，并把这种射线命名为。
（2）对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点：①电磁波说：认为这种射线的本质是。
②粒子说：认为这种射线的本质是。
二、电子的发现
思考一：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流？
思考二：你能否设计一个实验来判断运动的带电粒子所带电荷的正负？
（提示：根据带电粒子在电、磁场中的运动规律）
用5分钟的时间阅读课本P47“电子的发现”部分和P48“思考与讨论”部分，讨论交流以下问题：（实验装置如课本图18.1-2所示）
从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过D1D2后沿直线打在荧光屏P1上。
问题1：当在平行极板上加一如图所示的电场，发现阴极射线打在荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射线带有什么性质的电荷？
问题2：为使阴极射线不发生偏转，则请思考可在平行极板区域再采取什么措施？
问题3： 若在平行极板区域加一磁场，且磁场方向必须垂直纸面向外。当qv 0B 与qE 满足条件 时，则阴极射线不发生偏转。 即：=0v
问题4：去掉磁场只保留原来的电场，根据带电的阴极射线在电场中的运动情况可知，其速度偏转角θ为：
v x =v 0 v y =0
mv qEL
所以：==
x
y v v θtan ①
又因为：)
2(tan L D y
+=
θ ②
且 B
E
v =
0 ③ 则由①②③得：=m
q
根据已知量，可求出阴极射线的比荷。
思考：如果利用磁场使带电的阴极射线发生偏转，能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷？
用3分钟的时间阅读课本P49第一段、第二段，回答：
（1）汤姆孙证明了阴极射线实质是 ，被称为 。 （2）电子是 的组成部分，是比原子更 的物质单位
x 萤幕
D
S
O y
+
C
C 1
C 2
Y A '
S +
-
+
磁场
L
y
θ
θ
-
用2分钟的时间阅读课本P49第三、四、五段，回答：
（3）第一次较为精确测出电子电荷量的是美国物理学家 利用 实验测量出的。电子的电荷量 e ＝ 。
（4）密立根通过实验还发现，电荷具有 的特征。即任何电荷只能是e 的整数倍。
电子的质量 m ＝ kg 质子质量与电子质量的比值为： e
p m m
【课堂例题】
例题1、一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线AB 时，发现射线径迹向下偏，则：（ ）
A ．导线中的电流由A 流向
B B ．导线中的电流由B 流向A
C ．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB 中的电流方向来实现
D ．电子束的径迹与AB 中的电流方向无关
例题2、有一电子（电荷量为e ）经电压为U 0的电场加速后，进入两块间距为d ，电压为U 的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：
（1）金属板AB 的长度 （2）电子穿出电场时的动能
【习题训练】
1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（ ）
A ．阴极射线的本质是氢原子
B ．阴极射线的本质是电磁波
C ．阴极射线的本质是电子
D ．阴极射线的本质是X 射线 2．关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确的是（ ） A ．测得了电子的电荷量 B ．提出了电荷分布的量子化观点 C ．为电子质量的最终获得做出了突出贡献
D ．为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据
3． 1897年，汤姆孙在研究阴极射线时，测出了阴极射线的 ，并确定了其带 电，组成阴极射线的粒子称为 。
A
B
A B
U 0 v 0 +
+ + +
－ － －
－
4．不论是强电场的电离、正离子的轰击、紫外线的照射、金属受灼热还是放射性物质的自发辐射，都能发射出同样的带电粒子是。
5．一个半径为1.64ⅹ10-4cm的带负电的油滴，在电场强度等于1.92ⅹ105V/m的竖直向下的匀强电场中，如果油滴受到的库伦力恰好与重力平衡，则这个油滴带有几个电子的电荷量？已知油滴的密度为0.851ⅹ103kg/m3
【课堂小结】
科学家在对阴极射线的研究中发现了电子，使人们对微观世界的认识进入了一个新的时代，电子的发现是19世纪末物理学史上的三大发现之一。在物理学的发展中具有比较重要的作用。了解科学家是如何发现电子的，应用了哪些研究方法，对我们学好物理有重要的帮助作用。
【作业】1.阅读课本材料：P49“科学足迹”
2.完成课本后“问题与练习”
人教版高三选修3-5第八章第二节
§18．2原子弹核式结构模型课堂导学案
【学习目标】
（一）知识与技能
1．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。
2．知道ɑ粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。
（二）过程与方法
1. 通过对ɑ粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力。
2. 通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。
3. 了解研究微观现象。
（三）情感、态度与价值观
1.通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神。
2.通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。
【教学重点】
1．引导学生小组自主思考讨论在于对ɑ粒子散射实验的结果分析从而否定汤姆孙模型，得出原子的核式结构；
2．在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱方法和微观粒子的碰撞方法；
【教学难点】引导学生小组自主思考讨论在于对ɑ粒子散射实验的结果分析从而否定汤姆孙模型，得出原子的核式结构
【课时安排】1 课时
【导学过程】
一、汤姆孙原子模型
用2分钟的时间阅读课本P51前两段及图18.2-1，回答下列问题：
1. 汤姆孙认为：原子是一个，正电荷分布在整个球体内，电子其中。有人形象地把其称之为或。
2.思考：若原子是一实心球体，当电子束射到金属膜上时，容易穿透吗？事实是怎样的？说明了什么？
二、粒子散射实验
用3分钟的时间阅读课本P51“粒子散射实验”部分的前三段，思考讨论：
问题一：粒子的质量与电子的质量哪个大？你能打一个比方描述吗？粒子碰到电子时对粒子的速度影响大吗？
问题二：要把整个装置放在真空的环境中，为什么？
问题三：为什么要用金箔而不用金板、铝箔？
问题四：如果按照汤姆孙的“枣糕式”模型，会出现怎样的现象？
用4分钟的时间阅读课本P52第3-7段，回答下列问题：
1．粒子散射实验现象： α粒子穿过金属箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有 α粒子发生了大角度的偏转，偏转角度甚至 ，也就是说它们几乎被“ ”
思考讨论：用汤姆孙的原子结构模型能否解释粒子大角度散射？请同学们根据以下三方
面去考虑：
（1）ɑ粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？
（2）按照汤姆孙的原子结构模型，ɑ粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？
（3）你认为原子中的正电荷应如何分布，才有可能造成ɑ粒子的大角度偏转？为什么？
. 小结：
2.卢瑟福的核式结构模型：在原子的中心有一个很的核，叫 ，原子的全部 和几乎全部 都集中在原子核里，带负电的电子在 绕着核高速旋转。
用电脑展示核式结构模型的三维动画。
三、原子核的电荷与尺度
用3分钟的时间阅读课本“原子核的电荷与尺度”部分，回答： 利用α粒子散射实验的数据
1. 可以推算出各种元素原子核的 ，核电荷数 质子数。
2.还可以估计出原子核的大小：能确定核半径R 的数量级为 m,而整个原子半径的数量级是： m,可见原子内部十分“ ”
ααααααα
半径大小（数量级）类比
10-10m 足球场
原子
10-15m 一枚硬币
原子核
【习题训练】
1．下图为卢瑟福和他的同事们做a粒子散射实验的装置
示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、
D四个位置时，观察到的现象描述正确的是（）
A．在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数
最多
B．在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位置时稍少些C．在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D．在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
2．在α粒子散射实验中，没有考虑α粒子跟电子的碰撞，其原因是（）A．α粒子不跟电子发生相互作用．
B．α粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略．
C．电子的体积很小，α粒子不会跟电子相碰．
D．由于电子是均匀分布的，α粒子所受电子作用的合力为零
3．利用α粒子散射实验，可以估算出（）
A．原子核外电子大小． B．电子运动速度．
C．原子的大小． D．原子核的大小．
4．当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的（）
【课堂小结】
原子中正负电荷分布的研究
汤姆孙的原子模型
被α粒子散射实验否定
卢瑟福提出新的假设(核式结构模型)
数学推理
与实验事实的对照
原子核的电荷与尺度
【作业】课本P53“问题与练习”1、2、3题
人教版高三选修3-5第八章第三节
§18．3氢原子光谱课堂导学案
【学习目标】
（一）知识与技能
1．了解光谱的定义和分类。
2．了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。
3．了解经典原子理论的困难。
（二）过程与方法
通过本节的学习，感受科学发展与进步的坎坷。
（三）情感、态度与价值观
培养我们探究科学、认识科学的能力，提高自主学习的意识。
【教学重点】氢原子光谱的实验规律
【教学难点】经典理论的困难
【教学方法】学生自学、讨论、交流，教师启发、引导、总结。
【课时安排】1 课时
【温故知新】
1.汤姆孙的原子结构模型被称为,他认为原子是一个,正电荷,电子。
2．α粒子散射实验发现：绝大多数α粒子穿过金箔后，但是有少数α粒子，极少数α粒子。
3．卢瑟福的核式结构模型认为
思考：既然原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量怎样变化呢？
【导学过程】
一、光谱
用4分钟的时间阅读课本P54第2-4段及“科学漫步”部分，回答下列问题：
1. 什么是光谱？
2.什么是现状谱、连续谱？二者的区别是什么？
3.什么是原子的特征谱线？它有什么作用？
4.什么是光谱分析？它的优点是什么？
二、氢原子光谱的实验规律
2.由巴耳末公式求得的求出的波长是连续的值吗？
三、经典理论的困难
用3分钟的时间阅读课本P56“经典理论的困难”部分，然后思考下列问题，学习小组间展开讨论
1、按照经典物理学，核外电子受到库仑引力的作用，作何运动？
2、按照经典物理学，电子在绕核运动的过程中，能量如何变化？原子稳定吗？
3、按照经典物理学，原子的光谱应为连续谱还是线状谱？而事实上呢？
4、结论：
【习题训练】
1 在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别物质和物质的组成成分。例如某样本中一种元素的含量达到10-10g时就可以被检测到。那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质的组成成分的？（）
A 连续谱
B 线状谱
C 特征谱线
D 任意一种光谱
5、根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱线所对应的n,这两条谱线的波长各是多少？氢原子光谱有何特点？
【小结】
学生概括总结本节的内容:
【作业】课本P56“问题与练习”1、2、3题
人教版高三选修3-5第八章第4节
§18．4玻尔的原子模型课堂导学案
【学习目标】
（一）知识与技能
1．了解玻尔原子理论的主要内容。
2．了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。
（二）过程与方法
通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。
（三）情感、态度与价值观
培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。
【教学重点】玻尔原子理论的基本假设
【教学难点】玻尔理论对氢光谱的解释。
【教学方法】学生自学、讨论、交流，教师启发、引导、总结。
【课时安排】1 课时
【温故知新】
1．α粒子散射实验的现象是什么？
2．原子核式结构学说的内容是什么？
3．卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾：
电子绕核运动（有加速度）
辐射电磁波频率等于绕核运行的频率
能量减少、轨道半径减少频率变化
电子沿螺旋线轨道落入原子核原子光谱应为连续光谱
（矛盾：实际上是的亮线）
原子是不稳定的
（矛盾：实际上原子是的）
教师：为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。【导学过程】
一、玻尔原子理论的基本假设
用3分钟的时间阅读课本P57第3-6段及“图18.4-1分立轨道示意图”部分，完成：
1. 轨道假设：电子的轨道是的，即轨道半径是的数值，不可能是
介于这些数值中间的某个值。电子在这些轨道上绕核的转动是的，不产生。
思考：关于轨道量子化，你能打一个恰当的比喻吗？
用2分钟的时间阅读课本P57第七段，回答：
2.能级假设：电子在不同轨道上运行时，对应原子具有的能量，因此原子的能量是的。这些量子化的能量值叫，具有确定能量值的稳定状态称为，叫基态，其它的状态叫做。
思考：关于能量量子化，你能打一个恰当的比喻吗？
用2分钟的时间阅读课本P58第2、3段，回答：
3.跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E n）跃迁到另一种定态（设能量为E m）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即=
（h为普朗克恒量）
思考：（1）关于能量量子化，你能打一个恰当的比喻吗？
（2）原子由于跃迁而辐射或吸收的能量是连续的值吗？
二、玻尔理论对氢光谱的解释
用4分钟的时间阅读课本P58“玻尔理论对氢光谱的解释”部分，思考讨论以下问
题：
问题一：前一节巴耳末公式中有正整数n出现，而本节中的氢原子能级也用正整数n
来标志，它们之间是否有某种联系？如果把巴耳末公式中的“2”换为其它自然数，又代表什么意义？
问题二：气体导电为什么会发光？霓虹灯为什么会五颜六色？
三、玻尔模型的局限性
用3分钟的时间阅读课本P59“玻尔模型的局限性”部分，然后思考回答：
1.玻尔理论遇到了什么困难？造成这种困难的原因是什么？
2.实际上电子的运动是什么样的？可以用什么来描述？电子云的稠密分别说明了什么？
【习题训练】
1．对玻尔理论的下列说法中，正确的是（）
A．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B．对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同
C．用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D．玻尔理论完全否定了卢瑟福的原子模型。
2．下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）
A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量
C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子
D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的
3．根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（）A．电子轨道半径越大B．核外电子的速率越大
C．氢原子能级的能量越大D．核外电子的电势能越大
4．根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）
A．可以取任意值B．可以在某一范围内取任意值
C．可以取一系列不连续的任意值
D．是一系列不连续的特定值
5．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为r a的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为r b的圆轨道上，已知r a>r b，则在此过程中（）
A．原子要发出一系列频率的光子
B．原子要吸收一系列频率的光子
C．原子要发出某一频率的光子
D．原子要吸收某一频率的光子
【小结】
学生概括总结本节的内容:
高二化学选修3 原子结构与性质
高二化学选修3 原子结构与性质 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。 相关知识回顾（必修2）
1.原子序数：含义： （1）原子序数与构成原子的粒子间的关系： 原子序数＝＝＝＝。（3） 原子组成的表示方法 a. 原子符号：A z X A z b. 原子结构示意图： c.电子式： d.符号表示的意义： A B C D E （4） 特殊结构微粒汇总： 无电子微粒无中子微粒 2e-微粒8e-微粒 10e-微粒 18e-微粒 2.元素周期表：（1）编排原则：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排 成横行叫周期；再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序有上到 下排成纵行，叫族。 （2）结构：各周期元素的种数 0族元素的原子序数 第一周期 2 2 第二周期 8 10 第三周期 8 18 第四周期 18 36 第五周期 18 54 第六周期 32 86
原子结构教案
第一章原子结构与元素周期律 第一节原子结构 一．教材分析 （一）知识脉络 通过初中的化学学习,同学们已经知道原子是由原子核和核外电子构成的。本节教材，就是要在已有经验的基础上继续深入地探讨原子核的结构以及核外电子的排布的规律，并利用原子结构的知识解释某些元素的部分性质，使学生初步了解原子的最外层电子排布与元素的性质(得失电子能力、化合价等)的关系。同时，通过原子结构知识的学习，为后阶段学习元素周期律、元素周期表和分子结构打下基础。 （三）新教材的主要特点：
新教材（必修）与旧教材相比，删掉了描述核外电子运动特征的电子云；降低了核外电子排布规律的要求；增加了原子结构示意图，元素的部分化学性质与原子的最外层电子排布的关系；调整了核素、同位素在教材中出现的位置。使得它更符合知识的逻辑关系，符合学生认识规律。同时，新教材更注重了让学生参与学习，提高了学生学习的主动性，更注重了学生能力的培养。 二．教学目标 （一）知识与技能目标 1．引导学生认识原子核的结构，懂得质量数和 A Z X的含义，掌握构成原子 的微粒间的关系；知道元素、核素、同位素的涵义；掌握核电荷数、质子数、中子数、质量数之间的相互关系。 2.引导学生了解原子核外电子的排布规律，使他们能画出1～18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。 （二）过程与方法目标 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，培养学生分析、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。 (三)情感态度与价值观目标 1.通过构成物质的基本微粒的质量、电性的认识,了解微观世界的物质性,从而进一步认识物质世界的微观本质；通过原子中存在电性不同的两种微粒的关系，认识原子是矛盾的对立统一体。 2.通过人类探索原子结构的历史的介绍，使学生了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程，培养他们的科学态度和科学精神，体验科学研究的艰辛与喜悦。 3.通过“化学与技术----放射性同位素与医疗”,引导学生关注化学知识在提高人类生活质量中所起的作用。 4.通过“未来的能源----核聚变能”,引导他们关注与化学有关的热点问题,形成可持续发展的思想。 三．教学重点、难点 （一）知识上重点、难点：构成原子的微粒间的关系和核外电子排布规律。 （二）方法上重点、难点：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。了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程。四．教学准备 （一）学生准备：上网查阅，C在考古上的应用；核素、同位素在生产和生活中的应用。搜集有关原子结构模型的资料。
2018届高三化学(人教版)一轮复习选修3第1节原子结构与性质Word版含答案
选修3 物质结构与性质 第一节 原子结构与性质 基础知识整合] 1．能层、能级和原子轨道 (1)轨道形状??? s 电子的原子轨道呈球形对称p 电子的原子轨道呈哑铃形 (2)s 、p 、d 、f 能级上原子轨道数目依次为1、3、5、7，其中n p x 、n p y 、n p z 三个原子轨道在三维空间相互垂直，各能级的原子轨道半径随能层数(n )的增大而增大。 (3)能量关系??????? ①相同能层上原子轨道能量的高低：n s (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，简称能量最低原理。 构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。 构造原理示意图： (2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。 (3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。 注：洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如24Cr的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。 4．电子的跃迁与原子光谱 (1)电子的跃迁 ①基态―→激发态： 当基态原子的电子吸收能量后，电子会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。 ②激发态―→基态： 激发态原子的电子从较高能级跃迁到较低能级时会释放出能量。 第一章原子结构与性质 一.原子结构 1、能级与能层 电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小. 电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈哑铃形 2、原子轨道 3、原子核外电子排布规律 （1）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下图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。 原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述. 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。 （2）能量最低原理：电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道. （3）泡利（不相容）原理：一个轨道里最多只能容纳两个电子，且自旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利原理。 （4）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，这个规则叫洪特规则。比如，p3的轨道式为，而不是。 洪特规则特例：在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s1。 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、基态原子核外电子排布的表示方法 （1）电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1。 （2）电子排布图(轨道表示式) 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为 ↑↓↑ ↑↑↑ 教案 课题：第一节原子结构（2）授课班级 课时 教学目的 知识 与 技能 1、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 2、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 4、知道原子的基态和激发态的涵义 5、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用 过程 与 方法 复习和沿伸、动画构造原理认识核外电子排布，亲自动手书写，体会原理情感 态度 价值观 充分认识原子构造原理，培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学 的兴趣。 重点电子排布式、能量最低原理、基态、激发态、光谱难点电子排布式 知识结构与板书设计三、构造原理 1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… 2、能级交错现象(从第3电子层开始)：是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。 电子先填最外层的ns，后填次外层的（n-1）d，甚至填入倒数第三层的（n-2）f的规律叫做“能级交错” 3．能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。 4、对于同一电子亚层(能级)(等价轨道),当电子排布为全充满、半充满或全空时,原子是比较稳定的。 5、基态原子核外电子排布可简化为：［稀有气体元素符号］+外围电子(价电子、最外层电子) 四、基态与激发态、光谱 1、基态—处于最低能量的原子。 第一节原子结构 教学目标： 知识目标： 1．复习原子构成的初步知识，使学生懂得质量数和A Z X的含义，掌握构成原子的粒子间的关系。 2．了解关于原子核外电子运动特征和常识。 3．理解电子云的描述和本质。 4．了解核外电子排布的初步知识，能画出1～号元素的原子结构示意图。 能力目标： 培养自学能力、归纳总结能力、类比推理能力。 教学重点：原子核外电子的排布规律。 教学难点：原子核外电子运动的特征，原子核外电子的排布规律。 (第一课时) 教学过程： [复习]原子的概念，原子的构成，原子为什么显电中性？ [板书]一、原子核 1。原子结构 质子： 1.6726×10-27kg 原子核 原子中子： 1.6748×10-27kg 电子： 1.6726×10-27kg/1836 注意：核电荷数=质子数=电子数近似原子量=质子数+中子数原子的粒子间的关系： 决定元素种类的是：，决定原子质量的 是： 决定元素化学性质的主要是：，决定原子种类的是： 1.6726×10-27kg 1.66×10-27kg 2．质量数 质子的相对质量= =1.007≈1 1.6748×10-27kg 1.66×10-27kg 中子的相对质量= =1.008≈1 将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似值整数加起来，所得的数值叫质量数（A） 质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N） N = A – Z 练习：用A Z X表示原子： （1）求中性原子的中子数：N= （2）求阳离子的中子数，A X n+共有x个电子，则N= （3）求阴离子的中子数，A X n-共有x个电子，则N= （4）求中性分子或原子团的中子数，12C16O2分子中， N= （5） A2-原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2-离子所含电子的物质的量为 ： . 二、核外电子运动的特征 请一位同学讲述宏观物体的运动的特征。 比较电子的运动和宏观物体的运动。 1．核外电子运动的特征： （1）带负电荷，质量很小。 （2）运动的空间范围小。 （3）高速运动。 学生阅读课本P91，播放电子云形成的动画。 2．电子云 电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围，所以人们形象地把它叫做“电子云”。 注意：（1）图中的每个小黑点并不代表一个电子，小黑点的疏密表示电子在核外单位体积内出现机会的多少。 （2）“电子云”是核外电子运动的一种形象化表示。 1．已知一种碳原子（质子数、中子数均为6）的一个原子的质量为m kg，若一个铁原子的质量为n kg ，则铁的原子量是 2．以下有关电子云的描述，正确的是（） A 电子云示意图的小黑点疏密表示电子在核外空间出现机会的多少 B 电子云示意图中的每一个小黑点表示一个电子 C 小黑点表示电子，黑点愈多核附近的电子就愈多 D 小黑点表示电子绕核作圆周运动的轨道 第二课时 [复习]1。原子的结构。 2．电子云的概念及核外电子运动的特征。 对于多电子的原子，核外电子的运动要复杂一些，通常，能量低的在离核较近的区域运动，能量高的在离核较远的区域运动。 三、原子核外电子的排布 1．电子层 层序数 1 2 3 4 选修3第一章原子结构第1节原子结构模型测试题 2019.9 1,写出具有下列电子排布的原子或离子的元素符号： 1s22s22p63s23p6 2,已知某元素的原子序数排在氪元素的原子序数之前，当此元素的原子失去3个电子后，它的角量子数为2的原子轨道内，电子恰好为半充满，则该元素的名称，位于第周期，第族。 3,在某一周期(其稀有气体原子的外层电子构型为4s24p6)中有A，B，C，D四种元素，已知它们的最外层电子数分别为1，2，2，7；A，C的次外层电子数为8，B的次外层电子数为14，D的次外层电子数为18，则：（1）写出A、B、C、D的元素符号：A ，B ，C ，D ，（2）画出B元素的原子结构示意图。 4,有6个电子处于n=3，l=2的能级上，推测该元素的原子序数，并根据洪特规则推测在d轨道上未成对的电子数有几个？ 5,下列说法中正确的是（） A．所有的电子在同一区域里运动 B．处于最低能量的原子叫基态原子 C．能量高的电子在离核远的区域运动，能量低的电子在离核近的区域 运动 D．同一原子中，1s、2s、3s所能容纳的电子数越来越多 6,道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中主要有下列三个论点：①原子是不能再分的微粒；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代原子--分子学说的观点看，你认为不正确的是（） A．只有① B．只有② C．只有③ D．①②③ 7,下列能级中轨道数为3的是（） A．S能级 B．P能级 C．d能级 D．f能级 8,以下能级符号正确的是（） A．6s B．2d C．3f D．1p 9,下列哪个能层中包含d能级的是（） A．N B．M C．L D．K 10,同一原子的基态和激发态相比较 （） A．基态时的能量比激发态时高 B．基态时比较稳定 C．基态时的能量比激发态时低 D．激发态时比较稳定 测试题答案 第一章原子结构与性质 课标要求 1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素的（1~36号）原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。 2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某种性质 3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。 要点精讲 一.原子结构 1.能级与能层 2.原子轨道 3.原子核外电子排布规律 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。 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。 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（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。 （4）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。 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. 基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K ：1s22s22p63s23p64s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以↑↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ 学业要求核心素养对接 1.了解质量数的定义。 2．了解原子的表示方法。 3．了解原子的核外电子能量高低与分层排布的关系。 4．了解核外电子分层排布的规律。 5．知道元素、核素的概念。 通过原子结构的学习、通过对 核外电子排布规律的学习，提 高学生宏观辨识与微观辨析的 素养水平。 版新教材高中化学第4章第1节第1课时原子结构核素教案新人 教版必修第一册 [知识梳理] 知识点一原子的构成、质量数 如图1：原子结构的发现史，通过本图我们可以知道原子结构的认知是逐步深入的，图2表示原子结构，结合本图完成下列知识点： 1．原子的构成 (1)构成 原子 ?? ? ??原子核 ?? ? ??质子（相对质量近似为1，带一个单位正电荷） 中子（相对质量近似为1，不带电荷） 核外电子（带一个单位负电荷） 原子显电中性 (2)原子的表示方法 →元素符号，如3717Cl表示质量数为37、核电荷数为17的氯原子。 阳离子：质子数＞核外电子数阴离子：质子数＜核外电子数 2．质量数 (1)质量数 质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加所得的数值即为质量数，用符号A表示。 (2)两个关系 ①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)(质量关系)。约为相对原子质量 ②原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数(数量关系)。 知识点二原子核外电子的排布 如图所示，核外电子在原子核外的排布规律是用电子云来表示的，在高中阶段为了好理解，出现了最后一图排布方式，结合上图，完成下列知识点： 1．核外电子的分层排布 在多电子的原子里，电子的能量并不相同。能量低的，通常在离核近的区域运动；能量高的，通常在离核远的区域运动。核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排布。其关系如下： 2.原子核外电子的排布规律 尝试自己写一下Na的核外电子排布 知识点三核素、同位素 原子结构与性质 一 原子结构 1、原子的构成 中子N （核素） 原子核 → 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 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 2、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<核外电子数 或 质子数=核外电子数-电荷数 （3）质量关系：质量数 = 质子数 + 中子数 二 原子核外电子排布规律 决X) (A Z 三相对原子质量 定义：以12C原子质量的1/12（约1.66×10-27kg）作为标准，其它原子的质量跟它比较所得的值。其国际单位制（SI）单位为1，符号为1（单位1一般不写） 原子质量：指原子的真实质量，也称绝对质量，是通过精密的实验测得的。 如：一个氯原子的m(35Cl)=5.81×10-26kg。 核素的相对原子质量：各核素的质量与12C的质量的1/12的比值。一种元素有几种同位素，就应有几种不同的核素的相对原子质量， 相对诸量如35Cl为34.969,37Cl为36.966。 原子比较核素的近似相对原子质量：是对核素的相对原子质量取近似整数值，数值上与该质量 核素的质量数相等。如：35Cl为35,37Cl为37。 元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子个数百分比算出的平均值。如：Ar(Cl)=Ar(35Cl)×a% + Ar(37Cl)×b% 元素的近似相对原子质量：用元素同位素的质量数代替同位素相对原子质量与其原子个数百 第一章第一节原子结构（第二课时） 教学目标： 1、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 2、知道原子的基态和激发态的涵义 3、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用 重点难点:能量最低原理、基态、激发态、光谱 教学过程： 〖引入〗在日常生活中，我们看到许多可见光如灯光、霓虹灯光、激光、焰火与原子结构有什么关系呢？ 创设问题情景：利用录像播放或计算机演示日常生活中的一些光现象，如霓虹灯光、激光、节日燃放的五彩缤纷的焰火等。 提出问题：这些光现象是怎样产生的? 问题探究：指导学生阅读教科书，引导学生从原子中电子能量变化的角度去认识光产生的原因。 问题解决：联系原子的电子排布所遵循的构造原理，理解原子基态、激发态与电子跃迁等概念，并利用这些概念解释光谱产生的原因。 应用反馈：举例说明光谱分析的应用，如科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦，化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量，还可以让学生在课后查阅光谱分析方法及应用的有关资料以扩展他们的知识面。 〖总结〗 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。 处于最低能量的原子叫做基态原子。 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。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。 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。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 〖阅读分析〗分析教材p8发射光谱图和吸收光谱图，认识两种光谱的特点。 阅读p8科学史话，认识光谱的发展。 〖课堂练习〗 1、同一原子的基态和激发态相比较（） A、基态时的能量比激发态时高 B、基态时比较稳定 C、基态时的能量比激发态时低 D、激发态时比较稳定 2、生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是（） A、钢铁长期使用后生锈 B、节日里燃放的焰火 C、金属导线可以导电 D、卫生丸久置后消失 3、比较多电子原子中电子能量大小的依据是（） A．元素原子的核电荷数 B．原子核外电子的多少 C．电子离原子核的远近 D．原子核外电子的大小 4、当氢原子中的电子从2p能级，向其他低能量能级跃迁时 ( ) A. 产生的光谱为吸收光谱 B. 产生的光谱为发射光谱 C. 产生的光谱线的条数可能是2 条 D. 电子的势能将升高. 高中化学选修3第一章第一节原子结构(第1课时) 教学设计 东风高级中学杜先军 知识与技能： 1、进一步认识原子核外电子的分层排布 2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 4、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 5、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 6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 方法和过程：复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。 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。 教学过程： 1、原子结构理论发展 从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。 现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。 〖复习〗必修中学习的原子核外电子排布规律： 核外电子排布的尸般规律 (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29’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 〖思考〗这些规律是如何归纳出来的呢？ 2、能层与能级 由必修的知识，我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为：第一、二、三、四、五、六、七……能层 符号表示K、L、M、N、O、P、Q…… 能量由低到高 例如：钠原子有11个电子，分布在三个不同的能层上，第一层2个电子，第二层8个电子，第三层1个电子。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。理论研究证明，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下： 能层一二三四五六七…… 符号K L M N O P Q…… 最多电子数 2 8 18 32 50…… 第一章物质结构与性质教案 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。 第一节原子结构 第一课时 知识与技能： 1、进一步认识原子核外电子的分层排布 2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 4、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 5、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 6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布 方法和过程： 复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。 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。 教学过程： 1、原子结构理论发展 从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。 现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。 〖复习〗必修中学习的原子核外电子排布规律： 原子结构与元素周期表 第4课时 ◆教学目标与核心素养 宏观辨识与微观探析：从微观上理解同主族元素原子核外电子排布的相似性和递变规律，明确宏观上的元素性质与微观上的原子核外电子排布之间的关系，理解结构决定性质，性质反映结构的基本规律。 科学探究与创新意识：通过完成碱金属和卤族元素性质的探究实验，初步体验科学探究在化学学科的学习中的重要地位，了解科学探究的基本方法，培养初步的科学探究能力。 证据推理与模型认知：建立同主族元素原子结构变化的微观模型，理解根据该模型进行元素性质推理的科学思想。 ◆教学重难点 碱金属元素的性质，卤族元素的性质。 ◆教学过程 一、导入新课 【引入】我们知道，金属元素的原子最外层电子一般少于4个，在化学反应中容易失去电子，具有金属性；非金属元素的原子最外层电子一般多于4个，在化学反应中容易得到电子，具有非金属性。所以人们常说，原子结构决定元素的性质。人们经常把元素周期表中的同族元素放在一起研究，是因为他们之间存在着某种内在联系。那么，这种内在的联系是什么呢？我们将从他们的结构和性质的关系进行探讨。 二、讲授新课 【板书】原子结构与元素性质 一、碱金属元素 【讲解】碱金属元素都位于周期表的第ⅠA族（元素Fr是一种放射性元素，高中阶段不探讨），化学性质很活泼，在自然界中都以化合态存在。 【学生活动】填写下表的信息，并回答相应问题。 （1）在周期表中，从上到下碱金属元素的核电荷数、原子半径的变化有什么特点？（核电荷数递增，原子半径逐渐增大） （2）观察碱金属元素的原子结构示意图，他们的原子核外电子排布有什么特点？（随着原子的核电荷数递增，核外电子层数逐渐增加，但是最外层电子数都是1个）从哪一点可以推测出碱金属元素的化学性质具有相似性？（最外层电子数相同，应该表现相似的化学性质）【过渡】根据上述的分析，下面我们来进行实验，探究一下碱金属元素的化学性质。 【设疑】钠有什么化学性质？（与氧气反应，与水反应） 【设疑】结合锂、钠、钾的原子结构特点，预测锂、钾可能具有哪些与钠相似的化学性质？（与氧气、水都能发生反应） 【讲解】锂、钠、钾的原子核外最外层电子数都是1个，应该表现相似的化学性质，所以锂、钾与氧气、水应该都能发生反应 【设疑】钠与氧气在加热条件下的反应现象是什么？（钠先熔化，再剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体） 【演示实验】钾在空气中的燃烧。 【投影】钾在空气中的燃烧的视频。 【设疑】钾在空气中的燃烧现象与钠在空气中的燃烧现象有什么区别？（燃烧更剧烈，发出紫色火焰） 【设疑】钠与水的反应现象是什么？（浮、熔、游、响、红） 【演示实验】钾与水的反应。 【投影】钾与水的反应的视频。 【设疑】通过上面的实验分析，钠钾有哪些相似的化学性质？（与氧气、水都反应）。 原子结构 【学海导航】 一、能层与能级 对多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的能层(n)；各能层最多容纳的电子数为2n2。对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的能级(l)；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。 1．电子云：电子在原子核外出现的概率密度分布。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。 2．原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图。s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级各有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈纺锤形，np能级各有3个原子轨道，相互垂直（用px、py、pz表示）；nd能级各有5个原子轨道；nf能级各有7个原子轨道。 三、核外电子排布规律 1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序： 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f…… 构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等。 构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）的主要依据之一。 2．能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。 3．泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子。 4．洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。 四、基态、激发态、光谱 1．基态：最低能量状态。如处于最低能量状态的原子称为基态原子。 2．激发态：较高能量状态（相对基态而言）。如基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子。 3．光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（基态→激发态）能量，产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 【例题解析】 例1 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（） A．原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 原子结构 【教学目标】 1．通过对原子结构模型演变历史的了解，认识假说、实验等科学方法在人类探索原子结构奥秘过程中的作用； 2．了解钠镁铝等活泼金属元素和氟氧等活泼非金属元素的原子的核外电子分层排列的情况，知道这类原子在化学反应过程中常通过电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实； 3．通过氧化镁的形成、氯化钠的形成初步了解钠与氯、镁与氧气反应的本质。 【教学过程】 【第2课时】 ［引言］从上一节课我们所学的知识可以知道：原子核相对于原子很小，即在原子内部，原子核外，有一个偌大的空间供电子运动，那么，电子在核外的运动与宏观物体是否相同？我们又怎样来描述核外电子的运动呢？下面我们就来探讨这个问题。 原子结构 一、原子核外电子运动的特征 ［师］请大家观察以下物体运动的特点，并注意它们的运行轨迹是否确定。 ［电脑演示以下运动］ 1．物质的自由落体运动； 2．火车的运动； 3．炮弹的抛物线运动； 4．天体的运行； 5．氢原子的一个电子在核外闪烁运动。 ［讨论］核外电子的运动规律跟宏观物体的运动规律有什么不同？ ［生］1．宏观物体的运动有固定的方向，电子没有。 2．宏观物体的运动有确定的路线，电子没有。 ［讲述］正如大家所述，宏观物体的运动，如天体的运行、导弹的发射、车辆的行驶等，它们都有确定的轨道，我们可用宏观物体的运动规律准确地测出它们某一时刻所处的位置和运动速度，可以描画出它们的运动轨迹。 当电子在原子核外很小的空间内作高速运动时，其运动规律跟普通物体不同。它们没有确定的轨道，因此，我们不能准确地测定电子在某一时刻所处的位置和运动速度，也不能描画出它的运动轨迹。 那么，我们应该如何去描述核外电子的运动呢？让我们先来研究氢原子核外唯一的一个电子的运动特点。 ［电脑显示］氢原子核外一个电子的运动示意图（由慢到快） ［师］我们看到，当电子的运动速度加快时，在原子核周围有一团云雾，我们形象地称它为“电子云”——电子形成的云雾之意。 ［问］氢原子核外只有一个电子，它怎么能形成一团云雾呢？ ［启发］这是由于电子在核外的运动速度太快（2.2×106 m·s－1），使我们眼花缭乱的结果。 ［问］大家有没有在什么地方见过类似的现象？ ［引导学生进行联想］ 1．快速进退录像带时，与此情景有点相似。 2．武打影片里，形容剑舞得快时，舞剑人的周围常是一团剑影。 3．科幻动画片里，飞牒的运行及争斗场面。 4．风车快速旋转时的现象。 ［师］好，大家的联想很丰富。以上场面，都有一个共同的特点——快。电子的运动速度更快得多。因此，在核的周围形成带负电的电子云便好理解了。由于电子难以捕捉，又没有确定的轨道，我们在描述核外电子的运动时，只能指出它在原子核外空间某处出现机会的多少。 ［投影展示］（在通常状况下氢原子电子云示意图） ［讲述］图中的每一个小黑点表示电子曾在那里出现过一次。黑点多的地方——也即电子云密度大的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现机会多，反之，出现的机会少。从这张图中，我们可以看出，氢原子的核外电子在离核远的地方单位体积内出现的机会少，在离核近的地方单位体积内出现的机会多。 因此，原子核外电子运动的特征是： ［板书并讲述］运动速度快，没有确定的轨道，可用电子云形象地表示。 【问题探究】 A．电子云是笼罩在原子核外的云雾； B．小黑点多的区域表示电子多； C．小黑点疏的区域表示电子出现的机会少； D．电子云是用高速照相机拍摄的照片。 ［生］这是从不同角度考查对电子云的理解的。核外电子的运动规律可用电子云来描述，小黑点的疏密程度与电子出现机会多少相对应，C是正确的，而B是错误的。电子云是一种形象的描述形式，并非真有带负电的云雾包围着原子核，因此，不可能用高速照相机拍摄下来，因而A和D都错。 ［过渡］在氢原子的核外，只有一个电子，运动情况比较简单。对于多电子原子来讲，电子运动时是 选修三第一章第1节原子结构第三课时 作者: 日期: 第一节原子结构 第3课时 【学习目标】 1. 了解电子云和原子轨道的含义。 2. 知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 【学习过程】 【课前预习】 1. 电子云： ____________________________________________ 。电子云是核外电子运动状态的形 象化描述。 2. 原子轨道：_________________________________________ 。s电子的原子轨道都是___________ 形的，p电子的原子轨道都是___________ 形的，每个p能级有3个原子轨道，他们相互垂直，分别以 表示。 3. 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，这个规则被称为 _____________________ 。 【知识梳理】 【练习】理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下： (1)根据 __________ 的不同，原子核外电子可以分成不同的能层，每个能层上所能排布的最多 电子数为—，除K层外，其他能层作最外层时，最多只能有_电子。 (2)从上表中可以发现许多的规律，如s能级上只能容纳2个电子，每个能层上的能级 数与_________________ 相等。请再写出一个规律 _______________________________________________ 。 五、电子云和原子轨道： (1)电子运动的特点：①质量极小②运动空间极小③极高速运动。 电子云： S的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 P的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以P x、P y、F Z 原子结构教案 知识目标： 1、认识原子核的结构 2、理解质量数和A Z X的含义， 3、掌握质量数、质子数、中子数、电子数间的关系。能进行质量数、质子数、中子数、电子数间的简单计算 4、理解元素、核素、同位素的含义，会判断同位素 能力情感目标： 1、培养学生对数据的分析处理、概括总结能力 2、尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工 3、通过假说、模型等科学研究方法培养学生科学的学习方法和科学的学习态度 4、通过放射性同位素作用的自学和查阅，激发学生学习的热情 学习重点： 原子核的结构，构成原子的各微粒间的关系及同位素的判断 难点：原子核的结构及构成原子的各微粒间的关系 教法:模型展示、多媒体动画模拟、问题推进、对比归纳 学法:交流研讨、比较归纳、练习巩固 [引入]初中我们学习了原子结构的初步知识，原子由原子核和核外电子构成。那么原子核和核外电子在原子中的相对关系是怎样的呢下面我们重温一下著名的卢瑟福实验。 [多媒体动画演示1]卢瑟福的α粒子散射实验及实验现象2· [学生活动]学生观看实验，总结现象，分析现象并思考问题： 1、大部分粒子穿过金箔不偏转，说明了什么 2、少数粒子被偏转，个别粒子被反射分别说明了什么 3、试想象推测原子的结构模型 [多媒体演示2]展示卢瑟福的解释：原子：原子核（带正电）；核外电子（带负电）在此实验的基础上，卢瑟福提出了“核式原子模型”，较好的解释了原子核与核外电子的关系，那么，原子核内部的结构又是怎样的 【多媒体演示3】学习目标1· 一、原子核核素 1、原子核的构成 [交流研讨]9·阅读P3表格，分析电子、质子、中子的基本数据表,思考讨论以下问题 2、在原子中质子数、核电荷数和电子数之间存在怎样的关系为什么 3、原子的质量主要由哪些微粒决定的 4、若忽略电子的质量，质子、中子的相对质量取近似值，试推测原子的相对质量的数值与核内质子数和中子数的关系。 [学生总结]回答问题1、2 [多媒体演示4] 结论（1）核电荷数、质子数、核外电子数之间的关系： 核电荷数=质子数=核外电子数 [思考]以上关系式是否适合所有的微粒(以Na+、Cl-为例进行分析) 注意：以上关系式只适用于原子，不适用于阴阳离子。 [学生总结]回答问题3、4 结论（2）：原子中各微粒之间的关系：质子数（Z）+中子数（N）=质量数（A）[学生阅读P3-P4第一段]掌握质量数和A Z X的意义：表示一个质量数为A、质子数为Z的原子。 跟踪练习：2· 1、判断正误： （1）原子核都是由质子和中子组成。 （2）氧元素的质量数是16 2、符号为b a X n-的微粒，核电荷数是，中子数是，电子总数是。 符号为b a Y m+的微粒，核电荷数是，中子数是，电子总数是。 结论：阴离子中：核电荷数= 质子数是= 电子数电荷数 阳离子中：核电荷数= 质子数是= 电子数电荷数高中化学选修3原子结构及习题
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