课题2 分子和原子教学设计方案

原子的结构

新都区龙虎中学 李才明

教学目标

1．知识与技能

(1)了解原子是由质子、中子和电子构成的。

(2)、初步了解原子核外的电子是分层排布的；

(3)、了解原子结构的表示方法；

(4)、了解原子结构与元素化学性质的关系；

(5)、了解离子的形成过程，认识离子是构成物质的一种粒子。

(6)初步了解相对原子质量的概念，并会查相对原子质量表。

2．过程与方法

(1)充分发挥学生的空间想象力。

(2)学习运用对比、归纳的方法在微观世界和宏观世界之间架起一座桥梁。

(3)运用形象恰当的比喻减少学生对微观世界的神秘感。

3．情感态度与价值观

(1)对学生进行世界的物质性、物质的可分性的辩证唯物主义观点教育。

(2)逐步提高抽象思维的能力、想象力和分析、推理能力。

教学重点

1．原子的构成。

3．离子的形成过程。

3．核外电子的排布。

5．相对原子质量。

教学难点

1．核电荷数、核内质子数和核外电子数的关系。

2．离子的形成过程。

3．相对原子质量概念的形成。

教学方法

提出问题→学生活动→问题讨论→得出结论→教师总结→拓展思维。

教具准备

1. 教师用具，投影仪、录像机、挂图(原子的构成)。

2．学生用具：原子构成的有关资料和张青莲教授的事迹简介。

课时安排

1课时

教学过程

[创设问属情景]上一单元我们学习过有关分子和原子的知识，知道物质是由分子、原子等微小粒子构成的。关于分子和原子，你还有哪些问题?还想知道与它们有关的哪些知识? [学生提出问题] 1．在化学变化中，分子是可分的，原子是不可分的，究竟原子能不能再分? 2．原子是不是简单的，不可分割的实心球体? 3．原子有没有质量?它的质量有多大? 4．如何去称量分子和原子的质量? 5．原子到底有多大? ……

[引入新课]同学们提出了很多有关分子和原子的问题，可见大家有强烈的探究欲和求知

欲。为了搞清楚这些问题，在本单元我们将进一步探索物质构成的奥秘。本节课我们首先探

索原子的构成。

[板书]第三单元

物质构成的奥秘

课题1 原子的构成

[过渡]原子到底能不能分?如果能分，它又是由哪些部分构成的呢?带着这些问题，我们来学习本课题的第一个问题:原子的构成。

[板书]一、原子的构成

[学生活动]让学生阅读课本P68内容：原子的构成，在阅读的基础上讨论问题。

[投影]打出下列讨论题：

1．原子是由哪两部分构成的? 2．原子核和核外电子都带电，为什么整个原子不显电性? 3．原子核是由哪些粒子构成的?这些粒子有什么异同? 4．不同类原子的内部构成有什么不同? (学生带着问题认真阅读课本内容，随后小组之间展开激烈争论。教师可以巡视学生阅读

情况并适时参与他们的讨论)

[学生活动]……

[学生讨论结束后，找学生代表陈述讨论结果，其他小组可以表明自己的不同意见] [问题1的答案]原子由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的，所

以说原子由原子核和核外电子两部分构成。

[思考]原子核居于原子中心，它在原子中的体积如何?占很大一部分吗? [答案]原子核居于原子中心，但比原子小得多，原子核的半径只有原子半径的几万分之

一，如果把原子比作一个庞大的体育场，而原子核只相当于一只蚂蚁。因此，原子里有很大的空间，电子就在这个空间里做高速运动。

[过渡]刚才说的这些都比较抽象，接下来我们看“原子的构成”挂图，看一下原子核在原子中到底能占多大。

[挂图]展示“原子的构成”示意图。

[学生观看挂图，说出自己从挂图上得到的有关信息] [学生陈述自己得到的有关信息] 学生甲：从挂图可知，原子并不是一个简单的，不可分割的实心球体，而是由原子核和核外电子两部分构成。

学生乙：原子已经很小了，而原子核更小，其半径只有原子半径的几万分之一，微观世界真是很神秘、有趣啊! 学生丙：原子内有如此大的空间供电子自由运动，电子可真自由，想到哪里就到哪里，由此我想到了排球场上的“自由人”。

学生丁：我想问一个问题：既然原子是化学变化中的最小粒子，在化学变化中不能对原子再进行分割了，那么又是如何发现原子的构成的呢?通过什么方法对它进行分割呢? [教师]同学们所谈的想法很好!大家思维都比较活跃，而丁同学提的问题更及时。可见

同学们对化学有强烈的好奇心和求知欲，这正是每一位进行科学研究的人必备的品质和素养。

原子在化学变化中不能再分，也就是说用化学方法不能对原子再进行分割了，但是用物理方法可以对原子进行分割。很多年前，人们一直认为原子确实不能再分了，直到十九世纪末，英国的科学家汤姆生发现了电子，人们才开始揭示原子内部的秘密，才知道它本身还具有复杂的结构，还可以再分。

[问题2的答案]尽管原子核和核外电子都带电，但原子核带的是正电荷，核外电子带的是负电荷，而且原子核带的正电荷和核外电子带的负电荷电量相等，电性相反，因此整个原子不显电性。

[问题3的答案]原子核由质子和中子构成，区别：1个质子带1个单位的正电荷，中子不带电。相同点：质量几乎相等。1个质子的质量为1．672×10-27 kg，1个中子的质量为1．674 ×10-27 kg。

[思考]1．原子核所带的正电荷从何而来? 2．质子数与原子核所带的正电荷有何关系? 3．电子数与原子核所带的正电荷有何关系? [答案]1．原子核所带的正电荷来自于质子所带的电荷。由于中子不带电，所以原子核所带的正电荷就是质子所带的电荷。

2．原子核所带的正电荷数称为核电荷数。因为原子核所带的正电荷全部集中在质子上。

而1个质子带1个单位的正电荷，所以具有如下等量关系：核电荷数=核内质子数。

3．因为原子核所带的正电荷和核外电子所带的负电荷电量相等、电性相反，而1个电子

带1个单位的负电荷，所以有如下等量关系：

核电荷数=核外电子数。推广此等量关系，得=核电荷数=核内质子数＝核外电子数。

[教师]我们通过一个表格，全面系统地了解质子、中子、电子这几种粒子在电性和质量上的关系。

[投影]展示表格。

构成原子的粒子的电性和质量

粒子种类

质子

中子

电子

电性

1上单位正电荷

不带电

1个单位负电荷

质量

1．6726×10-27 kg 1．6749×10-27 kg 质子质量的1/1836 [请学生说出从此表格中得到的信息] [可能有的回答] 1．质子和电子带相反的电荷，中子不带电。

2．质子和中子的质量大约相等，而电子的质量很小，只有质子和中子质量的l／1836。

[问题4的答案]不同种类的原子，核内的质子数不同，核外的电子数也不同。

[教师]我们来看下面表格，比较几种原子的构成。

几种原子的构成

原子种类

氢

碳

氧

钠

氯

质子数

1 6 8 11 17 中子数

0 6 8 12 18 核外电子数

1 6 8 11 17 [提问]通过此表格，你得到了哪些信息? [可能有的回答] 1．不是所有的原子都有中子，如氢的中子数就为0。

2．可以得到等量关系：质子数=电子数。

3．中子数和质子数没有等量关系，某些原子中出现了等量关系，那也是偶然。

[小结]通过刚才大家阅读、讨论、思考，我们终于搞清楚了原子的构成。

[讲解并板书]1．原子的构成

质子（+）

原子核 原子 中子不带电

核外电子（-） 2. 核电荷数＝核内质子数＝核外电子数

3．不同种类的原子，其核内质子数和核外电子数都不相同。

[板书]二、核外电子的排布

[学生阅读] [动画展示]1．电子在原子核外的运动特点

2．电子在核外的分层排布

[引导学生看图 (核外电子分层排布示意图)] [总结]由刚才的动画模拟可知：核外电子的运动有自己的特点，它不像行星绕太阳旋转有固定的轨道，但却有经常出现的区域。科学家把这些区域称为电子层。核外电子是在不同的电子层

内运动的，人们又把这种现象叫做核外电子的分层排布。现在发现元素原子核外电子最少的有1层，最多的有7层。

最外层电子数最多不超过8个(只有1层的不超过2个)。电子排布时，总是最先排布在离核

较近的能量较低的电子层里，然后再依据能量高低逐渐向外层排布。

[板书]1．排布特点

[讲解](1)电子运动没有固定的轨道，但却有经常出现的区域；

(2)电子在原子核外是分层排布的；

(3)电子排布时依据电子层能量的高低，由里向外排布，

(4)最外层电子数最多不超过8个(只有1层的不超过2个)。

[过渡]为了简明、方便地表示出原子的结构及原子核外电子排布的特点，我们引入了原子结构示意图。

[板书]2．原子结构示意图

[投影展示] 一些元素的原子结构示意图

元素

质子数

氢

1 氧

8 氖

10 钠

11 镁

12 氯

17 原子结构示意图

[请学生结合课本回答原子结构示意图中的圆圈、圆圈内的数字、弧线及弧线上的数字所

表示的意义] [学生回答，教师总结] (1)含义：

a. 圆圈和圆圈内的数字分别表示原子核和核内电子数；

b．弧线表示电子层；

c．弧线上的数字表示该电子层上排布的电子数。

[投影展示以下内容]

[师]以上是核电荷数1～18的元素原子的结构示意图，请大家找出其中的金属元素、非金属元素、稀有气体元素，并分析讨论它们的结构有什么规律。

[学生分组讨论，并回答交流] [板书](2)原子结构与元素种类及元素化学性质的关系。

[总结]1．稀有气体元素最外层电子都为8个(氦为2个)。由于它们均不易与其他物质

发生化学反应，呈现“化学惰性”，所以人们认为最外层具有8个电子(只有一个电子层的具有2个电子)的结构，属于相对稳定结构，称为8电子稳定结构或2电子稳定结构。

2．金属元素最外层电子一般少于4个，在化学反应中易失去最外层上的电子，达到相对

稳定的结构(如Na、Mg、Al等)。

3．非金属元素最外层电子数一般多于4个，在化学反应中容易得到电子，形成相对稳定

的结构(如O、Cl、S等)。

4．由此可见，元素的性质与原子核外电子的排布，特别是最外层上的电子数目有密切的关系。

[过渡]金属元素的原子和非金属元素的原子最外层电子容易失去或得到，从而形成稳定结构。那么它们失去或得到电子后形成的粒子是什么呢?那就是离子。下面，我们就来学习离子的形成。

[板书]3、离子的形成

[阅读]请学生阅读课本P77“离子的形成”一段内容，同时思考问题。

1．什么叫离子? 2．什么叫阴离子和阳离子? 3．讲述NaCl的形成过程。

4．离子与原子有什么区别与联系? [学生阅读，思考并讨论交流] [回答)1．带电荷的原子叫做离子。

[补充]在化学反应中，由于金属元素最外层电子数少于4，容易失去电子，而非金属元素最外层电子数多于4，容易得到电子，从而使参加反应的原子带上电荷。失去电子带的是正电荷。得到电子带的是负电荷，失1个电子带1个单位的正电荷，得1个电子带1个单位的负电荷。

在元素符号的右上角用+、-表示电性，如Na+、Cl-表示分别带1个单位的正、负电荷，Mg2+表示镁离子带2个单位的正电荷。

[问题2的答案]带正电荷的原子叫做阳离子，带负电荷的离子叫做阴离子。

[补充]原子失去几个电子就带几个单位的正电荷，得到几个电子就带几个单位的正电荷。

[问题3的答案] 钠与氯气反应时，钠原子的最外层只有1个电子容易失去，形成带1个单位正电荷的钠离子(表示为Na+)；氯原子的最外层有7个电子，容易得到1个电子形成稳定结构，成为带1个单位负电荷的氯离子(即Cl-)，Na+与Cl-由静电作用结合成不带电性的化合物氯化钠NaCl。

像这种由于阴阳离子互相结合而形成的化合物还有很多。

[补充]由阴、阳离子互相结合而形成的化合物叫做离子化合物，如：NaCl、MgCl2等。一

般情况下，一种金属元素与一种非金属元素相互作用时容易形成离子化合物。

[请学生看图4-10，此图形象生动地表示出了氯化钠(NaCl)这种离子化合物的形成过程] [用电脑动画模拟氯化钠的形成过程] [问题4的答案] ①原子不带电荷，而离子带电荷。

②原子不一定具有稳定结构，而离子一般具有稳定结构。

③离子是由原子得失电子形成的。

[教师板书] 1．离子的定义：带电的原子叫做离子。

2．离子的分类：

阳离子

阴离子

3．NaCl的形成过程

4．离子与原子的区别与联系

[讨论]原子、分子、离子与物质的构成有何种关系? [学生讨论]……

[由学生代表陈述讨论结果] 1．原子可以直接构成物质。

2．分子也可以直接构成物质。

3．分子可以分解成原子，原子也可以结合成分子。

4．原子得到或失去电子形成离子，阴阳离子互相作用可以形成物质。

[提问]原子、分子、离子都是构成物质的粒子，你知道哪些物质是由原子构成的?哪些物质是由分子构成的?哪些物质是由离子构成的?请举例说明。

[学生举例回答] [总结讲解]1．一般来说金属和固态非金属还有稀有气体都是由原子直接构成的。如：

铜、铁等。

2．大部分物质是由分子构成的。如水、氢气、氧气等。

3．一种金属与一种非金属互相作用形成的物质即离子化合物是由离子构成的，如氯化钠、硫化钾等。

[教师总结并板书] 5．物质的构成

(1)由原子构成的物质：大部分金属； 固态非金属； 稀有气体等

(2)大部分物质由分子构成。

[过渡]根据所学知识，我们来做练习。

[投影]展示下列练习：

下面的物质中，哪些是由分子构成的?哪些是由原子构成的?哪些是由离子构成的? ①Ne ②S ③KCl ④Al ⑤N2 ⑥Fe ⑦CO2 ⑧MgS ⑨Cu ⑩Ar ⑩SO2

⑩P [提问]1．原子、质子、中子和电子有没有质量? 2．原子的质量该如何去衡量? [回答]原子、质子、中子和电子都有质量。

[追问]为什么? [回答]因为物质是由分子、原子等粒子构成的，而原子又是由质子、中子和电子构成的。

如果质子、中子和电子没有质量，则原子就没有质量，从而物质就没有质量，可这是不可能的。可见，原子、质子、中子和电子都具有一定的质量。

[提问]既然原子有一定的质量，那它的质量又等于什么呢? [回答]因为原子由原子核和核外电子两部分构成，原子核又分为质子和中子，所以原子的质量应等于质子质量、中子质量、核外电子质量之和。

[讲解]不同的原子所含的质子、中子、电子数目不同，所以它们的质量也不同，比如1个氢原子的质量为1．67×10-27 kg，1个氧原子的质量为2．657×10-26 kg。

[提问]若让大家记忆很多原子的质量，大家能记住吗?

[回答]记不住。

[追问]为什么? [回答]这样的数字太难记忆了。

[讲解]这样小的数字，无论书写、记忆、还是使用都极不方便，就像用吨作单位来表示一粒稻谷或小麦的质量一样。我们可选用一种跟原子质量相近的“砝码”来表示原子的质量，这就是相对原子质量。

[板书]三、相对原子质量

[提问]什么叫相对原子质量呢?它是如何来表示原子的质量的?请大家带着问题阅读

P69相对原子质量一段内容。

[学生活动]……

[学生阅读完毕后，请学生代表陈述相对原子质量的概念] [回答]以一种碳原子质量的1/12作为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比，作

为这种原子的相对原子质量(符号为Ar)。

[说明]这里的碳原子指的是含有6个质子和6个中子的碳原子，叫做碳-12，它的质量的

1／12等于1．66×10-27 kg。

[小结]可见，相对原子质量只是一个比值，它并不是原子的真实质量，它是原子的真实质量与作为标准的碳原子质量的1／12相比较所得的比值。

[板书]1．概念：以一种碳原子质量的1／12为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质量(符号为Ar)。

[教师]根据这个概念，我们具体的来计算一下氢和氧的相对原子质量。如何计算呢? [可请两位学生到黑板上板演] [过程] 1个氢原子的质量为1．67×10-27 kg，作为标准碳原子质量的1／12为1．66×10-27 kg，所以氢的相对原子质量=≈1。

同理，1个氧原子的质量为2．657×10-26 kg。

所以氧的相对原子质量=≈16。

经过这样的计算得到的数字都比较简单，便于书写、记忆和计算，对于这个计算过程大家要掌握。

[板书]2．计算

[讲解]在做题的过程中用到相对原子质量时，我们不需要计算，元素的相对原子质量已经被全部测定了出来。测定相对原子质量是一个非常艰难的过程，我国科学院院士张青莲教授为相对原子质量的测定作出了卓越贡献。请大家阅读课本P69资料，了解有关张青莲教授的

事迹。

[设问]既然相对原子质量不需要计算，那么我们如何知道元素的相对原子质量呢? [讲解]相对原子质量可以从书中P153的附录Ⅱ查到，这里的相对原子质量表列出了现已

发现的一百多种元素的相对原子质量。其实，精确的相对原子质量有效数字可高达八位，一般的化学计算多采用它的近似值(整数或1位小数)。

[组织活动]下面我们举行一项比赛，看看哪位同学查阅相对原子质量表既快又准。我们

查阅如下几种元素的相对原子质量：

磷、铝、氮、碳、钠、硫、镁、钙

[学生活动)……

[请学生说出查阅结果] 磷：31 铝：27 氮：14 碳：12 钠：23 硫：32 镁：24 钙：40 [总结]可见，我们不仅要知道什么是相对原子质量，我们还必须会查阅相对原子质量表。

[板书]3．查阅相对原子质量表

[小结]本节课我们重点学习了原子的构成和相对原子质量，认识了原子内部的微观结构。

现在我们知道，原子由原子核和电子构成，原子核又由质子和中子构成；而且还知道，由于原子非常小，它的质量也很小，书写、记忆、计算都不方便，所以采用相对原子质量来表示原子的质量。

通过本节学习我们明白了一个道理：国家的强盛、民族的富强是要靠科技进步的，而科技的进步依赖于一代又一代人的努力。所以，我们现在必须认真学好文化知识，将来才能为

国家的繁荣昌盛贡献自己的力量，像张青莲教授那样在世界化学史上写下中国人的名字。

[布置作业]习题1、2、3、4

板书设计

第四单元

物质构成的奥秘

课题1 原子的构成

一、原子的构成

1．原子的构成

质子（+）

原子核 原子 中子不带电

核外电子（-） 2．核电荷数=核内质子数=核外电子数

3．不同种类的原子，其核内的质子数不同，核外的电子数也不同。

二、核外电子的排布

1．排布特点

2．原子结构示意图

(1)含义

第一电子层

第二电子层

第三电子层（最外层）

(2)原子结构与元素种类及元素化学性质的关系

3、离子的形成

1．离子的定义：带电的原子叫做离子。

2．离子的分类

阳离子

阴离子

3．NaCl的形成过程

4．离子与原子的区别与联系

5．物质的构成

大部分金属

(1)由原子构成的物质

固态非金属

稀有气体

(2)大部分物质由分子构成。

(3)离子化合物由离子构成。

三、相对原子质量

1．概念

以一种碳原子质量的1／12为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质量(符号为Ar)。

2．计算

①计算一种原子的相对原子质量。

②计算一种原子的真实质量。

③计算作为标准的碳原子的质量。

3．查阅相对原子质量表