归纳与整理优秀教案

第一章 原子结构与性质

一．教学目标：

1. 知识目标：

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

2.能力和方法目标：

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。

二．教材分析：

（1）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。

（2）

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。

三：教材处理：

重点：原子核外电子的能层、能级分布及其能量关系

难点：能用符号表示原子核外的不同能级

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第一节

原子结构

教学过程：

［阅读引言］思考并讨论：

1、铁易生锈，真金不怕火炼等事例说明了什么问题？为什么？

2、O2和O3是同素异形体，空气中的O2是须臾不能离开的,而空气中的O3多于1.2mg/L则有害；CO易燃，CO2却能灭火。

这又说明了什么问题？为什么？

3、分子式为C2H6O的物质可能有图示两种结构，前者

与水互溶而后者不能。这也说明了什么问题？

4、图示鲍鱼及其剖面图，图中标出了它的两层不同

结构的壳。你能说出这两层壳的功用是什么？为什么？ 一、开天辟地──原子的诞生：

[讲]

人类对原子的认识史——不同时期的原子结构模型

1、公元前400多年前，希腊哲学家德谟克利特等人的观点：物质由原子构成，且原子是不可分的微粒；原子的结合和分离是万物变化的根本。

2、19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子说；物质由原子组成，且原子为实心球体，不能用物理方法分割；同种分子的质量和性质相同

3、1897年，英国科学家汤姆生发现了电子，提出原子结构的“葡萄干布丁”模型：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，电子镶嵌其中并中和正电荷，使原子呈电中性，原子是可以再分的

4、卢瑟福原子模型：原子由原子核和核外电子组成。原子核带正电荷，位于原子的中心并几乎集中了原子的全部质量，电子带负电荷，在原子核周围空间作高速运动。

5、波尔原子模型：电子在原子核外一定轨道上绕核作高速运动

6、原子结构的量子力学模型（电子云模型）：现代原子结构学说：现代科学家用量子力学的方法描述核外电子运动，即运用电子云模型描述核外电子的运动。

二．回顾原子结构

原子核外电子排布：

(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层；

(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。

(3)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。 三、能层与能级 ［讲］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

［讲］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：

2

1．能层 (1)分类依据

根据多电子原子的核外电子的__________，将核外电子分成不同的能层。 能层 符号 子数 一 ___ 二 ___ 三 M 四 ___ 五 ___ 六 P 七 Q …… ……

最多电各能层最多容纳的电子数为 ______ (2)能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数

2.能级 (1)分类依据 根据多电子原子中同一能层电子_________的不同，将它们分成不同的能级。

但是同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(S、P、d、f)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。

(2)能级的表示方法及各能级最多容纳的电子数如下：

[讲] 能层

能级

最多

电子数

在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可以不同。不同能量的电子分成不同的能级。每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……。

任一能层的能级总是先从s 能级开始，且该能层的能级数等于该能层序数。如第一层只有一个能级(1s)，第二层有两个能级(2s和2p)，即能级数=能层序数。s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍

［学与问］英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否相同？

［归纳］s能级：最多容纳2个电子；p能级：最多容纳6个电子；

d能级：最多容纳10个电子；f能级：最多容纳14个电子；

相同

［思考与交流］第五能层中所能容纳的最多电子数是多少？说出你推导的两种方法

第一，依据每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个，当n=5， 2n2=50

3 K L __ __ 2 2 __ 6 M __ 2 __ 6 __ 10 N __ 2 __ 6 __ 10 __ 14 ……

……

……

第二、第五能层中有5个能级—5s、5p、5d、5f、5g，最多电子数分别是2、6、10、14、18，所能容纳的最多电子数为50

［小结］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)。

思考感悟

1.(1)能层离核远近与能量高低有何关系？ (2)第n能层中的不同能级的能量有何关系？ 【提示】

(1)由K层到Q层，离核由近到远，能量由低到高。 (2)E(ns)

三.构造原理与电子排布式：

（1）相同能层的不同能级的能量高低顺序

： ns

（2）英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： 1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p; 3d<4d （3）

不同层不同能级可由下面的公式得出: ns < (n-2)f < (n-1)d < np (n为能层序数)

2.电子排布式：

用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数。

Na：1s22s22p63s1

Fe：1s22s22p63s23p63d64s2

简化电子排布式：［稀有气体元素符号］+外围电子

根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布。

即电子所排的能级顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……

元素原子的电子排布：（1—36号）

氢 H 1s1

4

……

钠 Na 1s22s22p63s1

……

钾 K 1s22s22p63s23p64s1 【Ar】4s1

……

有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差，如：

铬

24Cr [Ar]3d54s1

铜

29Cu [Ar]3d104s1

[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1—36号元素的核外电子排布式。

3、写出1—36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］四、电子云和原子轨道：

［板书］1、电子云：

电子在原子核外出现的概率密度分布的形象描述。

5

(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。

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。

概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。

［板书］2.原子轨道：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。

［讲］原子轨道的特点：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Px、Py、Pz为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。

s电子的原子轨道都是球形的(原子核位于球心)，能层序数，2越大，原子轨道的半径越大。这是由于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概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。这是不难理解的，打个比喻，神州五号必须依靠推动(提供能量)才能克服地球引力上天，2s电子比1s电子能量高，克服原子核的吸引在离核更远的空间出现的概率就比1s大，因而2s电子云必然比1s电子云更扩散。

［板书］五、能量最低原理、基态与激发态、光谱

1、能量最低原理: 不是指电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”。

2、基态与激发态:

基态原子: 处于最低能量的原子 (稳定) 激发态原子:基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级,变为激发态原子。 3.基态与激发态相互转化的应用

［讲］焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10－８s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。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。 ［练习］1.当镁原子由1s22s22p63s2 →1s22s22p63p2时，以下说法正确的是（ ）

A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量

B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量 C．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量

6

D．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸收能量

2.判断下列表达是正确还是错误？

(1) 1s22s2 2p63s2 3p63d54s2 属于激发态

(2) 1s22s2 2p63d1 属于激发态

［板书］4、光谱与光谱分析

（1）光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或放出不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。

（2）光谱分析：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。

［讲］科学史话：P8~P9 ①“光谱”的提出：牛顿，1672年

②“七基色”：“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”

③1859年，德国科学家本生和基尔霍夫发明了光谱仪，摄取了当时已知元素的光谱图

④1913年，丹麦科学家波尔建立了量子力学

［板书］六.核外电子排布的原则

：

1．能量最低原理：原子核外电子总是优先占有能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道，这样使整个原子处于能量最低的状态。

2．泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态相反的电子。如2s2上的电子排布图为，不能表示为。

3．洪特规则：基态原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。如2p3的电子排布图为

，不能表示为

或

。

4．洪特规则的特例：有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。

2262642Cr：1s2s2p3s3p3d4s如2262651Cr：1s2s2p3s3p3d4s

2262692Cu：1s2s2p3s3p3d4s 22626101Cu：1s2s2p3s3p3d4s

特别提醒：(1)根据能量最低原理排布电子时，注意能级交错现象。 (2)根据此原则进行排布或进行判断时，要三者兼顾，综合评价，不可顾此失彼以偏概全。

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［练习］下列元素原子的电子排布式各违背了哪一规律？ (1)6C 1s22s22p2p2p (2)21Sc 1s22s22p63s23p63d3 (3)22Ti 1s22s22p63s23p10 【解析】

从电子排布遵循的原则入手，看是否符合能量最低原理、泡利原理、洪特规则及其特例。 【答案】

(1)洪特规则

（2）能量最低原理

(3)泡利原理 互动探究 Ⅰ.写出(3)的正确的电子排布式，并写出其电子排布图。

Ⅱ.若(2)中21Sc的电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1正确吗？若不正确违反哪一条规则？

总结：原子的核外电子排布的表示方法 原子结构示意图 电子排布式

实例

意义

实例

意义

简化电子排布式

实例

特别提醒：(1)电子排布式在书写时特别注意如Cr、Cu等符合洪特规则特例的元素。 (2)上述五种表示核外电子排布的方法中，电子排布图最能反映电子的排布情况。 (3)1～36号元素核外电子排布的特殊性 ①最外层只有1个未成对电子的元素： ⅠA族(ns1：H、Li、Na、K)， ⅢA族(ns2np1：B、Al、Ga)， ⅦA族(ns2np5：F、Cl、Br)及Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)； 最外层有2个未成对电子的元素： ⅣA族(ns2np2：C、Si、Ge)， ⅥA族(ns2np4：O、S、Se)； 最外层有3个未成对电子的元素： ⅤA族(ns2np3：N、P、As)。

8 意义

将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子

用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式

K：1s22s22p63s23p64s1

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结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示

K：[Ar]4s1

①

外电子排布中，未成对电子数最多的元素： Cr(3d54s1，共有6个未成对电子)。 ［练习］按要求填空。 (1)11Na的电子排布式______________________________________。 (2)20Ca的价电子排布式___________________________________。 (3)35Br－的离子结构示意图_________________________________________________________。 (4)7N的电子排布图_________________________________________________________。 【解析】

本题主要考查电子排布式、电子排布图和微粒结构示意图，其中，电子排布式是书写其余两种排布图的基础，11Na：1s22s22p63s1；20Ca：1s22s22p63s23p64s2，其价电子排布式为：4s2；35Br－的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p6；7N的电子排布式为

：1s22s22p3，电子排布图为：

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高二

化学

集体

备

课

教案

（

原子

结

构）

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