课题1 原子的构成设计意图

课题2 原子的结构

教学目标

1．知道原子是由质子、中子和电子构成的，理解核电荷数、质子数和核外电子数的之间关系。

2．知道原子核外电子是分层排布的，引导学生认识原子最外层电子数与元素性质的关系。

3．了解离子的形成，初步认识离子是构成物质的一种粒子。

4．知道相对原子质量的计算方法，会查找相对原子质量。

教学重点

1．原子的组成。

2．核外电子的分层排布。

3．相对原子质量的计算方法。

教学难点

1．原子呈电中性的原因。

2．形成相对原子质量的概念。

教学过程

一、情境导入

【展示】原子弹爆炸的图像资料

【阅读材料】1945年8月6日，美国在日本的广岛投下了震惊世界的第一颗原子弹。这颗在距离地面 1800英尺上空爆炸的原子弹，给广岛人民带来了巨大的灾难。市中心约12平方千米方圆几乎被夷为平地，全市七万多幢建筑物中，4.8万幢被毁，七万多人死亡，四万多人失踪。

【过渡】当今世界，核力量是一个国家国防力量的象征。为什么原子弹的爆炸会产生如此巨大的能量呢？要了解这个问题，我们首先要弄清原子结构的奥秘，今天我们学习《课题2 原子的结构》

二、探究新知

（一）原子的构成

【过渡】分子是由原子构成的，原子之间能够结合成分子的奥秘，正是人们在研究这小小的原子的结构时被逐步揭示出来的。原子很小，如果将一个原子跟一个乒乓球相比，就相当于将一个乒乓球跟地球相比（如图3-8）。那你可能要问：原子这样小，原子还能不能再分，如果能再分，又能分成什么？

下面以‘我想像中的原子结构’为题，向小组内的同学提出你的猜想。

【抽生回答】学生可能回答：

1.原子像个乒乓球。

2.乒乓球里面是空的，我认为它应该像个铅球。

【过渡】原子的结构究竟是什么样的呢？我们先来观察图3—9。 【提问】你能根据这副图说说原子是由什么构成的吗？

【抽生回答】原子是由居于原子中心的原子核与核外电子构成的。

【介绍】人类对原子结构的认识是一部壮丽的史诗，有一位科学家叫卢瑟福，他做了这样一个实验，他用一束α粒子（α粒子是一种非常微小的带两个单位正电荷的粒子，大约是电子质量的7200倍）以非常高的速度去轰击一块金箔，结果发现大多数α粒子能穿透金箔，一小部分粒子改变了原来的运动路径，甚至有极少数的α粒子反弹回去。

【提问】大多数α粒子能穿透金箔，说明什么？

【抽生回答】说明大多数α粒子没有受到阻挡，金原子内部有相对较大的空间。

【提问】一小部分粒子改变了原来的运动路径，甚至有极少数的α粒子反弹回去，说明什么？

【抽生回答】说明少数α粒子碰到了坚硬的东西，原子内部可能有一个实心的核，就像杏子中有一个‘核’一样，原子中的这个“核”就叫原子核。

【过渡】后来英国科学家汤姆生发现了原子中还有电子，就这样经过20世纪整整一个世纪的努力，科学家们终于打开了原子的大门，发现小小的原子内部结构。

【提问】原子是由原子核与核外电子构成的，那么原子核又是由什么构成的？请同学们在教材上找一找。

【抽生回答】原子核是由质子和中子构成的。

【讲解】微小的原子核，也还居住着更微小的“公民”——质子和中子。原子弹的爆炸，就是利用了原子核裂变所放出的巨大能量。

【提问】质子、中子、电子带何种电荷？请在教材上找一找。

【抽生回答】每个质子带一个单位正电荷，每个电子带一个单位负电荷，中子不带电。

【提问】请根据质子、中子的带电情况推测原子核应该带何种电荷？

【抽生回答】原子核带正电。

【提问】原子核所带正电荷数简称核电荷数，核电荷数与质子数有什么关系？

【抽生回答】核电荷数＝质子数

【过渡】请同学们看表3-1，观察各种原子的质子数和核外电子数有什么关系？

【抽生回答】质子数＝核外电子数

【提问】核电荷数、质子数、核外电子数这三者之间应该有什么关系？

【抽生回答】核电荷数＝质子数＝核外电子数

【学生活动】根据表3-1，说出其中一种原子的构成。

【讨论】根据表3-1，思考并回答下列问题： ①是否所有原子的原子核内都有中子? ②同种原子的原子核内的质子数和中子数是否一定相等? ③不同种类的原子质子数是否相同? 【抽生回答】①不是所有的原子都有中子，氢原子中没有中子; ②在原子中，质子数不一定等于中子数

；③

不同种类的原子内质子数不同。

【提问】在原子中，质子和电子都是显电性的，但整过原子显不显电性？你从生活中体验到了吗？

【抽生回答】铁是由铁原子构成的，当我们用手去触摸铁制品的时候，并没有触电，说明原子不显电性。

【讨论】为什么原子不显电性？

【抽生回答】原子核内质子所带电荷与核外电子的电荷数量相等，电性相反，所以原子不显电性。

（二）原子核外电子的排布规律

1.电子的排布规律

【读图并计算】再次读图3-9并计算原子半径大约是原子核半径的多少倍？

【抽生回答】原子核半径只有原子半径的万分之一至十万分之一。

【讲解】如果我们再进一步计算就会得出原子核的体积就仅占原子体积的几千亿分之一。假设一个原子有一座一百多层的摩天大厦那么大，那么原子核就相等于楼体中间的一个小小的门把。如果把原子比做一个庞大的体育场，而原子核只相当于一只蚂蚁。可见原子核比整个原子小得多。所以，相对来说，原子里有一个很大的空间，电子就在这个空间里绕核以接近光速的速度作高速运动。

【视频】电子绕核以接近光速的速度作高速运动。 【过渡】那么，电子在核外的运动有什么特点？会不会碰着呢？是杂乱无章的，还是有规律的呢？是不是象行星绕太阳那样旋转呢？

【观看视频】原子核外电子的运动。

【阅读】P54第二段

【讲解】核外电子是分层排布的。核外电子的运动有自己的特点，它不象行星围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，人们把这种现象叫做核外电子的分层排布。离核最近的叫第一层；离核稍远的叫第二层；依次类推，叫三、四、五、六、七层。现在发现原子核外电子最少的有1层，最多的有7层。

【过渡】为什么有些电子有的排在第一层？有些排在第二层？第三层？第四层？

【讲解】俗话说：一树之果有苦有甜，一母之子有愚有贤，同一个原子中的电子离原子核远近不一样，是因为电子能量不一样，有的能量低，有的能量高。能量低的，通常在离核近电子层上运动，能量高的，通常在离核远的电子层上运动。

这好比小时候你爸爸把你抱在怀里，大一些你爸爸把你牵在手上，再大一些爸爸则说：孩子，咱们到外面去玩。长大了，你就会离开父母走天涯，闯世界。

又如排座位，个子低的离讲台近，即能量低的离核近；个子高的离讲台远，即能量高的离核远。

【过渡】懂得了原子核外电子是分层排布的，我们可以用图示来简明、方便表示原子的结构，这就是原子结构示意图。

【过渡】原子结构示意图各部分表示什么意义？请看图3－11

【讲解】小圈及小圈内的数字表示原子核和核内质子数，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数。

【提问】观察图3－12，在这些原子中第一层电子数不超过几？最外层电子数不超过几？

【抽生回答】第一层不超过2个电子，最外层不超过8个电子。

【提问】观察图3－12，锂、铍、钠、镁、铝等金属的原子最外层电子一般少于几个？

【抽生回答】金属的原子最外层电子一般少于4个。

【提问】继续观察图中氮、氧、氟、磷、硫、氯的等非金属的原子最外层电子一般多于几个？

【抽生回答】非金属的原子最外层电子一般多于4个。

【提问】继续观察图中氦、氖、氩等稀有气体的原子最外层电子数目有什么特点？

【抽生回答】最外层都有8个电子（He为 2个电子）。

【提问】稀有气体具有怎样的化学性质？

【抽生回答】化学性质很不活泼，非常稳定。

【讲解】我们把像稀有气体原子最外层都有8个电子（He为 2个电子）这样的结构，称为相对稳定结构，相对稳定结构是所有原子都向往的结构，就象过日子人们总希望过那种太平、稳定的日子。

【提问】刚才我们讲了相对稳定结构是所有原子都向往的结构，金属原子最外层一般少于4个电子，是一种不稳定结构，要趋向于达到相对稳定结构，怎么样才能达到目的呢？

【启发】以钠原子为例，说明金属元素的原子如何形成稳定结构？（就像坐席一样，如果某桌只坐了一个人，则最难吸引到人，而且这个人容易离开座位去找坐得快满的桌子坐。）

【总结】金属的原子易失去最外层电子。

【提问】非金属的原子最外层一般都多于4个电子，非金属元素原子要趋向于达到相对稳定结构，怎么样才能达到目的呢？ 【启发】以氯原子为例，说明非金属元素的原子如何形成稳定结构。（一桌只能坐8个，如果已经坐了7个，那一桌最容易吸引一个人。）

【总结】非金属的原子易得到电子。

【归纳】⑴稀有气体原子的最外层都有8个电子（氦为2个电子），是相对稳定结构，性质较稳定。

⑵金属的原子最外层电子一般少于4个，易失电子。

⑶非金属的原子最外层电子一般多于4个，易得电子。

2.离子的形成

【引入】前面我们学习了稀有气体原子的最外层都有8个电子（氦为2个电子），是相对稳定结构，金属原子和非金属的原子都要趋向于达到相对稳定结构，下面我们通过氯化钠的形成过程来进一步了解金属原子和非金属原子是如何趋向达到相对稳定结构而形成化合物的。

【视频】金属钠在氯气中燃烧。

【提问】在这个化学变化中钠原子和氯原子发生了怎样的变化呢？

【视频】氯化钠的形成过程

。

【过渡】在形成氯化钠的过程中“钠原子”失去一个电子后 ,“氯原子”得到一个电子后，这时他们还呈电中性吗？（生答：不呈电中性。）这时原子带上电荷，这种带电荷的原子叫什么？

【阅读】课本“离子”的定义。

【抽生回答】这种带电的原子叫做离子。

【讲解】“钠原子”因失去一个电子而带上了一个单位正电荷，表示为Na+, “氯原子”因得到一个电子而带上了一个单位负电荷，表示为Cl-。

【提问】根据离子的电性，离子可分为哪两类？

【抽生回答】离子可分为阳离子和阴离子，带正电荷的原子叫阳离子，带负电荷的原子叫阴离子。

【提问】Na+

、Cl-离子符号各部分表示什么意义？

【阅读】P55脚注

【抽生回答】Na+表示1个钠离子带1个单位正电荷， Cl-表示1个氯离子带1个单位负电荷；右上角的“+”“-”表示电性。

【讲解】Na+和Cl-由于静电作用而结合成我们一日三餐都离不了的NaCl。

【分析与板书】

【讲解】钠离子和氯离子相互作用形成氯化钠，可见离子也是构成物质的一种粒子，由此构成的粒子又多了一位新成员，构成物质的微粒有分子、原子和离子。

（三）相对原子质量

【引入】原子虽然小，但它也有质量。不同种类的原子，其质量也不同，请同学们在教材中查找氢原子和氧原子的质量。

【抽生回答】1个氢原子的质量约为1.67×10-27Kg，1个氧原子的质量约为2.657×10-26Kg。

【结合上述讲述】这样小的数字，无论书写、读数、记忆和使用都极不方便。以千克为单位表示原子的质量，就像以吨为单位来表示一粒芝麻的质量一样，非常不方便，所以国际上一致同意采用相对质量即相对原子质量来表示。

【看图】看图3—14。

【讲解】如果我们把氢原子的质量看着“1”，那么碳原子的质量就是多少？（生答：12），我们就把12叫做碳原子的相对质量。

【启发】我们用类似的方法来衡量原子的质量，也要选择一个合适的标准。这个标准是什么呢？请同学们看教材56页第一段相对原子质量的计算方法。

【阅读】课本第56页——相对原子的质量。阅读时注意思考：相对原子质量是怎样计算的？

【抽生回答】以一种碳原子的质量的1/12（约1.67×10-27kg）为标准，其他原子的质量跟它比较所得的比，就是这种原子的相对原子质量。（符号为Ar）

【提问】

“一种碳原子”是哪种碳原子？

【阅读】P56脚注

【讲解】碳原子有以下几种：含有6个质子和6个中子的碳原子叫碳12，含有6个质子和,7个中子的碳原子叫碳13，含有6个质子和8个中子的碳原子叫碳14，这里的碳原子是碳12原子

【提问】选用的标准是什么？

【抽生回答】选用的标准是碳12原子质量的1/12，碳12原子质量为1.993×10-26Kg，它的质量的1/12约是1.67×10-27Kg。

【提问】“它”指什么？

【抽生回答】选作标准的碳12原子质量的1/12，即 1.67×10-27Kg。

【提问】如何比较？

【讲解】用原子的实际质量去除以选作的标准，所以相对原子质量的计算式可表示为：

原子的质量相对原子质量

碳12原子质量的1/12

【视频】相对原子质量。

【例题】氧原子的质量约为2.657×10-26 kg ，计算氧原子的相对原子质量。

【讲解】氧的原子相对原子质量等于16，相当于氧原子的质量等于碳12原子质量1/12的16倍

【练习】氢原子的质量约为1.67×10-27 kg，计算氢原子的相对原子质量。

【讨论】相对原子质量与原子质量有何区别？

【抽生回答】由相对原子质量的计算式我们可以看出，相对原子质量与原子质量的意义是不同的，数值也不相同。相对原子质量是一个

“比值”，单位为1，通常省略不写。而“原子质量”指的是原子的实际质量，一般以“克”或“千克”为单位。

【讲解】精确的相对原子质量可在153页的附录Ⅱ中查到。一般的化学计算多采用近似值，可在62页表3-4查阅。

【练习】在表3-4中查出氢、碳、氧、钠、氯五种原子的相对原子质量。

【观察】阅读上表，你能得到什么信息？

【抽生回答】①核电荷数=核内质子数=核外电子

②相对原子质量≈质子数+中子数。

【观察】观察表3-2，质子和中子的质量有什么关系？

【抽生回答】质子和中子的质量近似相等。 【讲解】根据相对原子的质量计算方法，可计算出质子、中子原子种类

质子数

中子数

核外电子数

相对原子质量

的相氢

1 0 1 1 对质碳

6 6 6 12 量分氧

8 8 8 16 别为钠

11 12 11 23 1.007氯

17 18 17 35.5

、1.008 ，都大约等于1。

【提问】观察表3-2，电子的质量与质子或中子质量有什么关系？

【抽生回答】电子的质量大约是质子或中子质量的1/1836。

【提问】原子的质量主要应该集中在原子的那一部分？

【抽生回答】原子的质量主要集中在原子核上。

【讲解】若在1立方厘米的体积内充满原子核，质量为107吨即1000万吨。

【阅读】P56“资料卡片”：张青莲与相对原子质量的测定。

【交流读后感】为作为中国人而感到自豪、骄傲，并立志向张青莲教授学习，为国争光。

三、达标检测

1.填表：

原子核电质子质子电相对原子种类

荷数

数

数

子质量

数

H 1

Mg 12

24 Fe

26

54 2.氧原子的相对原子质量为（ ）

A.16 g B.16 C.2.657×10-26 kg 3.最近，俄罗斯科学家宣布他们通过核反应合成了核电荷数为114、相对原子质量为289的超重元素原子，该原子内质子数为 ，中子数为 ，核外电子数为 。学完本课题你有哪些收获？

四、小结：学完本课题你有哪些收获？

五、作业：课本习题