第三单元　人类对原子结构的认识特级教师教学实录

原子结构

第一课时

【教学目标】

1.知道原子核的构成，知道质量数与质子数、中子数的关系，知道质子数、核电荷数、

A核外电子数的关系，能说出ZX的含义。

2.能举例说明什么是元素、什么是核素、什么是同位素（不要进行概念辨析）；知道核素在医疗、新能源开发等方面的应用。

【教学重点】

构成原子的微粒间的关系

【教学难点】

构成原子的微粒间的关系

【教学方法】

通过类比，辨析概念，判断正误。如：对元素、核素、同位素等概念的理解记忆和区分，可以列表进行。

【教学具备】

教学媒体、课件、相关资料。

【课时安排】

2课时

【教学过程】

【回顾】

请同学们回忆在初中学过哪些原子结构的知识？

【引入课题】

我们知道，原子是由原子核和核外电子构成，那么，原子核和核外电子它们的相对空间位置是怎样的，体积大小比较如何呢？今天我们将在初中基础上继续学习原子结构的有关知识。

【观察思考】

阅读课本第2页“联想.质疑”思考下列问题：

（1）绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，原因是什么？

（2）为什么有少数粒子却发生了较大的偏转？

（3）极少数的粒子几乎象是被金箔弹了回来，原因是什么？

【板书】

第一节 原子结构

【提出问题】

原子是化学变化中的最小微粒。同种原子的性质和质量都相同。那么原子能不能再分？原子又是如何构成的呢? 【板书】

一、原子核 核素

1.

原子核的构成，

【媒体显示】原子结构示意图

【学生阅读】

构成原子的微粒——电子、质子和中子的基本数据：

微粒 质量(kg) 相对质量

电量(C) 电荷

【思考讨论并提问】

请根据表中所列数据讨论: 1.在原子中，质子数、核电荷数和核外电子数之间存在着什么关系？为什么？

2.原子的质量主要由哪些微粒决定？

3.如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对质量在数值上与原子核内的质子数和中子数有什么关系? 4．原子的质量几乎全部集中在原子核上？

为什么？

电子

9.109×100.005484 1.602×10-1 －19－31质子

1.673×101.007

1.602×10+1 －19－27中子

1.675×101.008

0 0 －27

【学生小结】

1.数量关系：核内质子数＝核外电子数

2.电性关系： 原子 核电荷数＝核内质子数＝核外电子数

阳离子 核内质子数＞核外电子数

阴离子 核内质子数＜核外电子数

3.质量关系：质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）

【归纳小结】

A 如果用 ZX的形式表示一个质量数为A、质子数为Z的原子，那么组成原子的粒子间的关系可以表达为:

A 原子 ZX

【迁移与应用】

37Cl符号表示某种原子，请你谈谈图中符号和数字的含义。

1.在科学研究中，人们常用172.某二价阳离子含有10个电子,12个中子,求质量数。

3.元素R的一个原子，质量数为 a ，其阴离子R有b个电子，求中子数。

【回顾】

元素的种类是由原子核内的质子数决定的。元素是具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称。

【质疑】

同种元素原子的质子数相同，那么，中子数是否也相同呢? 【媒体显示】

三种不同的氢原子

n-质子

Z个

原子核

中子

（A-Z）个

核外电子

Z个

【比较】

三种氢原子结构的异同。

【质疑】

它们是不是同一种元素？

【板书】

2.核素

核素：人们把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。

同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素。

如：碳

12C

13C

14C

氯

35Cl

37Cl

铀

234U

235U

238U

【思考】

1．请你描述构成原子的各种微粒与元素、核素间的关系。

2．请你描述元素、核素、同位素间的关系.

【媒体显示】

元素、核素、同位素三者之间的关系：

【归纳小结】

同位素的特点：

①同一元素的不同核素的质量数不同，核外电子层结构相同，其原子、单质及其构成的化合物的化学性质几乎完全相同，只是某些物理性质具有差异。

②天然存在的某种元素里，无论是游离态还是化合态，各种核素所占的原子个数百分比一般是固定不变的。

【交流与研讨】

14C）会在其死亡后衰变，测量考古遗址中发现生物体在生命存续期间保留的一种碳原子----碳-14 （ 6同位素

核素1

元素

核素n

的遗物里碳-14的数量，可以推断出它的存在年代。根据课本内容与网上资料：阐述14 6C在考古上的应用；列举核素、同位素在生产和生活中的应用。

【点评】

本节教材采用问题推进法进行教学，引导学生发现问题、提出问题以激发学生思考，然后，通过看书、研讨、交流等多种方式，寻求问题的解决，探讨问题的结果。培养解决问题的能力。

【简介】

放射性同位素的应用

（1）作为放射源和同位素示踪。

（2）用于疾病诊断和治疗。

【练习】

1. 下列各组物质中，互为同位素的是（ ） （A）O2、O3

、O4 （B）H2、D2、T2

（C）H2O、D2O、 T2O （D）

Ca 和 Ca 2．下列说法正确的是（ ）

（A）同种元素的质子数必定相同

（B）不同元素原子的质量数必定不同

（C）原子核都是由质子和中子构成的

（D）凡是核外电子数相同的微粒必定属于同一元素

3. 在 ①

3Li ②

7N ③

11Na ④

12Mg ⑤

3Li ⑥

6C，几种核素中

1) （ ）和（ ）互为同位素

2) （ ）和（ ）质量数相等，但不能互称同位素

3) （ ）和（ ）中子数相等，但质子数不等，所以非同一种元素

4. 同位素、元素、同素异形体的比较

定义对象

定义

元素

广义的原子

同位素

原子

同素异形体

单质

61423247142020具有相同核电荷数的质子数相同，中子数不同由同种元素组成的结同一类原子的总称

的同一元素的不同原子

构和性质不同的单质

实例

H C 11H、1H、1H 23金刚石与石墨

氧气与臭氧

区别与联系：

1、联系：同位素属于同一元素的原子；同素异形体由同一元素的原子构成。

2、区别：同位素有1800余种，元素只有100多种。

【课后作业】 课后1 【板书设计】

一、原子核

核素

1．原子核的构成，

（1、数量关系：核内质子数＝核外电子数

2、电性关系： 原子 核电荷数＝核内质子数＝核外电子数

阳离子 核内质子数＞核外电子数

阴离子 核内质子数＜核外电子数

3、质量关系：质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）

2.核素

核素：人们把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。

同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素。

核外电子的排布

第2课时

【教学目标】

1.了解核外电子的排布的规律，会画出1-20号元素原子结构示意图、离子结构示意图。

2.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

【教学重点】

核外电子排布规律。1-20号元素原子结构示意图、离子结构示意图。

【教学难点】

核外电子排布规律。1-20号元素原子结构示意图、离子结构示意图。

【教学方法】

问题推进法、讨论法

【教师准备】

教学媒体、课件、相关资料

【教学过程】

【回顾旧知】

1.原子的组成及各组成微粒间的关系

2.什么是元素、核素、同位素？

【引入】

我们已经知道，原子是由原子核和电子构成的，原子核的体积很小，仅占原子体积的几千亿分之一，电子在原子内有“广阔”的运动空间。在这“广阔”的空间里，核外电子是怎样运动的呢? 【板书】

二、核外电子排布

【讲述】

电子的运动具有区别于宏观物体的几大特征: (1)质量很小(9.109×10-31kg)；

(2)带负电荷；

(3)运动空间范围小(直径约10-10m) ;

(4)运动速度快(接近光速)。因此，电子的运动特征就与宏观物体的运动有着极大的不同一一它没有确定的轨道。

【质疑】

我们如何去描述核外电子的运动呢? 【板书】

1.核外电子的分层排布

【阅读教材】

填表

电子层（）

1 符号

K 2

3

4

5

7

离核远近

能量高低

【阅读与讨论】

学生阅读课本第六页第三自然段，分小组讨论核外电子排布的有哪些规律？

并派代表回答。

【归纳并板书】

【板书】

2.核外电子排布的规律: （1）电子是在原子核外距核由近及远、能量由低至高的不同电子层上分层排布；

（2）每层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数)；

（3）电子一般总是尽先排在能量最低的电子层里，即最先排第一层，当第一层排满后，再排第二层，等等。

（4）最外层电子数则不超过8个(第一层为最外层时,电子数不超过2个)。

【介绍】

1.以上几点是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。

2.上述乃核外电子排布的初步知识，只能解释1～18号元素的结构问题，若要解释更多问题，有待进一步学习核外电子排布所遵循的其它规律。

【讨论】

电子与原子核距离远近、能量高低有何关系？

【板书】

电子层

1

2

3

4

n 电子层符号

K

L

M

N

……

离核距离

近

远

电子的能量

低

高

最多能容纳的电子数

2

8

18

32

2n2

尝试运用上述规律,排出钠原子核外的电子，并用原子结构示意图加以表示。

电子层

原子核

【试一试】

完成下表，看看谁较快。

核电荷数

元素名称

元素符号

K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 氢

氦

锂

铍

硼

碳

氮

氧

氟

氖

钠

H He Li Be B C N O F Ne Na 1 2 2 2 2

2

2 各层电子数

L

1 2 3

7

8 M

1 核电荷数

电子层上的

电子数

12 13 14 15 16 17 18 【媒体显示】

镁

铝

硅

磷

硫

氯

氩

Mg Al Si P S Cl Ar

2

2

8

8

6

8 核电荷数从1到18的元素的原子结构示意图

H He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

p

S

Cl

Ar

【迁移与应用】

1.下列原子结构示意图中,正确的是

A. B. C. D.

2.某元素原子的原子核外有三个电子层,M层有4个电子,该原子核内的质子数为

A.14

B.15

C.16

D.17

[板书] 3. 原子最外层电子数与元素的性质及化合价的关系

（1）元素的化学性质主要由最外层电子数决定

（2）稀有气体元素的原子最外层电子数为2或8,（3）金属元素原子最外层电子数

< 4, 易失电子,（4）非金属元素原子最外层电子数

> 4,【阅读、思考、交流】

是稳定结构，化合价通常为0价

通常显正价，表现还原性

易得电子,

易得电子,

表现氧化性

学生阅读教材第7页，思考、交流下列三个问题：

1.元素的化学性质与原子的最外层电子排布有什么关系? 金属钠、金属镁在化学反应中常表现出还原性，而氧气、氯气在化学反应中常表现出氧化性，你能用原子结构的知识对这一事实进行解释吗? 2.金属元素原子最外层电子数非金属元素原子最外层电子数一般是多少? 3.元素的化合价的数值，与原子的电子层结构特别是最外层电子数有什么关系? 【课堂练习】

1．质子、中子、核外电子从不同角度描述了元素或原子的某些性质和特点，试填下表说明质子、中子、核外电子数目的多少分别决定着什么？

微粒或微粒组合

质子

中子

电子

质子和中子

质子和电子

2．现有n值

微粒名称

微粒符号

【作业】

书后练习

2、3

微粒结构示意图，试填表，当n取不同值时相对应的微粒名称和微粒符号。

决定属性

决定元素的种类

【板书设计】

二、核外电子排布

1．核外电子的分层排布

2. 核外电子排布的规律

（1）电子是在原子核外距核由近及远、能量由低至高的不同电子层上分层排布；

（2）每层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数)；

（3）电子一般总是尽先排在能量最低的电子层里，即最先排第一层，当第一层排满后，再排第二层，等等。

（4）最外层电子数则不超过8个(第一层为最外层时,电子数不超过2个)。

3. 原子最外层电子数与元素的性质及化合价的关系