第三单元　人类对原子结构的认识PPT专用教学设计内容

《人类对原子结构的认识》教学设计及反思

一、课程标准的描述：

1、知道化学科学的主要研究对象，了解20世纪化学发展的基本特征和21世纪化学的发展趋势。查阅20世纪化学发展过程中重大事件的资料(或观看录像)，与同学交流讨论。

2、认识假说一模型一实验等科学方法对化学研究的作用。

3、了解物质的组成、结构和性质的关系。

二、教学背景分析：

1、新课标的解读与教材分析：

在新课标《化学1》的原文描述中，有关本课时的要求只有上述3条。依课标要求“查阅20世纪化学发展过程中重大事件的资料(或观看录像)”，本课时设计了若干影音录像以提高同学的学习兴趣及引发思考。同时由课标要求可以理解，另外，由本教材的目录：“人类对原子结构的认识：原子结构模型的演变”也可知：本课时的教学重点在于使学生了解原子结构模型的演变历史，同时“认识假说一模型一实验等科学方法对化学研究的作用”，而至于核外电子的排布规律等知识倒是不在于新课标《化学1》的要求之中。这些知识在《化学2》和《物质结构与性质》才有要求。所以本单元只要求学生了解原子核的构成、核外电子的分层排布、最外层电子与化学性质的关系等最基础的内容，而对原子结构方面的其他知识则在《化学2》和《物质结构与性质》等高中化学其他模块才进行教学。

本节教材先安排原子结构模型的演变，让学生了解人类认识原子结构的历程可以提高学生学习原子结构知识的兴趣，让学生体会科学探究过程的艰难曲折。在这个基础上学习有关原子构成的基础知识，形成原子核外电子是分层排布的等初步概念，让学生了解原子的构成，了解核素、同位素的概念，了解质子数、中子数和质量数之间的关系，了解原子核外电子分层排布、化学反应中原子外层电子排布的变化等，为后续单元、后续专题的学习打下理论基础；让学生明白化学学习

和研究必须进入原子、分子等微观世界；为后续专题中有关钠、镁、氯、溴等元素及化合物内容的学习作准备。，

2、教学重点：

（1）通过对各种原子结构模型的学习，引导学生学生体会科学探究过程的艰难曲折。

（2）理解镁和氧气发生化学反应的本质。

3、教学难点：

原子在化学反应中通过电子得失而形成相应的稳定结构。

4、学情分析：

我校学生总体上基础知识较为一般，在老师的引导和调动下，能够较为主动地自主学习和交流探讨，有望按课程标准完成教学任务。同时经过初中和前两单元的学习，学生已经认识到化学世界的精彩，了解到研究物质的方法的多种多样，有了一定的原子结构知识，在这些基础知识的基础上引入原子结构的内容，应为水到渠成。

5、硬件分析：

我校教室有先进的教学设备，拥有电脑等三机一幕以及较为完备的网络资源；教师课前自备了教学课件。

三、教学组织的基本决策：

基于对课程标准的理解和教学背景的分析，在教学方法的选择上，拟采用讲授、自主探究、多媒体辅助等多种方法与手段的综合与应用，以提高时间效率，增加课堂容量；同时造成对学生的多种感官刺激，以提高其对信息的获取与处理能力。

四、教学目标：

1、知识与技能：

（1）通过原子结构模型演变历史的学习，知道每个阶段的代表人物及主要理论。

（2）掌握钠、镁、铝、氧、氯等常见元素的原子的核外电子排布情况，知道这类原子在化学反应中常通过电子的得失使最外层达到8电子稳定结构的事实。

（3）通过氧化镁的形成知道镁与氧气发生化学反应的本质。

（4）知道原子的构成，懂得质量数和元素符号的表示法，掌握构成原子的粒子间的关系。

（5）知道同位素和核素的概念，掌握常见同位素。

2、过程与方法：

（1）通过学习原子结构模型演变的历史，认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的重要作用。

3、情感态度与价值观：

（1）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与方法，知道化学学科发展的趋势，学习科学家的探究精神。

（2）通过学习原子结构模型的演变，体会科学探索的艰辛和无止境，进一步培养学习化学的兴趣。

五、课前准备

1、教师的教学准备

搜集相关图片、资料并结合教学设计制作成多媒体课件。

六、教学过程设计：

【引入】在开始今天新的内容学习之前，先让我来考考大家一个生活中的常识性问题：我们平时洗了的衣服，为什么会晒干？

【学生】水蒸发、水分子扩散。

【教师】没错，衣服会晒干，是因为水蒸发掉了，而其本质就是水分子的扩散。这也就说明了一个问题，水是由什么微粒构成的？

【学生】分子。

【提问】水是由水分子构成的，那么，是不是所有物质都是由分子构成的呢？

【多媒体演示】展示教材27页图1—21“物质的构成”图片。

【教师】从图中，我们看到铜是由铜原子构成的，氯化钠是由氯离子和钠离子结合而成的，而水，我们刚刚已经提到了，是由氢、氧原子构成的水分子组成的。这里我们提到了构成物质的三种微粒：原子、分子、离子，而分子又是由原子构成的，离子又是带电的原子或原子团，而原子，则是大家都非常熟悉的一名词，但人类对原子的认识和探索已经历了2500多年的漫长历史，直到20世纪80年代，科学家用扫描隧道显微镜观察到物体表面的原子，才对原子结构有了进一步的认识，为什么人类早期对原子结构的探索如此艰难呢？下面，我们就来了解原子结构模型的演变过程。

【板书】一、原子结构模型的演变

【自主阅读】下面请同学们自主阅读教材27-28页“交流与讨论”中的内容，在阅读的过程中归纳：原子结构模型的演变有那几个阶段？每个阶段的代表人物是哪位科学家？其主要观点是什么？

【学生】阅读教材内容，汇报上述论述题。

【多媒体演示】原子结构模型的演变历史

模型

年代

依据

道尔顿

1803 元素化合时的质量比例的关系

原子是不可再分的实心小球

汤姆生

1904 发现电子

卢瑟福

1911 α粒子散射

玻尔

1913 氢原子光谱

量子力学

1926 近代科学实验

主要内容

葡萄干面包式

含核模型

行星轨道式原子模型

量子力学

【教师】1803年，道尔顿依据元素化合时的质量比例的关系提出原子是不可再分的实心小球；1904，汤姆生发现原子中存在电子，提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模

型；在这之后，卢瑟福根据α粒子散射现象，提出了带核原子结构模型；而玻尔则在研究氢原子光谱时，引入了量子论观点，大胆提出了行星轨道式原子模型；20世纪初，科学家揭示了微观世界波粒二象性的规律，提出必须用量子力学模型描述核外电子的运动。

【板书】道尔顿→汤姆生→卢瑟福→玻尔→量子力学

【提问】在了解了原子模型结构的演变过程后，大家有什么启迪呢？

【教师】从原子模型结构的演变历史，我们可以看出，汤姆生提出的“葡萄干面包式”的原子结构模型是从阴极射线实验中发现电子为起点的，卢瑟福根据α粒子散射实验提出带核的原子结构模型等等，所以原子结构模型的每一次演变，都是从科学家实验开始的，实验方法是科学研究的一种重要方法，实验手段的不断进步是化学科学发展的关键，而科学结论也都是以实验事实为依托的。此外，大家有没有发现，每一种新模型的出现，都经过较长的时间，特别是从道尔顿到汤姆生原子结构模型的演变，经历了将近100年的时间，说明科学探索的过程并不是一路平坦的，而是发展过程中曲折的继承、积累、突破，科学研究是无止境的。人类对原子结构的研究发展到今天还没有停止，还在不断的深入。当然，这一段历史给我们的启迪不止这些，就不一一讲了。

【过渡】知道了原子结构模型的大体演变过程之后，我们不禁思考到了这样一个问题：常见元素原子的核外电子排布是怎样的呢？

【板书】二、原子核外电子排布

【提问】首先请大家回忆一下，原子是由什么构成的？

【学生】原子是由原子核和核外电子构成的。

【教师】没错，现在人们已经知道原子是由原子核与核外电子构成的，而除氢原子外，所有的原子都是有多个电子的，那么这些多个的核外电子是如何排布在原子核周围的呢？请同学们阅读教材29页图1—27几种原子的核外电子排布，看看核外电子的排布有没有什么规律？

【学生】核外电子是分层排布的。

【教师】没错，对于多电子原子，可以近似认为电子在原子核外是分层排布的。这在我们的初中阶段都已经学过了，那么，除此之外，同学们还发现了什么规律？既然是分层排布的，那每一层的电子数有什么规律吗？

【学生】自主发言回答。

【教师】我们可以从图中这六个原子的电子排布看出，它们的核外电子都是在最内层最多只排了2个电子，而第二层最多排了8个电子，第三层，最多也只可以排布8个电子。所以我们说这每一层的电子排布数也是有规律的，不是任意排布的，就像同学们围坐在一起时，每一层都已经放了规定数量的椅子，如果这一层的椅子已经被别的同学坐满了，那你就只能坐到外面一层空着的椅子上了。

【过渡】同学们可能也已经发现了，如果用像图1—27这样的图来表示核外电子排布是很麻烦的，那我们有什么方法来简化表示原子的核外电子排布吗？为简便描述，我们引入原子结构示意图。

【板书】1、原子结构示意图

【多媒体演示】对应图1—27中六种原子的原子结构示意图

【教师】我们以Mg原子为例，请大家对照书中Mg原子的核外电子排布，看一下大屏幕中的Mg的原子结构示意图，在画原子结构示意图的时候，我们就是这样用一个圆圈代表原子核，圈圈中写上原子的核电荷数，在这里氧的核电荷数是+12。而电子层则是用小半个圆圈表示，在中间写上这一电子层的电子数。对Mg来说，有三个电子层，从内向外的电子数依次是2、8、2。

属与活泼非金属之间都是通过这种得失电子的方式来形成化合物的。活泼金属诸如钠、镁、铝等，由于这些原子的最外层电子数较少，与活泼非金属反应时易失去最外层的电子，而氧、氟、氯等活泼非金属最外层电子数较多，与活泼金属反应时易得到电子。但无论是活泼金属失电子，还是活泼非金属得电子，它们都有一个共同的特性，请同学来回答是什么？

【学生】形成稳定的电子层结构。

【教师】没错。它们都趋向于达到最外层8电子结构，就像Ne、Ar等惰性元素一样的稳定结构，而原子核并不发生变化。根据这一条规律，请同学们来探究一下书本30页上的“问题解决”，把答案写在书本上。

【学生】思考、答题（教师巡视，启发，指导）

【教师】请一位同学到黑板上来写一下，第一个问题的答案是什么？

【学生】Na2O、MgCl2 【教师】回答的很好，我们根据活泼金属和非金属在反应中都趋于达到最外层8电子稳定结构，可以知道钠原子在与氧化合的过程中失去一个电子，而氧则需要得到两个电子才能达到稳定结构，所以需要两个钠与氧化合生成的是Na2O。同理我们可以知道金属Mg与Cl2生成的氯化物是MgCl2 。大家都做对了吗？我们再来看下第二题。

【多媒体演示】

元素

Na Mg O Cl 化合价

+1 +2 原子最外层电子数目

1 2 6 7 失去（或得到）电子的数目

失去1 失去2 得到2 得到1 －2 －1 【教师】请同学们对照大屏幕上的表格，看看自己写的答案是否正确？

【提问】从刚才的练习中，我们可以得出什么结论呢？

【学生】①元素的化合价和得失电子数目一样②金属元素原子最外层电子数与失电子数相等③非金属原子最外层电子数与得电子数之和为8 【教师】是的，元素的化合价与其在反应中得失电子的数目的确有一定的关系，而得失电子数又与最外层电子数有一定的关系，这种关系我们可以总结为金属元素的正化合价等于失电子数，也等于最外层电子数，非金属元素的负化合价的绝对值与得电子数相等，也就是8减去最外层电子数。

【板书】3、元素化合价与原子得失电子数目的关系

正化合价=失电子数=最外层电子数

︳负化合价

︳=得电子数=8－最外层电子数

【教师】这里我们要注意一点：金属元素一般为正价，而非金属元素既可以为正价也可以为负价，这里所说的负化合价是指非金属元素的最低价态。

【过渡】现在我们知道了原子最外层电子与原子的化学性质密切相关，化学反应是外层电子的得失行为。原子是由原子核和核外电子构成的，那么原子核又由哪些微粒构成呢？

【板书】三、原子核的组成

【学生】中子、质子

【教师】科学研究证明，绝大多数原子的原子核由质子和中子构成。而原子呢，我们已经知道了是由原子核和核外电子构成的，所以组成原子的微粒可以表示为这样的关系。

【板书】1、原子的构成

质子

原子核

原子

中子

核外电子

【教师】质子、中子、电子是构成原子的三种粒子，我们说，粒子一般带有电荷，也具有质量，那么这三种粒子的质量大小、带电情况有什么差异？与原子的带电量和质量又有什么关系呢？请大家阅读课本31页的表1—7中质子、中子和电子的质量、相对质量及电量的关系，能得出什么规律？

【学生】①质子和中子的相对质量差不多，基本接近1，电子的相对质量要小得多。②质子和电子的电量一样。

【教师】没错。我们从中可以看出两条规律。一条规律是关于电量的：中子不带电荷，质子带正电、电子带负电，它们的带电量相同，我们把一个质子或一个电子所带的电量作为一个单位的电荷，所以1个质子带一个单位正电荷，一个电子带一个单位负电荷，而中子不带电，又因为整个原子呈现电中性，所以原子中各微粒有如下关系：核电荷数=质子数=原子核外电子数。

【板书】

质子：一个单位正电荷

原子核

中子：不带电

原子

（电中性）

核外电子：一个单位负电荷

核电荷数=质子数=原子核外电子数

【教师】另一条规律是关于质量的：三种微粒的质量都很小，中子和质子的质量基本相等，而电子质量要比中子和质子质量小得多，所以原子质量主要集中在原子核上，接下来请同学完成课本31页表1—8的表格，做完之后思考，你能得出什么结论？

【学生】相对原子质量与中子数和质子数之和相等。

【教师】没错，正是因为原子质量主要集中在原子核上，原子的质量也可以近似的认为就是原子核的质量。如果忽略电子的质量，将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来，所得的数值，我们称之为质量数。

【板书】2、质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）≈相对原子质量

【教师】我们在了解了原子的构成后，就要想办法来表示原子的组成。如果用X表示元素符号，Z表示原子的质子数，A表示原子的质量数，那么请大家用A ZX表示表1—8中原子的组成。

19 23 27 【多媒体演示】

9F 11Na

13Al 【教师】大家都做对了吗？这就是原子组成的表示法。

【板书】3、原子组成的表示形式

质量数—A质子数—Z

X —元素符号

2 3 【教师】这个符号的含义就是：代表一个质量数为A，质子数为Z的原子。

【多媒体演示】1H（氕）

1H（氘）

1H（氚）及其原子结构模型

【提问】在初中阶段，我们已经知道，氕、氘、氚这三种元素，互为——

1

【学生】同位素

【教师】氕、氘、氚这三种互为同位素的原子，我们看到它们的相同之处在于——

【学生】①元素符号都是H ②质子数都是1 【教师】没错，它们的质子数都相同，元素种类也相同——都是氢，所以化学性质相同。它们的不同之处呢？

【学生】质量数不同，分别是1、2、3

【教师】是的，它们的质量数不同，但又由于质子数是相同的，所以中子数也不同，现在就请大家回忆下同位素的概念

【学生】质子数相同、中子数不同的同一元素的原子

【教师】没错，同位素就是指质子数相同、质量数（或中子数）不同的同一元素的原子。

【板书】4、同位素：质子数相同、质量数（或中子数）不同的核素互为同位素

【教师】同一原子要求有相同的质子数、中子数，像氕、氘、氚只有质子数一样，中子数各不相同的原子，我们说它们之间的关系是互为同位素，那么它们中的每一个原子叫做什么呢？我们给这种原子一个新的名称——核素。

【板书】5、核素

①定义：具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素

【教师】刚才我们介绍的氕、氘、氚，就是氢元素的三种核素，它们的原子核内都含有一个质子，中子数分别为0、1、2。其中氘为重氢（用符号D表示），氚为超重氢（用符号T表示），它们都是制造氢弹的原料。

【板书】②氢元素存在三种核素：氕、氘（D）、氚（T）

【教师】此外，我们常见的元素碳，也存在三种核素，它们的质子数都是6，中子数分别为13 14 6、7、8，可分别表示为12

6C、

6C、

6C，我们用来作为相对原子质量基准和物质的量基准时所用的C-12就是指质子数和中子数都为6的碳原子。

13 14 【板书】③碳元素存在三种核素：12

6C、

6C、

6C 【教师】学习了核素之后，让我们来梳理一下元素、同位素和核素这三者之间的区别和关系。

【多媒体演示】

元素

具有相同质子数的概同类原子的总称，与念

核外电子数无关

同位素

质子数相同、质量数（或中子数）不同的同一元素的原子（即两同一不同）

微观概念。对某种元素的原子而言，因同位素的存在，所以原子种类多于元素种类

核素

具有一定质子数和中子数的某元素的原子

宏观概念。对同类原范子而言，既有游离态围

又有化合态

指具体的原子

【教师】而互为同位素的几种原子，它们每一种原子就叫做一种核素。在今天学习了核素的概念之后，大家要好好区分核素和同位素的概念，理解元素、同位素、核素之间的关系。那