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高二化学教案 高课题：第 一 章 原子结构与性质 第 一节 原子结构（第一课时）教学目的知识与技能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，能级分布及其能量关系，了解核外电子运动状态，知道电子云与原子轨道3、泡利原理，洪特规则，能量最低原理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（136号）原子核外电子的排布过程与方法复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯情感、态度与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教学重点根据构造原理写出1-36号元素原子的电子排布式教学难点认识能级与能层教学方法多媒体资料，学生练习课时安排1教 学 过 程备 注【引言】在选修3中，我们将从物质的结构的角度来了解物质的形成过程和组成形式。从而真正理解物质的结构。引言部分从几个方面叙述了我们为什么要学习物质的结构，我们来研究化学也就是 研究物质的性质，那么是什么决定了物质的性质呢？我们曾经在初三的化学中就知道，是结构决定性质，而过去我们所学的物质的结构是比较浅显的，从今天开始我们继续挖掘物质更深层次的结构和形成方式。【学生】课后阅读课本引言部分【幻灯】物质结构理论 ：1、物质的元素组成决定了性质2、同分异构体的存在说明物质的结构决定物质的性质3、晶体结构决定物质的性质【讲述引入】物质是由元素组成的，而元素是原子的组合，我们研究物质的构成就要从原子开始。【幻灯并讲解】1、公元前400多年前，希腊哲学家德谟克利特等人认为：把构成物质的最小单位叫原子2、19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子说，他认为：原子是微小的不可分割的实心球体。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。4、卢瑟福原子模型：根据粒子散射实验原子的“核式模型”5、波尔原子模型6、原子结构的量子力学模型（电子云模型）原子结构的学说的变化过程：古希腊原子模型（世间万物最小的粒子） 道尔顿原子模型（原子是化学元素的最小粒子） 汤姆生原子模型（枣糕模型） 卢瑟福原子模型（核式模型） 玻尔原子模型（行星轨道式模型） 量子力学模型（电子云模型）而在这个逐步成熟而完善的理论形成后，我们来学习原子的结构到底是怎样的特征。【板书】一、原子的诞生-现代大爆炸宇宙学理论【学生阅读】【讲解】1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，于约140亿年前发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，宇宙诞生，大爆炸后约2小时，诞生了大量的H，少量的He和极少量的Li，我们今天熟悉的各种元素（原子），都是从那时起经历了漫长复杂的物理化学变化，分批分期合成而来的。【板书】H是宇宙最丰富的元素 地球上绝大多数是金属元素【提问】我们曾经学过关于原子的结构是怎样的？【学生回答】核外电子排布的一般规律 (1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。 (2)原子核外各电子层最多容纳 2n2个电子。 (3)原于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。 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子【引入】我们过去把KLMNOPQ层叫做电子层，既然它们是按照电子能量大小去分层的，我们现在给它一个更贴切的名字就叫做能层，既然同一个原子中的所有电子能量是不同的，那么在每一个能层里面的电子能量应该也是不同的，如果更微观地去分析每一能层中电子的运动，它们也会因为能量不同而进行着有差异地轨道运动，它们的运动方式也是因它们能量不同而不同的。也就是说我们可以把每一个能层中的电子也按照能量大小划分成一些级别，这就是能级。而各个能层中各能级电子的运动也是有一定的规律性的。【板书】二、能层、能级、原子轨道【学生】阅读课本P5【讲解并板书】各个能层可以按照能量不同分为几类能级，spdf四类能级，而相应的能级所能够最多排布的电子数也是固定的，s为2个，p为6个，d为10个，f为14个，在不同的能层中分别有相应的能级有相应的名字，这些相应的能级事需要我们记住的，比如K层我们讲过最多排列2个电子，那么它们都属于1s能级，再比如L层最多能排布8个电子，那么它就有2个电子在2s能级，6个在2p能级1、能层和能级。能层(n)一二三四五六七符 号KLMNOPQ能级(l)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s最 多 电子数226261026101422818322n2（1） 每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf（2） 任一能层，能级数=能层序数（3） s、p、d、f可容纳的电子数依次是1、3、5、7的两倍（4）同一能层内，各能级内电子的能量大小顺序为即E（s）E（p）E（d）E（f）【练习】书后习题1-3【引入】那么每个能级中电子为什么是这样的数字呢，每个能级中电子的运动有什么规律呢？经过初中化学的简单学习后，我们用高速运动这个词来表达它们的运动，那么它们的运动是否有一定的规律性？前面讲的各能层里面的4种能级也是根据运动轨道区分的，下面我们就来研究原子核外电子的运动规律。【提问】要研究原子核外电子的运动，我们以前学过一种图示，那是什么图示用来表示核外电子运动的规律，如何理解图示上的点点。【学生】阅读课本P9-10【板书】2、电子云与原子轨道（1）电子运动的特点：质量极小 运动空间极小 极高速运动【练习】书后习题5（2）电子云：描述了电子在原子核外出现的概率，密度大说明出现机率大。【讲解】电子在核外空间作高速运动，没有确定的轨道。因此，人们用“电子云”模型来描述核外电子的运动，是核外电子运动状态的形象化描述。电子云中的小黑点： 并不是表示原子核外的一个电子,而是表示电子在此空间出现的机率。 电子云密度大的地方说明电子出现的机会多，而电子云密度小的地方说明电子出现的机会少。我们初中学习的就是氢原子的电子云，是一个球形的，那么其他的元素的原子电子云不都是球形的，因为电子云图比较繁杂，不便于分析和研究，因此我们研究核外电子运动的轨迹时，利用另外一种图形，那就是原子轨道图【板书】（3）原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图 【讲解】这样我们在研究电子运动时，就可以清晰的看出各种能级电子运动的大致轨道形状。s电子的原子轨道呈 球形对称 ，ns能级各有1个原子轨道（1个伸展方向）；p电子的原子轨道呈 纺锤形 ， np能级各有 3个 原子轨道（3个伸展方向），相互 垂直 （用px、py、pz表示）；nd能级各有 5个 原子轨道（5个伸展方向）；nf能级各有 7个 原子轨道（7个伸展方向）。特点：不同能层相同能级的原子轨道形状相同，半径不同，能层越大半径越大，例如1s2s【引入】我们学习了在各个能层中电子可以根据能量和运动轨道不同分为各个能级，各个能级又可以有不同的伸展方向也就是说也会有相应书目的轨道，那么我们是不是可以更详细的知道各种原子的核外电子排布情况呢？【板书】三、原子核外电子排布【板演】原子核外电子轨道排布图【讲解】我们初中所学习的排列电子时候是使电子由低到高去排列，这就是第一个原则，能量最低原理。先画出各个能级和轨道，然后再填入电子，电子除了绕核高速运动至外还在进行着自己自身的运动，就好像自转和公转一样，称为电子的自旋，当然我们知道，球在转动时候也有转动的方向不同，因此我们用箭头方向不同来表示电子的自旋方向不同，一个箭头表示一个电子，在填充电子时候需要遵循一些原则，首先就是每个轨道中最多能够填充2个电子，两个自旋方向相反的电子。这就是泡利原理。请大家根据这两个原理试试画出1-36号元素原子的核外电子轨道排布图，并与书上的排布图对照，看是否准确，有什么问题么？书上有原子排布图，没有画出轨道，在能级号右上角用数字表示该能级内填充的电子数，我们在写的时候两种都要写出来。1、能量最低原理、构造原理，2、泡利原理：（自旋相反）每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子【讲解】写到C是不是就出现问题了？看来我们在排列电子时候还要遵循其他原则，那就是一山不容二虎的洪特规则，处于同一能级内的电子如果可以分别在不同的轨道，那就尽先排在不同的轨道上。3、洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。【板演】氮原子的核外电子轨道排布图，8-18号的原子排布图。【讲解】我们写到连续的时候，前面很多内容都是一样的，而且那些相同的部分在原子参加化学反应过程中不会发生变化，也不受影响，而外部最后排列的那些电子是原子化学反应相关的电子，也叫做价电子，我们元素周期表中所表示的就是价电子排列。K的原子排布图为什么不是3d1而是先排列4s轨道？原来是不同能层中不同能级的能量大小排列出来，有一定的顺序错位，也叫做能级交错，实际上4s轨道的能量低于3d能量，为了遵循能量最低原理，电子尽先排列在能量低的轨道上。那么这种能级交错就是造成我们K2881的排列的原因，那么到底哪些轨道会有这种能级交错，有没有好的办法记忆呢，那就构造原理。构造原理-原子核外电子排布必须遵循一定的排布顺序 【讲解】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。电子所排的能级顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p （要求掌握到这里） 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s使用时候，可以画出构造原理的能级图然后自行排列，也可以按照 ns (n-2)f (n-1)d np的顺序去从n=1开始往后排列，但是一定要注意p d f的起始层为234 书写核外电子排布图时候，要把同层的能级写在一起。【说明】写道24号Cr原子时候，也出现问题了，为什么？对于Cr原子而言，外围电子呈3d54s1排布时，3d 、4s轨道上的电子均为半满状态时，整个体系的能量最低。这样的情况还有29号Cu，构造原理是从轨道的能量方面去排列电子，能够复合大多数原子中电子排列规律，但是某些原子由于特殊情况可以有更低的能量不符合构造原理。4、补充原则：在同一能级的电子排布全充满或全空状态、半满状态具有较低的能量和较大的稳定性。【练习】书后习题4板书设计主板书：第 一 章 原子结构与性质第 一节 原子结构一、 原子的诞生-现代大爆炸宇宙学理论宇宙最丰富的元素:H 地球上绝大多数：金属元素二、能层、能级、原子轨道1、能层和能级（1）.每能层，能级顺序ns、np、nd、nf（2）.任一能层，能级数=能层序数（3）.s、p、d、f容纳的最多电子数是1、3、5、7两倍（4）. 同层内，能量大小顺序为E（s）E（p）E（d）E（f）2、电子云与原子轨道（1）电子运动的特点：质量极小 运动空间极小 极高速运动（2）电子云：描述了电子在原子核外出现的概率，密度大说明出现机率大（3）原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图s：球形对称 ， 1个原子轨道（1个伸展方向）；p：纺锤形 ， 3个 原子轨道（3个伸展方向），相互垂直 （px、py、pz表示）；d： 5个 原子轨道（5个伸展方向）；f： 7个 原子轨道（7个伸展方向）。能层越大半径越大，例如1s2s三、原子核外电子排布1、构造原理，能量最低原理2、泡利原理：（自旋相反）每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子3、洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同4、补充原则：在同一能级的电子排布全充满或全空状态、半满状态具有较低的能量和较大的稳定性。副板书：电子层：内外 K LMNOPQ 能量 低高每层最多 2n2个电子最外层不超过8次外层不超过18倒数第三层不超过32层KLMOP级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f。轨道1131351357电子2262610261014281832 K L M N1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f . 第二课时教学目的知识与技能1、知道原子核外电子的排布遵循2、知道原子的基态和激发态的涵义3、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用教学重点电子云与原子轨道；泡利原理，洪特规则教学难点电子云与原子轨道；基态、激发态与光谱教学方法多媒体演示，学生自学指导课时安排1教 学 过 程备 注【引入】我们上节课学习的构造原理中，将核外电子按照能级排布出来。我们在排布核外电子时，始终都是根据先排列低能量的能级，从低到高，这样使整个原子可以处于能量最低的状态。我们把这样的状态叫做基态。四、基态和激发态1、基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子【引入】既然能量有个最低，那么原子的能量会不会提高，经过研究，如果原子经过一些方式吸收能量后，它其中的电子就可以从原来的能级位置跃迁到高能量的能级，这样原子的能量就会升高，那么电子的排布就会不同于我们刚才按照能量最低原理方法排列的方式，能量提升的原子所处的状态就叫做激发态。【板书】2、激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子 吸