示范教案(原子结构模型的演变).doc

第三单元 人类对原子结构的认识单元规划 本单元从原子结构模型的演变开始，揭示了人们对原子及其结构的认识，从而更好地认识世界是由物质组成的，而物质又是由许许多多的微粒构成的。经过科学家的长期研究证实，构成物质的微粒有原子、分子和离子。本单元分为二部分。 第一部分“原子结构模型的演变”，对于学生正确理解科学模型的含义十分重要。“人类对原子结构的认识”可以通过创设问题情景学生阅读自学教师引导学生发现问题总结归纳形成结论的思路来组织教学。通过对“原子结构模型的演变”这个材料的学习，可以使学生简明形象地了解人类对原子结构认识逐步深入的演变过程，并能使他们体会到现在学习的科学理论，仅仅代表人类对客观事物认识的一个阶段，而人类对客观事物的认识，今后还会不断深入，不断发展。这部分的教学可以用图片、影像等资料，简单介绍人类对原子认识和发展的过程，介绍现代STM技术（展示：中国科学院化学研究所隧道显微学研究室用原子绘出中国地图和用原子写的“中国”二字的图片），使人类视野直接进入微观世界。对于学生正确理解科学模型的含义十分重要。通过材料的学习，可以使学生简明形象地了解人类对原子结构认识逐步深入的演变过程，并能体会到现在学习的科学理论，仅仅代表人类对客观事物认识的一个阶段，而人类对客观事物的认识，今后还会不断深入，不断发展。 第二部分“原子的构成”，只要求学生了解原子核外电子是分层排布的这一基本观点。可以引导学生经过自己的探索得到许多原子有达到“8电子稳定结构”的倾向等规律，为学生理解化学反应过程中原子外层电子结构的变化打下基础。这些内容的教学，可结合教材中的素材，让学生自主讨论，自己完成并得出结论，教师不宜过多地包办代替。原子结构模型的演变从容说课 教材引导学生认识人类对于原子结构的认识是一步一步逐渐深入的，每前进一步，都是建立在实验研究基础上的。在教学中教师要引导学生分析原子结构模型的演变：从道尔顿提出的原子学说开始认识原子结构，逐步发展到汤姆生发现原子中存在电子，开始了人类对更小的微粒“电子”的研究，后来卢瑟福根据粒子散射现象，提出了原子是由原子核和核外电子构成的，且原子核带正电荷，位于原子中心，电子带负电荷，在原子核周围空间做高速运动，就像行星绕太阳运转一样。最后对原子的研究进入了量子力学时代。 通过对原子结构模型演变的认识，引导学生分析核外电子的排布，从中分析出核外电子的排布规律。从规律中认识金属原子和非金属原子核外电子排布的特点，从而得出在化学反应中原子的最外层电子发生变化的规律，应用此规律探究物质的化学式的书写方式和具体要求，并能找出原子的最外层电子数与元素的化合价的关系，达到能够熟练书写物质的化学式。教学重点 原子核外电子排布的一般规律。教学难点 元素化合价与原子核外电子数的关系。教具准备 多媒体、投影仪、图片若干。三维目标1.了解道尔顿的原子结构模型到量子力学原子结构模型等原子结构模型演变。2.了解汤姆生的原子结构模型、卢瑟福原子结构模型等的学习。3.了解钠、镁、氧等常见元素原子的核外电子分层排布的情况。4.知道原子在化学反应过程中常通过电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实。通过氧化镁的形成反应，初步了解镁跟氧气发生化学反应的本质。5.了解人类探索原子结构的基本历程，了解科学家探索原子结构的艰难过程。6.体验和感受化学家研究和认识物质的科学方法，了解化学学科研究的主要内容和基本方法。7.体会科学探究过程的艰难曲折，体验科学实验、科学思维对创造性工作的重要作用。8.培养学生热爱科学的情感，增强学习化学的兴趣。教学过程导入新课化学是什么？化学家眼中的物质世界又是怎样的呢？今天我们一起来学习。师 化学家已经发现和创造了3 500多万种化学物质，这么多的化学物质是由什么微粒构成的?请同学们观察图116，分析金属铜、氯化钠、水是由什么微粒构成的。 原子，是大家非常熟悉的一个名词，但人类对原子的认识和探索已经历了2 500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?推进新课 板 书：原子结构模型的演变师 原子是大家非常熟悉的一个名词，你有没有思考过下列问题：(1)原子到底是一个什么“东西”?(2)科学家眼里的原子是怎样的? (3)科学家是怎样探索原子结构的?有哪些科学家为探索原子结构作出了重大的贡献?（展示）图片1：原子结构模型的演变（教材图1-25原子结构模型的演变）。图片2：道尔顿和他的原子结构模型。图片3：汤姆生发现电子，提出原子结构模型。图片4：卢瑟福根据散射现象，提出带核的原子结构模型。图片5：现代STM技术：隧道显微学研究室用原子绘出“中国地图”。图片6：在硅原子晶面上形成的最小汉字“中国”二字。师 从刚才的一组图片我们已初步了解到人类探索原子结构的过程，现在请同学们一起来了解一下人类认识原子结构的几个过程。请阅读P26P27“原子结构模型的演变”。师 英国科学家道尔顿首先提出原子学说，是他揭示了人们对原子及其结构的认识，成为举世瞩目的“近代化学之父”，他最著名的一句名言是：“一个科学家放在哪里是无关紧要的,重要的是,他要对科学作出贡献。”讲述有谁了解上述几位科学家的故事，请给同学们介绍。（学生活动）学生开始议论、回忆。生 我上课前收集查阅过有关道尔顿的故事。（由这位同学给大家介绍） 道尔顿于1766年出生在英格兰北方鹰田庄。他只是在11岁以前受过正规教育，几乎完全是靠自学掌握了科学知识。他才智早熟，12岁就当上了教师，15岁迁往肯德尔城，26岁又迁到曼彻斯特，在那儿一直居住到1844年去世。他终生未娶。 道尔顿在1787年26岁时对气象学发生了兴趣，六年后发表了一本有关气象学的书。对空气和大气的研究又使他对一般气体的特征发生了兴趣。通过一系列的实验，他发现了有关气体特性的两个重要定律。第一个定律是道尔顿在1801年提出来的，该定律认为一种气体所占的体积与其温度成正比（一般称为查尔斯定律，是根据法国科学家查尔斯的名字命名的。他比道尔顿早几年发现了这个定律，但未能把其成果发表出来）。第二个定律也是1801年提出来的，叫做道尔顿气体分压定律。 1804年道尔顿就已系统地提出了他的原子学说，并且编制了一张相对原子量表。但是他的主要著作化学哲学的新体系直到1808年才问世，那是他的成功之作。虽然道尔顿的术语与我们现在使用的稍有不同，但是却清楚地表述了原子、分子、元素等概念。他明确指出：虽然世界上原子的总数目相当之大，但是不同原子种类的数目却是非常之小。 他在晚年获得了许多荣誉。 附带一提的是道尔顿患有色盲症，这种病的症状引起了他的好奇心。他开始研究这个课题，最终发表了一篇关于色盲的论文曾经问世的第一篇有关色盲的论文。师 相信还有其他的同学也还了解以上的几位科学家，请大家在课后相互交流。 板 书：一、原子结构模型的演变 原子学说原子结构带核原子结构原子核外的电子的运动 道尔顿 汤姆生 卢瑟福 玻尔师 提出问题：(1)从道尔顿原子结构模型到汤姆生原子结构模型，时间上相隔了近100年。汤姆生是根据什么实验事实对道尔顿的原子结构模型产生怀疑的? (2)汤姆生原子结构模型和道尔顿原子结构模型相比较，汤姆生做了哪些改进?为什么认为汤姆生原子结构模型使人类对原子结构的认识更深入了一步?（学生活动）学生几人一组展开讨论。（有的学生找自己收集的资料，有的翻阅教材，寻求问题的解决方法）甲同学：展示收集的资料，并解答相应问题。乙同学：汤姆生在发现原子中存在电子后，采用科学实验法，测定出电子的质量不及最轻的氢原子质量的千分之一，（实际为1/1 836）。他大胆地提出“葡萄干面包式”的原子结构模型。师 再提出问题：同学们，从原子结构模型的演变历程中你们有什么样的启迪呢？（分组讨论）学生充分展开讨论。生1 事物的继承、积累、突破和革命。继承、积累、突破和革命，是科学认识发展的形式，也是化学认识发展的形式。原子结构模型的演变历史是一个典型的实例。突破的特点是创新。生2 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发展的一个关键。可以说，原子结构模型的每一次演变，都是从科学实验开始的，每个新的原子结构模型的建立都是以众多的实验事实为依托的。其他的化学研究也是如此，近代化学实验手段的飞跃发展，更是将化学研究推进到一个新的时代。没有科学实验，就没有科学发现。生3 科学研究、科学发现是无止境的。原子结构模型的演变告诉我们，科学发现是无止境的。从道尔顿原子结构模型到汤姆生原子结构模型，再依次到卢瑟福原子结构模型、玻尔原子结构模型、现代量子力学原子结构模型，每建立一个新的原子结构模型，人类对原子结构的认识就深入了一步。师 从几位同学的启示中说明，事物是发展变化的，随着科学技术的进步，我们对世界万物的认识还会有更深刻的认识。讲述自从道尔顿提出原子学说后，人们又发现了电子，粒子散射现象和氢原子光谱、量子力学等，已经知道，对于多电子原子，可以近似认为原子核外电子是分层排布的，具体是怎样排布的呢？ 板 书：二、原子核外电子的排布展示图片教材图130：H、He、O、Ne、Mg等原子的核外电子分层排布示意图。师 （提出问题）根据图片，请同学认真识图、仔细分析，寻找出原子核外电子排布的规律。（学生活动）学生仔细观察教材中的图片（或老师展示的相关图片）。生1 电子是分层排布的，原子的核外电子数越多，占据的电子层也越多。生2 第一电子层填充了2个电子，第二电子层填充了8个电子，最外层的电子数最多不超过8个。生3 只有一个电子层时，排满2个电子即可稳定存在。生4 有多个电子层时，最外层的电子数最多不超过8个。师 几位同学都描述得很好，同学们能否整理一下刚才几位同学的叙述，归纳出原子核外电子的排布规律。整理与归纳：学生活动，更进一步的思维。 板 书：1.原子核外电子分层排布的规律。（1）核外电子按能量高低分布在不同的电子层中。（2）核外电子先分占在第一层，占满后才进入第二层，依次类推（3）原子核外各电子层最多容纳电子数为2n2个（4）最外电子层最多不超过8个。投影：稀有气体元素原子电子层排布的情况核电荷数元素名称元素符号各电子层的电子数KLMNOP2氦He210氖Ne2818氩Ar28836氪Kr2818854氙Xe281818886氡Rn281832188师 稀有气体元素的原子核外电子的排布与其性质有什么联系？生 最外层达到了8个电子（He为2个）的稳定结构，稀有气体性质稳定。师 若原子的最外层电子数未达到8电子（或2电子），说明该原子不稳定，性质比较活泼，易参与化学反应，通过电子的转移达到稳定结构。师 什么是稳定结构？生 最外层达到8个电子（或2个，只有一个电子层时）。师 理解得不错。（老师及时的表扬，是对学生学习的一种肯定，让学生情绪高涨）交流与讨论将Mg2+、O2的核外电子排布与氖原子的核外电子排布情况进行比较，从中你能得到什么结论？（学生活动）小组的几位同学一起讨论。生1 离子的核外电子数均和Ne原子核外电子数相同。生2 阳离子的正电荷数即为其失去的电子数，阴离子的负电荷数即为其得到的电子数。生3 金属元素最外层电子数一般少于4个，易失去电子，带正电荷，显示正的化合价；非金属元素最外层电子数一般大于4个，易得到电子，带负电荷，显示负的化合价。师 在化学反应中，原子核不发生变化，但原子的最外层电子会发生变化，会怎样变化呢？问题解决1.金属Na、Mg能分别与非金属O2、Cl2反应生成氧化物和氯化物，请写出这些氧化物和氯化物的化学式。生1 如：Mg原子最外层有2个电子，易失去这2个电子形成8电子的稳定结构，呈现2价。O原子最外层有6电子，易得到2个电子形成8电子的稳定结构，呈现2价。所以，Mg与O2反应时形成的氧化物的化学式可表示为MgO。同理，Mg与Cl2反应时形成的氯化物的化学式可表示为MgCl2。问题解决2.根据上述氯化物和氧化物中元素的化合价，推断Na、Mg、O、Cl原子在反应过程中失去或得到电子的数目和该原子的最外层电子数，将结果填写到下表中。元素化合价失去（或得到）电子数目原子最外层电子数目Na失去1e-Mg2O6Cl1学生讨论完成上表。 板 书：2.元素化合价与原子核外电子数的关系。 金属元素易失电子，显正价，其化合价等于最外层电子数；非金属元素易得电子，显负价，其负化合价的绝对值等于8减去最外层电子数。课堂练习 K与Cl2反应时形成氯化物，K元素的化合价为_价，Cl的化合价为_价，其化学式为_。课堂小结 本节课重点学习了原子结构模型的演变，了解人类探索原子结构的基本历程，了解科学家探索原子结构的艰难过程。让同学们体会了科学探究过程的艰难曲折，体验科学