《原子结构与元素周期表》教案1.doc

原子结构与元素周期表教案第一课时重点难点：认识泡利不相容原理、能量最低原理、洪特规则；了解核外电子排布与元素周期表的周期、族划分的关系。教学媒介： powerpoint幻灯片，flash动画演示教学方法：问题式导学，采取设疑激思、自主探究、引导归纳等方法教学过程设计：(第一课时)活动名称活动内容设计意图教师活动及指导内容学生活动及反馈内容知识回顾联想质疑提问引入在化学必修部分我们已对原子结构与元素周期表的关系有了一定的认识，下面请同学们写出118号元素的原子结构示意图简评追问第一层、第二层分别最多容纳几个电子？最外层最多不超过几个电子？表扬某某同学完成得非常出色，看来咱班同学本部分内容掌握得很好，相信通过我们的努力也一定能学好本节新的内容设问为什么第一层最多能容纳2个电子，第二层最多能容纳8个电子？第三、四、五层及其它电子层最多能容纳多少电子？原子核外电子排布与原子轨道有什么关系？原子核外电子排布与元素周期表是否存在内在联系？回忆练习回答第一层最多能容纳2个电子，第二层最多能容纳8个电子，最外层一般不超过8个电子思考可能产生很大的困惑，继而激起探究欲望温故知新，为新课作铺垫既表扬了个体又激昂了全体学生的斗志激发学生学习动机引入新课探究新知交流归纳探究新知交流归纳学以致用引导归纳学以致用引导总结课堂小结自我评价讲述今天我们将在原子结构的量子力学模型基础上深化电子排布知识，并了解电子排布与元素周期表的关系。板书第2节 原子结构与元素周期表1、基态原子的核外电子排布原则追问为什么研究基态原子的核外电子排布？什么是基态原子？请同学们阅读14页第一段后回答问题导学请同学们自学1416页内容，并讨论、回答以下问题(以下用powerpoint幻灯展示)(1)通过观察H原子He原子在基态的原子轨道能级和电子排布示意图，你能得出哪些结论？讲解因为氢原子只有一个电子，其原子轨道的能量仅由量子数n决定。注意：这一点也恰恰解释了玻尔的有缺陷的原子结构模型却成功地解释了氢原子光谱(2)通过观察He原子在基态的原子轨道能级和电子排布示意图，你又能得出哪些结论？多电子原子中的电子是如何分布在原子轨道上的呢？讲解 He，由n、l共同决定。n、l都相同的轨道能量相同，可称为简并轨道。H是特例。(3)电子排入原子轨道时，总是先占有什么样的轨道？然后再进入(依次)什么样的轨道？为什么？讲解核外电子在原子轨道上的排布是遵循能量最低原则的板书(1)能量最低原则(根本)：原子核外电子先占有最低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态(基态)(4)请写出He原子的电子排布示意图并指出2个电子可能的自旋情况讲解 每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子(泡利不相容原理)。故第二、三种写法是错误的。板书(2)泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态相反的电子质疑一个原子中会不会存在四个量子数完全相同的电子？可以存在三个量子数完全相同的电子吗？ 展示练习写出Be、B、C基态原子的核外电子排布式引导深化写出基态C原子的轨道表示式讲解(用powerpoint展示所有可能)并指出(1)、(4)是正确的(引出“洪特规则”)板书(3)、洪特规则：对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向平行。讲解(在能量最低原理的基本要求下)，如p有3个轨道，电子应优先分占，而不是挤入一个轨道，又称轨道最多原则(前提：能量相同的轨道)，并且电子自旋方向相同。(洪特规则)习题巩固请同学们写出N、O、F、Na、Mg、Al基态原子的核外电子排布及其轨道表示式指导讲解请同学们观察对照课本表121，并及时纠正。设问引导通过以上练习和观察及纠正，同学们能否总结出核外电子排布所遵循的基本准则和一般方法和思路？板书讲解 书写基态原子核外电子排布所遵循的基本准则、一般方法、思路：(1)确定原子序数；(2)按能量最低原理将电子排布在能量由低到高的原子轨道上；(3)排布中遵循泡利不相容原理、洪特规则。指导小结同学们通过这节课你学到了哪些知识，掌握了哪些方法？课下同学们还要及时总结反思强调能量最低的含义是使整个原子的总能量处于最低状态。布置作业完成课后习题 题期待聆听产生兴趣回答 基态是原子能量最低也就是最稳定的状态，其中电子在各原子轨道上的排布更有规律性。基态原子也就是处于能量最低状态的原子。自学探究讨论回答 结论(1)：氢原子的原子轨道能量只与主原子数n有关，故出现了能级2S=2P，3S=3P=3d的反常现象；(2)：He的原子轨道不仅与n有关，也与L有关，其他原子的轨道能级类型类似于He(3)电子排入原子轨道时，总是先占有能量低的轨道，然后再进入(依次)能量较高的轨道。这样使整个原子处于最低的能量状态。(4)可能写出三种情况：思考回答不会；可以！练习巩固Be：1s22s2B：1s22s22p1C：1s22s22p2可能写出的基态C原子的轨道表示式方式：(1)2p： (2)2p:(3)2p:(4)2p: 等书写对照纠错探因归纳讨论总结 (1)确定原子序数；(2)按能量最低原理将电子排布在能量由低到高的原子轨道上；(3)排布中遵循泡利不相容原理、洪特规则。注此处学生总结时各个条目的顺序需要教师指引自主归纳这节课我们学到了电子在基态原子轨道的分布应遵循泡利不相容原理、能量最低原则和洪特规则。完成作业课后反思、自我教育使学生了解主要学习内容联系前面的内容，易给出“基态原子”的定义。层层递进的问题，环环相扣的回答，让学生探讨118号元素的基态原子的核外电子排布，锻炼他们的思维，让他们参与知识的形成过程。学生先认真自学、探究后回答，教师在讲解问题及补充知识时顺理成章的得出能量最低原则。先由学生评判并得出“泡利不相容原理”及时巩固并为引出“洪特规则”作铺垫由学生评判并得出“洪特规则”举一反三，并找出书写某元素基态原子核外电子排布式的一般方法和思路及时巩固，承上启下反思：学本节课前一定要回忆前面学过的相关知识，同时对泡利不相容原理、能量最低原则和洪特规则作具体解释时，最好举些例子，通过这些例子，学生会掌握牢固些。第二课时教学目标 ：1、使学生能书写元素(136号)基态时的电子排布方式2、使学生能书写元素(136号)基态时的轨道表达式重点难点 ：三大原则应用于电子排布式或轨道表达式教学过程设计： (第二课时)活动名称活动内容设计意图教师活动及指导内容学生活动及反馈内容知识回顾提问引入 基态原子的核外电子排布规则？简评追问 三大原则的关系是什么？强调 在不违反泡利原理是前提下，核外电子在原子轨道上的排布应使整个原子体系的能量最低鼓励回忆回答(1) 能量最低原理(根本)：原子核外电子先占有最低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态(基态)(2)泡利不相容原理：每个原子轨道最多只能容纳两个自旋方向相反的电子(前提)(3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低(规律)回答 泡利原理是前提，另外两个都是为了整个体系(原子)的能量最低温故知新，为新课作铺垫激昂全体学生的斗志联想质疑引入新课探究新知设问 结合前面所学知识试确定基态原子中电子在原子轨道上的排布顺序？点评根据实验事实正确的排布顺序应该是：1s，2s，2p，3s；3p，4s，3d；4p，5s，4d，5p，6s，4f，5d；6p，7s，5f，6d，7p板书 第2节 原子结构与元素周期表1、基态原子的核外电子排布原则2、基态原子中电子在原子轨道上的排布顺序1s，2s，2p，3s；3p，4s，3d；4p，5s，4d，5p，6s，4f，5d；6p，7s，5f，6d，7p讲解 1s2s2p3s4s3d4p5s4d5p6s4s5d6p7s5f6d7p当出现d轨道时，电子按ns(n-1)dnp的顺序在原子轨道上排布，只有3d才有意义(2d不存在！)，则n-1至少等于3即n-1=3则n=4，即主量子数为4时(在第4周期)才出现3d的能级交错，即4s3d4p，也当然有当n=5，即主量子数为5时(在第五周期)也出现4d的能级交错，即5s4d5p。当出现f轨道时(当电子需填入f轨道)，电子按ns(n-2)f(n-1)dnp的顺序在原子轨道上排布，只有4f才有意义(3f不存在！)，则n-2至少等于4，即n-2=4，n=6即主量子数为6时(在第六周期)才出现4f的能级错位，即6s4f5d6p。布置练习练习写出Ti、Fe的基态原子核外电子排布点评强调能级虽出现了交错，但写电子排布时还是习惯将主量子数相同的能级写在一起！质疑激思是否所有基态原子核外电子排布都完全遵循排布顺序？请同学们写出Cr、Cu的基态原子核外电子排布。思考排列学生可能排出：1s，2s，2p，3s；3p， 3d；4s， 4p， 4d， 4f，5s，5p， 5d； 5f，6s， 6p， 6d，7s， 7p等错误形式思考纠正 1s，2s，2p，3s；3p，4s，3d；4p，5s，4d，5p，6s，4f，5d；6p，7s，5f，6d，7p期待思考聆听产生兴趣理解顿悟完成练习请一位同学板演Ti:1s22s22p63s23p63d24s2Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2注：可能出现的错误如下Ti:1s22s22p63s23p64s23d2Fe: 1s22s22p63s23p64s23d6思考探究请一位同学板演，可能写出以下结果Cr: 1s22s22p63s23p63d44s2Cu: 1s22s22p63s23p63d94s2给出基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序，既是对学生前面学习的总结，又为下面的探究奠定知识基础巩固新知联想回顾探究新知探究新知难点阐释引导小结自我评 点评根据实验光谱，正确的排布为Cr: 1s22s22p63s23p63d54s1Cu: 1s22s22p63s23p63d104s1总结 洪特规则的补充内容：能量相同的原子轨道在全充满、半充满或全空时，体系能量最低，原子较稳定故Cr、Cu的基态原子核外电子价电子的排布分别为：3d54s1 、3d104s1板书洪特规则的补充内容：能量相同的原子轨道在全充满、半充满或全空时，体系能量最低，原子较稳定问题导学通过结合以上所学内容，在原子中，每个电子层最多容纳多少个电子？每个能级最多容纳多少个电子？讲解 在原子中，每个电层最多容纳2n2个电子，每个能级最多容纳2(2l+1)个电子。提问什么是价电子？讲解大量事实表明，在内层原子轨道上运动的电子能量较低，再外层原子轨道上运动电子能量较高，因此一般化学反应只涉及外层轨道上的电子，人们称这些电子为价电子(valenceelectron)。板书 价电子：化学反应涉及的外层轨道上的电子讲解元素的化学性质于价电子的数目密切相关，为了便于研究物质的化学性质与核外电子间的关系，人们经常只表示出原子的价电子排布。例如基态铁原子轨道能级和核外电子排布如图127所示，其价电子排布示为3d64s2 。布置练习写出Sc、V、Cu、Zn的价电子排布式点评过渡前面我们学习了基态原子核外电子排布的规律，下面我们探讨一下其与元素周期表的关系。在必修部分我们已经学习了有关元素周期表的知识，今天我们在量子力学的基础上对该部分知识进行深化，探讨一下元素周期表的理论依据板书二、核外电子排布与元素周期表提问首先我们回顾一下过去所学元素周期表的知识：1、元素周期表有多少个横行？分别称作什么？ 2、有多少纵列？主族占有哪些纵列？3、副族占有哪些纵列？镧系，锕系藏在哪里？4、零族占有哪个纵列？质疑过渡 那么基态原子核外电子排布与元素周期表中周期、族的划分到底有什么内在联系？板书1、核外电子排布与周期的划分问题导引请同学们自学鲍林近似能级图，回答以下问题(用powerpoint幻灯展示)(1)原子轨道的能量与哪些量子数有关？为什么2130号元素的核外电子排布事先排在4s能级上、后排在3d上？(2)一个能级组的涵义？(3)相邻能级组能量的差别？同一能级组的能量？点评讲解板书 (1)能级组：能量相近的原子轨道归为一组，用线框框在一起，形成一个能级组设疑激思请根据136号元素原子的电子排布，参照鲍林近似能级图，尝试分析原子中电子排布与元素周期表中周期划分的内在联系(用powerpoint幻灯展示)(1)周期的划分与什么有关？(2)每一个周期中所容纳的元素种数与什么有关？(3)周期序数与什么有关？(4)每个能级组开始结束有什么特点？点评讲解一个能级组所容纳的最多电子数等于一个周期所包含的元素种数；每个能级组(第一能级组除外)都是由s开始p结束(符合排布顺序)，如：第2周期：8种元素，从310号元素；第二能级组为2s2p，共有4个轨道，最多容纳8个电子，故从3开始(1和2属1s层容纳的)至10，整好8个电子。周期序数=主量子数(n)中最大的板书 (2)周期序数=主量子数(n)中最大的(3)一个能级组所容纳的最多电子数等于一个周期所包含的元素种数。引领小结同学们，通过这节课你学到了哪些知识，掌握了哪些方法？ 补充视同学回答情况进行必要的补充 布置作业完成课后习题 纠正Cr: 1s22s22p63s23p63d54s1Cu: 1s22s22p63s23p63d104s1 思考回答 在原子中，每个电层最多容纳2n2个电子，每个能级最多容纳2(2l+1)个电子。回答化学反应涉及的最外层轨道上的电子，称为价电子认真听讲 完成练习请一个同学板演Sc：3d14s2V：3d34s2Cu：3d104s2Zn：3d104s2回忆回答 1：7个横行；分别称作第1、2、3周期(短周期)；第4、5、6(长周期)；第7周期(不完全周期)2：第1、2纵列，第13-17纵列，共7个纵列3：第11、12纵列，第3-7纵列，共7个纵列；藏在第三纵列4：第18纵列自学讨论总结(1)原子轨道的能量与n、l有关，由于4s能级低于3d，故2130号元素的核外电子排布事先排在4s能级上、后排在3d上(2)能级组：能量相近的原子轨道归为一组，用线框框在一起，形成一个能级组(3)相邻能级组能量的差别较大；同一能级组的能量差别较小交流研讨总结回答(1)周期的划分与能级组有关，一个能级组对应一个周期(2)一个能级组所容纳的最多电子数等于一个周期所包含的元素种数(3)主量子数(n)对应周期序数(4)每个能级组(第一能级组除外)都是由s开始p结束(符合排布顺序)领悟理解回顾总结1、基态原子中电子在原子轨道上的排布顺序。2、明确了什么是价电子。3、核外电子排布与周期的划分的内在联系。4、理解了能级组这一概念。完成作业课后反思、自我教育及时巩固复习元素周期表有关知识，回忆周期表的组成和结构设疑激思，引起学生探究欲望通过研讨加深理解让学生在核外电子排布的基础上深化知识，能用鲍林近似能级图周期划分和每一个周期中所容纳的元素种数反思：本节课要在电子排布掌握好的情况下，最好结合课本后面的周期表进行同一周期、同一主族的解释会更容易让学生掌握。第三课时教学目标：1、使学生知道元素周期表中元素周期划分的原因，族的划分与原子中价电子数目和价电子排布关系2、使学生了解原子半径的周期性变化，能用原子结构的知识解释主族元素原子半径周期性变化的原因重点难点：核外电子与族的划分、原子半径的周期性变化教学过程设计： (第三课时)活动名称活动内容设计意图教师活动及指导内容学生活动及反馈内容知识回顾联想质疑观察思考探究新知提问引入 洪特规则的补充内容？ 什么是价电子？基态原子核外电子排布与元素周期表中周期的划分到底有什么内在联系？简评鼓励板书2、核外电子排布与族的划分追问在必修部分我们也学习了元素周期表的主族、副族的分类，请问主族序数与原子的最外层电子数是什么关系？质疑导学请观察以下元素的价电子排布(用powerpoint幻灯展示)，再结合元素周期表进行思考，讨论并回答以下问题：Li:2s1；Na:3s1；K:4s1；Rb:5s1F:2s22p5；Cl: 3s23p5；Br: 4s24p5；I: 5s25p51、族的划分与什么相关？2、主族元素原子的价电子排布与过渡元素原子的价电子排布有什么区别？3、同一主族元素原子的价电子排布有什么特点？主族序数与什么有关？4、同一过渡元素原子的价电子排布有什么特点？其序数与什么有关？同族元素的价电子数目一定相同吗？ 5、稀有气体元素原子具有特殊稳定性的内在原因是什么？6、d亚层排满的一定是主族元素吗？点评讲解通过观察分析，族的划分与价电子数目和价电子排布密切相关。一般同族价电子数目相同。主族元素原子的价电子全部排布在最外层ns或nsnp轨道上；尽管同族元素的电子层从上到下逐渐增加，但价电子排布完全相同，并且主族元素所在族的序数等于该元素原子的价电子数。过渡元素的价电子排布是(n-1)d110ns12；过渡元素中IIIB-VIIB的价电子数与族序数相同，IB、IIB最外层电子数与族序数相同，VIII族最特殊。稀有气体元素具有特殊稳定性的内在原因是它们的最外层电子排布为ns2np6，这种全充满的结构决定了稀有气体元素原子具有特殊稳定性。回忆 回答 能量相同的原子轨道在全充满、半充满或全空时，体系能量最低，原子较稳定；温故知新，为新课作铺垫化学反应涉及的最外层轨道上的电子，称为价电子；周期的划分与能级组有关，一个能级组对应一个周期，一个能级组所容纳的最多电子数等于一个周期所包含的元素种数，主量子数(n)对应周期序数。回答主族元素的族序数等于价电子数观察探究回答1、族的划分与价电子数目和价电子排布密切相关2、主族元素原子的价电子全部排布在最外层ns或nsnp轨道上；过渡元素原子的价电子排布为(n-1)d110ns123、主族元素原子的价电子全部排布在最外层ns或nsnp轨道上；尽管同族元素的电子层从上到下逐渐增加，但价电子排布完全相同，并且主族元素所在族的序数等于该元素原子的价电子数。4、过渡元素的价电子排布是(n-1)d110ns12；过渡元素中IIIB-VIIB的价电子数与族序数相同，IB、IIB最外层电子数与族序数相同，VIII族最特殊，故同族元素的价电子数目并不一定完全相同。5、稀有气体元素具有特殊稳定性的内在原因是它们的最外层电子排布为ns2np6，这种全充满的结构决定了稀有气体元素原子具有特殊稳定性。6、d亚层排满的可能是主族元素(如Br)也可能是副族元素，还可能是VIII元素亦可能是零族元素激昂全体学生的斗志让学生在核外电子排布的基础上深化知识，能利用价电子排布给主族元素、过渡元素进行分类，并探讨同一族价电子排布的规律。练习巩固联想质疑探究新知观察思考探究新知归纳整理迁移应用课堂小结自我评价板书(1)主族价电子排布：在最外层ns或nsnp轨道上；族序数：等于该元素原子的价电子数(2)过渡元素价电子排布：(n-1)d110ns12；族序数： IIIB-VIIB的价电子数与族序数相同；IB、IIB最外层电子数与族序数相同；VIII族最特殊。学而时习请同学们完成下列练习(用powerpoint幻灯展示)1、基态原子的第五电子层只有两个电子，则该原子的第四电子层中的电子数肯定为()2、下列哪一种电子结构不是卤素的电子结构()、 质疑过渡我们知道，原子是一种客观实体，它的大小对其性质有着重要的影响。那么，人们常用来描述原子大小的“半径”是怎么测得的？元素的原子半径与原子的核外电子排布有关吗？在元素周期表中，原子半径的变化是否有规律可循？下面同学们首先阅读“原子半径”有关知识，回答相关问题板书三、核外电子排布与原子半径1、原子半径展示问题(用powerpoint幻灯展示)(1)原子半径的涵义是什么？(2)有哪些测定原子半径的方法？(3)通常有几种原子半径？板书 (1)原子半径的涵义(2)测定原子半径的方法(3)几种原子半径讲解依据量子力学理论，原子的核外电子从原子附近到离核很远的地方都有可能出现，因此原子并不是一个明确“边界“的实体，这就是说，原子并没有真正意义上的半径。但是由于核外电子运动的区域大小对于元素原子的性质有很大的影响，为了便于讨论这方面的问题人们便假定原子是一个球体，并采用统计的方法来测定它的半径。测定原子半径的方法之一是利用阿伏加德罗常数；另一方法测两个相邻原子的核间距展示flash课件展示三种原子半径设疑过渡观察图1212，你发现了什么规律？请同学们自学“原子半径的周期性变化”这一内容，完成下面问题(用powerpoint幻灯展示自学问题)1、一般说，同一周期中，除 外，随着元素序数的增大，元素的原子半径从左到右 。这是因为每增加一个 ，原子核中相应增加一个 。由于增加的 分布在 ，所以增加的 产生的 排斥作用小于 增加导致的 作用，结果使原子半径。对同主族元素的原子来说，随着原子序数的逐渐增大，原子半径自上而下 。这是因为 的依次增加，使 增加对 所施加的影响处于次要地位， 的排斥作用占了主要地位。2、同一周期过渡元素原子半径的变化是否明显？为什么？3、什么是有效核电荷？提问点评板书(1)同一周期，由于有效核电荷增加，原子半径从左到右逐渐减小；(2)同一主族，由于有效核电荷减小，原子半径从上到下逐渐增大；(3)同一周期过渡元素由于有效核电荷增加不明显，原子半径的变化不明显。练习巩固用powerpoint展示针对性练习1、下列元素原子半径依次增大的是( )A、 C、N、O、FB、 Mg、Al、Si、SC、 B、Be、Mg、NaD、 Mg、已知H2分子中，两原子核距离为0.074nm，则H原子的实际半径为()、0.037nm、大于0.037nm、小于0.037nm、无法确定强调有效核电荷的内涵；核间距的实际意义。引领总结 同学们，通过这节课你学到了哪些知识，掌握了哪些方法？布置作业 页“迁移应用”理解体会完成练习自主尝试可尝试由学生解析几个练习，教师点评后强调讲解 1、解析：根据电子排布规律第五层只有两个电子，则为答案：2、解析：为N，为F，C为Br，D为Cl，故答案为A。答案：思考比较阅读理解交流回答(1)人们假定原子