第一章原子结构与性质

1、第一章原子结构与性质第一节原子结构： ( 第一课时 )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分布及其能量关系3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系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（1 36 号）原子核外电子的排布方法和过程：复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。情感和价值观：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。教学过程：1、原子结构理论发展从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人

2、类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。复习必修中学习的原子核外电子排布规律：核外电子排布的尸般规律(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29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

3、 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 个电子思考这些规律是如何归纳出来的呢？2、能层与能级1由必修的知 ，我 已 知道多 子原子的核外 子的能量是不同的，由内而外可以分 ：第一、二、三、四、五、六、七能 符号表示K 、 L 、 M、 N 、 O、 P 、 Q能量由低到高例如： 原子有11 个 子，分布在三个不同的能 上，第一 2 个 子，第二 8 个 子，第三 1个 子。由于原子中的 子是 在原子核的引力 中， 子 是尽可能先从内 排起，当一

4、 充 后再填充下一 。理 研究 明，原子核外每一 所能容 的最多 子数如下：能层一二 三 四 五六 七符号 KL M N O P Q最多 子数2 818 32 50即每 所容 的最多 子数是：2n2(n ：能 的序数 )但是同一个能 的 子，能量也可能不同， 可以把它 分成能 (S 、 P、 d、 F) ，就好比能 是楼 ，能 是楼梯的 。各能 上的能 是不一 的。能 的符号和所能容 的最多 子数如下：能层KLMNO能级 1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f最多 子数22 626 1026 10 14各能 子数28183250（ 1）每个能 中，能 符号的 序是ns、 np、

5、nd、 nf （ 2）任一能 ，能 数 =能 序数（ 3）s、 p、d、 f 可容 的 子数依次是1、 3、 5、 7的两倍3、构造原理根据构造原理，只要我 知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的 子排布。即 子所排的能 序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s元素原子的 子排布： （ 1 36 号）。氢 H 1s 12钠 Na 1s 22s22p63s1钾 K 1s22s22p63s23p64s1【 Ar 】 4s1有少数元素的基 原子的 子排布 于构造原理有一个 子的偏差，如：铬 24Cr Ar3d54s1铜29CuAr3d10

6、4s1 堂 1、写出 17 Cl （ ）、21 Sc(钪 ) 、 35Br （溴）的 子排布 ： 1s2 2s22p63s23p52262612 ： 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s溴： 1s2 2s22p63s23p63d104s24p5根据构造原理只要我们知道原子序数，就可以写出元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。2、写出 136 号元素的核外电子排布式。3、写出 136 号元素的简化核外电子排布式。总结并记住书写方法。4、画出下列原子的 构示意 ：Be、N、 Na、 Ne、 Mg回答下列 ：在 些元素的原子中，最外 子数大于次外 子数的有，最外 子数与次外 子数相等的

7、有，最外 子数与 子 数相等的有；L 子数达到最多的有， K 与 M 子数相等的有。5、下列符号代表一些能 或能 的能量， 将它 按能量由低到高的 序排列：（ 1） EKEN ELEM，（ 2） EEEE，3S2S4S1S（ 3） E3SE 3dE 2PE 4f。36、 A 元素原子的M 电子层比次外层少2 个电子。 B 元素原子核外L 层电子数比最外层多7个电子。（ 1）A 元素的元素符号是， B 元素的原子结构示意图为_ ；（2） A 、 B 两元素形成化合物的化学式及名称分别是_第一节原子结构： ( 第二课时 )知识与技能：1、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2

8、、能用电子排布式表示常见元素（1 36 号）原子核外电子的排布3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理4、知道原子的基态和激发态的涵义5、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过程：课前练习 1、理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下：(1)根据的不同，原子核外电子可以分成不同的能层，每个能层上所能排布的最多电子数为，除 K 层外，其他能层作最外层时，最多只能有电子。（ 2）从上表中可以发现许多的规律，如s 能级上只能容纳2 个电子，每个能层上的能级数与相等。请再写出一个

9、规律。2、 A、 B、 C、 D 均为主族元素，已知A 原子 L 层上的电子数是K 层的三倍； B 元素的原子核4外 K、L 上 子数之和等于 M、N 子数之和； C 元素形成的 C2离子与 原子的核外 子排布完全相同， D 原子核外比 C原子核外多 5 个 子。 （ 1） A 元素在周期表中的位置是， B 元素的原子序数 ；（2）写出 C和 D的单质发生反应的化学方程式。引入电子在核外空间运动，能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢？4、电子云和原子轨道：(1) 电子运动的特点：质量极小运动空间极小极高速运动。因此， 子运 来能用牛 运 定律来描述，只能用 的 点来描述。我 不可能像描述宏 运 物

10、体那 ，确定一定状 的核外 子在某个 刻 于原子核外空 如何，而只能确定它在原子核外各 出 的概率。概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作 电子云。常把电子出现的概率约为 90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道 。S 的原子 道是球形的，能 序数越大，原子 道的半径越大。P 的原子轨道是纺锤形的，每个P 能级有 3 个轨道，它们互相垂直，分别以Px、Py、 Pz 为符号。 P 原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。s 子的原子 道都是球形的 ( 原子核位于球心 ) ，能 序数， 2 越大，原子 道的半径越大。 是由于 1s， 2s， 3s 子的能量依次增高， 子在离核

11、更 的区域出 的概率逐 增大， 子云越来越向更大的空 展。 是不 理解的，打个比 ， 神州五号必 依靠推 ( 提供能量 ) 才能克服地球引力上天， 2s 子比 1s 子能量高，克服原子核的吸引在离核更 的空 出 的概率就比1s 大，因而 2s 子云必然比1s 子云更 散。(2) 重点 点 泡利原理和洪特 5量子力学告诉我们：ns 能级各有一个轨道，np 能级各有3 个轨道， nd 能级各有5个轨道， nf 能级各有7 个轨道 . 而每个轨道里最多能容纳2 个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“”来表示。一个原子轨道里最多只能容纳2 个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利原理。推理各电子

12、层的轨道数和容纳的电子数。当电子排布在同一能级的不同轨道时， 总是优先单独占据一个轨道， 而且自旋方向相同， 这个规则是 洪特规则 。练习写出5、 6、 7、 8、 9 号元素核外电子排布轨道式。并记住各主族元素最外层电子排布轨道式的特点：( 成对电子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道。思考下列表示的是第二周期中一些原子的核外电子排布，请说出每种符号的意义及从中获得的一些信息。思考写出24 号、 29 号元素的电子排布式，价电子排布轨道式，阅读周期表，比较有什么不同，为什么？从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构造原理?2电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成N

13、e3S 1。试问：上式方括号里的符号的意义是什么？你能仿照钠原子的简化电子排布式写出第8 号元素氧、第 14 号元素硅和第26 号元素铁的简化电子排布式吗?洪特规则的特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。课堂练习1、用轨道表示式表示下列原子的价电子排布。(1)N(2)Cl(3)O(4)Mg2、以下列出的是一些原子的2p 能级和3d 能级中电子排布的情况。试判断，哪些违反了泡利不相容原理，哪些违反了洪特规则。(1) (2)(3) 6(4) (5) (6) 违反泡利不相容原理的有，违反洪特规则的有。3、下列原子的外围电子排布中，那一种状态的能量较低？试说明理由。(

14、1)氮原子： AB 2s2p2s2p；(2)钠原子： A3s1B 3p1；(3) 铬原子： A3d54s 1B 3d44s2。4、核外电子排布式和轨道表示式是表示原子核外电子排布的两种不同方式。请你比较这两种表示方式的共同点和不同点。5、原子核外电子的运动有何特点?科学家是怎样来描述电子运动状态的? 以氮原子为例，说明原子核外电子排布所遵循的原理。第一节原子结构： ( 第 3 课时 )知识与技能：1、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理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 重点难点 能量最低原理、基态、激发态、光谱教学过程：引入在日常

15、生活中，我们看到许多可见光如灯光、霓虹灯光、激光、焰火与原子结构有什么关系呢？创设问题情景：利用录像播放或计算机演示日常生活中的一些光现象，如霓虹灯光、激光、节日燃放的五彩缤纷的焰火等。提出问题：这些光现象是怎样产生的?7问题探究：指导学生阅读教科书，引导学生从原子中电子能量变化的角度去认识光产生的原因。问题解决：联系原子的电子排布所遵循的构造原理，理解原子基态、激发态与电子跃迁等概念，并利用这些概念解释光谱产生的原因。应用反馈：举例说明光谱分析的应用，如科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦，化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量，还可以让学生在课后查阅光谱分析方法及应用的有关资

16、料以扩展他们的知识面。总结原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。处于最低能量的原子叫做基态 原子。当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态 原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称 原子光谱 。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。阅读分析分析教材p8 发射光谱图和吸收光谱图，认识两种光谱的特点。阅读 p8

17、 科学史话，认识光谱的发展。课堂练习1、同一原子的基态和激发态相比较（）A、基态时的能量比激发态时高B、基态时比较稳定C、基态时的能量比激发态时低D、激发态时比较稳定2、生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是（）A、钢铁长期使用后生锈B、节日里燃放的焰火C、金属导线可以导电D、卫生丸久置后消失3、比较多电子原子中电子能量大小的依据是（）A元素原子的核电荷数B原子核外电子的多少C电子离原子核的远近D原子核外电子的大小8第二节原子结构与元素的性质( 第 1 课时 )知识与技能1、进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素数目等之间的关系2、知道外围电子排布和价电子层的涵义3、认识周期表中

18、各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律4、知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系教学过程复习必修中什么是元素周期律？元素的性质包括哪些方面？元素性质周期性变化的根本原因是什么？课前练习写出锂、钠、钾、铷、銫基态原子的简化电子排布式和氦、氖、氩、氪、氙的简化电子排布式。一、原子结构与周期表1、周期系：随着元素原子的核电荷数递增，每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8 个电子， 出现稀有气体。 然后又开始由碱金属到稀有气体，如此循环往复这就是元素周期系中的一个个周期。例如，第11 号元素钠到第18 号元素氩的最外层电子排布重复了第3 号

19、元素锂到第10 号元素氖的最外层电子排布从 1 个电子到 8 个电子； 再往后， 尽管情形变得复杂一些，但每个周期的第1 个元素的原子最外电子层总是1 个电子， 最后一个元素的原子最外电子层总是8 个电子。 可见，元素周期系的形成是由于元素的原子核外屯子的排布发生周期性的重复。2、周期表我们今天就继续来讨论一下原子结构与元素性质是什么关系？所有元素都被编排在元素周期表里，那么元素原子的核外电子排布与元素周期表的关系又是怎样呢？说到元素周期表， 同学们应该还是比较熟悉的。第一张元素周期表是由门捷列夫制作的，至今元素周期表的种类是多种多样的：电子层状、金字塔式、建筑群式、螺旋型( 教材p15页)

20、到现在的长式元素周期表，还待进一步的完善。首先我们就一起来回忆一下长式元素周期表的结构是怎样的？在周期表中，把能层数相同的元素， 按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，称之为周期，有7 个；在把不同横行中最外层电子数相同的元素，按能层数递增的顺序由上而下排成纵行，称之为族，共有18个纵行， 16 个族。 16 个族又可分为主族、副族、0 族。9思考 元素在周期表中排布在哪个横行，由什么决定？什么叫外围电子排布？什么叫价电子层？什么叫价电子？要求学生记住这些术语。元素在周期表中排在哪个列由什么决定？阅读分析周期表着重看元素原子的外围电子排布及价电子总数与族序数的联系。总结 元素在周期表中的位置由

21、原子结构决定：原子核外电子层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。分析探索每个纵列的价电子层的电子总数是否相等?按电子排布，可把周期表里的元素划分成5 个区，除ds 区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。s区、 d 区和 p 区分别有几个纵列?为什么 s 区、 d 区和 ds 区的元素都是金属?元素周期表可分为哪些族?为什么副族元素又称为过渡元素？各区元素的价电子层结构特征是什么？ 基础要点 分析图 1-16s 区p 区d 区ds 区f区分区原则纵列数是否都是金属区全是金属元素， 非金属元素主要集中区。主族主要含区，副族主要含区，过渡元素主要含区。 思考 周期

22、表上的外围电子排布称为“价电子层”，这是由于这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化。元素周期表的每个纵列上是否电子总数相同？归纳 S 区元素价电子特征排布为 S12，价电子数等于族序数。 区元素价电子排布特征为（ -1 ） d110ns12；价电子总数等于副族序数； ds 区元素特征电子排布为 (n-1)d10ns12，价电子总数等于所在的列序数；p 区元素特征电子排布为ns2np16；价电子总数等于主族序数。原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系的。（ 1）原子核外电子总数决定所在周期数周期数 =最大能层数（钯除外）46Pd Kr4d10, 最大能层数是 4，但是在第五周期。（ 2）

23、外围电子总数决定排在哪一族10如： 29Cu3d 104s110+1=11 尾数是 1 所以，是 IB 。元素周期表是元素原子结构以及递变规律的具体体现。原子结构与元素的性质( 第 2 课时 )知识与技能：1、掌握原子半径的变化规律2、能说出元素电离能的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质3、进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的系4、认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系5、认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值教学过程：二、元素周期律(1) 原子半径探究观察下列图表分析总结：元素周期表中同周期主族元素从左到右， 原子半径的变化趋势如何

24、？应如何理解这种趋势？元素周期表中，同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？归纳总结 原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是电子的能层数，另一个是核11 荷数。 然 子的能 数越大， 子 的 排斥将使原子半径增大，所以同主族元素随着原子序数的增加， 子 数逐 增多， 原子半径逐 增大。 而当 子能 相同 ，核 荷数越大，核 子的吸引力也越大，将使原子半径 小，所以同周期元素，从左往右，原子半径逐 减小。(2) 离能 基 要点 概念1、第一 离能I 1；态电性基 原子失去个 子， 化 气 基 正离子所需要的叫做第一 离能。第一 离能越大，金属活 性越。同一元素的第二 离

25、能第一 离能。2、如何理解第二 离能I 2、第三 离能I 3 、 I 4、 I 5？分析下表：科学探究 1、原子的第一 离能有什么 化 律呢？碱金属元素的第一 离能有什么 化 律呢？ 什么 Be 的第一 离能大于 B， N 的第一 离能大于 O，Mg 的第一 离能大于 Al ， Zn 的第一 离能大于 Ga？第一 离能的大小与元素的金属性和非金属性有什么关系？碱金属的 离能与金属活 性有什么关系？2、 分析表格数据：NaMgAl496738578各 离能456214151817(KJ/mol)691277332745954310540115751213353136301483016610179

26、9518376201142170323293 什么原子的逐 离能越来越大？ 些数据与 、 、 的化合价有什么关系？数据的突 化 明了什么？ 1、 律周一周期同一族第 一 电 离从左往右， 第一 离能呈增大的 从上到下，第一 离能呈增大 能势 。2、第一 离能越小，越易失 子，金属的活 性就越 。因此碱金属元素的第一 离能越小，金属的活 性就越 。3气 中性基 原子失去一个 子 化 气 基 正离子所需要的最低能量叫做第一 离能 (用 I 1 表示 )，从一价气 基 正离子中再失去一个 子所需消耗的能量叫做第二 离能(用I2 表示 ) ，依次 推，可得到I3 、 I4 、 I5 同一种元素的逐 离

27、能的大小关系：I 1I 2I 3 I 4Cl -（ 9） 酸性 HClOH2SO4 ，碱性： NaOH Mg(OH)2（10） 第一周期有2*1 2=2，第二周期有2*2 2=8，则第五周期有2*5 2=50 种元素元素的最高正化合价=其最外层电子数 =族序数4、元素的电离能与原子的结构及元素的性质均有着密切的联系，根据下列材料回答问题。气态原子失去 1 个电子，形成 1 价气态离子所需的最低能量称为该元素的第一电离能，+l 价气态离子失去1 个电子，形成+2 价气态离子所需要的最低能量称为该元素的第二电离能，用 I 2 表示，以此类推。下表是钠和镁的第一、二、三电离能（KJmol 1）。元素I 1I 2I 3Na4964 5626 912Mg7381 4517 733（ 1）分析表中数据，请你说明元素的电离能和原子结构的关系是：元素的电离能和元素性质之间的关系是：（ 2）分析表中数据，结合你已有的知识归纳与电离能有关的一些规律。（ 3）请试着解释：为什么钠易形成Na ，而不易形成 Na2+