《电子云与原子轨道》教案

《电子云与原子轨道》教案一、课标解读本课时是《普通高中化学课程标准》中选择性必修课程模块2物质结构与性质主题1原子结构与元素的性质的内容。1．内容要求知道电子的运动状态（空间分布与能量）可以通过原子轨道和电子云模型来描述。2．学业要求能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。二、教材分析初中化学和高中化学必修课程中，已介绍了电子层、原子结构示意图、各电子层容纳的电子数等知识。在本节中，教材围绕“核外电子排布”这个核心知识点按两条线索进行编写，一是围绕核外电子排布介绍了构造原理，进而让学生掌握书写1-36号元素基态原子的核外电子排布式；二是围绕“核外电子运动状态”，引出了原子轨道，再从原子轨道的视角进一步研究核外电子排布。本节前两个课时，通过能级的概念来体现电子运动的能量状态具有量子化的特征，并直接给出能级的概念及能级的符号，及1s、2s、2p、3s、3p、3d……这些能级的能量是不连续的，是有高低之分的，进而就有了原子的基态和激发态。有了能级概念，紧接着以光谱学事实为基础，教材直接给出构造原理，以及根据构造原理介绍了如何书写基态原子的电子排布式，并以表格形式写出一些元素基态原子的电子排布式。本课时起将介绍核外电子的空间运动状态，先借用电子云及其轮廓图的方式，形象的引出原子轨道的概念，并把重点集中在原子轨道的“数”和“形”上，“形”仅限于s轨道和p轨道。有了原子轨道的概念后，运用原子轨道进一步研究核外电子的运动状态，从而引出了泡利原理、电子的轨道表示式、洪特规则等知识。三、学情分析学生在此前的学习中知道了原子核外电子的排布规律，掌握了能层、能级的概念，并且容易产生电子在固定轨道上运动的片面认知。因此，本节课在此基础上要帮助学生理解核外电子运动状态及特点，利用电子云模型描述电子运动状态。四、素养目标【教学目标】1．能说明微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异，建立对原子结构的模型认知。2.知道电子的运动状态可以通过电子云模型来描述。3.知道s轨道和p轨道的电子云形状及其所表示的含义。【评价目标】1．通过对比微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异,诊断并发展学生对核外电子运动状态的认知水平。2．通过反向模拟s电子云轮廓图的形成过程，诊断并发展学生对电子云轮廓图的认知水平。3．通过用橡皮泥等物品自制原子轨道模型，诊断并发展学生对原子轨道的认知水平。五、教学重点、难点教学重点：s轨道与p轨道的电子云轮廓图教学难点：电子云的含义六、教学方法1.对比分析法2.多媒体辅助法3.模型演示法七、教学思路八、教学过程环节教师活动学生活动旧知回顾原子核外电子的运动状态和排布规律提出问题：为什么不同能级最多可容纳的电子数不同？回忆、思考新知学习：核外电子的运动状态核外电子与宏观物体运动状态的差异请问宏观物体的运动特点是什么？宏观物体的运动特点：位置和速度都可测，运动轨迹是可描述的。而核外电子由于质量很小，速度很快，科学研究表明，核外电子的运动位置和速度不能同时准确测定，因此无法准确描述核外电子的运动轨迹。对比、思考核外电子的运动状态1926年薛定谔提出用数学方程描述核外电子的运动状态。通过量子力学计算发现：一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的线性轨道上运动，而是在核外空间各处都可以出现，只是出现的概率不同。概率密度分布图与电子云图通过计算电子在核外空间各处出现的概率，便获得了氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图。根据此图你发现了哪些规律？离核越近的位置概率密度越大电子云轮廓图绘制一个圆圈，在圆圈内随意画出90个点（注意由圆心向外点的分布越稀疏），在圆圈外随机画出10个点。展示1s、2s、3s、4s电子的电子云轮廓图，观察图形，你发现了什么规律？绘制图形；不同能层s电子的电子云形状一致，都为球形，能层越高，s电子的电子云半径越大。p电子的电子云展示px、py、pz的电子云，观察图形，你发现了什么？电子云轮廓图代表电子运动状态，因此s电子有一种运动状态，p电子有3种运动状态。p电子的电子云呈哑铃形，有取向性，px、py、pz的电子云的形状、大小都相同，但取向不同，三者相互垂直。原子轨道量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。填写下表，并预测d，f能级中原子轨道的数目预测，填表小结梳理能层、原子轨道数、原子轨道符号、电子云轮廓图之间的关系，填写下表梳理，填表九、板书设计十、课堂练习（典型性、代表性和覆盖面）1.下列对于电子的运动状态描述正确的是A．电子沿着固定的轨道围绕原子核运动B．电子依次填入K、L、M、N、O、P、Q能层C．能够同时测定核外电子的运动位置和速度D．基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级2.下列能级中，轨道数为5的是A.2sB.2pC.4dD.4f3.下列叙述中，正确的是A.s电子的电子云轮廓图为圆形B.2p和3p轨道形状均为哑铃形C.电子云图中的点代表电子D.电子云图中的点代表电子的运动痕迹4.下列关于原子轨道的说法不正确的是A.2p、3p、4p能级的轨道数都为3B.各电子层所含有的原子轨道数为2n2C.2px、2py、2pz轨道相互垂直，但能量相等D.s、p、d能级所含有的原子轨道数分别为1、3、55.下列叙述中，正确的是A.3p2表示3p能级上有2个轨道B.M层中的原子轨道数目为4C.原子结构示意图为的原子，核外电子云有3种不同形状D.2p和3p轨道形状均为哑铃形，但2p轨道能量低于3p轨道能量《电子云与原子轨道》作业设计一、单项选择题=1\*ROMANI1.下列能级中，轨道数为3的是A.2sB.2pC.4dD.4f【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平原子轨道数目As能级原子轨道数目L2Bp能级原子轨道数目L2Cd能级原子轨道数目L2Df能级原子轨道数目L22.下列对于电子的运动状态描述正确的是A．电子沿着线性的轨道围绕原子核运动B．电子依次填入K、L、M、N、O、P、Q能层C．不能同时测定核外电子的运动位置和速度D．基态K原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平核外电子的运动状态，电子排布式A核外电子的运动状态L2B核外电子排布的规律L2C核外电子的运动特点L2D基态原子电子排布式L23.下列叙述中，正确的是A.s电子的电子云轮廓图为圆形B.2p和3p轨道形状均为哑铃形C.M层中的原子轨道数目为3D.电子云图中的点代表电子的运动痕迹【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平电子云，原子轨道As能级电子云轮廓图L2Bp能级原子轨道形状L2C不同能层中的原子轨道数目L2D电子云图的含义L24.下列关于原子轨道的说法不正确的是A.2p、3p、4p能级的轨道数都为3B.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道也在增多C.2px、2py、2pz轨道相互垂直，但能量相等D.s、p、d能级所含有的原子轨道数分别为1、3、5【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平原子轨道Ap能级电子云轮廓图L2Bp能级原子轨道形状及数目L2C2px、2py、2pz轨道的取向及能量L2D不同能级的原子轨道数目L25.下列叙述中，正确的是A.3p2表示3p能级上有2个轨道B.电子云图中的点代表电子C.原子结构示意图为的原子，核外电子云有3种不同形状D.2p和3p轨道形状均为哑铃形，但2p轨道能量低于3p轨道能量【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平电子云，原子轨道A电子排布式的含义L2B电子云图的含义L2C不同能级的电子云形状L2Dp轨道的形状及能量高低L26．下列有关原子轨道的叙述中正确的是A.硫原子的2s轨道能量较3p轨道高B.能层n=4的原子轨道最多可容纳16个电子C.铯原子的2s与5s轨道均为球形D.各电子层所含有的原子轨道数为2n2【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平原子结构，原子轨道A原子轨道能量高低L2B不同能层所容纳的电子数L2Cs能级原子轨道的形状L2D各电子层中的原子轨道数目L27.下列说法正确的是A.CH4分子的球棍模型为B.铍原子最外层的电子云图为C.基态K原子的电子排布式为[Ar]4s1D.M能层中的原子轨道数目为3【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平球棍模型，电子云图，电子排布式，原子轨道A分子的球棍模型L2B原子结构与电子云图L2C基态原子的电子排布式L2D不同能层中的原子轨道数目L2二、单项选择题=2\*ROMANII8.下列说法中不正确的是A.处于最低能量的原子叫做基态原子B.3p2表示3p能级有两个电子C.K+的电子排布式为1s22s22p63s23p6D.同一原子中，2p，3p，4p能级的轨道数依次增多【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平基态原子，电子排布式，原子轨道数目A基态原子的概念L2B电子排布式的含义L2C离子的电子排布式L2D不同能级中的原子轨道数目L29.某原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，下列说法错误的是A.该原子核外电子共占据5个轨道B.该原子核外电子云共有2种形状C.该原子核外电子共占据三个能层D.该原子核外电子共占据五个能级【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平核外电子排布、原子轨道，能层，能级A原子轨道数目L2B电子云形状L2C能层的概念L2D能级的概念L2三、非选择题10．(1)原子核外电子的能量由电子所处的_________决定；2s、3s、3d、4s、3p、1s电子能量由低到高的顺序是。(2)基态硫原子的电子排布式为_____________，该原子核外有_________种不同能级的电子，有_________种不同形状的电子云。(3)某元素X的基态原子最外层电子的排布为nsanp(a+1)，该原子中能量最高的是_________电子，其电子云在空间有_________种伸展方向，该元素名称是_________。【参考答案】(1)电子层和电子亚层；1s<2s<3s<3p<4s<3d；(2)1s22s22p63s23p4；5；2；(3)2p；3；氮。【质量水平】考点细化内容质量水平核外电子能量的决定因素（1）核外电子能量的高低由电子层和电子亚层决定；能级能量1s<2s<2p<3s