教材分析:
一、本章教學目標
1.了解原子結構的構造原理,知道原子核外電子的能級分布,能用電子排布式表示常見元素(1~36號)原子核外電子的排布。
2.了解能量最低原理,知道基態與激發態,知道原子核外電子在一定條件下會發生躍遷產生原子光譜。
3.了解原子核外電子的運動狀態,知道電子云和原子軌道。
4.認識原子結構與元素周期系的關系,了解元素周期系的應用價值。
5.能說出元素電離能、電負性的涵義,能應用元素的電離能說明元素的某些性質。
6.從科學家探索物質構成奧秘的史實中體會科學探究的過程和方法,在抽象思維、理論分析的過程中逐步形成科學的價值觀。
本章知識分析:
本章是在學生已有原子結構知識的基礎上,進一步深入地研究原子的結構,從構造原理和能量最低原理介紹了原子的核外電子排布以及原子光譜等,并圖文并茂地描述了電子云和原子軌道;在原子結構知識的基礎上,介紹了元素周期系、元素周期表及元素周期律??傊?,本章按照課程標準要求比較系統而深入地介紹了原子結構與元素的性質,為后續章節內容的學習奠定基礎。盡管本章內容比較抽象,是學習難點,但作為本書的第一章,教科書從內容和形式上都比較注意激發和保持學生的學習興趣,重視培養學生的科學素養,有利于增強學生學習化學的興趣。
通過本章的學習,學生能夠比較系統地掌握原子結構的知識,在原子水平上認識物質構成的規律,并能運用原子結構知識解釋一些化學現象。
注意本章不能挖得很深,屬于略微展開。
第一節 原子結構:(第一課時)
知識與技能:1、進一步認識原子核外電子的分層排布
2、知道原子核外電子的能層分布及其能量關系
3、知道原子核外電子的能級分布及其能量關系
4、能用符號表示原子核外的不同能級,初步知道量子數的涵義
5、了解原子結構的構造原理,能用構造原理認識原子的核外電子排布
6、能用電子排布式表示常見元素(1~36號)原子核外電子的排布
方法和過程:復習和沿伸、類比和歸納、能層類比樓層,能級類比樓梯。
情感和價值觀:充分認識原子結構理論發展的過程是一個逐步深入完美的過程。
教學過程:
1、原子結構理論發展
從古代希臘哲學家留基伯和德謨克利特的樸素原子說到現代量子力學模型,人類思想中的原子結構模型經過多次演變,給我們多方面的啟迪。
現代大爆炸宇宙學理論認為,我們所在的宇宙誕生于一次大爆炸。大爆炸后約兩小時,誕生了大量的氫、少量的氦以及極少量的鋰。其后,經過或長或短的發展過程,氫、氦等發生原子核的熔合反應,分期分批地合成其他元素。
〖復習〗必修中學習的原子核外電子排布規律:
核外電子排布的尸般規律
(1)核外電子總是盡量先排布在能量較低的電子層,然后由里向外,依次
排布在能量逐步升高的電子層(能量最低原理)。
(2)原子核外各電子層最多容納29’個電子。
(3)原于最外層電子數目不能超過8個(K層為最外層時不能超過2個電
子)。
(4)次外層電子數目不能超過18個(K層為次外層時不能超過2個),倒
數第三層電子數目不能超過32個。
說明:以上規律是互相聯系的,不能孤立地理解。例如;當M層是最外層
時,最多可排8個電子;當M層不是最外層時,最多可排18個電子
〖思考〗這些規律是如何歸納出來的呢?
2、能層與能級
由必修的知識,我們已經知道多電子原子的核外電子的能量是不同的,由內而外可以分為:
第一、二、三、四、五、六、七……能層
符號表示 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q……
能量由低到高
例如:鈉原子有11個電子,分布在三個不同的能層上,第一層2個電子,第二層8個電子,第三層1個電子。由于原子中的電子是處在原子核的引力場中,電子總是盡可能先從內層排起,當一層充滿后再填充下一層。理論研究證明,原子核外每一層所能容納的最多電子數如下:
能 層 一 二 三 四 五 六 七……
符 號 K L M N O P Q……
最多電子數 2 8 18 32 50……
即每層所容納的最多電子數是:2n2(n:能層的序數)
但是同一個能層的電子,能量也可能不同,還可以把它們分成能級(S、P、d、F),就好比能層是樓層,能級是樓梯的階級。各能層上的能級是不一樣的。
能級的符號和所能容納的最多電子數如下:
能 層 K L M N O ……
能 級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ……
最多電子數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ……
各能層電子數 2 8 18 32 50 ……
(1) 每個能層中,能級符號的順序是ns、np、nd、nf……
(2) 任一能層,能級數=能層序數
(3) s、p、d、f……可容納的電子數依次是1、3、5、7……的兩倍
3、構造原理
根據構造原理,只要我們知道原子序數,就可以寫出幾乎所有元素原子的電子排布。
7s 7p
6s 6p 6d
5s 5p 5d 5f
4s 4p 4d 4f
3s 3p 3d
2s 2p
1s
即電子所排的能級順序:1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……
元素原子的電子排布:(1—36號)
氫 H 1s1
……
鈉 Na 1s22s22p63s1
……
鉀 K 1s22s22p63s23p64s1 【Ar】4s1
……
有少數元素的基態原子的電子排布對于構造原理有一個電子的偏差,如:
鉻 24Cr [Ar]3d54s1
銅 29Cu [Ar]3d104s1
[練習]
1、寫出17Cl(氯)、21Sc(鈧)、35Br(溴)的電子排布
氯:1s22s22p63s23p5
鈧:1s22s22p63s23p63d14s2
溴:1s22s22p63s23p63d104s24p5
根據構造原理只要我們知道原子序數,就可以寫出元素原子的電子排布,這樣的電子排布是基態原子的。
2、寫出1—36號元素的核外電子排布式。
3、寫出1—36號元素的簡化核外電子排布式。
總結并記住書寫方法。
4、畫出下列原子的結構示意圖:Be、N、Na、Ne、Mg
回答下列問題:
在這些元素的原子中,最外層電子數大于次外層電子數的有 ,最外層電子數與次外層電子數相等的有 ,最外層電子數與電子層數相等的有 ;
L層電子數達到最多的有 ,K層與M層電子數相等的有 。
5、下列符號代表一些能層或能級的能量,請將它們按能量由低到高的順序排列:
(1)EK EN EL EM ,
(2)E3S E2S E4S E1S ,
(3)E3S E3d E2P E4f 。
6、A元素原子的M電子層比次外層少2個電子。B元素原子核外L層電子數比最外層多7個電子。
(1)A元素的元素符號是 ,B元素的原子結構示意圖為________________;
(2)A、B兩元素形成化合物的化學式及名稱分別是__ _____ _。