2022年高中化學(xué)（大綱版）第一冊(cè) 第五章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律 第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)(第二課時(shí))

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1、2022年高中化學(xué)（大綱版）第一冊(cè) 第五章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律 第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)(第二課時(shí))引言從上一節(jié)課我們所學(xué)的知識(shí)可以知道：原子核相對(duì)于原子很小，即在原子內(nèi)部，原子核外，有一個(gè)偌大的空間供電子運(yùn)動(dòng)，那么，電子在核外的運(yùn)動(dòng)與宏觀物體是否相同？我們又怎樣來描述核外電子的運(yùn)動(dòng)呢？下面我們就來探討這個(gè)問題。板書第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)（第二課時(shí)）二、原子核外電子運(yùn)動(dòng)的特征師請(qǐng)大家觀察以下物體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，并注意它們的運(yùn)行軌跡是否確定。電腦演示以下運(yùn)動(dòng)1.物質(zhì)的自由落體運(yùn)動(dòng)；2.火車的運(yùn)動(dòng)；3.炮彈的拋物線運(yùn)動(dòng)；4.天體的運(yùn)行；5.氫原子的一個(gè)電子在核外閃爍運(yùn)動(dòng)。討論核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律跟宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有

2、什么不同？生1.宏觀物體的運(yùn)動(dòng)有固定的方向，電子沒有。2.宏觀物體的運(yùn)動(dòng)有確定的路線，電子沒有。講述正如大家所述，宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，如天體的運(yùn)行、導(dǎo)彈的發(fā)射、車輛的行駛等，它們都有確定的軌道，我們可用宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律準(zhǔn)確地測(cè)出它們某一時(shí)刻所處的位置和運(yùn)動(dòng)速度，可以描畫出它們的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)電子在原子核外很小的空間內(nèi)作高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律跟普通物體不同。它們沒有確定的軌道，因此，我們不能準(zhǔn)確地測(cè)定電子在某一時(shí)刻所處的位置和運(yùn)動(dòng)速度，也不能描畫出它的運(yùn)動(dòng)軌跡。那么，我們應(yīng)該如何去描述核外電子的運(yùn)動(dòng)呢？讓我們先來研究氫原子核外唯一的一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。電腦顯示氫原子核外一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)示意圖（由慢到快

3、）師我們看到，當(dāng)電子的運(yùn)動(dòng)速度加快時(shí)，在原子核周圍有一團(tuán)云霧，我們形象地稱它為“電子云”電子形成的云霧之意。問氫原子核外只有一個(gè)電子，它怎么能形成一團(tuán)云霧呢？啟發(fā)這是由于電子在核外的運(yùn)動(dòng)速度太快（2.2106 ms1），使我們眼花繚亂的結(jié)果。問大家有沒有在什么地方見過類似的現(xiàn)象？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行聯(lián)想生1.快速進(jìn)退錄像帶時(shí)，與此情景有點(diǎn)相似。2.武打影片里，形容劍舞得快時(shí)，舞劍人的周圍常是一團(tuán)劍影。3.科幻動(dòng)畫片里，飛牒的運(yùn)行及爭(zhēng)斗場(chǎng)面。4.風(fēng)車快速旋轉(zhuǎn)時(shí)的現(xiàn)象。師好，大家的聯(lián)想很豐富。以上場(chǎng)面，都有一個(gè)共同的特點(diǎn)快。電子的運(yùn)動(dòng)速度更快得多。因此，在核的周圍形成帶負(fù)電的電子云便好理解了。由于電子難以

4、捕捉，又沒有確定的軌道，我們?cè)诿枋龊送怆娮拥倪\(yùn)動(dòng)時(shí)，只能指出它在原子核外空間某處出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多少。投影展示（在通常狀況下氫原子電子云示意圖）講述圖中的每一個(gè)小黑點(diǎn)表示電子曾在那里出現(xiàn)過一次。黑點(diǎn)多的地方也即電子云密度大的地方，表明電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)機(jī)會(huì)多，反之，出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少。從這張圖中，我們可以看出，氫原子的核外電子在離核遠(yuǎn)的地方單位體積內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少，在離核近的地方單位體積內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多。因此，原子核外電子運(yùn)動(dòng)的特征是：板書并講述運(yùn)動(dòng)速度快，沒有確定的軌道，可用電子云形象地表示。問題探究A.電子云是籠罩在原子核外的云霧；B.小黑點(diǎn)多的區(qū)域表示電子多；C.小黑點(diǎn)疏的區(qū)域表示電子出現(xiàn)的機(jī)

5、會(huì)少；D.電子云是用高速照相機(jī)拍攝的照片。生這是從不同角度考查對(duì)電子云的理解的。核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用電子云來描述，小黑點(diǎn)的疏密程度與電子出現(xiàn)機(jī)會(huì)多少相對(duì)應(yīng)，C是正確的，而B是錯(cuò)誤的。電子云是一種形象的描述形式，并非真有帶負(fù)電的云霧包圍著原子核，因此，不可能用高速照相機(jī)拍攝下來，因而A和D都錯(cuò)。過渡在氫原子的核外，只有一個(gè)電子，運(yùn)動(dòng)情況比較簡(jiǎn)單。對(duì)于多電子原子來講，電子運(yùn)動(dòng)時(shí)是否會(huì)在原子內(nèi)打架？它們有沒有一定的組織性和紀(jì)律性呢？下面我們就來學(xué)習(xí)有關(guān)的知識(shí)。板書三、原子核外電子的排布講解科學(xué)研究證明，多電子原子中的電子排布并不是雜亂無章的，而是遵循一定規(guī)律。通常，能量高的電子在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)

6、，能量低的電子在離核較近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。這相當(dāng)于看足球比賽，觀眾中坐在最外面的人往往是活動(dòng)余地最大的（能量高），而里面的人往往是活動(dòng)余地較小的（相當(dāng)于能量低的電子）；我們可以把他們的座位分為甲、乙、丙、丁等不同的區(qū)域。同樣，我們可以把核外電子運(yùn)動(dòng)的不同區(qū)域按能量由低到高，分為1、2、3、4等不同的電子層，并分別用符號(hào)K、L、M、N來表示。講解并板書1.電子層的劃分電子層（用n表示）1、2、3、4電子層符號(hào)K、L、M、N離核距離近遠(yuǎn)能量高低低高師核外電子的分層運(yùn)動(dòng)，又叫核外電子的分層排布?？茖W(xué)研究證明，電子一般總是盡先排布在能量最低的電子層里，即最先排布K層，當(dāng)K層排滿后，再排布L層，等等。那么，每

7、個(gè)電子層最多可以排布多少個(gè)電子呢？電子的分層排布遵循什么規(guī)律呢？為了解決這個(gè)問題，我們首先研究一下稀有氣體元素原子電子層排布的情況。投影稀有氣體元素原子電子層排布核電荷數(shù)元素名稱元素符號(hào)各電子層的電子數(shù)KLMNOP2氦He210氖Ne2818氬Ar28836氪Kr2818854氙Xe281818886氡Rn281832188師請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察表中數(shù)據(jù)，能找出一些什么規(guī)律呢？學(xué)生甲K層、L層、M層最多能排布的電子數(shù)目。學(xué)生乙不論原子有幾個(gè)電子層，其最外層中的電子數(shù)目最多只有8個(gè)（氦原子是2個(gè)）。學(xué)生丙原子最外電子層中有8個(gè)電子（最外層為K層時(shí)，最多只有2個(gè)電子）的結(jié)構(gòu)是相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。師很好。下

8、面請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)以上規(guī)律和在初中學(xué)習(xí)的部分元素原子結(jié)構(gòu)示意圖的知識(shí)，討論并填寫課本91頁表53。學(xué)生活動(dòng)，教師巡視，并指正錯(cuò)誤問題探究核外電子的分層排布，所遵循的規(guī)律是什么？學(xué)生回答，教師補(bǔ)充并板書2.核外電子的排布規(guī)律（1）各電子層最多容納的電子數(shù)是2n2（n表示電子層）（2）最外層電子數(shù)不超過8個(gè)（K層是最外層時(shí)，最多不超過2個(gè)）；次外層電子數(shù)目不超過18個(gè)；倒數(shù)第三層不超過32個(gè)。（3）核外電子總是盡先排布在能量最低的電子層，然后由里向外從能量低的電子層逐步向能量高的電子層排布。師以上規(guī)律是相互聯(lián)系的，不能孤立地機(jī)械地套用。知道了原子的核電荷數(shù)和電子層的排布規(guī)律以后，我們就可以畫出原子結(jié)構(gòu)

9、示意圖。如鈉原子的結(jié)構(gòu)示意圖可表示為 ，請(qǐng)大家說出各部分所表示的含義。生圓圈表示原子核，+11表示核電荷數(shù)，弧線表示電子層，弧線上的數(shù)字表示該層電子數(shù)。投影練習(xí)1.判斷下列示意圖是否正確？為什么？答案（A、B、C、D均錯(cuò)）A、B違反了最外層電子數(shù)為8的排布規(guī)律，C的第一電子層上應(yīng)為2個(gè)電子，D項(xiàng)不符合次外層電子數(shù)不超過18的排布規(guī)律。2.根據(jù)核外電子排布規(guī)律，畫出下列元素原子的結(jié)構(gòu)示意圖，并與課本P36和P70相對(duì)照：（1）3Li 11Na 19K 37Rb 55Cs（2）9F 17Cl 35Br 53I師請(qǐng)大家分析課本P91表52稀有氣體元素原子電子層排布。問稀有氣體的最外層電子數(shù)有什么特點(diǎn)

10、？生除氫為2個(gè)外，其余均為8個(gè)。問元素的化學(xué)性質(zhì)主要決定于哪層電子？生主要決定于最外層電子數(shù)。問稀有氣體原名為惰性氣體，為什么？生因?yàn)樗鼈兊幕瘜W(xué)性質(zhì)懶惰，不活潑，一般不易和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。師我們把以上分析歸納起來，會(huì)得出什么結(jié)論呢？生原子最外層電子數(shù)為8的結(jié)構(gòu)的原子，不易起化學(xué)反應(yīng)。師回答得很好。通常，我們把最外層8個(gè)電子（只有K層時(shí)為2個(gè)電子）的結(jié)構(gòu)，稱為相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。如稀有氣體的原子就是上述結(jié)構(gòu)，一般不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)元素原子的最外層電子數(shù)小于8（K層小于2）時(shí)，是不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在化學(xué)反應(yīng)中，具有不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的原子，總是“想方設(shè)法”通過各種方式使自己的結(jié)構(gòu)趨向于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。板書3

11、.穩(wěn)定結(jié)構(gòu)與不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)問依據(jù)氯原子和鈉原子的結(jié)構(gòu)示意圖分析，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它們的最外層電子分別容易發(fā)生怎樣的變化？生鈉原子易失去一個(gè)電子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氯原子易得一個(gè)電子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。概括總結(jié)很對(duì)，原子的核外電子排布，特別是最外層電子數(shù)決定著元素的主要化學(xué)性質(zhì)。從初中所學(xué)知識(shí)，我們知道，金屬元素的原子最外層電子數(shù)一般少于4個(gè)，在化學(xué)反應(yīng)中比較容易失去電子達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出金屬性；而非金屬元素的最外層一般多于4個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中易得到電子而達(dá)到8個(gè)電子的相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以非金屬元素表現(xiàn)出非金屬性。請(qǐng)大家看以下投影：投影展示師從以上投影可以看出，原子得到或失去電子后的陰陽離子

12、也可用結(jié)構(gòu)示意圖來表示，稱作離子結(jié)構(gòu)示意圖。板書4.離子結(jié)構(gòu)示意圖投影練習(xí)1.寫出下列離子的離子結(jié)構(gòu)示意圖：Mg2+ F Br Ca2+2.填空（1）當(dāng)質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）=核外電子數(shù)時(shí)，該粒子是 ， 電性。（2）當(dāng)質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）核外電子數(shù)時(shí)，該粒子是 離子，帶 電荷。（3）當(dāng)質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）核外電子數(shù)時(shí)，該粒子是 離子，帶 電荷。2.（1）原子 不顯 （2）陽 正 （3）陰 負(fù)參考練習(xí)1.某元素的原子核外有3個(gè)電子層，最外層有5個(gè)電子，該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為A.14B.15C.16D.172.某元素的原子核外有三個(gè)電子層，M層的電子數(shù)是L層電子數(shù)的，則該元素的原子是A.LiB.SiC.Al

13、D.K3.與OH具有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的微粒是A.FB.NH3C.H2OD.Na+答案：1.B 2.B 3.A小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征和核外電子排布，知道了原子核外的電子運(yùn)動(dòng)速度快，沒有確定的軌道，可以用電子云形象地表示；多電子原子里的核外電子的運(yùn)動(dòng)并不是雜亂無章的，而是按一定規(guī)律排布的。作業(yè)教材P93一、1、2板書設(shè)計(jì)第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)（第二課時(shí)）二、原子核外電子運(yùn)動(dòng)的特征運(yùn)動(dòng)速度快，沒有確定的軌道，可用電子云形象地表示。三、原子核外電子排布1.電子層的劃分電子層（用n表示）1、2、3、4電子層符號(hào)K、L、M、N離核距離近遠(yuǎn)能量高低低高2.核外電子的排布規(guī)律（1）各電子層最多

14、容納的電子數(shù)是2n2個(gè)（n表示電子層）（2）最外層電子數(shù)不超過8個(gè)（K層是最外層時(shí)，最多不超過2個(gè)）；次外層電子數(shù)目不超過18個(gè)，倒數(shù)第三層不超過32個(gè)。（3）核外電子總是盡先排布在能量最低的電子層，然后由里向外從能量低的電子層逐步向能量高的電子層排布（即排滿K層再排L層，排滿L層才排M層）。3.穩(wěn)定結(jié)構(gòu)與不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。4.離子結(jié)構(gòu)示意圖。教學(xué)說明本節(jié)課內(nèi)容較抽象，理論性強(qiáng)。教師在授課時(shí)要從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，注意掌握教材的深廣度。既要注意把握科學(xué)的嚴(yán)密性，又要考慮學(xué)生的可接受性，并盡量用直觀教具和形象的比喻使抽象的概念具體化，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。教材在編寫原子核外電子的排布這部分內(nèi)容時(shí)，采取了探究式的方法。即先討論核電荷數(shù)為120的元素的原子核外電子排布，再總結(jié)出規(guī)律。這里采取了先給出核外電子的排布規(guī)律，再讓學(xué)生寫出120號(hào)元素的原子核外電子排布的順序。在此基礎(chǔ)上，對(duì)稀有氣體的電子排布進(jìn)行分析、討論、啟發(fā)，從而得出穩(wěn)定結(jié)構(gòu)與不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的含義。把兩種方法應(yīng)用于兩個(gè)平行班，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是后一種方法可以使課堂結(jié)構(gòu)緊湊，學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)掌握得牢固程度也要比前一種方法好。教學(xué)過程中，因?yàn)閷W(xué)生要親自參與分析、歸納、練習(xí)等環(huán)節(jié)，其學(xué)習(xí)的積極性有增無減，從而達(dá)到了較好的教學(xué)效果。