原子结构与元素周期表教学案

1、原子结构与元素周期表教案 一 教学目标 1. 知识与技能目标： 使学生理解能量最低原则，泡利不相容原理，洪特规则等核外电子排布的原则。 使学生能完成号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布。 使学生知道核外电子排布与周期表中周期，族划分的关系。 使学生了解原子半径的周期性变化， 并能用原子结构知识解释主族元素原子半径周期 性变化的原因 2. 过程与方法目标： 通过学习，使学生明确原子结构的量子力学模型的建立使元素周期表的建立有了理论基 础。 3. 情感态度与价值观 通过微观世界中核外电子所奉行的 “法律” - 电子排布原则的认识， 发展学生学习 化学的兴趣，感受微观世界的奇妙与和谐。 二 教学

2、重点和难点： 原子核外电子排布三原则， 核外电子排布与原子半径， 周期表中周期， 族划分的关 系。核外电子排布式，价电子排布式，轨道表示式的书写。 三 教学方法： 活动探究法，学案导学法，联想对比法，自学阅读法，图表法等 四 教学过程 （第 1 课时） 新课引入 俗话说， 没有规矩不成方圆， 不管是自然界还是人类社会， 都有自己的规律 和规则，我们可以简单看这几图片， 交通有交通规则，停车场有停车场的规矩，就连一 个小小的鞋盒，也有自己的规矩。通过第一节“原子结构模型”的学习，我们知道原子 核外有不同的原子轨道， 那么电子在这些原子轨道上是如何排布的呢？有没有自己的规 则和规矩呢？当然有，是什

3、么呢？通过我们教材第二节原子结构与元素周期表 ，大 家就会了解这一微观世界的“法律” 。 活动探究 1-18 号元素的基态原子的电子排布 提问 为什么你的基态原子的核外电子是这样排布的，排布原则是什么？ 自学阅读 阅读基态原子的核外电子排布三原则 5 分钟。 学案导学 见附页 设问 为什么基态原子的核外电子排布要符合此三原则呢 师讲 自然界有一普遍规律： 能量越低越稳定， 不管是能量最低原理还是泡利不相容原 理，洪特规则，它们的基本要求还是稳定。 投影 耸入云天的浮天阁 师讲 通过这图片， 我们可以很清楚的看出生活中随处都有类似的例子，和我们微观世 界的规则不谋而合。 浮天阁台阶对应能量最低原

4、理，想休息， 想稳定，在这高高的楼梯 上，你最愿意选择什么地方呢？当然是最低处的台阶。基态原子的 电子同样也是能量 越低越稳定， 为了稳定它们总是尽可能把原子排在能量低的电子层里。 如氢原子的电子 1 排布式为 1s . 那多电子原子的电子如何排布呢？ 生答 按能量由低到高的顺序排布 师讲 那么原子轨道的能量高低顺序是什么呢？ 投影 展示原子轨道能量高低顺序图，并指出能级交错现象。 师讲 装有鞋子的鞋盒可以直观的看为泡利不相容原理，一个鞋盒最多容纳两个鞋子， 且方向相反。井然有序的停车场，你看车辆尽可能分占不同的车位，方向相同，这样才 能使整个停车场稳定有序，多像洪特规则。 投影 自选相反的鞋

5、子 , 井然有序的停车场 归纳总结 1. 基态原子 : 处于能量最低状态下的原子 2、基态原子的核外电子排布 原子核外电子的排布所遵循的三大原则： 能量最低原则 电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道 泡利不相容原理 每个轨道最多容纳两个自旋状态相反的电子 洪特规则 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，且自旋状态相同 思考 请写出氯原子的原子结构示意图，根据你的书写请思考，该示意图能否清楚表 示各原子轨道电子排布情况？如不能，用什么样的方法才能清楚表示呢？ 师讲 电子排布式可简单写为 nlx ，其中 n 为电子层数， x 为电子数， 角量子数 l 用其 对应的符号表示

6、。 轨道表示式用小圆圈表示一个给定量子数 n,l,m 的原子轨道，用箭头来区别 ms不同的 电子，如：氦原子的轨道表示式 练习 书写 118 号元素的基态原子的电子排布式 以氯原子为例比较电子排布式、轨道表示式、原子结构示意图书写的不同 过渡 在以上书写家肯定有一种感觉，写着麻烦，有没有简单点的表示方法呢？ 师讲 33 号砷 As ： Ar 3d104s24p3；34 号硒 Se：Ar 3d104s24p4； 35 号溴 Br： Ar 3d104s24p5 练习 依据核外电子排布原则，请试着写出19-36 号元素的基态原子的电子排布 【阅读】教材 P13 方法导引 【讨论】依据核外电子排布原则

7、，请试着写出 19-36 号元素的基态原子的电子排布式 【师讲】洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状 态时，体系能量最低，原子最稳定。 学生活动 看图 1-2-5 基态铁原子的能级和核外电子排布示意图 提问为什么铁元素的常见价态是 +2，+3 价 师讲 价电子的概念，价电子排布式 练习 价电子指的是，元素的化学性质与 密切相关。 价电子排布式：例如 Na Cl Cr Fe 典例解析 某元素原子共有 5 个价电子，其中一个价电子的四个量子数为n 3， l 2， m2， ms+1/2 。试写出该元素原子核外电子排布式 课外思考 高一时通过必修 2 的学习，我们已经了解元素周期表

8、， 请回忆复习有关知识， 并根据前 36 号元素的核外电子排布思考它们为什么处在元素周期表相应的位置 ？ （第二课时） 投影 元素周期表结构 联系质疑 回想必修 2 中有关知识，原子结构中最外层电子数=主族序数，电子层数 = 周期数， 这是为什么呢？观察图 1-2-6 元素周期表的轮廓图， 试想元素周期表中电子排 布与周期，族划分的在联系。周期和族的划分与原子的核外电子排布有什么关系呢 投影 第二课时 二 核外电子排布与元素周期表 板书 1. 核外电子排布与周期的划分 师讲 鲍林近似能级图是多电子原子中外层能级高低的一般次序总结，图中小方框表 示原子轨道， 能量相同的原子轨道连在一起， 能量相

9、近的原子轨道归为一组， 属于同一 能级组。 交流研讨 根据 1-36 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 电子排布与周期划分的在联系。 学案导学 见附页 【表格对比】能级组和周期的关系 归纳总结 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。周期表中 的 7 个周期分别对应 7 个能级组。 过渡 周期的划分与能级组有关，族的划分跟什么有关呢？ 板书 2. 核外电子排布和族的划分 观察思考 观察周期表中各族元素的价电子排布，分析其和族的划分的关系。 学案导学 见附页 【归纳总结】二

10、 核外电子排布与族的划分 规律 :由元素的价电子结构判断 1.nsX n 周期 XA 族 2.ns2npX n 周期 (2+X)A 族 3.(n-1)dXnsY n 周期 (X+Y)B 族 (X+Y 7) X+Y7 时为 n 周期 VIII 族 4.(n-1)d10nsX n 周期 XB 族 5.ns2np6 n 周期 0 族(除氦外) 【例题 1】：指出下列元素是主族元素还是副族元素？位于周期表中第几周期？第几 族？ 1s22s22p63s23p4(2) Kr 4d 105s25p2 (3) Ar 3d 34s2(4) Ar 3d 104s1 【例题 2】：写出原子序数分别为 23、33、3

11、8 三种元素原子的电子排布 ,并判断它们在周 期表中的位置 (周期、族 )及元素名称。 【课堂练习】见投影 拓展视野 核外电子排布与区的划分 投影表格展示 s区，d区， ds区， p 区在周期表中的位置和价电子排布。 投影 展示周期表分区 第 3 课时 过渡 周期表中周期， 族的划分均和核外电子排布密切相关， 那元素的原子半径和它是 否有关呢？ 板书 三 、核外电子排布与原子半径 联想质疑 根据以往所学， 我们知道原子是一种客观实体， 它的大小对其性质有重要的 影响。 那么怎么测量原子半径， 原子半径和核外电子排布有关吗， 原子半径的变化是否 有规律可循 ? 自学阅读 教材 P17-P18 页

12、 提问检测 1. 原子半径的概念， 2. 原子半径的测定 3. 原子半径的形式 【师讲】金属半径（相邻两个金属原子核间距的一半） 、共价半径（同种元素的两个原 子以共价单键结合时，原子核间距离的一半） 、 德华半径（以分子间作用力结合的两 个同种原子核间距的一半， 主要针对的是稀有气体那些单原子分子， 所以德华半径都比 较大），所以一般有下列关系 : 得华半径 金属半径 共价半径 【板书】 4、原子半径周期性变化 学案导学 见附页 投影 主族元素原子半径周期性变化示意图 【归纳总结】 1）同周期中，从左到右原子半径依次减小。 引力斥力，表现为吸引作用 2）对于同主族元素的原子来说，自上而下，原

13、子半径逐渐增大 引力斥力，表现为排斥作用 3）同一周期的过渡元素， 从左到右原子半径的减小幅度越来越小，即几乎不影响半径。 【投影】元素的原子半径及其相应的比例模型 【师讲】有效核电荷 【投影】本节精要概括 【师讲】核外电子排布的应用及练习 【课外作业】 根据本节所学容， 查阅有关资料， 以对原子结构和元素周期表的新认识 为 题或自拟题目，写一篇小论文。 附：学案 第一课时 （ 1） 能量最低原则： 核外电子总是尽先占有能量最低的轨道，然后再依次进入能量较高的轨道，这 就是能量最低原则。 角量子数 l 相同的能级， 其能量次序由主量子数 n 决定，n 值越，其能量越 如 E2pE3pE4pE5

14、p。主量子数 n 相同，角量子数不同的能级，其能量 随 l 的增大而 ，即发生“能级分裂”现象。如 E4s E4p E4d E4f 。主量子 数和角量子数同时变化时，情况较复杂，后面再单独讨论。 所以基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序是1s， ， ，3s， ，。 （ 2） 泡利不相容原理： 泡利不相容原理可以简单叙述为： （3）洪特规则： 洪特规则就是 。 辨析 ：电子排布式、轨道表示式、原子结构示意图 （以氯原子为例） 第二课时 一 核外电子排布与周期的划分 3 号原子的电子排布式为 其最后一个电子排在第 能级组 上，该电子的主量子数为 ，该原子的电子排布共 层，属于周期表中的第 周期

15、，所以第一周期共 种元素等 11 号原子的电子排布式为 其最后一个电子排在第 能级组 上，该电子的主量子数为 ，该原子的电子排布共 层，属于周期表中的第 周期，所以第二周期共 种元素。 19 号原子的电子排布式为 其最后一个电子排在第 能级组 上，该电子的主量子数为 ，该原子的电子排布共 层，属于周期表中的第 周期，所以第三周期共 种元素。 由此看来 12 号元素原子的电子只能排到第一能级组，它们属于第一周期， 310 号元素原子的电子只能排到第 能级组， 它们属于第 周期，该能级组能容 纳 个电子，该周期有 种元素， 1118 号元素原子的电子只能排到第 能级，它们属于第 周期，该能级组能容

16、纳 个电子，该周期有 种元 素。 二 核外电子排布与族的划分 第 A族的价电子排布式为 ,第 A族的价电子排布式为 , 所以主族的划 分与原子的和价电子排布密切相关，同主族元素的目相同。主族 元素的 价电子全都排布在最外层的 轨道上。主族元素所在的族的序数等于该 元素原子的。等 对于过渡元素的原子，价电子排布为 第 B族的价电子排布式为 , 第 B族的价电子排布式为 , 虽然同一副族 不同元素原子的 不同， 价电子数却基本相同， 而且 族的价电子的 数目仍然与族序数相同。例如，金属锰的价电子排布为3d54s2,价电子数为 _ ， 对应的族序数为 B 。 铁原子的价电子排布为 , 属 _族，镍原子的价电子排布为 ， 属_族，原子的价电子排布为 （n1）d68ns2 的三个纵行统称为。 B 和 B