1.1.1《原子的诞生 能层与能级 构造原理》教学设计2020-2021学年人教版高二化学选修3

（教选3）一《子构性》学计第一节

原子结构（一时原的生能层能构造理）课：1.1.1原子诞能层能构造理

课1

授班教学分析

本课时为人教版选修三第一章第一原子结构第一课时内容属于物质结构理论基础知识是学化学最重要的基本理论之一子结构又是学习物质结构理论和元素周期律的基,因此原子结构是本单元也是高中化学的教学重点。本节知识充分考虑了初中化学和化学的原子结构知识的基础上书再重复建立原子结构的概念，而是直接建立核外电子的能层（即“电子层”）和能级（即“电子亚层”）的念给每一个能层有几个能级每能级最多可以容纳几个电子有了能层和能级的概念，直接给出构造原理根构造原进行核外电子排布生原子结构知识的认识是一个逐步深入的过程，同时，课本直接把构造原理看做一个经验规律，直接给出了原子核外电子排布顺序体现了很大的工具作用，使学生直接会用。新课程标准要求中学化学立足于学生应代生活和未来发展的需要养生解决实际问题的能力教学应确立以促进生发展为主的教育目标眼于学生的发展因教学的设计注重学生的主体地位发挥教师组织和引导的主导作用动学生的主动性和积极性发生学习化学的兴趣。在学习本章时应注意：）视新、旧知识的密切联系。本章内容跟在初中化学课程和高中必修2中习的原子结构与元素性质等知识都有密切的联系识物质世界的层次上呈螺旋式上升本的知识之间有着严密的逻辑关系例如在学习元素周期律和元素周期表时，要以本章的原子结构理论为指导，并紧密地联系以前学过的有关元素化合物的知识。）要注意概念之间的联系。运用类比方法，掌握概念的共性和差异性，理解概念的内涵和外延，以便顺利深入地理解所学知识，并构建起以原子结构为核心的知识体系。）辩证唯物主义的观点认识自然科学原理坚持对立统一观点，有利于学习原子结构的知识；运用量变质变原理，有利于正确、深刻地理解元素周期律及其实质。）注重科学思维。本章内容较抽象，理论性强。要学好本章内容，一定要充分发挥自身在学习过程中的主体作用，在探究的过程中学习新知识对那些复杂、抽象的问题，积极、主动地进行分析、归纳、判断、推理。认真阅读教材，充分用教材中丰富多彩的栏目内容，将抽象的知识具体化，理解事实中蕴涵的理论和思想。教

知识与技

1.通过对比分析、讨论交流，知原子核外电子的能层、能级分布及其与能量的关系。

学目标

能过程与方法情感态度价值观

2．通过阅读识图、微观探究、考交流，了解原子结构的模型及原子结构理论发展的历程，知道原子结构的构造原理，体会科学假设与思辩性推测的差异性与科学性。3．通过归纳小结，问题探究，道能层的含义以及与电子层的关系，并能正确表示能层和能级，了解一些元素的原子电子填充遵循的规律即构造原理。通过学习原子结构模型演变的历史，认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的重要作用。1.从科学家探索物质构成奥秘的实中体会科学探究的过程与方法，知道化学学科发展的趋势，学习科学家的探究精神。2.通过学习原子结构模型的演变体会科学探索的艰辛和无止境，进一步培养学习化学的兴趣。教重教难

能层和能级的概念基原子的外电子排布规律及书写基态原子电子排布式的书写方法教过教步、容【导入】为什么第一层最多只能纳两个电子，第二层最多只能容纳八个电子而不能容纳更多的电子呢？第三、四、五层及其他电子层最多又可以容纳多少个电子？原子核外电子的排布与原轨道有什么关系？带着这些问题，我们将开始本章内容的学习。【板书活一开辟—子诞【思考】阅读教材“引言”及P4页容，1）人类对原子的认识史——不同时期的原子结构模型是怎样的？

教方【交流投】①原子结构：

【交流投】②不同时期的原子结构模型：道尔顿

汤姆生

卢瑟福

玻尔

量子力薛定谔）模型年代1803元素化合时

19041911

19131926近代科学实依据

的质量比例

发现电子α粒子散射

氢原子光谱验的关系原子是不可主要内

葡萄干面包

行星轨道式再分的实心

含核模型

量子力学容

式

原子模型小球【板书】道尔顿→汤姆生→卢瑟福→玻尔→薛定谔（量子力学）【强调投影】古希腊原子论（古希腊哲学家德谟克利特Democritus，公元前460年前370年）—子是最的、不可分割的物质粒子。）→道尔顿原子模型（1803年—①原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质。②同一元素所有原子的质量、性质都完全相同。③不同元素的原子质量和性质各不相同。不同元素化合时，原子以单整数比结合。）→汤姆生原子模型（年

—原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子了电荷形了中性原子获诺贝尔物理学奖瑟福原子模年—通过α离子散射实验证明子心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕阳运转一样。汤姆生的学生。年获得诺贝尔化学奖，他的学生和助手中，先后有12人得过诺贝尔化学奖或物理学奖→玻尔原子模（1913年—子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动——提出该模型时年仅28岁卢瑟福的学生，1922年诺贝尔物理学奖）→电子云模型1926年

—建立薛定谔方程，得出了电云模型年获诺贝尔物理学奖。）【小结】从演变历史，我们可以看出，汤姆生提出的“葡萄干面包式”的原子结构模型是从阴射线实验中发现电子为起点的，卢瑟福根据α粒子散射实验提出带核的原子结构模型等等，所原子结构模型的每一次演变，都是从科学家实验开始的，实验方法是科学研究的一种重要方法实验手段的不断进步是化学科学发展的关键，而科学结论也都是以实验事实为依托的。【思考】（2）什么叫“大爆理论”？宇宙与原子是如何产生的？

【交流补充1比时天文学家和宇宙学家勒梅（LemaitreGeorges1894.7.17～1966.6.20）于1932年首次提出了现代宇宙爆炸理论——整个宇宙最初聚集在一原原子中后来发生了大爆炸向面八方散开了我们的宇宙炸后两小时了大量的Hydrogen、少量的Helium及少量的Lithium，后经过或长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。【板书】【强调】地球元素：非金属元素仅22种包括稀有气体），绝大多数是金属元素。【交流补充2】②氢元素是宇宙最丰富的元素，约占8（氦约为氢原子数的1/8），两者合起来约占宇宙原子总数的99.7%以上。另外还有90多天然元素，加起来不足总数的。【讨论】阅读教材P4“学史话”，思考科学假设与思辩性推测的差异性与科学性？【交流】思辩性推测作出的预言绝不是科学。科学假设不同于思辩性推测，须以已有科学事实理论为依据，更要用系统的科学观察和实验来验证。实证是科学的基本特征。【问题探究】宇宙的组成元素和地球上的元素有何不同？【交流投】仅3.22种包稀有气体【交流投】元素大多数元素【典例】下列说法错误的是()A.地球上的非金属元素共有种B.宇宙大爆炸产生了氢、氦、锂素C.思辨性推测就是科学假设D.地球上的元素绝大多数是金属素【答案】C【解析】科学设要以已有的科事实和理论为依,要用系统的科学观察和实验来验,而思辨性推测是一种预言性推,不科学假,C说法错误。

【典例】如图①②③原子结构模型中依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆生的观点的()A．①②③C．③②①

B．③①②D．②①③【答案】B【解析】卢瑟福提出了原子的核模型尔认为原子是一个实心的球体生发现了电子，并提出了原子的“葡萄干布丁”模型。【板书活二能与级【思考】阅读教材—5页内，思考在多电子原子中，能层和能级分类的依据分别是什么？【交流】根据多电子原子核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层。根据多电子原子同一能层电子能量的不同，将它们分成不同能级。【讨论】（1）能层的表示方是什么？各能层最多容纳的电子数有何特点？【交流投影】【讨论】（2）能级的表示方是什么？各能级最多容纳的电子数有何特点？【交流投影】【问题探究1】（1）能层的概及表示方法是什么？能层与能量有何关系？并举例说明。【交流1】①在多电子原子中，外电子是分层运动的，能量高的电子在离核远的区域里运动，

能量低的电子在离核近的区域里运动。这也说明多电子的原子中电子的能量是不同的。能量不的电子在核外不同的区域内运动，这种不同的区域称为能层，即“电子层()。例如：氯原子的结构示意图为

，表示氯原子的17个子分布三个能量不同的能层上。【交流】②每一能层最多容纳的电子数为2。【交流】③离核越近的能层，能量越低。【交流投】④能层的表示方法：【问题探究2】（2）能级的概及表示方法是什么？能级与能量有何关系？【交流1】①在多电子原子中，一能层的电子，能量也可能不同。同一能层的电子在不同能量的能级上运动，能级分别用s、p、d、f示。就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。【交流2】②在同一能层上不同级的能量s<p<d<f……。任一能层的能级总是从s能级始该能层的能级数等于该能序数一能层只有一个能(1s)二能层有两个能(2s2p)，第三能层有三个能(3s、3p、3d)，四能层有四个能(4s、4p、4d、4f)。【交流】③s、p、d、f最多纳的电子数依次为2、6、10。【交流投】④能级的表示方法：能层n＝1Kn＝2Ln＝3Mn＝4Nn＝5O

能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s…

各能级最多容纳的电子数2262610261014…

能层最多容纳的电子数281832…【交流5在前已知的元素的原子中层数最高到第七电子层能级的种类也只出现了s、

p、f，产生这种现象的原因能级的能量问题。【拓展探究】决定电子能量高低的因素有有哪些？【交流】决定电子能量高低的因素有：①能层，能级符号相同时，能层数越高，电子能量越高【交流】②能级，在同一能层的不同能级中、p、f能级能量依次升高；【交流】③在同一能层的相同能级中电子的能量相同；【交流④多电子原子中会生能级交错现象核外电子排布为1s2s2p3s3p

的氩原子共有5种能量不同的电子。【典例】下列有关认识正确的()A．能可容纳的最多电子数按、、、f……的顺序依次为、、、……的二倍B各能层的能级都是从能级开始至f级结束C各能层含有的能级数为n－D．能含有的电子数为22【答案】A【解析】各能层中的能级数等其所处的能层数，即当＝1时，它只有1s能，当n2时，含有两个能级，分别为2s2p能级，所以BC都正确中个能层最多能填充2

2

个电子，但不是一定含有2

2

个电子。【典例】下列关于多电子原子核外电子排布的说法正确的()A．能含有的能级数等于能层序数减去B同是s能，在不同的层中最多所能容纳的电子数是不相同的C原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数为n2D．能中含有3d能【答案】D【解析】各能层中所含有的能数等于其能层序数A项误s能级管是在哪一能层上最多所容纳的电子数都为2个，项误；每个能层上最多容纳的电子数为2

，C项错误；第一能层中，只含1s能，第二能层中，只含2s、2p两能级，第三能层(M层中含有、3p、3d三

个能级，项正。【板书活三构原【思考】阅读教材P5页容，思考什么是构造原理？【交流】随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循以下排布顺序1s、2p、3p、3d、5s、4d、6s、4f、5d、7s、……人们把它称为构造原理。如图：【投影】【问题探究1】（1）英文字母同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否相同？【交流相如有能级多容纳2×1个电子p级最多容纳2×3个电子d能最多容纳2×5个电子f能级多容纳2×7个电子。【问题探究2】（2）能级数与层序数有什么关系？不同能级的能量有什么关系？【交流】①任一能层的能级数等于该能层序数。【交流2】②在每一个能层中，级符号顺序为s、p、d、nf(n代能)，量依次升高，即在第n层中能级的能量顺序是E(s)<(p)<(d)<(nf)。【交流】③不同能层，能级符号相同越大，能量越高，如1s<2s<3s<4s<…【讨论】（1）如何正确理解构造原理”？什么是能级交错现象？请举例说明。【交流1】①核外电子首先是以量由低到高顺序进入轨道。构造原理是绝大多数基态原子的核外电子排布顺序【交流2】②各能级的能量由能序数和能级类型共同决定，各能级的能量高低顺序，可由下列

公式得到：s<(－2)f<(－1)d<表示能层序)如钾的基态原子的电子排布顺序应为1s→2s2p→3s3p→4s。【交流3】③能级交错现象：能交错是指能层序数较大的某些能级的能量反而低于能层序数较小的能级的能量的现象第能层开始同能层的能级能级交错象(3d)>E(4s)、E(4d)>(5s)E(5d)>(6s)E(6d)>(7s)E(4f)>EE(6s)等。原因是电子之间存在着斥力，从而减弱了原子核对外层电子的吸引力，致使能级出现交错现象。【交流】④电子按照构造原理排布，会使整个原子的能量处于最低状态，原子相对较稳定。【讨论】（2）原子的最外层子数为什么不超过8个？外层电子数为什么不超过18个？【交流】①由于能级交错的原因EE。snp充时共4个轨道，多容纳8个子，余电子不是填入n，而是首先形成新电子层，填＋1)s轨道中，因此最外层电子数不可能超过个。【交流2】②同理可以解释为什次外层电子数不超过18个。若最外层是第层次外层就是第(－1)。由于E>>，(＋1)层出现前，次外层只(－1)sn－1)pn－1)d上有电子，这三个亚层共有9个道，最多可容纳18个电子，因此次外层电子数不超过18个例如原最外层是第五层次层就是第四层于E>>当六层出现之前次外(第四层)只有在4s,4p和4d轨上电子这三个亚层共有9个轨道最多可容纳18个电子也是次外层不超过18个子。【讨论】（3）什么叫电子排式？如何根据构造原理书写基态原子的电子排布式？【交流】根据构造原理，只要知道原子序等于核电荷数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数这就是电子排布式，如Na：。Mg子的电子排布式1s2s2p3s。【典例】下列有关构造原理的说法错误的()A．原子核外电子填充、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3dB．某基态原子部分核外电子的布为3sC．不是所有基态原子的核外电排布均符合构造原理D．构造原理中的电子填入能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序【答案】B

【解析】根据造原理示意图判断，故A正确根构造原理可知3s与4s能级之间还有3p能级，故B项错。绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，C和Ag故C项确造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序D项确【典例】构造原理揭示的电子排布能级顺序实质是各能级能量高低。若以En表示某能级的能量，以下各式中正确的是)A．EE(4s)>EB．(3d)>(4s)>EC．E(3s)<E(1s)D．E(4s)>E(3d)【答案】B【解析】根构造原理，各能能量的大小顺序1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s…项和D项正确顺序为E(4f)>(5s)>(3d)>(4s)；对于不同能层的相同能，能层序数越大，能量越高。【课堂检测1．下列说法中不符合现代大爆炸宇宙学理论的()A．我们所在的宇宙诞生于一次爆炸B．恒星正在不断地合成自然界没有的新元素C．氢、氦等轻核元素是宇宙中然元素之母D．宇宙的所有原子中，最多的氢元素的原子【答案】B【解析】根据现代爆炸理论，们的宇宙诞生于一次大爆炸项确；恒星在不断合成的元素是我们已知的元素，而不是新元素错误；氢、氦等发生原子核的融合反应合成了其他元素，因此氢等核元素是宇宙中然元素之母正确宙的所有原子中元约占88.6%，D项确。2．下列叙述正确的是)A．级是电子层B每个能层最多可容纳的电子数是n2C同一能层中的不同能级的能量高低相同D．同层中的级的能量高低相同

【答案】B【解析】能应该是电子亚层能层才是电子层；同一能层中的不同能级的能量的高低顺序是E(s)<(p)<d)<(f)……不同能层，能级号相越大，能量越如E(1s)<(2s)<(3s)<(4s)……3．以下能级符号表述正确的()①②1d③④⑤⑥⑦⑧⑨3p⑩A．⑤⑧⑨⑩C①⑦⑧⑨⑩

．①③⑤⑦⑨D．②④⑥⑧⑩【答案】C【解析】每一能层都有s能从第二能层开始出现p级，从第三能层开始出现能，从第四能层开始出现f能级综上所述C项正确。4.某微粒的核外电子排布式为1s2s2p3s3p,列关于该微粒的说法正确的()A.它的质子数一定是18B.它的原子和Cl可互为同位素C.它的单质一定是强还原剂D.可以确定该微粒为Ar【答案】B【解析】此微粒核外共有18个子可能是原子也可能是离离子又可能为阳离子Ca、K阴离子、Cl。【后固教材P12页1、2【后升1．下列说法正确的是()A．第三能层有s共2个能B能级最多容纳5个子C．第三能层最多容纳8个电

或

D．无论是哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2【答案】D【解析】每一能层包含的能级等于该能层序数，第三能层有s、p、d共3个能，故A错。s能最多容纳的电子数分别为故错误正确一能层最多容纳的电子数为2n

，第三能层最多容纳18个子，故C误。2．电子在一个原子的下列能级原子轨道中排布时，最后排布的B)A．sC(－

BnD．－【答案】B【解析】基原子的电子在排时先进入能量低的能级满后再进入能量高的能级据原子轨道中能级的能量高低顺序：s<(－2)f<(－1)d<p，可知最排布的应是能量高的p级。3.主元素的原子失去最外层电子形成阳离子素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的(A.Al1s

2s

2p

3s

3p

B.

1s

2s

2pC.Na1s2s2p

D.Si1s2s2p

【答案】D【解析】A、Al为13号素，其原子电子排布式为1s2s2p3s3p，选项A正；、为号元素，离的电子排布式为1s

2s

2p

，选项B正确C、钠为11号元，Na离的电子排布式为2s

2p

，项C正；、硅为14号素，原子的电子排布式为1s

2s2p

3s

3p

，选项D错误。答案选D。4.“玉兔号球车用Pu作热源材料。下列关于Pu的法正确的()A.Pu与互同位素B.Pu与Pu互同素异形体C.Pu与U具完全相同的化学性质D.Pu与Pu具相同的最外层电子数

【答案】D【解析】Pu与两种核素的质数不