2024-2025学年新教材高中化学第一章原子结构与性质1.2原子光谱构造原理与电子排布式教案新人教版选择性必修2

PAGE5-原子光谱构造原理与电子排布式【教学目标】1、了解原子核外电子在肯定条件下会发生激发与跃迁，了解其简洁应用。2、了解原子核外电子排布的构造原理。3、能应用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。【教学重难点】1.重点：（1）原子的基态和激发态的含义（2）电子排布式的书写。2.难点：电子排布式的书写。【教学过程】1.新课导入[引入]在日常生活中，我们看到很多可见光如焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光与原子结构有什么关系呢？[投影]展示日常生活中的一些光现象，如激光、LED灯光、节日燃放的五彩缤纷的焰火等。[提问]这些光现象是怎样产生的?[讲解]这些现象都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关2.新课讲授[板书]一、基态与激发态原子光谱1、基态原子与激发态原子[讲解]处于最低能量的原子叫做基态原子。基态原子汲取能量后，电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。[讲]各种焰色反应是由对应的各种元素确定的。钙、锶、钡以及碱金属的挥发性化合物在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激发到了高态，该电子处于激发态；处于激发态的电子是非常不稳定的，在极短的时间内（约10－８s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以肯定波长的光能形式释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色调。激光的产生与电子跃迁有关[投影][问]同学们都听说过“光谱”一词，什么是光谱呢？[板书]2、不同元素的原子发生跃迁时会汲取或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的汲取光谱或放射光谱，总称原子光谱[讲]1868年8月18日，法国天文学家詹森赴印度视察日全食，利用分光镜视察日珥，从黑色月盘背面如出的红色火焰，望见有彩色的彩条，是太阳喷射出来的帜热其他的光谱。他发觉一条黄色谱线，接近钠光谱总的D1和D2线。日蚀后，他同样在太阳光谱中视察到这条黄线，称为D3线。1868年10月20日，英国天文学家洛克耶也发觉了这样的一条黄线。经过进一步探讨，相识到是一条不属于任何已知元素的新线，是因一种新的元素产生的，把这个新元素命名为helium，来自希腊文helios（太阳），元素符号定为He。这是第一个在地球以外，在宇宙中发觉的元素。为了纪念这件事，当时铸造一块金质纪念牌，一面雕刻着驾着四匹马战车的传闻中的太阳神阿波罗（Apollo）像，另一面雕刻着詹森和洛克耶的头像，下面写着：1868年8月18日太阳突出物分析。[讲]原子光谱可分为放射光谱和汲取光谱[投影][讲]放射光谱：处于高能级的原子或分子在向较低能级跃迁时产生辐射，将多余的能量放射出去形成的光谱。大量处于激发态的原子会发出各不相同的谱线组成了氢原子光谱的全部谱线。[板书]3、光谱分析—利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。[讲]各元素的光谱是不同的，就像是元素的“指纹”，可以用来鉴别元素。甚至可以依据光谱发觉新的元素。[讲]通过原子光谱发觉很多元素：如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发觉了稀有气体氦。化学探讨中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。[提问]金属的焰色试验中，一些金属元素呈现不同焰色的缘由是什么？[学生活动]思索并回答：激发态原子中的电子跃迁到低能级时，多余的能量以光的形式释放出来。[投影]①日常生活中看到的灯光、激光、焰火等可见光，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，形成放射光谱。②焰色反应并不是全部金属都具有，是因为元素的原子从激发态到基态要放出能量，发出的电磁波的频率各不相同，只有在可见光范围的才会有焰色反应现象。[师]依据已有学问，试写出K原子的可能电子排布式与原子结构示意图？[师]钾原子的电子排布为什么是2、8、8、1而非2、8、9？［板书］三、构造原理［投影］构造原理：［讲］在多电子原子中，电子在能级上的排布依次：电子最先排布在能量低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上。电子的排布遵循构造原理。［板书］1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级依次都遵循下列依次：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s……［投影］能级交织图［讲］构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有交织现象，如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等。［讲］能级交织现象(从第3电子层起先)：是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。电子先填最外层的ns，后填次外层的（n-1）d，甚至填入倒数第三层的（n-2）f的规律叫做“能级交织”[问题说明]就钾原子的电子排布问题进行说明。[投影]各能层能级能量关系图[小结]构造原理中排布依次的实质——各能级的能量凹凸依次(1)相同能层的不同能级的能量凹凸依次：ns＜np＜nd＜nf(2)英文字母相同的不同能级的能量凹凸依次：1s＜2s＜3s＜4s；2p＜3p＜4p;3d＜4d不同层不同能级可由下面的公式得出(n为能层序数):ns＜(n-2)f＜(n-1)d＜np[练习]写出4~10号元素原子的电子排布式。[老师活动]老师讲解简洁原子的电子排布式的书写方法。[练习]书写N、Cl、K、26Fe原子的核外电子排布式。[老师活动]老师讲解困难原子的电子排布式的书写方法。[学生活动]依据电子排布式的书写规律写出第四周期21—36号元素原子的基态电子排布式。[师]1～36号元素中是否都遵循构造原理？能否举出详细的例子？[学生活动]举出24号铬和29号铜的