2024-2025学年高中化学 第1章 第1节 第2课时 电子云与原子轨道 原子的核外电子排布教学设计 新人教版选修3

2024-2025学年高中化学第1章第1节第2课时电子云与原子轨道原子的核外电子排布教学设计新人教版选修3学校授课教师课时授课班级授课地点教具设计意图嘿，亲爱的同学们，今天咱们来聊聊化学里的“电子云与原子轨道”，这可是理解原子结构的关键哦！🤔我们要通过这个课时，让大家明白核外电子的排布规律，感受化学世界的奇妙。😄就像侦探一样，一步步揭开电子的神秘面纱，让我们一起走进化学的奇妙世界吧！🌟核心素养目标1.培养学生的科学探究能力，通过实验和观察，理解电子云与原子轨道的概念。

2.强化学生的模型建构意识，让学生通过构建原子模型，加深对核外电子排布的理解。

3.培养学生的科学思维，引导学生运用电子云分布规律解释化学现象，提升逻辑推理能力。

4.增强学生的社会责任感，让学生认识到化学知识在科技发展和社会生活中的重要作用。教学难点与重点1.教学重点，

①掌握核外电子排布的规律，包括电子层、电子亚层和原子轨道的概念。

②理解电子云的形状和分布，以及它们如何影响原子的化学性质。

③能够根据元素周期表预测原子的电子排布。

2.教学难点，

①理解电子云的抽象概念，将其与具体的原子轨道模型联系起来。

②分析复杂原子的电子排布，特别是过渡元素和内过渡元素的电子排布。

③将电子云与化学键的形成和化学反应联系起来，理解电子排布对化学反应的影响。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《新教材选修3》中关于电子云与原子轨道的相关章节。

2.辅助材料：准备电子云分布图、原子轨道示意图、周期表电子排布动画等多媒体资源。

3.实验器材：如果进行模拟实验，准备原子模型教具，确保安全性。

4.教室布置：设置分组讨论区，每个小组配备白板和笔，以便于绘制原子结构图。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对电子云与原子轨道的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“同学们，你们知道电子在原子中是如何分布的吗？它们就像小精灵一样，在原子核周围跳着神秘的舞蹈。”

接着展示一些原子模型和电子云分布的动画，让学生直观感受到电子在原子中的活动。

我简要介绍电子云与原子轨道的基本概念，让学生对今天的学习内容有一个初步的了解，为深入探讨打下基础。

2.电子云与原子轨道基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解电子云与原子轨道的基本概念、组成部分和原理。

过程：

我首先讲解电子云的定义，用“电子云就像一片迷雾，虽然看不见，但我们可以通过观察它的形状和密度来了解电子的运动轨迹。”这样的比喻来帮助学生理解。

然后详细介绍电子云的组成部分，包括主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数，并使用图表展示这些量子数如何影响电子云的形状。

3.电子云与原子轨道案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解电子云与原子轨道的特性和重要性。

过程：

我选择几个典型的元素，如氢、氦、碳等，分析它们的电子云与原子轨道分布。

详细介绍每个元素的电子排布情况，让学生看到从简单到复杂的变化过程。

引导学生思考这些元素的电子排布如何影响它们的化学性质，比如氢的电子云非常集中，而碳的电子云则较为分散。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

我将学生分成小组，每个小组负责研究一种元素的电子云与原子轨道分布，并讨论它们如何影响该元素的化学行为。

每组需要准备一份简报，展示他们的发现和讨论结果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对电子云与原子轨道的认识和理解。

过程：

每组代表上台展示他们的研究成果，其他同学和教师可以提问和提供反馈。

我作为教师，对每个小组的展示进行点评，指出亮点和需要改进的地方。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调电子云与原子轨道的重要性和意义。

过程：

我简要回顾本节课的学习内容，包括电子云与原子轨道的基本概念、具体案例分析和小组讨论的成果。

我强调电子云与原子轨道在理解化学键形成、化学反应和材料科学中的重要性，并鼓励学生在课后继续探索这一领域。

7.布置作业

目标：巩固学习效果，提高学生的实际应用能力。

过程：

我布置一项作业，要求学生选择一个他们感兴趣的元素，研究其电子云与原子轨道的分布，并撰写一份报告，分析该元素的化学性质和反应特点。教学资源拓展1.拓展资源：

-电子云与原子轨道的数学基础：介绍量子力学中的薛定谔方程和波函数的概念，以及它们如何用于描述电子的运动。

-原子轨道的对称性：探讨不同原子轨道（s、p、d、f）的对称性如何影响分子的几何结构和化学键的类型。

-电子云的实验观察：介绍如何通过光谱学实验观察电子云的分布，如X射线晶体学、电子能级跃迁等。

-原子轨道与化学键：讨论σ键、π键、δ键等不同类型化学键的形成机制，以及它们与原子轨道重叠的关系。

-原子轨道与分子轨道：介绍分子轨道理论，解释如何将原子轨道组合成分子轨道，并预测分子的稳定性。

2.拓展建议：

-阅读相关科普书籍或文章，如《化学的奥秘》、《原子与分子》等，以加深对电子云与原子轨道的理解。

-利用在线教育资源，如化学教育网站、视频教程等，观看关于量子力学和原子结构的讲解视频。

-参与化学实验课程，通过实验观察电子云的分布，如通过观察气体分子的光谱来了解电子能级。

-阅读最新的科学期刊，了解电子云与原子轨道研究的最新进展。

-参加化学竞赛或研讨会，与其他同学和专家交流关于电子云与原子轨道的知识和见解。

-设计一个项目，研究特定元素或化合物的电子云与原子轨道分布，并撰写研究报告。

-制作一个原子模型，展示不同原子轨道的形状和电子的排布情况。

-通过模拟软件，如ChemDraw或MolecularWorkbench，模拟电子云与原子轨道的分布和化学键的形成。

-参与科学俱乐部或研究小组，与同学一起探讨电子云与原子轨道的复杂问题。课后作业为了巩固学生对电子云与原子轨道知识的理解，以下是一系列课后作业题目，每个题目都围绕课文知识点展开：

1.题目：氢原子的基态电子云如何分布？请用文字描述其形状和密度分布。

答案：氢原子的基态电子云呈球形分布，电子密度在球体中心最高，随着距离原子核的增加，电子密度逐渐降低。

2.题目：为什么碳原子的电子云比氢原子更分散？

答案：碳原子有更多的电子层，电子云覆盖的体积更大，因此电子云更分散。

3.题目：绘制氮原子的电子云分布图，并标出不同能级的电子。

答案：氮原子的电子云分布图应显示一个球形的外层电子云和一个较小的内层电子云。外层电子云分为两个sp³杂化轨道，每个轨道上有一个电子。

4.题目：解释为什么氧原子的电子云在化学键形成时会发生重叠？

答案：氧原子在形成化学键时，其p轨道会与其他原子的p轨道重叠，这种重叠有助于形成稳定的σ键和π键。

5.题目：根据电子云的形状和分布，预测甲烷分子的几何结构。

答案：甲烷分子中，碳原子的sp³杂化轨道与四个氢原子的1s轨道重叠，形成四个σ键，导致甲烷分子呈现四面体结构。

6.题目：分析氮气分子的电子云重叠，解释为什么氮气分子非常稳定。

答案：氮气分子中的两个氮原子各自有五个价电子，通过形成三个σ键和两个π键，两个氮原子的p轨道重叠，使得氮气分子具有很高的键能和稳定性。

7.题目：讨论电子云密度分布对化学反应速率的影响。

答案：电子云密度高的区域更容易与其他原子发生化学反应，因为电子云中的电子更接近原子核，更容易被吸引参与化学反应。

8.题目：解释为什么同一周期的元素，随着原子序数的增加，电子云半径会减小。

答案：随着原子序数的增加，原子核的正电荷增加，吸引电子云中的电子，导致电子云半径减小。板书设计1.重点知识点：

①电子云：电子在原子核外空间的概率分布，用电子云密度表示。

②原子轨道：电子在原子中运动的空间区域，有特定能量和形状。

③核外电子排布：电子在原子核外不同能级、能层、轨道上的分布规律。

2.关键词：

①主量子数（