1、教教 案案 课题：第一节课题：第一节 原子结构（原子结构（2） 授课班级授课班级 课课 时时 教教 学学 目目 的的 知知 识识 与与 技技 能能 1、 了解原子结构的构造原理， 能用构造原理认识原子的核外电子排布 2、能用电子排布式表示常见元素（136 号）原子核外电子的排布 3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 4、知道原子的基态和激发态的涵义 5、 初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱， 了解其简单应用 过过 程程 与与 方方 法法 复习和沿伸、动画构造原理认识核外电子排布，亲自动手书写，体会 原理 情情 感感 态态 度度 价价 值值 观观 充分认识原子构造原理，培养学生的科
2、学素养，有利于增强学生学习 化学的兴趣。 重重 点点 电子排布式、能量最低原理、基态、激发态、光谱 难难 点点 电子排布式 知知 识识 结结 构构 与与 三、构造原理三、构造原理 1构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列 顺序：顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 2、能级交错现象、能级交错现象(从第从第 3 电子层开始电子层开始)：是指电子层数较大的某些轨道的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。能量反低于电子层
3、数较小的某些轨道能量的现象。 板板 书书 设设 计计 电子先填最外层的电子先填最外层的 ns，后填次外层的（，后填次外层的（n-1）d，甚至填入倒数第三层，甚至填入倒数第三层 的（的（n-2）f 的规律叫做的规律叫做“能级交错能级交错” 3能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于 最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排 布在能量逐渐升高的能级里。布在能量逐渐升高的能级里。 4、对于同一电子亚层、对于同一电子亚层(能级能级)(等
4、价轨道等价轨道),当电子排布为全充满、半充满或全当电子排布为全充满、半充满或全 空时空时,原子是比较稳定的。原子是比较稳定的。 5、基态原子核外电子排布可简化为： 稀有气体元素符号、基态原子核外电子排布可简化为： 稀有气体元素符号+外围电子外围电子(价价 电子、最外层电子电子、最外层电子) 四、基态与激发态、光谱四、基态与激发态、光谱 1、基态、基态处于最低能量的原子。处于最低能量的原子。 激发态激发态当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激，变成激 发态原子。发态原子。 基态与激发态的关系：基态与激发态的关系： 2、不同元素的原
5、子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄 取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱 3、光谱分析、光谱分析利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。 教学过程教学过程 教学步骤、内容教学步骤、内容 教学方法、 手段、教学方法、 手段、 师生活动师生活动 课前练习课前练习理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成 不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。能层 和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下： 投影投影 141062
6、1062622 能级最多电 子数 7 4f 5 4d 3 4p 5 3d 18 1 3s M 8 1 2s L 322 能层最多电 子数 1331原子轨道数 4s3p2p1s能级符号 NK能层 各能层、能级中最多电子数： 最多电子数=原子轨道数2 能量：1s2s3s4s5s 能量：nsnpndnf 能量：2p3p4p5p6p 各能层最多电子数=2(能层序数)2 思考思考钾原子的电子排布为什么是 2、8、8、1 而非 2、8、9？ 板板书三、构造原理书三、构造原理 投影投影图 1-2 构造原理： 讲讲在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序：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
7、能级上。 电子的排布遵循构造原理 板书板书1构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的 能级顺序都遵循下列顺序：能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 讲讲 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错现象，能级有交错现象， 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。 板书板书2、能级交错现象、能级交错现象(从第从第 3 电子层开始电子层开始
8、)：是指电子层是指电子层 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。道能量的现象。 电子先填最外层的电子先填最外层的 ns，后填次外层的（，后填次外层的（n-1）d，甚至填入，甚至填入 倒数第三层的（倒数第三层的（n-2）f 的规律叫做的规律叫做“能级交错能级交错” 知识拓展知识拓展1、主量子数和角量子数之和越大，能量越高 2、主量子数和角量子数之和相等时，主量子数越大， 能量越高 例如，4s 轨道主量子数和角量子数之和为 4，3d 轨道 主量子数和角量子数之和为 5，于是 4s 轨道的能量低于 3d 轨道的能量； 而 3d
9、 轨道和 4p 轨道主量子数和角量子数 之和均为 5，但 4p 轨道的主量子数更大，于是 4p 轨道的 能量高于 3d 轨道的能量 讲讲自然界一个普遍的规律是“能量越低越稳定”。原子 中的电子也是如此。在不违反保里原理的条件下，电子优 先占据能量较低的原子轨道，使整个原子体系能量处于最 低，这样的状态是原子的基态。 板书板书3能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布 时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先 排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级排布在能量最低的能级里，然后
10、排布在能量逐渐升高的能级 里。里。 讲讲 一切自然变化进行的方向都是使能量降低， 因为能量较 低的状态比较稳定，此谓能量最低原理。人是自然界的一员， 我想也应该适用于此原理。 所以人才会通过各种方式发泄和排 解自己的各种能量。 这其中包括喜怒哀乐等情绪以运动。 不过 释放能量的方式还是要注意的， 如小孩本身不能存储过多的情 绪，想哭就哭、想笑就笑，没有太大的冲击；而成人能够容纳 很多的能量，所以感情更深沉丰富。但也有弊端，如果这些能 量不能合理的排解，一旦冲垮理智的大坝，江河泛滥，后果不 堪设想。 我想在我们提升自身修养与胸怀的同时， 一定要时刻 注意心理能量的警戒线， 及时合理宣泄自身的情绪
11、。 有容乃大， 无欲则刚。 投影投影部分原子的电子排布式，空着的自己填上： 原子 序数 元素 名称 元 素 符 号 电子排布 K L M N O 1 氢 H 1s1 2 氦 He 1s2 3 锂 Li 1s2 2s1 4 铍 Be 5 硼 B 1s2 2s22p1 10 氖 Ne 1s2 2s22p6 11 钠 Na 12 镁 Mg 1s2 2s22p6 3s2 13 铝 Al 思考与交流思考与交流查元素周期表中铜、金、银外围电子排布，它们 是否符合构造原理，你从中总结出什么规律？ Cu：Ar3d104s1 AgKr 4d105s1 AuXe 5d106s1，如 Cu 根 据构造原理先排 4s
12、 再排 3d，实际上采取了 3d 全充满，4s 半 充满的状态。 板书板书 4、 对于同一电子亚层、 对于同一电子亚层(能级能级)(等价轨道等价轨道),当电子排布为全当电子排布为全 充满、半充满或全空时充满、半充满或全空时,原子是比较稳定的。原子是比较稳定的。 投影投影 相对稳定的状态有： 全充满： p6,d10,f14。 全空： p0,d0,f0。 半充满：d5,f7。 思考与交流思考与交流元素周期表中钠的电子排布写成Ne3s1，是什 么意义？模仿写出 8 号、14 号、26 元素简化的电子排布式？ 稀有气体结构，O：He 2s22p4 Si：Ne 3s23p2 Fe：Ar 3d64s2。
13、讲讲 上式方括号里的符号的意义是： 该元素前一个周期的惰 性气体电子排布结构 板书板书5、基态原子核外电子排布可简化为：、基态原子核外电子排布可简化为： 稀有气体元素符号稀有气体元素符号+外围电子外围电子(价电子、最外层电子价电子、最外层电子) 讲 即将基态电子的原子排布式中与稀有气体相同的部分用 该稀有气体的元素符号表示。 投影小结投影小结 构造原理中排布顺序的实质构造原理中排布顺序的实质-各能级的能量高各能级的能量高 低顺序低顺序 1)相同能层的不同能级的能量高低顺序相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： nsnpndnf 2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：英文字母相同的不同能级的能
14、量高低顺序：1s2s3s4s； 2p3p4p; 3d4d 3) 不同层不同能级可由下面的公式得出不同层不同能级可由下面的公式得出: ns (n-2)f (n-1)d np (n 为能层序数为能层序数) 随堂练习随堂练习写出17Cl（氯） 、21Sc(钪)、35Br（溴）的电子排布 氯：1s22s22p63s23p5 钪：1s22s22p63s23p63d14s2 溴：1s22s22p63s23p63d104s24p5 知识拓展知识拓展 原子最外层、 次外层及倒数第三层最多容纳电子 数的解释： 1、依据：构造原理中的排布顺序，其实质是各能级的能量高 低顺序可由公式得出：ns (n-2)f (n-
15、1)d np 2、解释：(1) 最外层由 ns,np 组成，电子数不大于 2+6=8 (2) 次外层由(n-1)s(n-1)p(n-1)d 组成，所容纳的电子数不大于 2+6+10=18 (3) 倒数第三层由(n-2)s(n-2)p(n-2)d(n-2)f 组成，电子数不大于 2+6+10+14=32 过渡过渡通过上节课学习我们知道，电子排布都遵循能量最低原 理，我们学习第四部分。 板书板书四、基态与激发态、光谱四、基态与激发态、光谱 讨论讨论节日五颜六色的焰火是否是化学变化？若不是化学变 化，与电子存在什么关系？（参阅课本） 。 讲讲 节日焰火与核外电子发生跃迁有关 板书板书1、基态、基态处
16、于最低能量的原子。处于最低能量的原子。 激发态激发态当基态原子的电子吸收能量后， 电子会跃迁到较高能当基态原子的电子吸收能量后， 电子会跃迁到较高能 级，变成激发态原子。级，变成激发态原子。 基态与激发态的关系：基态与激发态的关系： 讲讲 各种焰色反应是由对应的各种元素决定的。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 激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约 10 s） 便跃迁到基态或较低的能级上， 并在跃迁过程中将能量以一定 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
17、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 彩。 投影投影图 1-4 激光的产生与电子跃迁有关 问问同学们都听说过“光谱”一词，什么是光谱呢？ 板书板书2、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光， 可以用光谱仪摄可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱， 总称原子光谱总称原子光谱 讲讲资料：1868 年 8 月 18 日，法国天文学家詹森赴印度观察 日全食， 利用分光镜观察日珥， 从黑色月盘背面如出的红色火 焰，看见有彩色的彩条，是太阳喷射出
18、来的帜热其他的光谱。 他发现一条黄色谱线，接近钠光谱总的 D1 和 D2 线。日蚀后， 他同样在太阳光谱中观察到这条黄线，称为 D3 线。1868 年 10 月 20 日，英国天文学家洛克耶也发现了这样的一条黄线。 经过进一步研究， 认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，在宇宙中发现的元素。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说中的太阳 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
19、年 8 月 18 日太阳突出物分析。 投影投影发射光谱与吸收光谱发射光谱与吸收光谱 锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱 锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱 特征特征:暗背景暗背景, 亮线亮线, 线状不连续线状不连续 特征特征:亮背景亮背景, 暗线暗线, 线状不连续线状不连续 讲讲原子光谱可分为发射光谱和吸收光谱 板书板书3、原子光谱的分类：、原子光谱的分类： (1)物体发光直接产生的光谱叫做物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱发射光谱 (2)吸收光谱吸收光谱 讲讲发射光谱：处于高能级的原子或分子在向较低能级 跃迁时产生辐射，将多余的能量发射出去形成的光谱。大 量处于激发态的原子会发出
20、各不相同的谱线组成了氢原 子光谱的全部谱线，由于产生的情况不同，发射光谱又可 分为连续光谱连续光谱和明线光谱明线光谱 讲讲处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分 布的某些波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列 的暗线或暗带组成的光谱。 讲讲 光谱分为连续光谱和线状光谱， 氢原子光谱为线状光谱。 线状光谱具有特定波长、彼此分离的谱线所组成的光谱 (上图)。连续光谱由各种波长的光所组成，且相近的波长 差别极小而不能分辨所得的光谱.如阳光形成的光谱 投影投影 投影投影 讲讲各种焰色反应是由对应的各种元素决定的。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
21、电子从基态激发到了高态， 该电子处于激发态； 处于 激发态的电子是十分不稳定的， 在极短的时间内 （约 10s） 便跃迁到基态或较低的能级上， 并在跃迁过程中将能量以一定 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 彩。 投影投影 氢发射光谱氢发射光谱 氢吸收光谱氢吸收光谱 锂吸收光谱锂吸收光谱 锂发射光谱 钠吸收光谱钠吸收光谱 板书板书3、光谱分析、光谱分析利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元 素。素。 讲讲各元素的光谱是不同的，就像是元
22、素的“指纹”，可以用 来鉴别元素。甚至可以根据光谱发现新的元素。 讲讲通过原子光谱发现许多元素：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现了稀有气体氦。 化学研究中 利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等 阅读阅读科学史话玻尔与光谱。体会“类比”是一种科学思维方 法；体会理论对实验的指导意义。 随堂练习随堂练习 1、同一原子的基态和激发态相比较 （ ） A、基态时的能量比激发态时高 B、基态时比较稳定 C、基态时的能量比激发态时低 D、激发态时比较稳定 2、生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是 （ ）
23、 A、钢铁长期使用后生锈 B、节日里燃放的焰火 C、金属导线可以导电 D、夜空中的激光 3、当碳原子的核外电子排布由 1s22s22p2转变为 1s22s12p3时， 下列说法正确的是（ ） A碳原子由基态变为激发态 B碳原子由激发态变为基态 C碳原子要从外界环境中吸收能量 D碳原子要向外界环境释放能量 4、请根据构造原理，写出下列基态原子的电子排布式 （1）N （2）Ne （3）Br （4）Ca 5、若某基态原子的外围电子排布为 4d15s2，则下列说法正确 的是 A该元素基态原子中共有 3 个电子 B该元素原子核外有 5 个电子层 C该元素原子最外层共有 3 个电子 D该元素原子 M 能层
24、共有 8 个电子 6 、 某 元 素 的 激 发 态 原 子 的 电 子 排 布 式 为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 4s 1 ，则该元素基态原子的电子排布式 为 ；元素符号为 。 7、根据构造原理写出 11、16、36 号元素的基态的电子排布 教学回顾教学回顾： 本节课的设计，为了避免枯燥，采用了探究性学习方法，由浅入深，步步引入，本节课的设计，为了避免枯燥，采用了探究性学习方法，由浅入深，步步引入， 在旧知识的基础上发现新的问题，在师生的共同努力下分析问题、大胆猜测，在旧知识的基础上发现新的问题，在师生的共同努力下分析问题、大胆猜测， 到最终将问题解决。问题解决后，引
25、出了新的知识，教师适时对新知识进行分到最终将问题解决。问题解决后，引出了新的知识，教师适时对新知识进行分 析和讲解。随后，经过思考与交流析和讲解。随后，经过思考与交流，学生对于新知识的认识更进一步，由感性，学生对于新知识的认识更进一步，由感性 认识上升到理性认识。希望通过本课时，让学生认识并掌握构造原理，能运用认识上升到理性认识。希望通过本课时，让学生认识并掌握构造原理，能运用 构造原理写出原子的电子排布式；熟悉探究性学习的方法；与旧知识比较，感构造原理写出原子的电子排布式；熟悉探究性学习的方法；与旧知识比较，感 受到知识不断的扩展与深入；经过思考交流，全面认识构造原理，培养学生科受到知识不断的扩展与深入；经过思考交流，全面认识构造原理，培养学生科 学的学习观。学的学习观。
