高一化學(xué)《原子結(jié)構(gòu)與元素周期表》教案

高一化學(xué)《原子結(jié)構(gòu)與元素周期表》教案

【教學(xué)目標(biāo)】

1. 理解能量最低原則、泡利不相容原理、洪特規(guī)則，能用以上規(guī)則解釋

1~36號元素基態(tài)原子的核外電子排布；

2. 能根據(jù)基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)則和基態(tài)原子的核外電子排布順序圖

完成1~36號元素基態(tài)原子的核外電子排布和價電子排布；

【教學(xué)重難點】

解釋1~36號元素基態(tài)原子的核外電子排布；

【教師具備】

多媒體課件

【教學(xué)方法】

引導(dǎo)式 啟發(fā)式教學(xué)

【教學(xué)過程】

【知識回顧】

1.原子核外空間由里向外劃分為不同的電子層?

2.同一電子層的電子也可以在不同的軌道上運動?

3.比較下列軌道能量的高低（幻燈片展示）

【聯(lián)想質(zhì)疑】

為什么第一層最多只能容納兩個電子，第二層最多只能容納八個電子而不能容

納更多的電子呢？第三、四、五層及其他電子層最多可以容納多少個電子？原子核

外電子的排布與原子軌道有什么關(guān)系？

【引入新課】

通過上一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道：電子在原子核外是按能量高低分層排布的，同

一個能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級(s、p、d、f)，就好比

能層是樓層，能級是樓梯的階級。各能層上的能級是不一樣的。原子中的電子在各

原子軌道上按能級分層排布，在化學(xué)上我們稱為構(gòu)造原理。下面我們要通過探究知

道基態(tài)原子的核外電子的排布。

【板書】一、基態(tài)原子的核外電子排布

【交流與討論】（幻燈片展示）

【講授】通過前面的學(xué)習(xí)我們知道了核外電子在原子軌道上的排布是從能量最

低開始的，然后到能量較高的`電子層，逐層遞增的。也就是說要遵循能量最低原

則的。比如氫原子的原子軌道有1s、2s、2px、2py、2pz等，其核外的惟一電子在

通常情況下只能分布在能量最低的1s原子軌道上，電子排布式為1s1。也就是說

用軌道符號前的數(shù)字表示該軌道屬于第幾電子層，用軌道符號右上角的數(shù)字表示該

軌道中的電子數(shù)（通式為：nlx）。例如，原子C的電子排布式為1s2s22p2。基態(tài)

原子就是所有原子軌道中的電子還沒有發(fā)生躍遷的原子，此時整個原子能量處于最

低．

【板書】1.能量最低原則

【講解】原則內(nèi)容：通常情況下，電子總是盡先占有能量最低的軌道，只有當(dāng)

這些軌道占滿后，電子才依次進(jìn)入能量較高的軌道，這就是構(gòu)造原理。原子的電子

排布遵循構(gòu)造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原則。打個比

方，我們把地球比作原子核，把能力高的大雁、老鷹等鳥比作能量高的電子，把能

力低的麻雀、小燕子等鳥比作能量低的電子。能力高的鳥常在離地面較高的天空飛

翔，能力低的鳥常在離地面很低的地方活動。

【練習(xí)】請按能量由低到高的順序?qū)懗龈髟榆壍馈?/span>

【學(xué)生】 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f5g6s

【講解】但從實驗中得到的一般規(guī)律，卻跟大家書寫的不同，順序為

1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s…………大

家可以看圖1-2-2。

【板書】能量由低到高順序：

1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s……

【板書】2.泡利不相容原理

【講解】在同一個原子軌道里的電子的自旋方向是不同的，電子自旋可以比喻

成地球的自轉(zhuǎn)，自旋只有兩種方向：順時針方向和逆時針方向。在一個原子中沒有

兩個電子具有完全相同的四個量子數(shù)。因此一個s軌道最多只能有2個電子，p軌

道最多可以容納6個電子。按照這個原理，可得出第n電子層能容納的電子總數(shù)為

2n2個

【板書】一個原子軌道最多容納２個電子且自旋方向必須相反

【交流研討】C：最外層的p能級上有三個規(guī)道

可能寫出的基態(tài)C原子最外層p能級上兩個電子的可能排布：

①2p：《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時教案《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第

一課時教案 《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時教案

《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時教案②2p:

《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時教案《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時

教案《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時教案③《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課

時教案《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時教案2p:《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第

一課時教案

④2p 《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時教案《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》

第一課時教案 《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時教案

p有3個軌道，而碳原子2p能層上只有兩個電子，電子應(yīng)優(yōu)先分占，而不是

擠入一個軌道，C原子最外層p能級上兩個電子的排布應(yīng)如①所示，這就是洪特規(guī)

則。

【板書】３.洪特規(guī)則

在能量相同的軌道上排布，盡可能分占不同的軌道并切自旋方向平行

【交流與討論】

1. 寫出 11Na、13Al的電子排布式和軌道表示式，思考17Cl原子核外電子的

排布，總結(jié)第三周期元素原子核外電子排布的特點

2. 寫出19K、22Ti、24Cr的電子排布式的簡式和軌道表示式，思考35Br原子

的電子排布，總結(jié)第四周期元素原子電子排布的特點，并仔細(xì)對照周期表，觀察是

否所有原子電子排布都符合前面的排布規(guī)律

[講述]洪特規(guī)則的特例:對于能量相同的軌道(同一電子亞層)，當(dāng)電子排布處

于全滿（s2、p6、d10、f14）、半滿（s1、p3、d5、f7）、全空（s0、p0、d0、

f0）時比較穩(wěn)定，整個體系的能量最低。

【小結(jié)】核外電子在原子規(guī)道上排布要遵循三個原則：即能量最低原則、泡利

不相容原理和洪特規(guī)則。這三個原則并不是孤立的，而是相互聯(lián)系，相互制約的。

也就是說核外電子在原子規(guī)道上排布要同時遵循這三個原則。

【閱讀解釋表１－２－１】電子排布式可以簡化，如可以把鈉的電子排布式寫

成[Ne]3S1。

【板書】４.核外電子排布和價電子排布式

【活動探究】

嘗試寫出19～36號元素K～Kr的原子的核外電子排布式。

【小結(jié)】鉀K：1s22s22p63s23p64s1； 鈣Ca：1s22s22p63s23p64s2；

鉻Cr：1s22s22p63s23p63d44s2；鐵Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；

鈷Co：1s22s22p63s23p63d74s2；銅Cu：1s22s22p63s23p63d94s2；

鋅Zn：1s22s22p63s23p63d104s2；溴Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5；

氪Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6；

注意：大多數(shù)元素的原子核外電子排布符合構(gòu)造原理，有少數(shù)元素的基態(tài)原子

的電子排布對于構(gòu)造原理有一個電子的偏差，如：K原子的可能電子排布式與原子

結(jié)構(gòu)示意圖，按能層能級順序，應(yīng)為

1s22s22p63s23p63d1；《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時教案，但按初中已

有知識，應(yīng)為1s22s22p63s23p64s1；《原子結(jié)構(gòu)和元素周期表》第一課時教案

事實上，在多電子原子中，原子的核外電子并不完全按能層次序排布。再如：

24號鉻Cr：1s22s22p63s23p63d54s1；

29號銅Cu：1s22s22p63s23p63d104s1；

這是因為能量相同的原子軌道在全充滿（如p6和d10）、半充滿（如p3和

d5）、和全空（如p0和d0）狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。

【講授】大量事實表明，在內(nèi)層原子軌道上運動的電子能量較低，在外層原子

軌道上運動的電子能量較高，因此一般化學(xué)反應(yīng)只涉及外層原子軌道上的電子，我

們稱這些電子為價電子。元素的化學(xué)性質(zhì)與價電子的數(shù)目密切相關(guān)，為了便于研究

元素化學(xué)性質(zhì)與核外電子間的關(guān)系，人們常常只表示出原子的價電子排布。例如，

原子C的電子排布式為1s2s22p2，還可進(jìn)一步寫出其價電子構(gòu)型：2s22p2 。圖１

－２－５所示鐵的價電子排布式為3d64s2。

【總結(jié)】本節(jié)課理解能量最低原則、泡利不相容原理、洪特規(guī)則，能用以上規(guī)

則解釋1～36號元素基態(tài)原子的核外電子排布；能根據(jù)基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)

則和基態(tài)原子的核外電子排布順序圖完成1~36號元素基態(tài)原子的核外電子排布和

價電子排布。

一個原子軌道里最多只能容納2個電子，而且自旋方向相反，這個原理成為泡

利原理。推理各電子層的軌道數(shù)和容納的電子數(shù)。當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌

道時，總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同，這個規(guī)則是洪特規(guī)則。

【板書設(shè)計】

一、基態(tài)原子的核外電子排布

1.能量最低原則

能量由低到高順序：

1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s……

2.泡利不相容原理

一個原子軌道最多容納２個電子且自旋方向必須相反

３.洪特規(guī)則

在能量相同的軌道上排布，盡可能分占不同的軌道并切自旋方向平行

４.核外電子排布和價電子排布式