原子結(jié)構(gòu)與元素周期表教案

原子結(jié)構(gòu)與元素周期表教案

一教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能目標(biāo)：

①使學(xué)生理解能量最低原則,泡利不相容原理,洪特規(guī)則等核外電子排布的原則.

②使學(xué)生能完成１－３６號(hào)元素基態(tài)原子的核外電子排布和價(jià)電子排布.

③使學(xué)生知道核外電子排布與周期表中周期,族劃分的關(guān)系.

④使學(xué)生了解原子半徑的周期性變化,并能用原子結(jié)構(gòu)知識(shí)解釋主族元素原子半徑周期

性變化的原因

2.過程與方法目標(biāo)：

通過學(xué)習(xí),使學(xué)生明確原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型的建立使元素周期表的建立有了理論基

礎(chǔ).

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過微觀世界中核外電子所奉行的"法律"---電子排布原則的認(rèn)識(shí),發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)化

學(xué)的興趣,感受微觀世界的奇妙與和諧.

二教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

原子核外電子排布三原則,核外電子排布與原子半徑,周期表中周期,族劃分的關(guān)系.

核外電子排布式,價(jià)電子排布式,軌道表示式的書寫.

三教學(xué)方法：

活動(dòng)·探究法,學(xué)案導(dǎo)學(xué)法,聯(lián)想對(duì)比法,自學(xué)閱讀法,圖表法等

四教學(xué)過程

〔第1課時(shí)〕

[新課引入]俗話說,沒有規(guī)矩不成方圓,不管是自然界還是人類社會(huì),都有自己的規(guī)律和

規(guī)則,我們可以簡單看這幾張圖片,交通有交通規(guī)則,停車場有停車場的規(guī)矩,就連一個(gè)

小小的鞋盒,也有自己的規(guī)矩.通過第一節(jié)"原子結(jié)構(gòu)模型"的學(xué)習(xí),我們知道原子核外有

不同的原子軌道,那么電子在這些原子軌道上是如何排布的呢？有沒有自己的規(guī)則和規(guī)

矩呢？當(dāng)然有,是什么呢？通過我們教材第二節(jié)《原子結(jié)構(gòu)與元素周期表》,大家就會(huì)了

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解這一微觀世界的"法律".

[活動(dòng)探究] 1-18號(hào)元素的基態(tài)原子的電子排布

[提問]為什么你的基態(tài)原子的核外電子是這樣排布的,排布原則是什么？

[自學(xué)閱讀]閱讀基態(tài)原子的核外電子排布三原則5分鐘.

[學(xué)案導(dǎo)學(xué)] 見附頁

[設(shè)問]為什么基態(tài)原子的核外電子排布要符合此三原則呢

[師講]自然界有一普遍規(guī)律：能量越低越穩(wěn)定,不管是能量最低原理還是泡利不相容原

理,洪特規(guī)則,它們的基本要求還是穩(wěn)定.

[投影]聳入云天的浮天閣

[師講]通過這張圖片,我們可以很清楚的看出生活中隨處都有類似的例子,和我們微觀

世界的規(guī)則不謀而合.浮天閣臺(tái)階對(duì)應(yīng)能量最低原理,想休息,想穩(wěn)定,在這高高的樓梯

上,你最愿意選擇什么地方呢？當(dāng)然是最低處的臺(tái)階.基態(tài)原子的 電子同樣也是能量越

低越穩(wěn)定,為了穩(wěn)定它們總是盡可能把原子排在能量低的電子層里.如氫原子的電子排

布式為1s.那多電子原子的電子如何排布呢？

[生答]按能量由低到高的順序排布

[師講]那么原子軌道的能量高低順序是什么呢？

[投影]展示原子軌道能量高低順序圖,并指出能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象.

[師講]裝有鞋子的鞋盒可以直觀的看為泡利不相容原理,一個(gè)鞋盒最多容納兩個(gè)鞋子,且

方向相反.井然有序的停車場,你看車輛盡可能分占不同的車位,方向相同,這樣才能使

整個(gè)停車場穩(wěn)定有序,多像洪特規(guī)則.

[投影] 自選相反的鞋子,井然有序的停車場

[歸納總結(jié)] 1.基態(tài)原子:處于能量最低狀態(tài)下的原子

2、基態(tài)原子的核外電子排布

原子核外電子的排布所遵循的三大原則：① 能量最低原則

電子先占據(jù)能量低的軌道,再依次進(jìn)入能量高的軌道

② 泡利不相容原理

每個(gè)軌道最多容納兩個(gè)自旋狀態(tài)相反的電子

③ 洪特規(guī)則

電子在能量相同的軌道上排布時(shí),應(yīng)盡可能分占不同的軌道,且自旋狀態(tài)相同

[思考]請寫出氯原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖,根據(jù)你的書寫請思考,該示意圖能否清楚表示

各原子軌道電子排布情況？如不能,用什么樣的方法才能清楚表示呢？

[師講]電子排布式可簡單寫為nlx,其中n為電子層數(shù),x為電子數(shù),角量子數(shù)l用其對(duì)應(yīng)

的符號(hào)表示.

軌道表示式用小圓圈表示一個(gè)給定量子數(shù)n,l,m的原子軌道,用箭頭來區(qū)別ms不同的電

子,如：氦原子的軌道表示式

[練習(xí)]書寫1~18號(hào)元素的基態(tài)原子的電子排布式

以氯原子為例比較電子排布式、軌道表示式、原子結(jié)構(gòu)示意圖書寫的不同

[過渡]在以上書寫中大家肯定有一種感覺,寫著麻煩,有沒有簡單點(diǎn)的表示方法呢？

[師講] 33號(hào)砷As：[Ar]3d4s4p；34號(hào)硒Se：[Ar]3d4s4p；

10231024

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1

35號(hào)溴Br：[Ar] 3d4s4p

1025

[練習(xí)]依據(jù)核外電子排布原則,請?jiān)囍鴮懗?/span>19-36號(hào)元素的基態(tài)原子的電子排布

[閱讀]教材P13方法導(dǎo)引

[討論]依據(jù)核外電子排布原則,請?jiān)囍鴮懗?/span>19-36號(hào)元素的基態(tài)原子的電子排布式

[師講]洪特規(guī)則特例：能量相同的原子軌道在全充滿、半充滿和全空狀

態(tài)時(shí),體系能量最低,原子最穩(wěn)定.

[學(xué)生活動(dòng)]看圖1-2-5基態(tài)鐵原子的能級(jí)和核外電子排布示意圖

[提問]為什么鐵元素的常見價(jià)態(tài)是+2,+3價(jià)

[師講]價(jià)電子的概念,價(jià)電子排布式

[練習(xí)]價(jià)電子指的是,元素的化學(xué)性質(zhì)與密切相關(guān).

價(jià)電子排布式：例如Na Cl Cr Fe

[典例解析]某元素原子共有5個(gè)價(jià)電子,其中一個(gè)價(jià)電子的四個(gè)量子數(shù)為＝3, ＝2,

nlm

＝2, s＝+1/2.試寫出該元素原子核外電子排布式

m

[課外思考]高一時(shí)通過必修2的學(xué)習(xí),我們已經(jīng)了解元素周期表,請回憶復(fù)習(xí)有關(guān)知識(shí),

并根據(jù)前36號(hào)元素的核外電子排布思考它們?yōu)槭裁刺幵谠刂芷诒硐鄳?yīng)的位置 ？

〔第二課時(shí)〕

[投影] 元素周期表結(jié)構(gòu)

[聯(lián)系質(zhì)疑]回想必修2中有關(guān)知識(shí),原子結(jié)構(gòu)中最外層電子數(shù)=主族序數(shù),電子層數(shù)=周

期數(shù),這是為什么呢？觀察圖1-2-6元素周期表的輪廓圖,試想元素周期表中電子排布

與周期,族劃分的內(nèi)在聯(lián)系.周期和族的劃分與原子的核外電子排布有什么關(guān)系呢

[投影]第二課時(shí) 二核外電子排布與元素周期表

[板書]1.核外電子排布與周期的劃分

[師講]鮑林近似能級(jí)圖是多電子原子中外層能級(jí)高低的一般次序總結(jié),圖中小方框表示

原子軌道,能量相同的原子軌道連在一起,能量相近的原子軌道歸為一組,屬于同一能級(jí)

組.

[交流研討]根據(jù)1-36號(hào)元素原子的電子排布,參照鮑林近似能級(jí)圖,嘗試分析原子中電

子排布與周期劃分的內(nèi)在聯(lián)系.

[學(xué)案導(dǎo)學(xué)]見附頁

[表格對(duì)比]能級(jí)組和周期的關(guān)系

[歸納總結(jié)]周期的劃分與能級(jí)組有關(guān),一個(gè)能級(jí)組對(duì)應(yīng)一個(gè)周期,一個(gè)能級(jí)組所容納的最

多電子數(shù)等于一個(gè)周期所包含的元素種數(shù),主量子數(shù)〔n〕對(duì)應(yīng)周期序數(shù).周期表中的7

個(gè)周期分別對(duì)應(yīng)7個(gè)能級(jí)組.

[過渡]周期的劃分與能級(jí)組有關(guān),族的劃分跟什么有關(guān)呢？

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[板書]2.核外電子排布和族的劃分

[觀察思考]觀察周期表中各族元素的價(jià)電子排布,分析其和族的劃分的關(guān)系.

[學(xué)案導(dǎo)學(xué)] 見附頁

[歸納總結(jié)]二核外電子排布與族的劃分規(guī)律:由元素的價(jià)電子結(jié)構(gòu)判斷.

n周期XA族

2npX n周期<2+X>A族

3.dXnsY n周期B 族 ≤7>

X+Y>7時(shí)為n周期VIII族

4.d10nsX n周期XB族

2np6 n 周期 0族〔除氦外〕

[例題1]：指出下列元素是主族元素還是副族元素？位于周期表中第幾周期？第幾族？

⑴ 1s2s2p3s3p<2> [Kr] 4d5s5p

226241022

<3> [Ar] 3d4s <4> [Ar] 3d4s

32101

[例題2]：寫出原子序數(shù)分別為23、33、38三種元素原子的電子排布,并判斷它們在周

期表中的位置<周期、族>與元素名稱.

[課堂練習(xí)]見投影

[拓展視野]核外電子排布與區(qū)的劃分

[投影]表格展示s區(qū),d區(qū), ds區(qū), p區(qū)在周期表中的位置和價(jià)電子排布.

[投影]展示周期表分區(qū)

第3課時(shí)

[過渡]周期表中周期,族的劃分均和核外電子排布密切相關(guān),那元素的原子半徑和它是

否有關(guān)呢？

[板書]三、核外電子排布與原子半徑

[聯(lián)想質(zhì)疑]根據(jù)以往所學(xué),我們知道原子是一種客觀實(shí)體,它的大小對(duì)其性質(zhì)有重要的

影響.那么怎么測量原子半徑,原子半徑和核外電子排布有關(guān)嗎,原子半徑的變化是否有

規(guī)律可循?

[自學(xué)閱讀] 教材P17-P18頁

[提問檢測]1.原子半徑的概念,2.原子半徑的測定3.原子半徑的形式

[師講]金屬半徑〔相鄰兩個(gè)金屬原子核間距的一半〕、共價(jià)半徑〔同種元素的兩個(gè)原子

以共價(jià)單鍵結(jié)合時(shí),原子核間距離的一半〕、范德華半徑〔以分子間作用力結(jié)合的兩個(gè)同

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種原子核間距的一半,主要針對(duì)的是稀有氣體那些單原子分子,所以范德華半徑都比較

大〕,所以一般有下列關(guān)系:

范得華半徑>金屬半徑>共價(jià)半徑

[板書]4、原子半徑周期性變化

[學(xué)案導(dǎo)學(xué)]見附頁

[投影]主族元素原子半徑周期性變化示意圖

[歸納總結(jié)]1〕同周期中,從左到右原子半徑依次減小.

引力＞斥力,表現(xiàn)為吸引作用

2〕對(duì)于同主族元素的原子來說,自上而下,原子半徑逐漸增大

引力＜斥力,表現(xiàn)為排斥作用

3〕同一周期的過渡元素,從左到右原子半徑的減小幅度越來越小,即幾乎不影響半徑.

[投影]元素的原子半徑與其相應(yīng)的比例模型

[師講]有效核電荷

[投影]本節(jié)精要概括

[師講]核外電子排布的應(yīng)用與練習(xí)

[課外作業(yè)]根據(jù)本節(jié)所學(xué)內(nèi)容,查閱有關(guān)資料,以《對(duì)原子結(jié)構(gòu)和元素周期表的新認(rèn)識(shí)》

為 題或自擬題目,寫一篇小論文.

附：學(xué)案

第一課時(shí)

（1） 能量最低原則：

核外電子總是盡先占有能量最低的軌道,然后再依次進(jìn)入能量較高的軌道,這就是能

量最低原則.

角量子數(shù)l相同的能級(jí),其能量次序由主量子數(shù)n決定,n值越,其能量越.如

EEEE.主量子數(shù)n相同,角量子數(shù)不同的能級(jí),其能量隨l的增大而,即發(fā)生"能級(jí)分

2p3p4p5p

裂"現(xiàn)象.如EEEE.主量子數(shù)和角量子數(shù)同時(shí)變化時(shí),情況較復(fù)雜,后面再單獨(dú)討論.

4s4p4d4f

所以基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排布順序是1s,,,3s,,┉.

（2） 泡利不相容原理：

泡利不相容原理可以簡單敘述為：

〔3〕洪特規(guī)則：

洪特規(guī)則就是

.

[辨析]：電子排布式、軌道表示式、原子結(jié)構(gòu)示意圖

〔以氯原子為例〕

第二課時(shí)

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一 核外電子排布與周期的劃分

3號(hào)原子的電子排布式為其最后一個(gè)電子排在第能級(jí)組上,該電子的主量子數(shù)

為 ,該原子的電子排布共層,屬于周期表中的第周期,所以第一周期共種元素等

11號(hào)原子的電子排布式為其最后一個(gè)電子排在第能級(jí)組上,該電子的主量子數(shù)為,

該原子的電子排布共層,屬于周期表中的第周期,所以第二周期共種元素.

19號(hào)原子的電子排布式為其最后一個(gè)電子排在第能級(jí)組上,該電子的主量子數(shù)為,

該原子的電子排布共層,屬于周期表中的第周期,所以第三周期共種元素.

由此看來1~2號(hào)元素原子的電子只能排到第一能級(jí)組,它們屬于第一周期,3~10號(hào)元

素原子的電子只能排到第能級(jí)組,它們屬于第周期,該能級(jí)組內(nèi)能容納個(gè)電子,該周期內(nèi)

有種元素,11~18號(hào)元素原子的電子只能排到第能級(jí),它們屬于第周期,該能級(jí)組內(nèi)能容納

個(gè)電子,該周期內(nèi)有種元素.

二 核外電子排布與族的劃分

第ⅣA族的價(jià)電子排布式為____,第ⅦA族的價(jià)電子排布式為____,所以主族的劃

分與原子的和價(jià)電子排布密切相關(guān),同主族元素的目相同.主族元素的 價(jià)電子全都排布

在最外層的軌道上.主族元素所在的族的序數(shù)等于該元素原子的 .等

對(duì)于過渡元素的原子,價(jià)電子排布為.

第ⅣB族的價(jià)電子排布式為____,第ⅦB族的價(jià)電子排布式為____, 雖然同一副族

內(nèi)不同元素原子的不同,價(jià)電子數(shù)卻基本相同,而且族的價(jià)電子的數(shù)目仍然與族序數(shù)相

同.例如,金屬錳的價(jià)電子排布為3d54s2,價(jià)電子數(shù)為 ___ ,對(duì)應(yīng)的族序數(shù)為ⅦB.

鐵原子的價(jià)電子排布為_________, 屬__族,鎳原子的價(jià)電子排布為_________,屬

__族,原子的價(jià)電子排布為〔n－1〕d6～8ns2的三個(gè)縱行統(tǒng)稱為.

ⅠB和ⅡB的價(jià)電子排布式為________,它們族的劃分則是根據(jù)軌道上是有1個(gè)還是

有2個(gè)電子來劃分的

第三課時(shí)

〔1〕．同周期中,除稀有氣體元素外,隨著原子序數(shù)的增大,元素的原子半徑,原因是增加電

子產(chǎn)生的小于核電荷數(shù)增加導(dǎo)致.

〔2〕．同主族元素,隨著原子序數(shù)的逐漸增大,原子半徑,因?yàn)殡娮訉拥脑黾?/span>,使核電荷數(shù)增

加對(duì)電子所施加的影響處于次要地位,占了主要地位.

〔3〕．同一周期的過渡元素,自左到右原子半徑的減小幅度越來越小,因?yàn)樵黾拥碾娮佣?/span>

分布在內(nèi)層d軌道上,它對(duì)與大致相當(dāng),使的變化幅度不大.

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