2019-2020年高中化學(xué)《原子核外電子運動》教案3 蘇教版選修3.doc

2019-2020年高中化學(xué)原子核外電子運動教案3 蘇教版選修3【課標(biāo)要求】 1.了解原子核外電子的運動狀態(tài)。2.了解原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理，知道原子核外電子的能級分布，能用電子排布式表示常見元素（136號）原子核外電子的排布?！窘滩膬?nèi)容展示】一、人類對原子結(jié)構(gòu)的認識歷史1認識原子結(jié)構(gòu)的歷史（第一節(jié)已學(xué)）2以氫原子為例，簡述原子核外電子運動狀態(tài)的方法電子云。二、原子核外電子的運動特征1電子層2原子軌道3電子自旋三、原子核外電子的排布1原子核外電子的排布所遵循的原理能量最低原理泡利不相容原理洪特規(guī)則2電子排布式、外圍電子排布式、價電子3軌道表示式【教學(xué)內(nèi)容選取建議】1.建議補加“電子的運動特點”。2.一定要充分利用實驗室以前保存的電子云演示儀、軌道模型等，避免抽象理論的枯燥無味。3.對各電子層包含何種原子軌道（形狀）及其軌道的個數(shù)（伸展方向），是一難點，教材是以“量子力學(xué)研究表明”告知結(jié)論，學(xué)生難于很快、透徹理解。所以最好能設(shè)置問題情景、步步引導(dǎo)、歸納規(guī)律，以講細、講透。如s軌道呈球形而不是圓形，p軌道的三個垂直的伸展方向等，否則將很難理解后面要學(xué)的軌道雜化和共價鍵形成問題。再如：第n電子層包含n種原子軌道、n2個軌道、最多容納2 n2個電子，數(shù)字規(guī)律：1、2、3、4電子層或該電子層原子軌道種數(shù)，1、3、5、7、各種原子軌道的軌道個數(shù)，2、6、10、14各種軌道所能容納的電子數(shù)，1、4、9、16各電子層中的軌道個數(shù)，2、8、18、32各電子層最多容納的電子數(shù)。4.關(guān)于軌道的能量高低的比較，建議在學(xué)習(xí)小標(biāo)題2中的原子軌道能量高低的規(guī)律之后，接著將小標(biāo)題3中的原子軌道能量順序圖提上來講，這樣既使能量高低問題學(xué)習(xí)完整，又可在下一課時有較多的時間學(xué)習(xí)重點核外電子排布規(guī)律和電子排布式、軌道表示式書寫。5.在練習(xí)原子的電子排布式、軌道表示式書寫的同時，順便提及成對電子、未成對電子、和簡單離子的電子排布式、軌道表示式的書寫。6. 對原子的外圍電子排布，教材所講不明確，應(yīng)告訴學(xué)生以教材后所附元素周期表中所列的外圍電子排布為準(zhǔn)。至于“原子實”概念應(yīng)強調(diào)內(nèi)層 電子達稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分。電子排布式原子實+外圍電子排布式，如Br Ar3d104s24p5 （溴的外圍電子排布式是4s24p5），對離子的電子排布式最好不要寫成原子實形式，若要寫，也不能寫成Na+ Ne Br- Kr,而應(yīng)寫成Na+ He2s22p6 Br- Ar3d104s24p67. 在學(xué)習(xí)了Cr的電子排布式的3d54s1半滿能量低之后，最好能將教材P19信息提示中的“全空、半滿、全滿能量較低”作為洪特規(guī)則特例提過來講。這樣也便于完整知識體系。8. 課標(biāo)中有這樣一條要求:“知道原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷，了解其簡單應(yīng)用”,所以盡管教材中將“焰色反應(yīng)、原子吸收和發(fā)射光譜”放在“拓展視野”，我還是建議應(yīng)該把它放在正課中學(xué)習(xí)。 9.建議補充：當(dāng)電子填充時應(yīng)按軌道能量高低順序，而當(dāng)原子或離子失電子時應(yīng)按先外層后內(nèi)層順序失。如：FeFe2+ 失的是4s2 、Fe2+Fe3+失的是3d 6 中的一個電子。必要時應(yīng)解釋：失電子仍然要按電子的能量由高到低失，盡管軌道能量4s<3d（因為鉆穿效應(yīng)），一旦當(dāng)3d軌道上填充電子后，由于它對4s電子的屏蔽作用，使4s電子的能量高于3d電子。同理也解釋了填寫電子排布式時不要寫為：Fe 1s22s22p63s23p64s23d6的問題專題2: 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)第一單元 原子核外電子的運動學(xué)案【課標(biāo)要求】1.了解原子核外電子的運動狀態(tài)。2.了解原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理，知道原子核外電子的能級分布能用電子排布式表示常見元素（136號）原子核外電子的排布。（第一課時）思考1.核外電子質(zhì)量小帶負電荷，運動范圍小，速度快，是否遵循宏觀物體的運動規(guī)律？電子在核外運動時是否有一定的規(guī)律？2.科學(xué)家是采取什么方法來研究電子在核外運動的？3.關(guān)于電子在核外的運動，你現(xiàn)在已經(jīng)知道哪些規(guī)律？一、核外電子的運動的特點：1.核外電子以極高的速度、在極小的空間作應(yīng)不停止的運轉(zhuǎn)。不遵循宏觀物體的運動規(guī)律（不能測出在某一時刻的位置、速度，即不能描畫出它的運動軌跡）。2.可用統(tǒng)計（圖示）的方法研究電子在核外出現(xiàn)的幾率。電子云電子在核外空間一定范圍內(nèi)出現(xiàn)，好像代負電荷的云霧籠罩在原子核周圍，人們形象的稱為。電子云圖中小黑點的疏密表示_，成_關(guān)系。3.（1）核外電子是分層排布的 （2）不同電子層上的電子能量不同，離核越近，能量越低。 （3）電子優(yōu)先排布在能量最低的電子層里。（4）每個電子層所能容納的電子數(shù)最多為2n2（n為電子層數(shù)）。（5）最外層電子數(shù)不超過8個（K為最外層時不超過2個），次外層不超過18個，倒數(shù)第三層不超過32個。思考（1）我們已經(jīng)知道電子是分層排布的，那么是什么原因?qū)е码娮臃謱优挪技措娮臃謱优挪嫉囊罁?jù)是什么？（2）在多電子原子中，每一層上的電子又是怎樣運動的？能量一樣嗎？運動區(qū)域的形狀一樣嗎？（3）為什么每個電子層所能容納的電子數(shù)最多為2n2（n為電子層數(shù)）？為什么最外層電子數(shù)不超過8個（K為最外層時不超過2個）？二、原子核外電子的運動特征（一）電子層：分層依據(jù)：能量的較大差別；電子運動的主要區(qū)域或離核遠近的不同。（二）原子軌道思考寫出氖原子的電子層結(jié)構(gòu)。氖原子第二電子層的8個電子是怎樣運動的？它們的能量都一樣嗎？它們運動的區(qū)域一樣嗎？量子力學(xué)研究表明：這8個電子從能量上分為兩組。一組有2個能量相同的電子，另一組有6個能量相同的電子。其中2電子組中的電子的能量略低于6電子組的電子的能量（指單個電子的能量）。這是什么原因呢？展示 某原子核外電子運動狀態(tài)圖。思考（1）該原子核外有幾個電子層？（2）各電子層上電子的運動區(qū)域的形狀是否一樣？分別是什么形狀？（3）第二電子層上的運動區(qū)域有無相同形狀？但是否在同一方向上？（4）已知該原子是鎂，且每個區(qū)域都是由兩個電子形成，請從立體空間角度設(shè)想一下第二電子層上在什么方向上還會有兩個電子？為了描述電子在某一層中運動區(qū)域的形狀和伸展方向的不同，科學(xué)家引入了原子軌道。1形狀同一電子層也可以有不同的原子軌道，電子運動區(qū)域形狀的不同決定軌道的類型。第一電子層：只一種形狀球形對稱，所以就只一種類型軌道，用s表示，叫s軌道，記作1s。第二電子層：有二種形狀，所以有二種類型軌道。分別是：（1）球形對稱，記作2s。（2）紡錘形（或啞鈴形），用p表示，叫p軌道，記作2p。第三電子層：是否看出其中存在明顯的規(guī)律，試著寫一寫。有 種形狀，決定有 種類型軌道。（1） ，記作 ；（2） ，記作 。（3）復(fù)雜形狀，用d表示，叫d軌道，記作3d。第四電子層：有 種形狀，決定有 種類型軌道。（1） ，記作 ；（2） ，記作 。（3）復(fù)雜形狀，記作 。（4）復(fù)雜形狀，用f表示，叫f軌道，記作4f。第五電子層：有 種形狀，決定有 種類型軌道。（1） ，記作 ；（2） ，記作 。（3）復(fù)雜形狀，記作 ；（4）復(fù)雜形狀，記作 。（5）復(fù)雜形狀，用g表示，叫g(shù)軌道，記作5g。2伸展方向相同形狀的原子軌道還可有不同的伸展方向，伸展方向決定該種類型軌道的個數(shù)。s軌道是球形對稱的，只有1個軌道。p軌道在空間有x、y、z3個伸展方向，所以p軌道含3個軌道，分別記作：px、py、pz。d軌道有 個（這其中也存在明顯的規(guī)律，試著寫寫）伸展方向，即d軌道含 個軌道。f軌道有 個伸展方向，即f軌道含 個軌道。練習(xí)：各電子層包含的原子軌道數(shù)目電子層原子軌道類型原子軌道數(shù)目可容納電子數(shù)1228318432n2n23.原子軌道能量高低的規(guī)律相同電子層上原子軌道能量的高低：nsnpndnf。形狀相同的原子軌道能量的高低： 1s2s3s4s ； 2p3p4p5p； 電子層和形狀相同的原子軌道的能量相等，如2px = 2py =2pz 。原子軌道能量順序圖：看P13圖，填寫下空1s2s2p3s3p_。介紹一種能級圖易畫好記1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p說明自左而右、自上而下，軌道能量依次遞增。（三）電子自旋：電子不僅在核外空間不停地運動，而且還做自旋運動。電子的自旋有兩種狀態(tài)，通常采用 來表示電子的不同自旋狀態(tài)。電子自旋并非像地球繞軸自旋，只是代表電子的兩種不同狀態(tài)。思考 核外電子運動狀態(tài)是由哪幾個方面決定的？電子層、原子軌道（包括形狀和方向）、電子自旋。 知識小結(jié) 原子核外電子的運動一、電子的運動的特點二、原子核外電子的運動特征（一）電子層：1、2、3、4、5、6、7，K、L、M、N、O、P、Q。（二）原子軌道：s、p、d、f（g、h、i）1形狀：s球形，p紡錘形，d、f軌道較復(fù)雜2伸展方向：s1（軌道數(shù)目）p3（px、py、pz）d5f73各電子層包含的原子軌道類型及數(shù)目：見教材P12表格4原子軌道能量高低的規(guī)律：ns<np<nd<nf1s<2s<3s<4s<2px=2py=2pz教材P13原子軌道能量順序圖（三）電子自旋：用“”、 “”表示。鞏固練習(xí)1教材P12問題解決12教材P12問題解決23教材P16、54S軌道形狀是 ，p軌道形狀是 。5第3電子層有 種原子軌道，有 個軌道；第4電子層有 種原子軌道，有 個軌道；第n電子層有 種原子軌道，有 個軌道。6將下列多電子原子的原子軌道按軌道能量由高到低的順序排列為 。1s、3d、4s、2p、5f、6d、7s、4p、3s、5s、4p、6p7描述原子核外電子的運動狀態(tài)涉及 、 和 。（第二課時）重難點：正確并熟練的書寫電子排布式及軌道表示式。思考與練習(xí)1.原子核外電子的運動狀態(tài)涉及那幾個方面？2.畫出原子軌道能量順序圖三、原子核外電子的排布（一）電子排布式及軌道表示式的書寫及其所遵循有關(guān)的原理： 我們已經(jīng)知道核外電子分層排布是遵循能量最低原理，而核外電子按軌道排布肯定也應(yīng)遵循能量最低原理。例1：寫出氫、氦、鋰的電子排布式。說明：書寫電子排布式的格式：（1）元素符號；（2）軌道符號(帶電子層數(shù))；（3）電子個數(shù)（右上角）?？偨Y(jié)：1.能量最低原理：先；占有；低；然后；依次；較高；能量最低。2.泡利不相容原理：最多；兩個；自旋狀態(tài)不同。例2：寫出鋰的軌道表示式。說明：書寫軌道表示式的格式：（1）元素符號；（2）軌道框（一個軌道一個框，能量相同的軌道可連在一起）；（3）電子及其自旋狀態(tài)；（4）軌道符號（在軌道框下面）。練習(xí)1：寫出He、Na、Mg的電子排布式及軌道表示式。練習(xí)2：寫出碳原子的電子排布式及軌道表示式。總結(jié)：3.洪特規(guī)則:（1）能量相同的各個軌道；（2）盡可能分占不同軌道；（3）自旋狀態(tài)相同；（4）能量最低。分組練習(xí)寫出下列原子或離子的電子排布式和軌道表示式1Be、Ca； O、S、Se2B、Al、Ga； P、As3Li+、K +； F-、Cl-、Br 4 Si、Ge； He、Ne、Ar、Kr5鈧、鈦、釩、錳6鐵、鈷、鎳、鋅7鉻、銅總結(jié)：洪特規(guī)則特例 當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(s0,p0,d0,f0)、半滿(s1,p3,d5,f7)、全滿(s2,p6,d10,f14) 時，原子能量較低，穩(wěn)定。（二）原子實原子核外電子排布中內(nèi)層 電子達到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分。原子的外圍電子排布式以教材后所附元素周期表中所列的外圍電子排布為準(zhǔn)。注意：電子排布式原子實+外圍電子排布式，如：Br Ar3d104s24p5 溴的外圍電子排布式是4s24p5。價電子 練習(xí)將上面分組練習(xí)2、6中的電子排布式，改寫成用原子實表示的形式。注在化學(xué)反應(yīng)中原子的外圍電子發(fā)生變化而原子實不受影響。練習(xí)寫出上面分組練習(xí)4、5的外圍電子排布式：思考同周期元素的原子核外電子排布有哪些規(guī)律？同主族元素的原子核外電子排布有哪些規(guī)律？第4周期過渡元素的原子核外電子排布有哪些規(guī)律？四、電子躍遷及其應(yīng)用閱讀教材P15“拓展視野”解釋焰色反應(yīng)原子吸收光譜原子發(fā)射光譜知識小結(jié)原子核外電子的運動三、原子核外電子的排布（一）原子核外電子的排布原理：1.能量最低原理：原子核外電子盡先占有能量最低的軌道。2.泡利不相容原理：每個原子軌道上最多只能容納兩個自旋狀態(tài)不同的電子。3. 洪特規(guī)則：在能量相同的軌道上的電子，將盡先分占不同軌道而且自旋狀態(tài)相同。4.洪特規(guī)則特例：當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(s0,p0,d0,f0)、半滿(s1,p3,d5,f7)、全滿(s2,p6,d10,f14) 時，原子能量較低，穩(wěn)定。（二）原子的電子排布式和軌道表示式1電子排布式和軌道表示式的書寫2原子實3原子的外圍電子排布式價電子主族元素原子的外圍電子4對離子的電子排布式是最好不要寫成原子實的形式四、電子躍遷及其應(yīng)用鞏固練習(xí)教材P16練習(xí)與實踐1、2、4、6、8、9、10作業(yè)新課堂同步學(xué)習(xí)與探究P45