2019-2020年高中化學《原子核外電子運動》教案3 蘇教版選修3.doc
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2019-2020年高中化學《原子核外電子運動》教案3 蘇教版選修3 【課標要求】 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（1～36號）原子核外電子的排布。 【教材內(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） 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“量子力學研究表明……”告知結(jié)論，學生難于很快、透徹理解。所以最好能設置問題情景、步步引導、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.關于軌道的能量高低的比較，建議在學習小標題2中的原子軌道能量高低的規(guī)律之后，接著將小標題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習完整，又可在下一課時有較多的時間學習重點——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，應告訴學生以教材后所附元素周期表中所列的外圍電子排布為準。至于“原子實”概念應強調(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 [Ar]3d104s24p5 （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],而應寫成Na+ [He]2s22p6 Br- [Ar]3d104s24p6 7. 在學習了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，了解其簡單應用”,所以盡管教材中將“焰色反應、原子吸收和發(fā)射光譜”放在“拓展視野”，我還是建議應該把它放在正課中學習。 9.建議補充：當電子填充時應按軌道能量高低順序，而當原子或離子失電子時應按先外層后內(nèi)層順序失。如：Fe→Fe2+ 失的是4s2 、Fe2+→Fe3+失的是3d 6 中的一個電子。必要時應解釋：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），一旦當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案 【課標要求】 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（1～36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.科學家是采取什么方法來研究電子在核外運動的？ 3.關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码娮臃謱优挪肌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）復雜形狀，記作 。 （4）復雜形狀，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）復雜形狀，記作 ；（4）復雜形狀，記作 。 （5）復雜形狀，用g表示，叫g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]：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) 1 2 2 8 3 18 4 32 n 2n2 3.原子軌道能量高低的規(guī)律 ①相同電子層上原子軌道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf。 ②形狀相同的原子軌道能量的高低： 1s＜2s＜3s＜4s…… ； 2p＜3p＜4p＜5p……； …… ③電子層和形狀相同的原子軌道的能量相等，如2px = 2py =2pz 。 ④原子軌道能量順序圖：看P13圖，填寫下空 1s﹤2s﹤2p﹤3s﹤3p﹤_______________________________________________…。 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軌道較復雜 2．伸展方向：s——1（軌道數(shù)目） p——3（px、py、pz） d——5 f——7 …… 3．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
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