1、第 1 页高中化学鲁科版选修 3物质结构与性质教学设计第 1 章 原子结构第 1 节 原子结构模型第 1 课时【教学目标】1.了解“玻尔原子结构模型” ，知道其合理因素和存在的不足 。2.知道原子光谱产生的原因。 3.能利用“玻尔原子结构模型”解释氢原子的线状光谱。【教学重点】1.基态、激发态及能量量子化的概念。2.原子光谱产生的原因3.利用跃迁规则，解释氢原子光谱是线状光谱及其他光谱现象。【教学难点】1.能量量子化的概念。 2.原子光谱产生的原因【教学方法】启发式 讨论式 【教学过程】教学环节活动时间教学内容 教师活动 学生 活 动设计意图一、联想质疑2分钟在美丽的城市， 我们经常可以看到五
2、光十色的霓虹灯，霓虹灯为什么能发出五颜六色的光？我们马上就会知道。【板书】第 1 节 原子结构模型第 1 课时量子力学前的原子结构模型引起学生对本节课的学习兴趣。第 2 页二、复习旧课3分钟提问1.请同学们指出原子是由什么构成的？2.请同学们描述一下核外电子运动有什么特征？对学生的回答加以完善。回答问题 为评价各种原子结构模型提供知识支持三、导入新课5分钟1.介绍道尔顿原子学说的内容。2.让学生评价“道尔顿原子学说”有那些不足之处，并对学生的评价加以完善 同组内交流、讨论，并对“道尔顿原子学说”进行评价。学生思考问题并做出否定的回答。培养学生合作精神和分析、评价能力。1.使学生认识到原子结构模
3、型是不断发展、完善的。2.使学生认识到化学实验对化学理论发展的重要意义。四、展开新课17分钟1.道尔顿原子学说2.卢瑟福原子结构的核式模型3.玻尔原子结构模型【板书】一、道尔顿原子学说1.介绍卢瑟福原子结构的核式模型。2.让学生思考:“卢瑟福原子结构的核式模型”能解释氢原子的光谱是线状光谱吗?【板书】 1.阅读“玻尔原子结构模型”理论2.交流讨论原子光谱产生的原1.使学生认识到“玻尔原子结构模型”对原子结构理论的发展起着极其重要的作用。2.使学生认识第 3 页二.卢瑟福原子结构模型1、逐条分析“玻尔原子结构模型 ”。【板书】2、玻尔原子结构模型（1 ）行星模型点拨：这里的“轨道”实际上就是我们
4、现在所说的电子层。（2 ）定态假设点拨：玻尔原子结构理论认为：同一电子层上的电子能量完全相同。（3 ）量子化条件点拨：量子化条件的内涵是：各电子层能量差的不连续性，既E3-E2E 2-E1。（4 ）跃迁规则点拨：原子光谱产生的原因：电子由激发态跃迁到基态会释放出能量，这种能量以光的形式释放出来，所以就产生光谱。氢原子光谱是线状光谱的原因：氢原子上的电子由 n=2 的激发态跃迁到 n=1 的基态，与从 n=3 的激发态跃迁到 n=2 的激发态，释放出的能量不同，因此产生光的波长不同。因？3.交流讨论氢原子光谱为什么是线状光谱？到化学实验对化学理论发展的起着极其重要的作用。3.使学生知道原子光谱产
5、生的原因。4.使学生知道基态、激发态及能量量子化的概念。5.使学生知道氢原子光谱为什么是线状光谱。五、 3学生自我归纳整理第 4 页概括整合分钟本节课核心知识练习1.解释下列概念（1 ）基态 （2 ）激发态 2.霓虹灯管里充入许多气体或蒸气，如：氦气、氩气、水银蒸气等，通电时霓虹灯会发出五颜六色的光，试解释其原因？3.填空： 玻尔原子结构模型认为，电子运动的轨迹是_（填固定的或不变的） ，电子绕着原子核高速运动是否释放能量_（填是或否） ，同一电子层上的电子能量_（填相同或不同） 。若电子层的能量用表示，则 E3-E2_E2-E1 （填相等或不相等） 。基态 原子吸收能量跃迁到_态，电子由激发
6、态 跃迁到基态会_能量（填吸收或释放） 。【 板书设计】第 1 节 原子结构模型一、道尔顿原子学说二、卢瑟福原子结构模型1.逐条分析“玻尔原子结构模型” 。 2.玻尔原子结构模型（1 ）行星模型（2 ）定态假设（3 ）量子化条件（4 ）跃迁规则第 1 节 原子结构模型第 2 课时 量子力学对原子核外电子运动状态的描述（1）【教学目标】第 5 页.知道原子结构的发展历程 .知道玻尔理论的要点.知道氢光谱是线状光谱的原因【教学重点】1.知道玻尔理论的要点2.知道氢光谱是线状光谱的原因【教学难点】知道氢光谱是线状光谱的原因【教学过程】教学环节活动时间教学内容 教师活动 学生活动 设计意图一、提出问题
7、导入新课10分钟介绍一些光谱现象，评价“玻尔原子结构模型”的贡献和存在的不足。教师在学生评价的基础上，整理“玻尔原子结构模型” 的贡献：（1）说明了激发态原子为什么会发射光线（2）成功解释了氢原子光谱是线状光谱的实验现象（3）提出了主量子数 n 的概念及处于不同轨道上的电子能量量子化的理论，为量子力学的原子结构模型打下了基础。介绍一些光谱现象和其他现象：（1）玻尔理论电子延着固定的轨道绕核运动的观点，不符和电子运动的特性。（2）玻尔理论不能解释多原子光谱，也不能解释氢原子光谱评价“玻尔原子结构模型”的贡献，通过一些光谱现象和其他现象，知道“玻尔原子结构模型”存在的不足。复习旧知识，引入新问题，
8、使学生明白“玻尔原子结构模型”的贡献和不足，并顺其自然的导入新课题。第 6 页的精细结构。教师讲解：20 世纪 20 年代中期建立的量子理论，引入了四个量子数，解释了原子光谱的实验现象，成为现代化学的理论基础。【板书】第 1 节 原子结构模型原子结构的量子力学模型（1）5分钟1.主量子数 n 教师讲解：主量子数 n 既能层或电子层。在多电子原子中根据电子离原子核的远近和能量的高低，分为若干电子层(或能层)。一般来说，主量子数 n 越大，处于该层的电子离原子核越远、能量越高。 【板书】1.主量子数 n能量关系一般为：EKELEMENEOEPEQ了解主量子数n 的大小与离核远近和能量高低的关系。二
9、、展开新课15分钟2.角量子数 教师讲解：角量子数 既能级或电子亚层。处于同一电子层上的电子能量也不尽相同，根据这种能量差异，一个能层分为一个或若干个能级（或电子亚层） ，分别用符号s、p、d、f 等表示。【板书】2.角量子数 学生完成下列习题1.写出下列能层相应的能级符号：（1）n=1（2）n=3（3）n=42、交流讨论1.巩固新学知识。2.培养合作意识3.解决新课开始提出的问题。第 7 页主量子数 n 与角量子数 的关系 对于确定的 n 值， 共有 n 个值，分别为：0、1、2、3(n-1)角量子数 的光谱学符号 0 1 2 3 符号s p d f能级的记录方法举例：若主量子数 n=2，角
10、量子数 有 0 和 1 两个取值。既第二能层有两个能级, 记做2s、2p。能级顺序：EnsEnpEndEnf钠原子光谱由n=4 的状态跃迁到 n=3 的状态，会产生多条谱线，为什么？五、概括整合17分钟对学生的整理加以完善整理本课时主题知识培养学生归纳总结能力练习1.写出下列能级符号（1）n=5,=0 （2）n=3,=1（3）n=4,=2 （4）n=5,=32.写出下列能级的 n、 值（1）3p （2）4s （3）6f （4）5d3.下列能级可能存在的是（ ）(A)1p(B)2d(C)3f(D)5d第 8 页4.将下列能级按能量由高到低的顺序排列出来（1）(A)4s(B)4d(C)4f(D)4
11、p _（2）(A)1s(B)2s(C)2p(D)3d(E)3p(F)4d(G)4f_5.填写下表主量子数 n 的取值 2角量子数 的取值能级的表示方法【板书设计】第 1 节 原子结构模型原子结构的量子力学模型 1.主量子数 n能量关系一般为：E KELEMENEOEPEQ2.角量子数 主量子数 n 与角量子数 的关系对于确定的 n 值， 共有 n 个值，分别为：0、1、2、3(n-1)角量子数 的光谱学符号 0 1 2 3 符号s p d f能级的记录方法举例：若主量子数 n=2，角量子数 有 0 和 1 两个取值。既第二能层有两个能级, 记做2s、2p。能级顺序：EnsEnpEndEnf 第
12、 1 节 原子结构模型第 9 页第 3 课时 量子力学对原子核外电子运动状态的描述（2）【教学目标】 .初步认识原子结构的量子力学模型，能用 n、l、m、ms 这四个量子数描述核外电子的运动状态.知道主量子数 n 、角量子数 l 和磁量子数 m 对应着 n 电子层中 l 能级中的原子轨道 3.了解原子轨道的图象是原子轨道在空间的一种形象化表示4.会辨认不同的原子轨道示意图【教学重点】1.用四个量子数描述核外电子的运动状态。2.n、m、m s 的相互关系及有关量子限制3.原子轨道和电子云的概念及形状4.书写能级符号及原子轨道符号【教学难点】1.n、m、m s 的相互关系及有关量子限制。2.原子轨
13、道和电子云的概念【教学过程】教学环节活动时间教学内容 教师活动 学生活动 设计意图一、复习旧课导入新3分钟教师让学生回答下列问题为什么在通常条件下，钠原子中的处于 n=4 能层的电子跃迁到 n=3能层的状态时，在高分辨光谱仪上看到的不是一条谱线，而是多条谱线？在高分辨光谱仪中，氢原子的电子从 n=2 跃迁到 n=1 层时，得到两条靠得很近的谱线？1.回答问题2.思考老师提出的问题。复习旧知识，引入新问题，导入新课教学。第 10 页课 二、展开新课15分钟3.磁量子数 m【板书】第 1 节 原子结构模型原子结构的量子力学模型（2）教师讲解：磁量子数既原子轨道个数。原子轨道是指一个电子空间运动状态
14、。根据光谱现象，科学家发现同一能级电子空间运动状态不尽相同，一个能级包含着一个或若干个原子轨道。【板书】3.磁量子数 m角量子数 和磁量子数 m 的关系角量子数 和磁量子数 m 的关系既能级与原子轨道个数的关系。对于一个确定的 值，m 值可取0、 1、 2、 3，共(2+1)个数值。当 =2 时，m 有 0、 1、 2 五个取值；既 d 能级有五个原子轨道。原子轨道的表示方法s 能级只有一个原子轨道，可表示为 s。p 能级有 3 个原子轨道，可表示为学生完成下列习题1.写出写出下列各能级所有原子轨道符号（1）n=1（2）n=22.计算下列各能层所有原子轨道数目（1）n=1（2）n=2（3）n=
15、3（4）n=43.原子轨道是由那几个量子数决定的？巩固新学知识。第 11 页px、py、pz。 d 能级有 5 原子轨道，f 能级有 7 原子轨道。5分钟4.自旋磁量子数ms教师讲解并板书：4.自旋磁量子数 ms量子力学认为，同一轨道上的电子还在做自旋运动，而且只有两种自旋运动状态，分别用自旋磁量子数12sm（通常用符号“”表示）和 s（通常用符号“”表示）来描述。交流讨论1.氢原子上的电子由 n=2 的状态跳回到n=1 的状态，会产生两条靠得很近的谱线，为什么？2.电子的运动状态包括自旋状态是由那几个量子数决定的？1、巩固新学知识。2、培养合作意识3、解决新课开始提出的问题4分钟5.电子云教
16、师介绍：（1）核外电子运动特征（2）电子云的概念（3）电子云和电子云的形状4分钟6.原子轨道教师介绍：（1）原子轨道的概念（2）轨道和轨道的形状（3）电子云和原子轨道的区别对学生的整理加以完善第 12 页三、概括整合3分钟整理本课时主题知识培养学生归纳总结能力练习1.写出下列各能级对应的所有原子轨道的符号（1）n=4，=1： （2）n=5，=2：（3）n=7，=0：2.填空n 取值 取值 m 取值 原子轨道数目12343.下列说法是否正确？若不正确应如何改正。（1） “s 电子绕原子核旋转，其轨道为一圆圈，而 p 电子是走字形”。（2） “主量子数为 1 时，有自旋相反的两个轨道”。（3） “
17、主量子数为 3 时，有 3s、3p、3d、3f 四个轨道”。4.有无下列运动状态？为什么？（1）n=1, =1, m=0 （2）n=2, =0, m= 1（3）n=3, =3, m= 3（4）n=4, =3, m= 25.填充合理的量子数（1）n= _ , =2 , m=0 ,. 12sm（2）n=2 , = _ , m= 1,. s第 13 页（3）n= 4 , =2 , m=0 ,.ms = _（4）n= 2 , =0 , m=_ , 12sm第 2 节 原子结构与元素周期表第 1 课时 基态原子的核外电子排布【教学目标】 1. 理解能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则，能用以上规则解释
18、 136 号元素基态原子的核外电子排布；2. 能根据基态原子的核外电子排布规则和基态原子的核外电子排布顺序图完成 136 号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布；【教学重难点】解释 136 号元素基态原子的核外电子排布；【教师具备】多媒体课件【教学方法】引导式 启发式教学【教学过程】 【知识回顾】1.原子核外空间由里向外划分为不同的电子层?2.同一电子层的电子也可以在不同的轨道上运动?3.比较下列轨道能量的高低（幻灯片展示）【联想质疑】 第 14 页为什么第一层最多只能容纳两个电子，第二层最多只能容纳八个电子而不能容纳更多的电子呢？第三、四、五层及其他电子层最多可以容纳多少个电子？原子核外电
19、子的排布与原子轨道有什么关系？ 【引入新课】 通过上一节的学习，我们知道：电子在原子核外是按能量高低分层排布的，同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(s、p、d、f) ，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。原子中的电子在各原子轨道上按能级分层排布，在化学上我们称为构造原理。下面我们要通过探究知道基态原子的核外电子的排布。【板书】一、基态原子的核外电子排布【交流与讨论】（幻灯片展示）【讲授】通过前面的学习我们知道了核外电子在原子轨道上的排布是从能量最低开始的，然后到能量较高的电子层，逐层递增的。也就是说要遵循能量最低原则的。比如氢原子的原子轨道有 1s
20、、2s 、2p x、2p y、2p z 等，其核外的惟一电子在通常情况下只能分布在能量最低的1s 原子轨道上，电子排布式为 1s1。也就是说用轨道符号前的数字表示该轨道属于第几电子层，用轨道符号右上角的数字表示该轨道中的电子数（通式为：nl x）。例如，原子 C 的电子排布式为 1s2s22p2。基态原子就是所有原子轨道中的电子还没有发生跃迁的原子，此时整个原子能量处于最低 【板书】1.能量最低原则【讲解】原则内容：通常情况下，电子总是尽先占有能量最低的轨道，只有当这些轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道，这就是构造原理。原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最
21、低原则。打个比方，我们把地球比作原子核，把能力高的大雁、老鹰等鸟比作能量高的电子，把能力低的麻雀、小燕子等鸟比作能量低的电子。能力高的鸟常在离地面较高的天空飞翔，能力低的鸟常在离地面很低的地方活动。【练习】请按能量由低到高的顺序写出各原子轨道。【学生】 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f5g6s【讲解】但从实验中得到的一般规律，却跟大家书写的不同，顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s大家可以看图 1-2-2。第 15 页【板书】能量由低到高顺序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s【过渡】氦原子有两个原子，按照
22、能量最低原则，两电子都应当排布在 1s 轨道上，电子排布式为 1s2。如果用个圆圈（或方框、短线）表示满意一个给定量子数的原子轨道，这两个电子就有两种状态：自旋相同 或自旋相反 。事实确定，基态氦原子的电子排布是 ，这也是我们对电子在原子轨道上进行排布必须要遵循的另一个原则泡利不相容原理。原理内容：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反；或者说，一个原子中不会存在四个量子数完全相同的电子。【板书】2.泡利不相容原理 【讲解】在同一个原子轨道里的电子的自旋方向是不同的，电子自旋可以比喻成地球的自转，自旋只有两种方向：顺时针方向和逆时针方向。在一个原子中没有两个电子具
23、有完全相同的四个量子数。因此一个 s 轨道最多只能有 2 个电子，p 轨道最多可以容纳 6 个电子。按照这个原理，可得出第 n 电子层能容纳的电子总数为 2n2 个【板书】一个原子轨道最多容纳个电子且自旋方向必须相反【交流研讨】C：最外层的 p 能级上有三个规道 可能写出的基态 C 原子最外层 p 能级上两个电子的可能排布：2p： 2p: 2p:2p p 有 3 个轨道，而碳原子 2p 能层上只有两个电子，电子应优先分占，而不是挤入一个轨道，C 原子最外层 p 能级上两个电子的排布应如 所示，这就是洪特规则。【板书】.洪特规则在能量相同的轨道上排布，尽可能分占不同的轨道并切自旋方向平行【交流与
24、讨论】1. 写出 11Na、13Al 的电子排布式和轨道表示式，思考 17Cl 原子核外电子的排布，总结第三周期元素原子核外电子排布的特点2. 写出 19K、 22Ti、 24Cr 的电子排布式的简式和轨道表示式，思考 35Br 原子的电子排布，总第 16 页结第四周期元素原子电子排布的特点，并仔细对照周期表，观察是否所有原子电子排布都符合前面的排布规律 讲述洪特规则的特例: 对于能量相同的轨道( 同一电子亚层) ，当电子排布处于全满（s 2、p 6、d 10、f 14） 、半满（s 1、p 3、d 5、f 7） 、全空（s 0、p 0、d 0、f 0）时比较稳定，整个体系的能量最低。 【小结
25、】核外电子在原子规道上排布要遵循三个原则：即能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则。这三个原则并不是孤立的，而是相互联系，相互制约的。也就是说核外电子在原子规道上排布要同时遵循这三个原则。【阅读解释表】电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成Ne3S 1。【板书】.核外电子排布和价电子排布式【活动探究】尝试写出 1936 号元素 K Kr 的原子的核外电子排布式。【小结】钾 K：1s 22s22p63s23p64s1； 钙 Ca：1s 22s22p63s23p64s2；铬 Cr：1s 22s22p63s23p63d44s2；铁 Fe：1s 22s22p63s23p63d64s2；钴 Co
26、：1s 22s22p63s23p63d74s2；铜 Cu：1s 22s22p63s23p63d94s2；锌 Zn：1s 22s22p63s23p63d104s2；溴 Br：1s 22s22p63s23p63d104s24p5； 氪 Kr： 1s22s22p63s23p63d104s24p6；注意：大多数元素的原子核外电子排布符合构造原理，有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差，如：K 原子的可能电子排布式与原子结构示意图，按能层能级顺序，应为1s22s22p63s23p63d1； ，但按初中已有知识，应为 1s22s22p63s23p64s1；事实上，在多电子原子中，原子的
27、核外电子并不完全按能层次序排布。再如：24 号铬 Cr：1s 22s22p63s23p63d54s1； 29 号铜 Cu：1s 22s22p63s23p63d104s1；这是因为能量相同的原子轨道在全充满（如 p6 和 d10） 、半充满（如 p3 和 d5） 、和全空（如 p0 和 d0）状态时，体系的能量较低，原子较稳定。【讲授】大量事实表明，在内层原子轨道上运动的电子能量较低，在外层原子轨道上运动的电子能量较高，因此一般化学反应只涉及外层原子轨道上的电子，我们称这些电子为价电子。+19 2 8 9+19 2 8 8 1第 17 页元素的化学性质与价电子的数目密切相关，为了便于研究元素化学
28、性质与核外电子间的关系，人们常常只表示出原子的价电子排布。例如，原子 C 的电子排布式为 1s2s22p2，还可进一步写出其价电子构型：2s 22p2 。图所示铁的价电子排布式为 3d64s2。【总结】本节课理解能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则，能用以上规则解释136 号元素基态原子的核外电子排布；能根据基态原子的核外电子排布规则和基态原子的核外电子排布顺序图完成 136 号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布。一个原子轨道里最多只能容纳 2 个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利原理。推理各电子层的轨道数和容纳的电子数。当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，
29、而且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。【板书设计】 一、基态原子的核外电子排布1.能量最低原则能量由低到高顺序： 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s2.泡利不相容原理一个原子轨道最多容纳个电子且自旋方向必须相反.洪特规则在能量相同的轨道上排布，尽可能分占不同的轨道并切自旋方向平行.核外电子排布和价电子排布式第 2 节 原子结构与元素周期表第 2 课时 核外电子排布与元素周期表【教学目标】 3. 知道元素周期表中元素按周期划分的原因4. 知道族的划分与原子中价电子数目和价电子排布的密切关系。【教学重难点】了解核外电子排布与元素周期表的周期、族划分的关系【教师具备】多
30、媒体课件【教学方法】引导式教学第 18 页【教学过程】【学生活动，教师可适当引导】能量由低到高顺序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s泡利不相容原理指出一个原子轨道最多容纳个电子且自旋方向必须相反。洪特规则要求在能量相同的轨道上排布，尽可能分占不同的轨道并切自旋方向平行。能量相同的原子轨道在全充满（如 P6和 d10）半充满（如 P3 和 d5）和全空（P 0 和 d0）状态时，体系的能量最低，原子较稳定。还学习了 136 号原子的核外电子排布式书写。联想质疑 图 1-2-6 是元素周期表的轮廓图。观察此图后，你是否想过，原子的核外电子排布与元素周期表中周期、族的
31、划分有什么内在联系？【复习回顾】元素周期表的知识1. 短周期（一、二、三行） （元素有2、8、8种）周期 长周期（四、五、六行） （元素有 18、18、32 种）不完全周期（七行） （元素有 26 种）元素周期表结构主族（1、2、13、14、15、16、17 列） A 族族 副族（3、4、5、6、7、11、12 列）B 族零族（18 列）第 VIII 族（8、9、10 列）2. 随着原子序数的递增，元素的原子最外层电子排布呈现周期性变化。元素周期律：元素的性质随着元素原子序数的递增，而呈现出周期性的变化。同一周期：电子层数相同，原子序数递增的元素从左到右为同一周期；同一族：最外层电子数相同，原
32、子序数逐渐增大的元素从上到下为同一族。【过渡】那大家知道核外电子排布与周期的划分的原因么？二者是否存在联系？【板书】二、核外电子排布与元素周期表【讲解】请大家看图 1-2-7 鲍林近似能级图，这是美国化学家鲍林根据大量光谱实验数据及理论计算总结出的，并用图来表示的多电子原子中外层能级高低的一般次序。小方块表示原子轨道，能量相同的原子轨道连在一起；能量相近的则归为一组，并用线框框在一起，以表示它们属于同一能级组。相邻能级组之间能量相差比较大，同一能级的则能量相差较小。也第 19 页就是说原子轨道的能量与主量子数 n、角量子数 l 都有关，所以 2130 号元素的核外电子排布是先排 4s 能级上、
33、后排在 3d 能级上。【交流研讨】请根据 136 号元素原子的电子排布，参照鲍林近似能级图，尝试分析原子中电子排布与元素周期表中周期划分的内在联系。1. 周期的划分与什么有关？2. 每一周期中所能容纳的元素种数与什么有关？3. 周期序数与什么有关？【归纳总结】1周期的划分与能级组有关。2一个能级组对应一个周期，一个能级组所容纳的最多电子数等于一个周期所包含的元素种数，每个周期所含元素总数恰好是原子轨道总数的 2 倍，即从第 1 周期到第 7 周期所包含元素数目分别为 2，8，8，18，18，32，第 7 周期为不完全周期。3主量子数（n）对应周期序数。周期表中的 7 个周期分别对应 7 个能级
34、组。【板书】1.周期的划分 （1）与能级组有关（2）每个周期所含元素总数恰好是原子轨道总数的 2 倍（3）主量子数（n）对应周期序数【练习】书写 20 号钙原子、24 号铬原子、29 号铜原子和 35 号溴原子的价电子排布。引导学生观察完成下面的讨论 Ca 4s2 Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 Br 4s24p5【讨论】1.主族元素原子的价电子排布与过渡元素原子的价电子排布有什么区别？2.同一主族元素原子的价电子排布有什么特点？主族序数与什么有关？3.同一族过渡元素原子的价电子排布有什么特点？其族序数与什么有关？【归纳总结】 族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关，同族元素
35、的价电子数目相同。主族元素的价电子全都排布在最外层的 ns 或 np 轨道上。主族元素所在的族的序数等于该元素原子的价电子数，元素的最外层电子即为价电子。对于过渡元素的原子，价电子排布为（n1）d 110 ns12 。虽然同一副族内不同元素原子的电子层数不同，价电子排布却基本相同，而且B B 副族的价电子的数目仍然与族第 20 页序数相同。例如，金属锰的价电子排布为 3d54s2，价电子数为 7，对应的族序数为B。价电子排布为（n1）d 68 ns2 的三个纵行统称为族。B 和B 则是根据 ns 轨道上是有一个还是有两个电子来划分的。【板书】2.族的划分（1）与原子的价电子数目和价电子排布密切
36、相关（2）主族元素：族的序数=价电子数，最外层电子即为价电子（3）过渡元素：价电子排布却基本相同， （n1）d 110 ns12BB 副族：价电子数=族序数 【指导阅读】核外电子排布与元素周期表的分区1.观察元素周期表中各族元素的价电子排布 2.尝试根据价电子排布的特点将周期表分区划分3.讨论 s 区、p 区、d 区、ds 区、f 区元素的价电子排布特点4.根据各区元素的价电子排布特点讨论各区元素的性质【例题】某元素原子共有 3 个价电子，其中一个价电子的四个量子数为 n3， l2， m2， ms+1/2 。试回答： （1）写出该元素原子核外电子排布式。（2）指出该元素的原子序数，在周期表中所
37、处的分区、周期数和族序数，是金属还是非金属以及最高正化合价。【解析】本题关键是根据量子数推出价电子排布，由此即可写出核外电子排布式及回答问题。由一个价电子的量子数可知，该电子为 3d 电子，则其它两个电子必为 4s 电子（因为E3dE 4s, 所以价电子排布为 3d14s2，核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d14s2。从而知原子序数为 21 ，处于周期表中的 d 区第 4 周期 B 族，是金属元素，最高正价为3。答案: 核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d14s2 原子序数为 21, 处于周期表中的 d 区第 4 周期 B 族，是金属元素，最高正价为3.【小结
38、】元素的位置与原子结构的关系： 周期序数由该元素原子中电子的最大主量子数决定；族序数由该元素原子的价电子数决定； 所在区由该元素原子价电子对应的角量子数决定。【板书设计】 二、核外电子排布与元素周期表第 21 页1.周期的划分（1）与能级组有关（2）每个周期所含元素总数恰好是原子轨道总数的 2 倍（3）主量子数（n）对应周期序数2.族的划分 （1）与原子的价电子数目和价电子排布密切相关（2）主族元素：族的序数=价电子数，最外层电子即为价电子（3）过渡元素：价电子排布却基本相同， （n1）d 110 ns12BB 副族：价电子数=族序数 第 2 节 原子结构与元素周期表第 3 课时 核外电子排布
39、与原子半径【教学目标】5. 了解原子半径的周期性变化，能用原子结构的知识解释主族元素原子半径周期性变化的原因；6. 明确原子结构的量子力学模型的建立使元素周期表的建立有了理论依据。【教学重难点】了解原子半径的周期性变化，能用原子结构的知识解释主族元素原子半径周期性变化的原因；【教师具备】多媒体课件【教学方法】讨论式 启发式【教学过程】【学生活动，教师可适当引导】先复习回顾了有关元素周期表的知识，然后利用鲍林近似能级图在交流研讨中我们知道了周期的划分与能级组有关，而且每个周期所含元素总数恰好是原子轨道总数的 2 倍，主量子数（n）对应周期序数。在族的划分讨论中我们又知道了族的划分与原子的价电子数
40、目和价电子排布密切相关；主族元素中有这样的关系：族的序数等于价电子数，最外层电子即为价电子；过渡元素则也有一些关系：价电子排布却基本相同， （n1）d110 ns12 ；BB 副族：价电子数等于族序数。最后还了解了 s 区、p 区、d 区、ds 区、f 区元素的价电子排布特点。第 22 页【联想质疑】我们知道，原子是一种客观实体，它的大小对其性质有着重要的影响。那么，人们常用来描述原子大小的“半径”是怎样测得的？元素的原子半径与原子的核外电子排布有关吗？在元素周期表中，原子半径的变化是否有规律可循？ 【复习回顾】让学生活动回忆必修课本中学过的对应的知识。在周期表中，同一周期从左到右，随着核电荷
41、数的递增原子半径逐渐减小；同一主族从上而下，随着核电荷数的递增原子半径逐渐增大。 其中影响原子半径的因素：电子层数相同，质子数越多，吸引力越大，半径越小；最外层电子数相同，电子层数越多，电子数越多，半径越大。还有一个比较半径大小的方法：首先比较电子层数，电子层数越多，半径越大；如果电子层数一样，则比较核电荷数，核电荷数越大，半径越小；如果电子层数和核电荷数都一样，那就比较最外层电子数，最外层电子数越多，半径越大。 【过渡】从现代量子力学理论中，我们知道核外电子是在具有一定空间范围的轨道上运动，而且是无规则的，我们只知道电子存在的概率，那整个原子的半径又是如何得到的呢？【学生阅读】课本 P17
42、的原子半径和追根寻源。【学生归纳，教师可适当引导】首先将原子假定为一个球体，然后采用一些方法进行测定。常用的一种方法是根据固态单质的密度算出 1mol 原子的体积，再除以阿伏加得罗常数，得到一个原子在固态单质中平均占有的体积，再应用球体的体积公式得到原子半径。还有一种方法是指定化合物中两个相邻原子的核间距为两个原子的半径之和，再通过实验来测定分子或固体中原子的核间距，从而求得相关原子的原子半径。有三种半径，分别为共价半径、金属半径和范德华半径。【讲解】共价半径由共用电子对结合（共价键）结合的两个原子核之间距离的一半，比如氢气(H 2)，两个氢原子共用一对电子形成，测得两原子间原子核距离，然后除
43、以 2 就得到一个半径，我们称之为共价半径。金属半径是金属晶体中两个相邻金属原子原子核距离的一半，这种半径比共价半径要大，因为金属原子与金属原子之间未共用电子，也就是两原子间没有重叠。 （可以画图来讲解）范德华半径或者简称范氏半径，主要针对的是那些单原子分子（稀有气体） ，也就是相邻两原子间距离的一半，所以范德华半径都比较大。第 23 页【板书】三、核外电子排布与原子半径 1. 原子半径共价半径金属半径 范德华半径【过渡】了解完原子半径之后，我们接下来要讨论元素的原子半径与原子的核外电子排布是否有关，并且得出结论。 【指导分析图 1-2-10 主族元素的原子半径变化示意图】1.观察同一周期元素
44、原子半径的变化.2.观察同一主族元素原子半径的变化.【师生共同分析归纳】1.同一周期主族元素原子半径从左到右逐渐变小,而且减小的趋势越来越弱。这是因为每增加一个电子，核电荷相应增加一个正电荷，正电荷数增大，对外层电子的吸引力增大，使外层的电子更靠近原子核，所以同一周期除了稀有气体外原子半径是逐渐减小的。但由于增加的电子都在同一层，电子之间也产生了相互排斥，就使得核电荷对电子的吸引力有所减弱。所以半径变化的趋势越来越小。 2.同一主族元素原子半径从上而下逐渐变小。这是因为没增加一个电子层，就使得核电荷对外层的电子的吸引力变小，而距离增加得更大，所以导致核对外层电子的吸引作用处于次要地位，原子半径
45、当然逐渐变小。【指导分析图 1-2-11】 【归纳】从总的变化趋势来看，同一周期的过渡元素，从左到右原子半径的减小幅度越来越小。【思考】为什么会有这种情况产生？【讲解】以第四周期为例，这是因为增加的电子都分布在 d 的轨道上，从钪到钒半径是逐渐减小的，由于 d 轨道的电子未充满，电子间的作用较小，而核电荷却依次增加，对外层电子第 24 页云的吸引力增大，所以原子半径依次减小。到铬原子时，d 轨道处于半充满状态，这种情况会使能量达到较低，核电荷虽然仍在增加，但对外层电子云的吸引力增大得并不多，所以使半径有些增大。到锰时，4s 轨道电子增加，电子间的作用，核电荷增加带来的核对电子的吸引作用减缓。铁
46、、钴、镍 d 轨道未处于半充满或全充满状态，核电荷增加带来的核对电子的吸引作用缓缓增加，所以半径又有所下降。而铜、锌 d 轨道处于全充满状态，处于能量较低状态所以又使半径增大。总之，在过渡元素中，外层电子对外层电子的排斥作用与核电荷增加带来的核对电子的吸引作用大致相当，使有效核电荷的变化幅度不大。【板书】2.原子半径的周期性变化 主族元素：同一周期从左到右逐渐减小，同一主族从上而下逐渐增大过渡元素：同一周期呈波浪式变化，同一族仍是从上而下递增【板书设计】三、核外电子排布与原子半径1原子半径共价半径 金属半径 范德华半径2.原子半径的周期性变化 主族元素：同一周期从左到右逐渐减小，同一主族从上而下逐渐增大过渡元素：同一周期呈波浪式变化，同一族仍是从上而下递增第 3 节 原子结构与元素性质第 1 课时 电离能及其变化规律【教学目标】 1.了解电离能的概念及内涵；
