1、 1 / 13教 案授课班级课题：第一节 原子结构（2）课 时知识与技能1、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布2、能用电子排布式表示常见元素（136 号）原子核外电子的排布3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理4、知道原子的基态和激发态的涵义5、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用过程与方法复习和沿伸、动画构造原理认识核外电子排布，亲自动手书写，体会原理教学目的 情感态度价值观充分认识原子构造原理，培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。重 点 电子排布式、能量最低原理、基态、激发态、光谱难 点 电子排布式知识结三、构造原理1构造原理
2、：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s2 / 13构与板书设计2、能级交错现象(从第 3 电子层开始)：是 指 电 子 层 数 较 大 的 某 些 轨 道 的能 量 反 低 于 电 子 层 数 较 小 的 某 些 轨 道 能 量 的 现 象 。电 子 先 填 最 外 层 的 ns， 后 填 次 外 层 的 （ n-1） d， 甚 至 填 入 倒 数 第 三 层的 （ n-2） f 的 规 律 叫 做 “能 级 交 错 ”3能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于
3、最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。4、对于同一电子亚层(能级)(等价轨道), 当电子排布为全充满、半充满或全空时,原子是比较稳定的。5、基态原子核外电子排布可简化为：稀有气体元素符号+外围电子(价电子、最外层电子)四、基态与激发态、光谱1、基态处于最低能量的原子。激发态当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。基态与激发态的关系： 2、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱3、光谱分析利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。教学过程教学步骤、内容
4、教学方法、手段、师生活动课前练习 理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下：投影3 / 131410621062622能 级 最 多 电子 数 74f54d34p53d1813sM812sL322能 层 最 多 电子 数1331原 子 轨 道 数 4s3p2p1s能 级 符 号NK能 层各 能 层 、 能 级 中 最 多 电 子 数 ：最 多 电 子 数 =原 子 轨 道 数 2能 量 ： 1s2s3s4s5s能 量 ： nsnpndnf能 量 ： 2p3p4p5p6p各 能 层 最 多 电 子 数
5、 =2(能 层 序 数 )2思考钾原子的电子排布为什么是 2、8、8、1 而非2、8、9？板书三、构造原理投影图 1-2 构造原理：讲在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序：电子最先排布在能量低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上。电子的排布遵循构造原理板书1构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s讲构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如 E(3d)E (4s)、E (4d)4 / 13E(5s)、E(5d) E (6s)、E(6
6、d)E (7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。板书2、能级交错现象(从第 3 电子层开始)：是 指 电 子 层数 较 大 的 某 些 轨 道 的 能 量 反 低 于 电 子 层 数 较 小 的 某 些 轨 道能 量 的 现 象 。电 子 先 填 最 外 层 的 ns， 后 填 次 外 层 的 （ n-1） d， 甚 至 填入 倒 数 第 三 层 的 （ n-2） f 的 规 律 叫 做 “能 级 交 错 ”知识拓展1 、 主 量 子 数 和 角 量 子 数 之 和 越 大 ， 能 量 越 高2、 主 量 子 数 和 角 量 子 数 之 和 相 等 时 ， 主 量 子 数 越
7、大 ，能 量 越 高例 如 ， 4s 轨 道 主 量 子 数 和 角 量 子 数 之 和 为 4， 3d 轨道 主 量 子 数 和 角 量 子 数 之 和 为 5， 于 是 4s 轨 道 的 能 量 低于 3d 轨 道 的 能 量 ； 而 3d 轨 道 和 4p 轨 道 主 量 子 数 和 角 量子 数 之 和 均 为 5， 但 4p 轨 道 的 主 量 子 数 更 大 ， 于 是 4p 轨道 的 能 量 高 于 3d 轨 道 的 能 量讲自 然 界 一 个 普 遍 的 规 律 是 “能 量 越 低 越 稳 定 ”。 原 子中 的 电 子 也 是 如 此 。 在 不 违 反 保 里 原 理 的
8、 条 件 下 ， 电 子 优先 占 据 能 量 较 低 的 原 子 轨 道 ， 使 整 个 原 子 体 系 能 量 处 于 最低 ， 这 样 的 状 态 是 原 子 的 基 态 。板书3能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。讲一切自然变化进行的方向都是使能量降低，因为能量较低的状态比较稳定，此谓能量最低原理。人是自然界的一员，我想也应该适用于此原理。所以人才会通过各种方式发泄和排解自己的各种能量。这其中包括喜怒哀乐等情绪以运动。不过释放能量的方式还是要注意的，如小孩本身不能存储过多的
9、情绪，想哭就哭、想笑就笑，没有太大的冲击；而5 / 13成人能够容纳很多的能量，所以感情更深沉丰富。但也有弊端，如果这些能量不能合理的排解，一旦冲垮理智的大坝，江河泛滥，后果不堪设想。我想在我们提升自身修养与胸怀的同时，一定要时刻注意心理能量的警戒线，及时合理宣泄自身的情绪。有容乃大，无欲则刚。投影部分原子的电子排布式，空着的自己填上：原子序数元素名称元素符号电子排布K L M N O1 氢 H 1s12 氦 He 1s23 锂 Li 1s2 2s14 铍 Be5 硼 B 1s2 2s22p110 氖 Ne 1s2 2s22p611 钠 Na12 镁 Mg 1s2 2s22p6 3s213 铝
10、 Al思考与交流查元素周期表中铜、金、银外围电子排布，它们是否符合构造原理，你从中总结出什么规律？Cu：Ar3d 104s1 AgKr 4d105s1 AuXe 5d106s1，如 Cu根据构造原理先排 4s 再排 3d，实际上采取了 3d 全充满， 4s半充满的状态。板书 4、对于同一电子亚层(能级)(等价轨道),当电子排布为全充满、半充满或全空时,原子是比较稳定的。投影相对稳定的状态有：全充满：p 6,d10,f14。全空：6 / 13p0,d0,f0。半充满：d 5,f7。思考与交流元素周期表中钠的电子排布写成Ne3s 1，是什么意义？模仿写出 8 号、14 号、26 元素简化的电子排布
11、式？稀有气体结构，O：He 2s22p4 Si：Ne 3s23p2 Fe：Ar 3d 64s2。讲上式方括号里的符号的意义是：该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构板书5、基态原子核外电子排布可简化为：稀有气体元素符号+外围电子(价电子、最外层电子 )讲即将基态电子的原子排布式中与稀有气体相同的部分用该稀有气体的元素符号表示。 投影小结构造原理中排布顺序的实质-各能级的能量高低顺序 1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： nsnpndnf2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4d3) 不同层不同能级可由下面的公式得出: ns (n-2)f (n-1)
12、d np (n 为能层序数)随堂练习 写出 17Cl（氯） 、 21Sc(钪)、 35Br（溴）的电子排布氯：1s 22s22p63s23p5钪：1s 22s22p63s23p63d14s2溴：1s 22s22p63s23p63d104s24p5知识拓展原子最外层、次外层及倒数第三层最多容纳电子数的解释：1、依据：构造原理中的排布顺序，其实质是各能级的能量高低顺序可由公式得出：ns (n-2)f (n-1)d np2、解释：(1) 最外层由 ns,np 组成，电子数不大于 2+6=8(2) 次外层由 (n-1)s(n-1)p(n-1)d 组成，所容纳的电子数不大于2+6+10=187 / 13
13、(3) 倒数第三层由(n-2)s(n-2)p(n-2)d(n-2)f 组成，电子数不大于 2+6+10+14=32过渡通过上节课学习我们知道，电子排布都遵循能量最低原理，我们学习第四部分。板书四、基态与激发态、光谱讨论节日五颜六色的焰火是否是化学变化？若不是化学变化，与电子存在什么关系？（参阅课本） 。讲 节日焰火与核外电子发生跃迁有关板书1、基态 处于最低能量的原子。激发态当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。基态与激发态的关系： 讲 各种焰色反应是由对应的各种元素决定的。钙、锶、钡以及碱金属的挥发性化合物在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激发到了高
14、态，该电子处于激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10 s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长的光能形式释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。 投影图 1-4 激光的产生与电子跃迁有关8 / 13问同学们都听说过 “光谱”一词，什么是光谱呢？板书2、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱讲资料：1868 年 8 月 18 日，法国天文学家詹森赴印度观察日全食，利用分光
15、镜观察日珥，从黑色月盘背面如出的红色火焰，看见有彩色的彩条，是太阳喷射出来的帜热其他的光谱。他发现一条黄色谱线，接近钠光谱总的 D1 和 D2 线。日蚀后，他同样在太阳光谱中观察到这条黄线，称为 D3 线。1868 年 10 月 20 日，英国天文学家洛克耶也发现了这样的一条黄线。经过进一步研究，认识到是一条不属于任何已知元素的新线，是因一种新的元素产生的，把这个新元素命名为 helium，来自希腊文 helios（太阳） ，元素符号定为 He。这是第一个在地球以外，在宇宙中发现的元素。为了纪念这件事，当时铸造一块金质纪念牌，一面雕刻着驾着四匹马战车的传说中的太阳神阿波罗（Apollo）像，另
16、一面雕刻着詹森和洛克耶的头像，下面写着：1868 年 8 月 18 日太阳突出物分析。投影发射光谱与吸收光谱9 / 13锂 、 氦 、 汞 的 发 射 光 谱锂 、 氦 、 汞 的 吸 收 光 谱特 征 :暗 背 景 , 亮 线 , 线 状 不 连 续特 征 :亮 背 景 ,暗 线 ,线 状 不 连 续讲原子光谱可分为发射光谱和吸收光谱板书3、原子光谱的分类：(1)物 体 发 光 直 接 产 生 的 光 谱 叫 做 发 射 光 谱(2)吸 收 光 谱 讲 发 射 光 谱 ： 处 于 高 能 级 的 原 子 或 分 子 在 向 较 低 能 级跃 迁 时 产 生 辐 射 ， 将 多 余 的 能 量
17、 发 射 出 去 形 成 的 光 谱 。 大量 处 于 激 发 态 的 原 子 会 发 出 各 不 相 同 的 谱 线 组 成 了 氢 原 子光 谱 的 全 部 谱 线 ， 由 于 产 生 的 情 况 不 同 ， 发 射 光 谱 又 可 分为 连 续 光 谱 和 明 线 光 谱讲处 于 基 态 和 低 激 发 态 的 原 子 或 分 子 吸 收 具 有 连 续 分布 的 某 些 波 长 的 光 而 跃 迁 到 各 激 发 态 ， 形 成 了 按 波 长 排 列的 暗 线 或 暗 带 组 成 的 光 谱 。讲光谱分为连续光谱和线状光谱，氢原子光谱为线状光谱。线状光谱具有特定波长、彼此分离的谱线所
18、组成的光谱(上图 )。连续光谱由各种波长的光所组成，且相近的波长差别极小而不能分辨所得的光谱.如阳光形成的光谱投影10 / 13为 什 么 氢 光 谱 是 线 状 光 谱 ？n=43n=21吸 收 能 量 释 放 能 量 氢 原 子 从 一 个 电 子层 跃 迁 到 另 一 个 电子 层 时 ， 吸 收 或 释放 一 定 的 能 量 ， 就会 吸 收 或 释 放 一 定波 长 的 光 ，所 以 得 到 线 状 光 谱投影讲各种焰色反应是由对应的各种元素决定的。钙、锶、钡以及碱金属的挥发性化合物在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激发到了高态，该电子处于激发态；处于激发态的电子是十分
19、不稳定的，在极短的时间内（约10s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长的光能形式释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。 投影11 / 13氢 发 射 光 谱氢 吸 收 光 谱锂 吸 收 光 谱锂 发 射 光 谱钠 吸 收 光 谱板书3、光谱分析 利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。讲各元素的光谱是不同的，就像是元素的“指纹” ，可以用来鉴别元素。甚至可以根据光谱发现新的元素。讲通过原子光谱发现许多元素：如：铯（1860 年）和铷（1861 年） ，其光谱中有
20、特征的篮光和红光。又如：1868 年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等阅读科学史话 玻尔与光谱。体会“ 类比”是一种科学思维方法；体会理论对实验的指导意义。12 / 13随堂练习 1、同一原子的基态和激发态相比较 （ ） A、基态时的能量比激发态时高 B、基态时比较稳定C、基态时的能量比激发态时低 D、激发态时比较稳定2、生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是（ ） A、钢铁长期使用后生锈 B、节日里燃放的焰火C、金属导线可以导电 D、夜空中的激光3、当碳原子的核外电子排布由 1s22s22p2 转变为 1s22s12p3 时，
21、下列说法正确的是（ ）A碳原子由基态变为激发态 B碳原子由激发态变为基态C碳原子要从外界环境中吸收能量 D碳原子要向外界环境释放能量4、请根据构造原理，写出下列基态原子的电子排布式（1）N （2）Ne（3）Br （4）Ca5、若某基态原子的外围电子排布为 4d15s2，则下列说法正确的是A该元素基态原子中共有 3 个电子 B该元素原子核外有 5 个电子层C该元素原子最外层共有 3 个电子 D该元素原子 M 能层共有 8 个电子6、某元素的激发态原子的电子排布式为 1s 22s 2p 63s 23p 34s1，则该元素基态原子的电子排布式为 ；元素符号为 。7、根据构造原理写出 11、16、36 号元素的基态的电子排布教学回顾：13 / 13本节课的设计，为了避免枯燥，采用了探究性学习方法，由浅入深，步步引入，在旧知识的基础上发现新的问题，在师生的共同努力下分析问题、大胆猜测，到最终将问题解决。问题解决后，引出了新的知识，教师适时对新知识进行分析和讲解。随后，经过思考与交流，学生对于新知识的认识更进一步，由感性认识上升到理性认识。希望通过本课时，让学生认识并掌握构造原理，能运用构造原理写出原子的电子排布式；熟悉探究性学习的方法；与旧知识比较，感受到知识不断的扩展与深入；经过思考交流，全面认识构造原理，培养学生科学的学习观。
