2019-2020年高中化學(xué)《原子核外電子運(yùn)動(dòng)》教案4 蘇教版選修3.doc
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2019-2020年高中化學(xué)《原子核外電子運(yùn)動(dòng)》教案4 蘇教版選修3 【課標(biāo)要求】 1.了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)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(jí)分布，能用電子排布式表示常見(jiàn)元素（1～36號(hào)）原子核外電子的排布。 【教材內(nèi)容展示】 一、人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)歷史 1．認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的歷史（第一節(jié)已學(xué)） 2．以氫原子為例，簡(jiǎn)述原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方法——電子云。 二、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)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(jià)電子 3．軌道表示式 【教學(xué)內(nèi)容選取建議】 1.建議補(bǔ)加“電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)”。 2.一定要充分利用實(shí)驗(yàn)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(wú)味。 3.對(duì)各電子層包含何種原子軌道（形狀）及其軌道的個(gè)數(shù)（伸展方向），是一難點(diǎn)，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(wèn)題情景、步步引導(dǎo)、歸納規(guī)律，以講細(xì)、講透。如s軌道呈球形而不是圓形，p軌道的三個(gè)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(jià)鍵形成問(wèn)題。再如：第n電子層包含n種原子軌道、n2個(gè)軌道、最多容納2 n2個(gè)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(gè)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(gè)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(lái)講，這樣既使能量高低問(wèn)題學(xué)習(xí)完整，又可在下一課時(shí)有較多的時(shí)間學(xué)習(xí)重點(diǎn)——核外電子排布規(guī)律和電子排布式、軌道表示式書(shū)寫(xiě)。 5.在練習(xí)原子的電子排布式、軌道表示式書(shū)寫(xiě)的同時(shí)，順便提及成對(duì)電子、未成對(duì)電子、和簡(jiǎn)單離子的電子排布式、軌道表示式的書(shū)寫(xiě)。 6. 對(duì)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(shí)”概念應(yīng)強(qiáng)調(diào)內(nèi)層 電子達(dá)稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分。電子排布式≠原子實(shí)+外圍電子排布式，如Br [Ar]3d104s24p5 （溴的外圍電子排布式是4s24p5），對(duì)離子的電子排布式最好不要寫(xiě)成原子實(shí)形式，若要寫(xiě)，也不能寫(xiě)成 Na+ [Ne] Br- [Kr],而應(yīng)寫(xiě)成Na+ [He]2s22p6 Br- [Ar]3d104s24p6 7. 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(guò)來(lái)講。這樣也便于完整知識(shí)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(huì)發(fā)生躍遷，了解其簡(jiǎn)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(bǔ)充：當(dāng)電子填充時(shí)應(yīng)按軌道能量高低順序，而當(dāng)原子或離子失電子時(shí)應(yīng)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(gè)電子。必要時(shí)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?yàn)殂@穿效應(yīng)），一旦當(dāng)3d軌道上填充電子后，由于它對(duì)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(xiě)電子排布式時(shí)不要寫(xiě)為： Fe 1s22s22p63s23p64s23d6的問(wèn)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(yùn)動(dòng)學(xué)案 【課標(biāo)要求】 1.了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)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(jí)分布能用電子排布式表示常見(jiàn)元素（1～36號(hào)）原子核外電子的排布。 （第一課時(shí)） [思考] 1.核外電子質(zhì)量小帶負(fù)電荷，運(yùn)動(dòng)范圍小，速度快，是否遵循宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？電子在核外運(yùn)動(dòng)時(shí)是否有一定的規(guī)律？ 2.科學(xué)家是采取什么方法來(lái)研究電子在核外運(yùn)動(dòng)的？ 3.關(guān)于電子在核外的運(yùn)動(dòng)，你現(xiàn)在已經(jīng)知道哪些規(guī)律？ 一、核外電子的運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)： 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(yùn)轉(zhuǎn)。不遵循宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（不能測(cè)出在某一時(shí)刻的位置、速度，即不能描畫(huà)出它的運(yùn)動(dòng)軌跡）。 2.可用統(tǒng)計(jì)（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(fù)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(diǎn)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(gè)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(guò)8個(gè)（K為最外層時(shí)不超過(guò)2個(gè)），次外層不超過(guò)18個(gè)，倒數(shù)第三層不超過(guò)32個(gè)。 [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(yùn)動(dòng)的？能量一樣嗎？運(yùn)動(dòng)區(qū)域的形狀一樣嗎？ （3）為什么每個(gè)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(guò)8個(gè)（K為最外層時(shí)不超過(guò)2個(gè)）？ 二、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征 （一）電子層：分層依據(jù)：能量的較大差別；電子運(yùn)動(dòng)的主要區(qū)域或離核遠(yuǎn)近的不同。 （二）原子軌道 [思考] 寫(xiě)出氖原子的電子層結(jié)構(gòu)。氖原子第二電子層的8個(gè)電子是怎樣運(yùn)動(dòng)的？它們的能量都一樣嗎？它們運(yùn)動(dòng)的區(qū)域一樣嗎？ 量子力學(xué)研究表明：這8個(gè)電子從能量上分為兩組。一組有2個(gè)能量相同的電子，另一組有6個(gè)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(gè)電子的能量）。這是什么原因呢？ [展示] 某原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)圖。 [思考] （1）該原子核外有幾個(gè)電子層？ （2）各電子層上電子的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)區(qū)域有無(wú)相同形狀？但是否在同一方向上？ （4）已知該原子是鎂，且每個(gè)區(qū)域都是由兩個(gè)電子形成，請(qǐng)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(huì)有兩個(gè)電子？ 為了描述電子在某一層中運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(duì)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(duì)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(xiě)一寫(xiě)。 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(gè)數(shù)。 s軌道是球形對(duì)稱的，只有1個(gè)軌道。 p軌道在空間有x、y、z3個(gè)伸展方向，所以p軌道含3個(gè)軌道，分別記作：px、py、pz。 d軌道有 個(gè)（這其中也存在明顯的規(guī)律，試著寫(xiě)寫(xiě)）伸展方向，即d軌道含 個(gè)軌道。 f軌道有 個(gè)伸展方向，即f軌道含 個(gè)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) 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(xiě)下空 1s﹤2s﹤2p﹤3s﹤3p﹤_______________________________________________…。 介紹一種能級(jí)圖——易畫(huà)好記 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p [說(shuō)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(yùn)動(dòng)，而且還做自旋運(yùn)動(dòng)。電子的自旋有兩種狀態(tài)，通常采用 來(lái)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由哪幾個(gè)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(shí)小結(jié)] 原子核外電子的運(yùn)動(dòng) 一、電子的運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 二、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)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：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(jiàn)教材P12表格 4．原子軌道能量高低的規(guī)律： ns下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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