高三化学《原子结构模型》教案
文档属性
| 名称 | 高三化学《原子结构模型》教案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 22.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2012-10-20 17:50:44 | ||
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文档简介
原子结构模型
山东省福山第一中学 赵伟红
教材依据
版本： 化学 物质结构与性质（选修）
山东科学技术出版社
第一章 原子结构
第1节 原子结构模型 第2课时
设计思想
本节包括两部分内容：①玻尔原子结构模型②原子结构的量子力学模型。在《化学2（必修）》中学生已经了解了一些有关卢瑟福模型和玻尔模型的简单知识，本节教材的编写是将原子结构模型建立在量子力学的基础上，重点探讨核外电子的运动状态。由于原子结构的量子力学模型较为抽象，本节教材就从光谱事实引出矛盾，并用四个量子数解释光谱事实，深入浅出的引导学生逐步建立起原子结构的量子力学模型。
本节课计划3课时。
第1课时：玻尔原子结构模型
本节课主要是了解玻尔原子结构模型，并能用它来解释氢原子光谱。
第2课时：原子结构的量子力学模型
本节课主要是认识原子结构的量子力学模型，使学生学会用四个量子数来描述核外电子的运动状态。利用“联想质疑”提出问题使学生认识到玻尔原子结构模型无法解释复杂的原子光谱，需要新的理论，可以起到导入新课的作用。
第3课时：原子轨道和电子云的特点
本节课先对四个量子数做总结，起到进一步加深理解的作用。然后介绍原子轨道和电子云表示的含义。
教案示例：
第2课时：原子结构的量子力学模型
[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
[教学重点、难点]
了解n、l、m决定核外电子的空间运动状态即原子轨道，n、l、m、ms四个量子数共同确定了包括自旋在内的核外电子的运动状态。
[教学准备]
复习第1课时预习第2课时
[教学过程]
教学环节 教学活动 学生活动 设计意图
知识回顾：引入新课： 提出问题：利用玻尔理论解释氢原子光谱是线状光谱的事实。提出问题：玻尔只引入一个量子数n,能比较好地解释了氢原子线状光谱产生的原因，但复杂的光谱解释不了。如课本P5联想质疑提出的三个问题：①钠原子光谱从n=4状态跃迁到n=3状态会产生两(多)条谱线．②氢原子光谱在n=2到n=1之间谱线实际上是两条靠得非常近的谱线．③在外磁场存在时原子光谱的谱线可能会分裂成多条谱线。如何解释这一系列问题？教师指出：20世纪20年代中期建立的量子力学理论，引入了四个量子数，圆满地解释了原子光谱的实验事实，成为现代化学的理论基础。量子力学中单个电子的空间运动状态可以用原子轨道来描述，而每一个原子轨道由三个量子数n、 l、m共同描述。 学生回答。调动学生思考的积极性，急于知道答案。学生会急于了解四个量子数的含义。 复习上一课时知识。引出新课内容。
主量子数 教师介绍：主量子数n：表示电子离核的远近，n越大，电子离核越远，能量越高；取n=1，2，3，4，5 …（正整数）符号分别为：K，L，M，N，O … 表示电子层。练习:下列各层电子能量的从高到低的顺序是 A. M层 B . K层 C . N层 D . L层 有以前的基础，学生很容易理解主量子数的意义。学生判断回答。 加深主量子数的理解。
角量子数 2.角量子数l :①描述原子轨道的形状．② l 取值为0，１，２，３…(n-1)，共n个数值．③符号分别为 s，p， d， f … 等．④若电子n、 l 的相同，则电子的能量相同．在一个电子层中，l 的取值有多少个，表示电子层有多少个不同的能级．练习:找出下列条件下能级的数目,并写出其能级的符号：A. n=1 （1 ， 1s） B. n=2 （2 ， 2s 2p）C. n=3 （3 ， 3s 3p 3d） D. n=4 （4， 4s 4p 4d 4f）（引导学生总结规律：每层的能级数值=电子层数）知识应用：疑问①如何解释？ 学生能理解角量子数与主量子数共同确定电子的能量，且角量子数的取值与主量子数有关。引导学生回答A、B，然后自己回答学生回答 n=3 的电子层有3s、 3p、3d三个能级； n=4的电子层有 4s、4p、4d、4f能级，因而在跃迁时会释放多种不同能量，产生多条谱线。 让学生了解角量子数与主量子数及其相互关系，以及它们与电子能量的关系。在练习中巩固知识。同时可以解决疑问①，使学生获得成功的喜悦，进而提高学习的兴趣与信心。
磁量子数 提出问题：科学家发现，在没有外磁场时，量子数n、l已能确定电子能量了，而有外磁场时，n、l相同的电子跃迁时，谱线发生分裂，怎样解释？ m=1l=1 m=0 m=-1l=0无外磁场 有外磁场教师介绍：用磁量子数来标记这些状态，解释外磁场中谱线分裂的问题。3.磁量子数m: ①描述磁场中原子轨道的能量状态②m可以取0、±1、±2 … ±l共(2l +1)个数值。 如l =0, m只可以取0,对应的谱线只有一条。 如l =1, m可以取0, ±1,对应的谱线有三条。 n、 l 、m确定,原子轨道就确定了。.知识应用：疑问②如何解释？ 学生可能会想到是因为外加磁场的原因使同能级的电子能量发生了变化。学生了解外磁场中电子的能量由n、 l 、m共同确定，且m的取值与l的大小有关。学生能利用磁量子数解释谱线分裂的问题。 提出新问题，引入磁量子数的讨论。让学生了解磁量子数，并明确在外磁场中电子的能量由n、 l 、m共同确定。让学生在解决实际问题中巩固知识。
原子轨道的介 绍 教师介绍：原子轨道——n、 l 、m共同确定的电子在核外空间运动的状态称为原子轨道，表示电子的空间运动状态。介绍原子轨道的符号和原子轨道的数目。 n=1 ： 1s （1个） n=2 ： 2s、2px 、2py 、2pz （ 4个）（引导学生总结规律:每层的原子轨道数为层数的平方n2） 学生在教师的引导下求出原子轨道的数目并写出符号。 理解原子轨道的含义，明确原子轨道的确定。
自旋量子数 提出问题：如何解释疑问③？教师介绍：4.自旋量子数ms:描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态(简称为电子自旋状态). 处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种. 分别用ms= +1/2 (通常用符号↑表示). ms = -1/2 (通常用符号↓表示).注意:自旋并不是”自转”,实际意义更为深远. 学生可能会认识到自旋运动的存在微小地影响电子的能量。 了解自旋磁量子数。
四个量子数的总结 教师总结：电子的运动状态要由n、 l 、m、ms四个量子数共同描述。表格总结量子数和原子轨道的关系：nlm原子轨道ms取值符号取值符号取值符号数目取值1K0s01s1±1/22L0s02s4±1/21p0、±12px2py2pz±1/23M0s03s9±1/21p0, ±13px3py3pz±1/22d0, ±1±2不要求掌握±1/2 学生记忆原子轨道符号 方便学生找出规律：每层的原子轨道数为层数的平方n2
巩固练习：1.下列各电子层，不包含d能级的是（ ）。 A.N电子层 B. M电子层 C. L电子层 D. K电子层2.下列能级中，轨道数为5的是（ ）。
A.s能级 B.p能级 C.d能级3.以下各能级能否存在？如果能存在，各包含多少轨道？（1）2s （2）2d （3）4p（4）5d4.写出下列各组量子数表示的原子轨道的符号。（1）n=1，l = 1 （2）n=4，l = 0 （3）n=5，l = 2 5.下列几组量子数能够同时存在的是（ ）。 A. 3、2、 2、 -1/2 B. 3、0、-1、+1/2 C. 2、2、 2、 2 D. 1、0、 0、 0 学生回答 对本节课知识系统练习
板书设计：
主量子数n —确定电子层
确定能级 确定原子轨道
角量子数l 确定电子的
电子核外运动状 运动状态
磁量子数m
自旋量子数ms
[教学反思 ]
本节课理论性的知识比较多，学生学起来枯燥乏味，可以充分利用联想质疑所提出的问题，引出四个量子数的介绍，并在后面逐个解决该问题，从而激发学生的学习兴趣，让其享受成功的喜悦。初次接触四个量子数，学生在理解时会有一些困难，不知道学完后有什么用处，这需要加强一些练习，帮助学生消化。
山东省福山第一中学 赵伟红
教材依据
版本： 化学 物质结构与性质（选修）
山东科学技术出版社
第一章 原子结构
第1节 原子结构模型 第2课时
设计思想
本节包括两部分内容：①玻尔原子结构模型②原子结构的量子力学模型。在《化学2（必修）》中学生已经了解了一些有关卢瑟福模型和玻尔模型的简单知识，本节教材的编写是将原子结构模型建立在量子力学的基础上，重点探讨核外电子的运动状态。由于原子结构的量子力学模型较为抽象，本节教材就从光谱事实引出矛盾，并用四个量子数解释光谱事实，深入浅出的引导学生逐步建立起原子结构的量子力学模型。
本节课计划3课时。
第1课时：玻尔原子结构模型
本节课主要是了解玻尔原子结构模型，并能用它来解释氢原子光谱。
第2课时：原子结构的量子力学模型
本节课主要是认识原子结构的量子力学模型，使学生学会用四个量子数来描述核外电子的运动状态。利用“联想质疑”提出问题使学生认识到玻尔原子结构模型无法解释复杂的原子光谱，需要新的理论，可以起到导入新课的作用。
第3课时：原子轨道和电子云的特点
本节课先对四个量子数做总结，起到进一步加深理解的作用。然后介绍原子轨道和电子云表示的含义。
教案示例：
第2课时：原子结构的量子力学模型
[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
[教学重点、难点]
了解n、l、m决定核外电子的空间运动状态即原子轨道，n、l、m、ms四个量子数共同确定了包括自旋在内的核外电子的运动状态。
[教学准备]
复习第1课时预习第2课时
[教学过程]
教学环节 教学活动 学生活动 设计意图
知识回顾：引入新课： 提出问题：利用玻尔理论解释氢原子光谱是线状光谱的事实。提出问题：玻尔只引入一个量子数n,能比较好地解释了氢原子线状光谱产生的原因，但复杂的光谱解释不了。如课本P5联想质疑提出的三个问题：①钠原子光谱从n=4状态跃迁到n=3状态会产生两(多)条谱线．②氢原子光谱在n=2到n=1之间谱线实际上是两条靠得非常近的谱线．③在外磁场存在时原子光谱的谱线可能会分裂成多条谱线。如何解释这一系列问题？教师指出：20世纪20年代中期建立的量子力学理论，引入了四个量子数，圆满地解释了原子光谱的实验事实，成为现代化学的理论基础。量子力学中单个电子的空间运动状态可以用原子轨道来描述，而每一个原子轨道由三个量子数n、 l、m共同描述。 学生回答。调动学生思考的积极性，急于知道答案。学生会急于了解四个量子数的含义。 复习上一课时知识。引出新课内容。
主量子数 教师介绍：主量子数n：表示电子离核的远近，n越大，电子离核越远，能量越高；取n=1，2，3，4，5 …（正整数）符号分别为：K，L，M，N，O … 表示电子层。练习:下列各层电子能量的从高到低的顺序是 A. M层 B . K层 C . N层 D . L层 有以前的基础，学生很容易理解主量子数的意义。学生判断回答。 加深主量子数的理解。
角量子数 2.角量子数l :①描述原子轨道的形状．② l 取值为0，１，２，３…(n-1)，共n个数值．③符号分别为 s，p， d， f … 等．④若电子n、 l 的相同，则电子的能量相同．在一个电子层中，l 的取值有多少个，表示电子层有多少个不同的能级．练习:找出下列条件下能级的数目,并写出其能级的符号：A. n=1 （1 ， 1s） B. n=2 （2 ， 2s 2p）C. n=3 （3 ， 3s 3p 3d） D. n=4 （4， 4s 4p 4d 4f）（引导学生总结规律：每层的能级数值=电子层数）知识应用：疑问①如何解释？ 学生能理解角量子数与主量子数共同确定电子的能量，且角量子数的取值与主量子数有关。引导学生回答A、B，然后自己回答学生回答 n=3 的电子层有3s、 3p、3d三个能级； n=4的电子层有 4s、4p、4d、4f能级，因而在跃迁时会释放多种不同能量，产生多条谱线。 让学生了解角量子数与主量子数及其相互关系，以及它们与电子能量的关系。在练习中巩固知识。同时可以解决疑问①，使学生获得成功的喜悦，进而提高学习的兴趣与信心。
磁量子数 提出问题：科学家发现，在没有外磁场时，量子数n、l已能确定电子能量了，而有外磁场时，n、l相同的电子跃迁时，谱线发生分裂，怎样解释？ m=1l=1 m=0 m=-1l=0无外磁场 有外磁场教师介绍：用磁量子数来标记这些状态，解释外磁场中谱线分裂的问题。3.磁量子数m: ①描述磁场中原子轨道的能量状态②m可以取0、±1、±2 … ±l共(2l +1)个数值。 如l =0, m只可以取0,对应的谱线只有一条。 如l =1, m可以取0, ±1,对应的谱线有三条。 n、 l 、m确定,原子轨道就确定了。.知识应用：疑问②如何解释？ 学生可能会想到是因为外加磁场的原因使同能级的电子能量发生了变化。学生了解外磁场中电子的能量由n、 l 、m共同确定，且m的取值与l的大小有关。学生能利用磁量子数解释谱线分裂的问题。 提出新问题，引入磁量子数的讨论。让学生了解磁量子数，并明确在外磁场中电子的能量由n、 l 、m共同确定。让学生在解决实际问题中巩固知识。
原子轨道的介 绍 教师介绍：原子轨道——n、 l 、m共同确定的电子在核外空间运动的状态称为原子轨道，表示电子的空间运动状态。介绍原子轨道的符号和原子轨道的数目。 n=1 ： 1s （1个） n=2 ： 2s、2px 、2py 、2pz （ 4个）（引导学生总结规律:每层的原子轨道数为层数的平方n2） 学生在教师的引导下求出原子轨道的数目并写出符号。 理解原子轨道的含义，明确原子轨道的确定。
自旋量子数 提出问题：如何解释疑问③？教师介绍：4.自旋量子数ms:描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态(简称为电子自旋状态). 处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种. 分别用ms= +1/2 (通常用符号↑表示). ms = -1/2 (通常用符号↓表示).注意:自旋并不是”自转”,实际意义更为深远. 学生可能会认识到自旋运动的存在微小地影响电子的能量。 了解自旋磁量子数。
四个量子数的总结 教师总结：电子的运动状态要由n、 l 、m、ms四个量子数共同描述。表格总结量子数和原子轨道的关系：nlm原子轨道ms取值符号取值符号取值符号数目取值1K0s01s1±1/22L0s02s4±1/21p0、±12px2py2pz±1/23M0s03s9±1/21p0, ±13px3py3pz±1/22d0, ±1±2不要求掌握±1/2 学生记忆原子轨道符号 方便学生找出规律：每层的原子轨道数为层数的平方n2
巩固练习：1.下列各电子层，不包含d能级的是（ ）。 A.N电子层 B. M电子层 C. L电子层 D. K电子层2.下列能级中，轨道数为5的是（ ）。
A.s能级 B.p能级 C.d能级3.以下各能级能否存在？如果能存在，各包含多少轨道？（1）2s （2）2d （3）4p（4）5d4.写出下列各组量子数表示的原子轨道的符号。（1）n=1，l = 1 （2）n=4，l = 0 （3）n=5，l = 2 5.下列几组量子数能够同时存在的是（ ）。 A. 3、2、 2、 -1/2 B. 3、0、-1、+1/2 C. 2、2、 2、 2 D. 1、0、 0、 0 学生回答 对本节课知识系统练习
板书设计：
主量子数n —确定电子层
确定能级 确定原子轨道
角量子数l 确定电子的
电子核外运动状 运动状态
磁量子数m
自旋量子数ms
[教学反思 ]
本节课理论性的知识比较多，学生学起来枯燥乏味，可以充分利用联想质疑所提出的问题，引出四个量子数的介绍，并在后面逐个解决该问题，从而激发学生的学习兴趣，让其享受成功的喜悦。初次接触四个量子数，学生在理解时会有一些困难，不知道学完后有什么用处，这需要加强一些练习，帮助学生消化。