原子结构
第一课时
一、学习目标1、复习元素周期表的基本结构和元素的核外电子排布基本规律。
2、认识原子的能层和能级以及构造原理和电子排布式。
二、自主梳理
1.原子序数：含义：
(1) 原子序数与构成原子的粒子间的关系：
原子序数＝ ＝ ＝ 。
（2）原子组成的表示方法
a. 原子符号： AzX A z ，中子数=
2.元素周期表：（1）编排原则：把 相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行叫周期；再把不同横行中 相同的元素，按电子层数递增的顺序有上到下排成纵行，叫族。
（2）结构： 各周期元素的种数 0族元素的原子结构示意图
第一周期
第二周期
第三周期
第四周期
第五周期
第六周期
不完全周期 第七周期
②族 族序数用 罗马数字 表示；主族用 表示；副族用 表示。
主族 个
副族 个
第VIII族是第 纵行
零族是第 纵行
阿拉伯数字： 1 2 3 4 5 6 7 8
罗马数字：
（3）元素周期表与原子结构的关系：
①周期序数＝ ②主族序数 ＝ 原子 电子数 ＝ 元素 化合价
(4)元素族的别称：①第ⅠA族： 第IIA族：碱土金属 ②第ⅦA 族：
③第0族：
3、核外电子排布的规律：
（1）
（2）
（3）
三、重点领悟
1、进一步认识原子核外电子的分层排布，知道原子核外电子的能层分布及其能量关系
2、能用符号表示原子核外的不同能级，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
3、 能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布
方法引领
复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。
一、原子结构理论发展
[复习]必修中学习的原子核外电子排布规律：
1、核外电子排布的一般规律
(1) 能量最低:核外电子总是尽量先排布在能量较 的电子层，由里向外，依次排布。
(2)最多:各电子层最多容纳 个电子。
(3)不超：最外层电子数不能超过 个(K层为最外层时不能超过2个电子
次外层不超过 个，倒数第三层不能超过 个。
※说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子。
二、能层与能级
能层
一
二
三
四
五
六
七
……
符号
K
L
M
N
O
P
Q
……
最多电子数
……
能量高低
由 到
能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：
能 层
K
L
M
N
O
……
能 级
……
……
最多电子数
……
……
各能层电子数
……
小结：（1）每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……
（2）能级符号的具体含义：
1S2表示的含义是： ；
2P6表示的含义是：
（3）s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍
三、构造原理与电子排步式
构造原理示意图
探究提升 各能层分别有多少个能级？能级与能层的序数间存在什么关系？各个能级能容纳的电子数分别是多少？
每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……。
任一能层的能级总是先从s 能级开始，且该能层的能级数等于该能层序数。如第一层只有一个能级(1s)，第二层有两个能级(2s和2p)，即能级数=能层序数。s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍
能 层(n)
一
二
三
四
五
六
七
符 号
K
L
M
N
O
P
Q
能 级(l)
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
…
……
最 多
电 子 数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
…
……
2
8
18
32
……
2n2
[练习]：元素原子的电子排布：（1—36号）请在草稿本上练习书写：
氢 H 1s1
……
钠 Na 1s22s22p63s1 [Ne] 3s1
……
钾 K 1s22s22p63s23p64s1 [Ar]4s1
……
※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：
铬 24Cr [Ar]3d54s1 铜 29Cu [Ar]3d104s1
[巩固训练]
1.现代大爆炸理论认为：天然元素源于氢氦等发生的原子核的融合反应。这于一百多年前，普鲁特运用思辨性推测作出“氢是所有元素之母”的预言，恰好“一致”。下列说法正确的是 ( )
A科学研究中若能以思辨性推测为核心，就能加快科学的进程
B普鲁特“既然氢最轻，它就是其他一切元素之母”的推理是符合逻辑的
C“一致”是巧合，普鲁特的预言没有科学事实和理论支撑，只是一种猜测
D“现代大爆炸理论”是解释宇宙诞生的唯一正确的理论
2．支撑“宇宙大爆炸”理论的重要事实之一是 （ ）
A．宇宙原子总数的88.6％是氢 B．地球上的元素绝大多数是金属
C．普鲁特“氢是元素之母”的预言 D．宇宙中存在少量稀有气体分子
3、以下能级符号正确的是 （ ）
A 6s B 2d C 3f D 7p
4.以下能级符号错误的是( )
A.5s B．2d C．3f D．6p
5.分析发现，某陨石中含有半衰期极短的镁的一种放射性同位素28Mg，该同位素的原子核内的中子数是( )
A.12 B．14 C．16 D．18
6.Se是人体必需的微量元素，下列关于Se和Se的说法正确的是( )
A.Se和Se互为同素异形体 B.Se和Se互为同位素
C.Se和Se分别含有44和46个质子 D.Se和Se都含有34个中子
疑点反馈：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
【习题精炼】
1. C 2． A 3、 A D 4.BC 5. C 6. B
第二课时
一、学习目标 1、能用符号表示原子核外的不同能级，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（1～36号）原子核外电子的排布
3、理解原子的基态和激发态的涵义
4、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
5、认识电子云和原子轨道，理解泡利原理、洪特规则
二、自主梳理
1、练习写出常见元素（1～36号）原子核外电子排布式和简化电子排布式。
2、原子核外电子是如何运动的？
3、电子云图中，一个小黑点是否代表一个电子？其疏密是否表示电子的多少？
原子的S电子云和P电子云的形状是怎样的？在三维坐标上有何取向？
4、什么是原子的基态和激发态？
5、什么是原子光谱？基态和激发态之间相互跃迁与原子光谱的关系如何？
6、什么是泡利原理和洪特规则？
（提出疑难）
三、重点领悟
1、认识电子云和原子轨道
2、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理
3、知道原子的基态和激发态的涵义
4、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
5、理解泡利原理、洪特规则
四、方法引领 复习和沿伸、类比和归纳
（(1)电子运动的特点：①质量极小 ②运动空间极小 ③极高速运动。
电子云概念：一定时间间隔内电子在原子核外出现 的分布图。
电子云形状：
S电子云是 形的，能层序数越大，原子轨道的半径 。
P电子云是 形的，每个P能级有 个轨道，它们互相垂直，分别以 、 、 为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而
能量最低原理、基态与激发态、光谱
能量最低原理: 。
基态原子: 的原子。
激发态原子：基态原子的电子 能量后，电子跃迁到 能级，变成激发态原子。
※电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。
原子光谱：
。
(2)泡利原理和洪特规则
泡利原理：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。
洪特规则：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，而且自旋方向相同。
〖练习〗写出5、6、7、8、9、10号元素核外电子排布轨道式。并记住各主族元素最外层电子排布轨道式的特点：(成对电子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道。)
5号元素：硼 6号元素：碳
7号元素：氮 8号元素：氧
9号元素：氟 10号元素：氖
※洪特规则的特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。
探究提升：什么是电子排布图？由图1－14中的Li～Ne的基态原子和电子排布图，可知每个原子轨道最多能容纳几个电子？当电子排布在同一能级时，又有什么规律？什么是泡利不相容原理？什么是洪特规则？
用方框代表一个原子轨道，用箭头表示一个电子，这样的式子称为电子排布图；
原子的核外电子排布与电子排布图描述的内容是完全相同的，相对而言，电子排布图不仅能表示出原子的核外电子排布在哪些电子能层上，还能表示出这些电子的自旋状态。
【课堂练习】
1、用电子排布图表示下列原子的最外层电子排布。
(1)N (2)Cl
(3)O (4)Mg
2、以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，哪些违反了泡利不相容原理，哪些违反了洪特规则。
(1) (2) (3)
(4) (5) (6)
违反泡利不相容原理的有 ，违反洪特规则的有 。
3、下列原子的外围电子排布中，那一种状态的能量较低？试说明理由。
(1)氮原子：A． B ．
2s 2p 2s 2p
(2)钠原子：A．3s1 B．3p1
(3)铬原子：A．3d54s1 B．3d44s2
巩固训练
1．下列元素中，价电子排布不正确的是( )
A．V 3d34s2 B．Cr 3d44s2 C．Ar 3s23p6 D．Ni 3d84s2
2．氢原子的电子云图中小黑点表示的意义是( )
A．1个小黑点表示一个电子 B．黑点的多少表示电子个数的多少
C．表示电子运动的轨迹 D．表示电子在核外空间出现机会的多少
3．下列说法中正确的是( )
A．因为p轨道是“8”字形的，所以p电子走“8”字形
B．主量子数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道
C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一条轨道
D．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
4．X、Y两元素可形成X2Y3型化合物，则X、Y原子最外层的电子排布可能是( )
A．X：3s23p1 Y：3s23p5 B．X：2s22p3 Y：2s22p4
C．X：3s23p1 Y：3s23p4 D．X：3s2 Y：2s22p3
5．下列各组表述中，两个微粒不属于同种元素原子的是( )
A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布为1s22s22p63s23p2的原子
B．2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布为2s22p5的原子
C．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子
D．最外层电子数是核外电子总数的1/5的原子和最外层电子排布为4s24p5的原子
6.用“>”“＝”或“<”表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低。
(1)2s____3p (2)4s____4d (3)4s______3p (4)5p______7d (5)3d____4d
7.A、B、C三种元素的原子具有相同的电子层数，而B的核电荷数比A大两个单位，C的质子数比B多4个，1 mol A的单质与酸反应，能置换出1 g H2，这时A转化为具有与氖原子相同的电子层结构的离子。试问：
(1)A是______元素、B是________元素，C是________元素。
(2)A的原子结构示意图：________________，B的核外电子排布式：________________，C原子最外层电子的轨道表示式：________________。
8.有1～20号的几种元素微粒的电子层结构均为 ，根据下列叙述，填写相应的微粒符号：
(1)某微粒一般不和其他元素的原子反应，这种微粒符号是________。
(2)某微粒的盐溶液，能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒符号是________。
(3)某微粒氧化性虽弱，但得到一个电子后的原子还原性很强，这种微粒符号是____________。
(4)某微粒还原性虽弱，但失去一个电子后的原子氧化性较强，这种微粒符号是____________。
9.已知A原子只有一个不成对电子，M电子层比N电子层多11个电子，试回答下列问题：
(1)N电子层的s亚层和p亚层中只有一个不成对电子的元素有哪些？
(2)写出A原子的电子排布式和元素符号。
(3)指出元素A在周期表中的位置。
(4)指出元素A的最高化合价和最低化合价。
10.A、B、C三种元素原子的最外层电子排布分别为：A：msm－1mpm，B：nsnnpn＋3，C：xsx－1xpx－1，这三种元素形成气态氢化物的分子式分别为(按稳定性由强到弱的顺序排列)________________；若已知：3.4 g A的氢化物完全燃烧生成液态水和固态氧化物放出21.4 kJ热量，则反应的热化学方程式是________________________________________________________________________。
11.写出下列离子的电子排布式：
(1)Mg2＋ (2)Al3＋ (3)O2－ (4)S2－ (5)Cl－
(6)K＋ (7)Ca2＋ (8)Br－
疑点反馈：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
1．答案 B 2．答案 D 3．答案 D 4．答案 BC 5. 答案 C
6.答案 (1)< (2)< (3)> (4)< (5)< 7.答案 (1)Na Al Cl
(2) 1s22s22p63s23p1
↓↑
3s
↓↑
↓↑
↑
3p
8.答案 (1)Ar (2)S2－ (3)K＋ (4)Cl－
9.答案 (1)4s1的元素有：K [Ar]4s1，Cr [Ar]3d54s1，Cu [Ar]3d104s1；4p亚层中只有一个不成对电子的元素有：Ga [Ar]3d104s24p1，Br [Ar]3d104s24p5。
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p5 Br
(3)第四周期ⅦA族。
(4)最高化合价为＋7价，最低化合价为－1价。
10.答案 HF>PH3>SiH4 PH3(g)＋4O2(g)===P2O5(s)＋H2O(l) ΔH＝－214 kJ·mol－1
11.答案 (1)1s22s22p6 (2)1s22s22p6 (3)1s22s22p6
(4)1s22s22p63s23p6 (5)1s22s22p63s23p6 (6)1s22s22p63s23p6
(7)1s22s22p63s23p6 (8)1s22s22p63s23p63d104s24p6
原子结构
本章知识分析：
本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。
通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。
注意本章不能挖得很深，属于略微展开
本章教学目标
1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。
2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。
3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。
4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。
5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。
6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。
第一节 原子结构
第 一 课 时
一、教学目标：
知识与技能：
1、进一步认识原子核外电子的分层排布
2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系
3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系
4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义
5、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
6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布
方法和过程：复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。
情感和价值观：充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程。
二、教学重点
1.原子核外电子的能层分布及其能量关系
2.原子核外电子的能级分布及其能量关系
三、教学难点：
知道原子核外电子的能级分布及其能量关系
四、教学方法：
讲授法、指导阅读法、讨论归纳法、讲练结合法等
五、教学准备：多媒体，图片
教学过程：
[引入] 原子的概念
[设问] 原子是如何诞生的？宇宙什么是时候诞生的？我们的地球从那里来？
[指导阅读] [板书]第一节 原子结构
一、开天辟地—原子的诞生
[投影]宇宙大爆炸图片：
[讲述]1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。
[问题]有谁知道宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？
[回答]阅读课本后回答：氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%（氦1／8），另外还有90多种元素，宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。
[强调]至今，所有恒星仍在合成元素，而且这些元素都是已知的，地球上的元素仅22种。
[板书]1、 氢元素宇宙中最丰富的元素 2、宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。
[阅读]科学史话，说明思维性推测与科学假设的关系。
[复习]初中学过的核外电子排布的初步知识。
[板书] 二、能层与能级
[讲述]含多个电子的原子里，电子本身所具有的能量并不相同。能量最低的电子，在距原子核最近的区域运动，能量高一些的电子，在距原子核远一些的区域运动。我们把这些区域称为电子能层，由里向外，分别用字母：K、L、M、N、O、P、Q…表示相应的分别第一、二、三、四、五、六、七能层。
[投影]练习、填表：
能层
一
二
三
四
五
六
七……
符号
K
L
M
N
O
P
Q……
最多电子数
[回忆复习] 原子的组成结构
核外电子是怎样排布的？
[复习讲述]
核外电子排布的一般规律——分层排布
(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。
(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。
(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。
(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。
（说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。）
[讨论]
1. 不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数n存在什么关系？
2. 如何表述各能层（电子层）的各能级？
3. s、p、d、f能级所容纳的电子数怎样？
[学生讨论、小结] 规律：
1. 在每一能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……（n代表能层）
2. 任一能层的能级总的从s能级开始，而且能级数等于该能层序数。
3. 以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……
的二倍。
[讲解]在含有多个电子的原子中，位于同一电子层上的能量稍有差别。根据这个差别，又可以把一个电子层分成几个能级，分别用s、p、d、f等符号表示。
[板书]1、能层：K、L、M、N、O、P、Q……
2、能级：一个电子层分成几个能级用s、p、d、f等符号表示。
[读表课本表]K层指包含一个能级，即s能级；L层包含两个能级，s和p能级；M层包含三个能级，s、p和d能级；N层包含四个能级，s、p、d、f能级。在同一电子层里，能级按s、p、d、f的次序递增。
[复习]初中所学的核外电子排布规律（能量最低原理）。
[板书]三、构造原理
[思考]钾原子的电子排布为什么是2、8、8、1而非2、8、9？
[投影]图1-2构造原理：
[讲解]能量高低顺序。
[板书]1、电子填充的先后顺序（构造原理）为：
1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p ……
[讲解]根据构造原理，我们可以写出已知元素的原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的，如：Na：1s22s22p63s1，能级符号上面数字是该能级上的电子数。
[板书]2、Na：1s22s22p63s1，能级符号上面数字是该能级上的电子数。
[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 O
1
氢
H
1s1
2
氦
He
1s2
3
锂
Li
1s2 2s1
4
铍
Be
5
硼
B
1s2 2s22p1
……
10
氖
Ne
1s2 2s22p6
11
钠
Na
12
镁
Mg
1s2 2s22p6 3s2
13
铝
Al
…
[思考]1、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？
2、元素周期表中钠的电子排布写成[Ne]3s1，[]是什么意义？模仿写出8号、14号、26元素简化的电子排布式？
[交流]1、Cu：[Ar]3d104s1 Ag[Kr] 4d105s1 Au[Xe] 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。
2、[]稀有气体结构，O：[He] 2s22p4 Si：[Ne] 3s23p2 Fe：[Ar] 3d64s2。
[板书] [He] 2s22p4 Si：[Ne] 3s23p2 Fe：[Ar] 3d64s2。
[点拨] 对于同一电子亚层,当电子排布为全充满、半充满或全空时,原子是比较稳定的。
［随堂练习］
1、现代大爆炸理论认为：天然元素源于氢氦等发生的原子核的融合反应。这于一百多年前，普鲁特运用思辨性推测作出“氢是所有元素之母”的预言，恰好“一致”。下列说法正确的是 ( )
A科学研究中若能以思辨性推测为核心，就能加快科学的进程
B普鲁特“既然氢最轻，它就是其他一切元素之母”的推理是符合逻辑的
C“一致”是巧合，普鲁特的预言没有科学事实和理论支撑，只是一种猜测D“现代大爆炸理论”是解释宇宙诞生的唯一正确的理论
2．支撑“宇宙大爆炸”理论的重要事实之一是 （ ）
A．宇宙原子总数的88.6％是氢 B．地球上的元素绝大多数是金属
C．普鲁特“氢是元素之母”的预言 D．宇宙中存在少量稀有气体分子
3、以下能级符号正确的是 （ ）
A 6s B 2d C 3f D 7p
[教学小结]本节课从介绍原子的诞生（宇宙大爆炸）入手，在介绍能层、能级的感念后，直接给出构造原理并根据构造原理进行原子的核外电子排布。
[作业布置]课时作业1
[板书设计]
第一章原子结构与性质
第一节 原子结构
一、开天辟地—原子的诞生
1、 氢元素宇宙中最丰富的元素 2、宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。
二、能层与能级
1、能层：K、L、M、N、O、P、Q……
2、能级：一个电子层分成几个能级用s、p、d、f等符号表示。
三、构造原理
1、电子填充的先后顺序（构造原理）为：
1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p ……
2、Na：1s22s22p63s1，能级符号上面数字是该能级上的电子数。
[He] 2s22p4 Si：[Ne] 3s23p2 Fe：[Ar] 3d64s2。
原子结构
第二课时
教学目标
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（1～36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
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。
二、教学重点
1.能根据构造原理写出1至36号元素原子的电子排布式。
2.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理
三、教学难点：
1.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理
2.基态、激发态与光谱
四、教学方法：
讲授法、指导阅读法、讨论归纳法、讲练结合法等
教学准备
图片 多媒体
教学过程：
[复习]能层、能级、构造原理等上节课内容。
[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、能量最低原理、基态与激发态、光谱
1、能量最低原理—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。
[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）。
[讲解] 节日焰火与核外电子发生跃迁有关。
[板书]2、
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。
[讲解] 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不稳定的，在极短的时间内（约10－８s）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
[转折]同学们都听说过“光谱”一词，什么是光谱呢？
[板书]3、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
[讲述]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]图1-5 图1-6
[板书]4、光谱分析—利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。
[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。
[板书]五、电子云与原子轨道
[设问]原子核外电子是如何运动的呢？
[讲述]20世纪处，丹麦科学家玻尔把原子类比为太阳系，提出了原子的行星模型。认为核外电子象行星绕太阳那样绕原子核运动。1916年玻尔因此获得诺贝尔物理奖。然而，在后来的十年间，玻尔建立的行星模型被量子理论学彻底否定了。
[提问]核外电子的质量、运动速率、运动空间（学生回答）。
[讲解]既然电子有不同于宏观物体的特征，其运动也与宏观物体不同。只能通过确定它在原子核外各处出现的概率，而无法确定某个时刻处于原子核外空间核处。
[板书]1、电子运动特点：只能通过确定它在原子核外各处出现的概率，而无法确定某个时刻处于原子核外空间核处。
[投影]图1-101s电子在原子核外出现的概率分布图
[阅读]资料卡片，理解概率的含义。
[讲解]对于图1-10可以这样理解：手持一架虚拟的高速照相机拍摄电子，电子每出现一次，拍的一张照片，拍成千上万张，然后将照片叠加在一起得到的图象。
[板书] 2、电子云-由此得到的概率分布图看起来象云雾一样，形象的称为电子云。
[投影]图1-11电子云轮廓图的制作过程：
[讲解]最后的图为电子云轮廓图，图内电子出现几率为90% ，人们将这种电子云轮廓图称为电子轨道。注意电子轨道是一空间区域。
[投影]图1-12s能级的原子轨道：
[问题]s电子轨道都是球形的（原子核位于球心），能层序数越大，原子轨道的半径越大。为什么？
[讲解]这是因为1s、2s 、3s 电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的几率增大，电子云越来越向更大的空间扩展。举例神州5号。
[投影]p能级原子轨道图
[讲解]P原子轨道是纺锤形，每个p能级有三个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz为符号，而且，p原子轨道的半径也随n值增大而增大。
[板书] 3、s电子轨道都是球形；P原子轨道是纺锤形分别以px、py、pz为符号。
[科学探索]以第二周期电子排布为例，探索电子排布规律。
[汇报]S原子轨道最多能容纳2个电子；p原子轨道最多能容纳6个电子；d原子轨道最多能容纳10个电子。
[讲解]量子力学告诉我们，ns 能级各有一个轨道，np能级各有3个轨道；nd能级各有5轨道；nf能级各有7个轨道………，每个轨道最多可容纳2个电子。
[思考]各能级最多容纳的电子数是多少？如何从能级角度推导每一层最多容纳的电子数？
[板书]4、一个原子轨道可用一个□表示，如O：
5、两个规律：泡利不相容原理：一个原子轨道里最多容纳两个电子，且自旋方向相反。
洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先占据一个轨道，而且自旋方向相同。
[小结]略。
[课堂练习]
1、关于光谱分析，下列说法错误的是：
A、光谱分析的依据是每种元素都有其独特的特征谱线
B、光谱分析不能用连续光谱
C、光谱分析既可以用线状谱也可以用吸收光谱
D、分析月亮的光谱可得知月球的化学组成
2、在太阳的光谱中有许多暗线，这表明
A、太阳内部含有这些暗线所对应的元素
B、太阳大气层中缺少这些暗线所对应的元素
C、太阳大气层中含有这些暗线所对应的元素
D、地球的大气层中含有这些暗线所对应的元素
参考答案：1、D 2、D
[作业布置] 资料的章节测试
[板书计划]
四、能量最低原理、基态与激发态、光谱
1、能量最低原理—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。
2、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。
3、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
4、光谱分析—利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。
五、电子云与原子轨道
1、电子运动特点：只能通过确定它在原子核外各处出现的概率，而无法确定某个时刻处于原子核外空间核处。
2、电子云-由此得到的概率分布图看起来象云雾一样，形象的称为电子云。
3、s电子轨道都是球形；P原子轨道是哑铃形分别以px、py、pz为符号。
4、一个原子轨道可用一个□表示，如O：
5、两个规律：泡利不相容原理：一个原子轨道里最多容纳两个电子，且自旋方向相反。
洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先占据一个轨道，而且自旋方向相同。
[教学回顾]：
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。
随堂章节练习
1、首先提出原子结构模型并开始涉及原子内部结构的科学家是 ( )
A．卢瑟福 B．玻尔 C．汤姆生 D．道尔顿
2、下列对不同时期原子结构模型的提出时间由早到晚排列正确的是 ( )
①电子分层排布模型 ②“葡萄干布丁”模型 ③量子力学模型
④道尔顿原子学说 ⑤核式模型
A．①③②⑤④ B．④②③①⑤ C．④②⑤①③ D．④⑤②①③
3、中学化学关于原子核外电子排布，停留在 ( )
A．道尔顿原子模型 B．汤姆生原子模型
C．卢瑟福原子模型 D．玻尔原子模型
4、下列各电子能层，含有f能级的是 ( )
A．K层 B．L层 C．M层 D．N层
5、在同一个原子中，M能层上的电子与Q能层上的电子的能量 ( )
A．前者大于后者 B．后者大于前者
C．前者等于后者 D．无法确定
6、不同的原子不可能具有相同的 ( )
A．质子数 B．中子数 C．质量数 D．质子数和中子数
7、下列关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述正确的是 ( )
A．核外电子是分层运动的 B．所有电子在同一区域里运动
C．能量高的电子在离核近的区域运动
D．能量低的电子在离核近的区域绕核运动
8、在M能层中，能级数目为 ( )
A．1 B．3 C．9 D．18
9、以下能级符号错误的是 ( )
A．6s B．2d C．3f D．7p
10、在M能层中，最多能容纳的电子数为 ( )
A．2 B．8 C．18 D．32
11、下列能级中可容纳电子最多的是 ( )
A．6s B．4p C．3d D．4f
12、各能层最多容纳的电子数为____2n2____。在多电子原子中，任一能层的能级总是从___s___能级开始。而且能级数等于该能层的___序数____，例如第四能层有__4__个能级，分别是_____ 4s、4p、4d、4f ___________。
13、用“>”、“<”、“=”表示下列能级的能量高低关系：
（1）1s__<__2s__<__3s__<__4s； 2p__<__3p_<___4p__<__5p； 3d__<__4d__<__5d；
（2）2s__<__2p； 3s__<__3p__<__3d； 4s__<__4p__<__4d___<_4f；
课件44张PPT。人类探索物质结构的历史德谟克利特的古代原子学说道尔顿的近代原子学说（模型）汤姆生原子模型卢瑟福原子模型玻尔原 子模型电子云模型原子结构的衍变过程内容结构第一节 原子结构能层和能级构造原理
（电子排布规律）能量最低原理电子云
与原子轨道在已有知识上引出能层，引入新概念能级在能层和能级基础上，直接给出构造原理，并练习核外电子排布在构造原理基础上引出能量最低原理，并由此引出基态、激发态和光谱在电子云基础上引出原子轨道，为后面学习共价键（课标主题1第1、2、4条）
1、了解原子核外电子的运动状态。
2、了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布。
4、知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 本节内容选材依据电子云与原子轨道基态、激发态、光谱能层与能级构造原理，电子排布式一 、开天辟地—原子的诞生现代大爆炸宇宙学理论——宇宙诞生于约140亿年前的一次大爆炸大爆炸后约2小时，诞生了大量的H，少量的He和极少量的Li 我们今天熟悉的各种元素（原子），都是从那时起经历了漫长复杂的物理化学变化，分批分期合成而来的1、 氢元素是宇宙中最丰富的元素。 2、宇宙年龄距今约140亿年，地球年龄已有46亿年。 3、地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅有22种。兴趣知识了解：原子的结构核电荷数=核内质子数=核外电子数质量数=质子数+中子数温故而知新：1 能层：按原子核外电子能量的差异，可以将核外电子分为不同的能层．即电子层。二、能层与能级 能层（既电子层）2、能级 同一个能层中电子的能量相同的电子亚层 能级名称：s、p、d、f、g、h…… 能级符号：ns、np、nd、nf…… n代表能层 能层: 一 二 三 四…… K L M N …… 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 能级： 最多容纳电子的数量 s:2 p:6 d:10 f:14s 1×2＝2p 3×2＝6d 5×2＝10f 7×2＝14g 9×2＝18★不同能层中的s、p、d、f、g能级最多能容纳的电子数是相同的，各为：3、英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否相同？（1）先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，由里往外。
（2）每一层最多容纳电子数：2n2个。
（3）最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。
（4）次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
………………核外电子的排布规律:
学与问1、原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在什么关系？ （2n2 ）
2、不同能层分别有多少个能级，与能层的序数间存在什么关系？
（所含能级个数＝能层序数 n）三、构造原理原子核外电子排布必须遵循一定的排布顺序
—构造原理4、构造原理与能量最低原理 构造原理：
随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。存在着能级交错1s---2s---2p---3s---3p---4s----3d--4p---5s---4d----核外电子排布的构造原理图1．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ）
A Al 1s22s22p63s23p1
B O2- 1s22s22p6
C Na+ 1s22s22p6
D Si 1s22s22p2 D２．在同一个原子中，离核越近、n越小的电子层能量 。在同一电子层中，各亚层的能量按s、p、d、f的次序
３．理论研究证明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，第三能层有3个能级分别为 。越低增大 。 3S 3P 3d四、基态与激发态、原子光谱电子跃迁与能量变化1．基态原子与激发态原子 处于最低能量的原子叫做基态原子当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子可利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量表现为光的形式用光谱仪摄取得到各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱锂、氦、汞的
发射（左）与吸收光谱（右）1、判断下列表达是正确还是错误
1）1s22p1属于基态；
2）1s22s2 2p63s2 3p63d54s1属于激发态；
3）1s22s2 2p63d1属于激发态；
4）1s22s2 2p63p1属于基态；
答案： (1) x(2) x(3)√(4) x课堂练习五、电子云与原子轨道思考: 宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别?宏观物体的运动特征：可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；
可以描画它们的运动轨迹。微观物体的运动特征：电子的质量很小，只有9.11×10-31千克；
核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；
电子的运动速度很大；测不准1、电子云图中 表示原子核，一个小黑点代表电子在这里出现过一次小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的概率的大小。原子轨道a．s电子的原子轨道（电子云）形状 是以原子核为中心的球体，只有一个伸展方向 2、原子轨道 b．p电子云/原子轨道的形状是纺锤形（或称为哑铃形），其伸展方向是互向垂直的三个方向（Px、Py、Pz）。 P电子原子轨道半径同样随着n增大而增大五、电子云与原子轨道2. 原子轨道d能级的原子轨道图五、电子云与原子轨道2. 原子轨道f能级的原子轨道图科学探究观察图1-14，这些图称为原子的电子轨道表示式1．每个原子轨道最多只能容纳几个电子？1s2s，2p4s,4p,4d,4f3s,3p,3d14916n2——2818322n2练习
1、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（ ）
A．原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云
B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多
D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大
D★核外电子排布规则:1.能量最低原理 2.泡利不相容原理 每个原子轨道里最多只能容纳 2 个
自旋方向 相反 的电子。 3.洪特规则 4.补充规则相对稳定的状态全充满（p6，d10，f14）全空时（p0，d0，f0）半充满（p3，d5，f7）电子排布在同一能级时，总优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。 能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”科学探究24Cr原子的电子排布图:1s22s22p63s23p63d54s1不是3d44s2例： 下列有关认识正确的是（ ） A．各能级的原子轨道数按s、p、 d、f 的顺序分别为1、3、5、7
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能 级结束
C．各能层含有的能级数为n—1个
D．各能层含有的电子数为2n2A 按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（ ）
A．1s、2p、3d、4s
B．1s、2s、3s、2p
C．2s、2p、3s、3p
D．4p、3d、4s、3pC小结：各原子轨道的能量高低比较（1）ns
