4.1 原子结构与元素周期表

(共21张PPT)
4.1 原子结构与元素周期表
原子结构
元素周期表　核素
原子结构与元素的性质
目 录
情境微课堂
从英国化学家和物理学家道尔顿（J.John Dalton ，1766～1844）创立原子学说以后，很长时间内人们都认为原子就像一个小得不能再小的玻璃实心球，里面再也没有什么花样了 。
从1869年德国科学家希托夫发现阴极射线以后，克鲁克斯、赫兹、勒纳、汤姆逊等一大批科学家研究了阴极射线，历时二十余年。最终，汤姆生（Joseph John Thomson）发现了电子的存在。通常情况下，原子是不带电的，既然从原子中能跑出比它质量小1700倍的带负电电子来，这说明原子内部还有结构，也说明原子里还存在带正电的东西，它们应和电子所带的负电中和，使原子呈中性。
原子结构
1.原子的构成
2．质量数
(1)定义:原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为　1　，如果忽略电子的质量，将核内所有　质子　和　中子　的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数。
(2)两个关系式:
质量数(A)=　质子数　(Z)+　中子数　(N)
原子的质子数=　核电荷数　=　核外电子数　
核外电子排布
1.电子层
(1)定义:在含有多个电子的原子里，电子分别在不同能量的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。
(2)表示方法
2.电子的能量与运动区域
(1)在离核较近的区域运动的电子能量　较低　。
(2)在离核较远的区域运动的电子能量　较高　。
(3)离核最近的电子层是　K　层，该电子层上的电子的能量最低。
3.原子核外电子的排布规律
(1)电子一般总是先从　内层　排起，当一层　充满　后再填充下一层。
(2)原子核外第n层最多能容纳的电子数为　2n2　。
(3)无论原子有几个电子层，其最外层中的电子数最多只有　8　个(K层只
有　2　个)。
(4)原子最外电子层有8个电子(最外层为K层时，最多只有2个电子)
的结构是相对稳定的结构。
技能要点—原子核外电子的排布规律—“四最”
一个最低
能量最低原理:核外电子总是尽量先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里。
即按K→L→M→N……的顺序排列。
三个最多
各电子层最多容纳2n2个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为2、8、18、32
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)
次外层最多能容纳的电子数为18个
技能要点—1~18号元素原子结构的几个特殊关系
特殊关系 元素
最外层电子数等于次外层电子数的一半 Li、Si
最外层电子数等于次外层电子数 Be、Ar
最外层电子数等于次外层电子数的2倍 C
最外层电子数等于次外层电子数的3倍 O
最外层电子数等于次外层电子数的4倍 Ne
最外层电子数等于电子层数 H、Be、Al
元素周期表
1.元素周期表的发展历程。
(1)诞生:1869年，俄国化学家　门捷列夫　将元素按照相对原子质量　由小到大的顺序排列，将化学性质相似的元素放在一个纵列，制出了第一张元素周期表。
(2)演变:为未知元素留下的空位先后被填满。
(3)现行:元素的排序依据由相对原子质量改为原子的　核电荷数。
2.原子序数
(1)含义:按照元素　在周期表中的顺序　给元素编号。
(2)原子序数与原子结构的关系:
原子序数=　核电荷数　=　质子数　=　核外电子数　。
3.元素周期表的结构
(1)编排原则
(2)元素周期表的结构。
①周期:元素周期表有　7　个横行，故有　7　个周期。
周期的序数即为该周期元素具有的　电子层数　。
每一周期中元素的　电子层数　相同，从左到右原子
序数　递增　。
②族:元素周期表中有　18　个纵列，　16　个族。
③常见族的别称
名称 ⅠA(除氢外) ⅡA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
别称 碱金属 碱土金属 碳族 氮族 氧族 卤族 稀有气体
元素周期表中的方格中的元素的信息
核素
1.元素:具有相同　质子数(核电荷数)　的一类原子的总称。
同种元素原子的原子核中　质子数　是相同的。
2.核素:具有一定数目　质子　和一定数目　中子　的一种原子叫做核素。如1H、2H、3H就各为氢元素的一种核素。
3.核素(原子)的表示方法:
4.同位素
(1)定义：　质子数　相同而　中子数　不同的同一元素的不同原子互称同位素(即同一元素的不同　核素　互称为同位素)。
(2)同位素的特征
①同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同;物理性质略有差异。
②在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素相互之间保持一定的比率。
(3)同位素的用途
③利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。
元素、核素、同位素、同素异形体的联系原子结构与元素周期表
课题 原子结构与元素周期表
单元 4 学科 化学 年级 高一
【教学目标与核心素养】 宏观辨识与微观探析：从宏观上学习不同元素的原子结构，从微观上辨析不同元素原子结构的区别与相似点，体会微观粒子的变化对宏观物质的性质的影响。 证据推理与模型认知：通过物质分类的基本模型，理解不同元素的相似或不同特点，通过结合理论与实际感知化学学习的魅力，为后续的化学知识的学习奠定坚实的方法基础。 科学探究与创新意识：熟悉原子核外电子数的递变规律，熟练掌握通过原子结构分析元素性质的能力，体会化学研究过程中的科学方法。 科学精神与社会责任：通过对元素原子结构的学习和理解，掌握更高效的学习方法，建立高效学习的科学精神。
【重点难点】 1．熟悉并掌握原子结构的概念。 2．熟悉并掌握原子核外电子数的规律。 3．学习并掌握核素与同位素的概念。 4．了解同位素在生活中的应用，根据知识点求解相关问题。
【教学过程】
【第一课时】
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 从英国化学家和物理学家道尔顿（J.John Dalton ，1766～1844）创立原子学说以后，很长时间内人们都认为原子就像一个小得不能再小的玻璃实心球，里面再也没有什么花样了 。 从1869年德国科学家希托夫发现阴极射线以后，克鲁克斯、赫兹、勒纳、汤姆逊等一大批科学家研究了阴极射线，历时二十余年。最终，汤姆生（Joseph John Thomson）发现了电子的存在。通常情况下，原子是不带电的，既然从原子中能跑出比它质量小1700倍的带负电电子来，这说明原子内部还有结构，也说明原子里还存在带正电的东西，它们应和电子所带的负电中和，使原子呈中性。 认识化学反应的本质；逐步建立了结构决定性质的观念。 教师：元素周期表揭示了元素间的内在联系，使元素构成了一个较为系统的体系。元素周期表的建立成为化学发展史上的重要的里程碑之一。 教师提问：20世纪初，原子结构的奥秘被揭示后，人们对元素周期表的认识更加完善。那么，原子结构与元素周期表之间有怎样的关系呢？ 教师：引出本节课学习内容 在老师的带领下，对问题进行思考。引出本节课内容。 图文并茂，能够较快地让学生进入本节课堂学习。 简单的思维训练能够让学生不害怕对本节课知识点学习，感悟本节课的知识点。
讲授新课 教师利用多媒体设备向学生投影出下面 【新课讲解】原子结构 教师：原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。 【新课讲解】质量数 【新课讲解】原子结构 教师：在含有多个电子的原子力，电子分别在能量不同的区域内运动。把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层。（有人把这种电子层模型比拟为洋葱式结构）。 分别用n=1，2，3，4，5，6，7或K、L、M、N、O、P、Q来表示从内到外的电子层。 【新课讲解】原子结构中的电子层 【思考讨论】教师：在多电子原子中，电子的能量是不相同的。那么在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是从内层排起，当一层充满后再填充下一层。那么，每个电子层最多可以排布多少个电子呢？ 答案：根据Na元素的核外电子排布，我们可以发现，K层最多可以排布2个电子，L层最多可以排布8个电子。 【思考讨论】下表是稀有气体元素原子的电子层排布，根据表格回答问题。 （1）当K层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？ 答案：当K层为最外层时，最多能容纳2个电子数除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳8个电子数。 （2）次外层最多容纳的电子数是多少？ 答案：次外层最多容纳18个电子数。 （3）你能归纳出第n层最多能容纳的电子数吗？ 答案：纵向观察数据，K层最多容纳2个电子，L层最多容纳8个电子，M层最多容纳18个电子，N层最多容纳32个电子……利用数学归纳法，可以总结出第n层最多能容纳2n2电子数。 （4）请你根据所归纳的规律，用原子结构示意图表示核电荷数为1，6，11，15，17号元素原子的核外电子排布。 【思维启迪】原子核外电子数的规律 原子核外第n层最多能容纳的电子数为2n2。 无论原子有几个电子层，其最外层中的电子数最多只有8个。（K层只有2个） 原子最外电子层有8个电子（最外层为K层时，最多只有2个电子）的结构是相对稳定的结构。 【思维启迪】原子结构模型 教师：原子结构模型是科学家根据科学猜想和分析，通过对原子结构的形象和描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。 【新课讲解】元素周期表 1869年，俄国化学家门捷列夫在前人研究的基础上，将元素按照相对原子质量由小到大依次排列，并将化学性质相似的元素放在一个纵列，制出了第一张元素周期表。 【思考讨论】按照元素在周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数。在发现原子的构成及结构之后，人们发现，原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系： 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 【课堂达标】 1．填写下列横线 原子由_______和________构成，原子核由____和____构成。原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做______。 2．下列关于原子结构的说法正确的是（ ） A．原子由原子核和核外电子构成 B．对于任何微粒，质子数等于核外电子数都成立 C．当微粒达到稳定结构时，最外层电子数一定是8 D．原子的质量等于原子核的质量 3．下列叙述不正确的是（ ） A．同一周期原子半径从左到右依次减小 B．同一周期元素最高化合价从左到右不一定增大 C．同一主族元素的化学性质相同 D．同一主族元素的化学性质相似 记录笔记，认真倾听。 记录笔记，认真倾听。 老师和同学一起讨论，思考问题。 老师和同学一起讨论，思考问题。 老师和同学一起讨论，思考问题。 老师和同学一起讨论，思考问题。 老师和同学一起讨论，思考问题。 记录笔记，认真倾听。 记录笔记，认真倾听。 同学们在老师的引导下，讨论。 学生自行思考，完成课堂练习。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过讨论，帮助同学对知识点的掌握。 通过讨论，加深对知识点的印象。 通过讨论，加深对知识点的印象。 通过讨论，加深对知识点的印象。 通过讨论，加深对知识点的印象。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过讨论，加深对知识点的印象。 通过对习题的解答，加深对知识点的巩固。
课堂小结 原子结构：原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。 原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数。 原子核外电子数的规律：①原子核外第n层最多能容纳的电子数为2n2 。 ②无论原子有几个电子层，其最外层中的电子数最多只有8个。（K层只有2个） ③原子最外电子层有8个电子（最外层为K层时，最多只有2个电子）的结构是相对稳定的结构。 学生和老师一起快速回顾本次课的学习内容。 通过对课堂学习知识的总结，帮助同学们加深印象。
板书 学生在笔记本上对板书进行誊写。 方便学生课后回顾。
【第二课时】
导入新课 教师：你认识这幅图吗？ 教师：这是元素周期表。你知道这些用不同颜色区分的化学元素都有着怎样的不同含义吗？这节课我们将一起来探讨这幅元素周期表中的秘密！ 教师：引出本节课学习内容 在老师的带领下，对问题进行思考。引出本节课内容。 图文并茂，能够较快地让学生进入本节课堂学习。
讲授新课 【新课讲解】教师：观察下表并思考 【新课讲解】元素周期表 教师：周期表中，把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵列。 元素周期表有7个横行，18个纵行。每一个横行叫做一个周期，每一个纵列叫做一个族（8、9、10三个纵列共同组成第）Ⅷ族。 【新课讲解】周期表中元素的递变规率 教师：每一周期中元素的电子层数相同，从左到右原子序数递增，周期的序数就是该周期元素所具有的电子层数。 【新课讲解】元素周期表中的族 教师：由短周期元素和长周期元素共同构成的族，叫做主族，族序数后标A；完全由长周期元素构成的族，叫做副族，族序数后标B（除第Ⅷ族）。 【思维启迪】元素周期表中元素的特点 ①元素周期表的第一周期最短，只有两种元素，第二、第三周期各有8种元素，前三周期称为短周期；其他周期称为长周期。 ②每一周期中元素的电子层数相同，从左到右原子序数递增，周期的序数就是该周期元素所具有的的电子层数。 ③元素周期表中的族分为主族和副族。由短周期元素和长周期元素共同构成的族，叫做主族，族序数后标A；完全由长周期元素构成的族，叫做副族，族序数后标B（除第Ⅷ族）。 ④稀有气体元素的原子最外层电子数为8（第一周期的氦最外层电子数为2），元素的化学性质不活泼，通常难与其他物质发生化学反应，把它们的化合价定为0，叫做0族。 注意：周期表中有些族的元素有特别的名称，如第IA族（除了氢）叫做碱金属元素，第ⅧA族叫做卤族元素。 【新课讲解】元素的基本信息 元素周期表的每个方格中，都标有元素的基本信息，如原子序数、元素符号、元素名称和相对分子质量等。根据需要，有的周期表方格中还标有质量数等信息。 【新课讲解】原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。原子的质量主要集中在原子核上。如果忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得数值叫做质量数。例如：H的质量数：1+1=2。 【思考讨论】为什么图中H的质量数有3个呢？ 答案：元素是具有相同质子数（核电荷数）的一类原子的总称。 同种元素原子的原子核中质子数是相同的。同种元素原子的原子核中，中子数不一定相同，如氢元素的原子核。 【新课讲解】核素 概念：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。 【新课讲解】同位素 概念：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。（即同一种元素的不同核素互称为同位素） 【思考讨论】同位素中的“同位”是什么意思？ 答案：如图： 【思维启迪】元素周期表的发展 1789年，拉瓦锡在《化学概要》中提出第一个元素分类表，此后，人们对元素体系的研究不断深入。 1829年，德国化学家德贝赖纳提出了“三素组”的概念，对于探寻元素性质的规律具有启发性。 1867年，俄国化学家门捷列夫在研究中开始触及到元素进行分类。 1905年，瑞士化学家维尔纳制成了现代形式的元素周期表。 1913年，英国物理学家莫塞莱发现并证明了周期表元素的原子序数等于原子的核电荷数。 【课堂达标】 1．填写下列横线 把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做_____。 把______相同而______不同的_____元素的不同原子互称为同位素。（即同一种元素的不同核素互称为同位素） 解析：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。（即同一种元素的不同核素互称为同位素） 2．下列说法中不正确的是( ) A．稀有气体元素的原子最外层电子数为8，把它们的化合价定为8，叫做8族 B．元素周期表中，第IA族（除了氢）叫做碱金属元素，第ⅧA族叫做卤族元素 C．元素周期表中的族分为主族和副族。主族的族序号标为A，副族的族序号标为B D．每一周期中元素的电子层数相同，从左到右原子序数递增，周期的序数就是该周期元素所具有的的电子层数 老师和同学一起讨论，思考表格如何填写。 记录笔记，认真倾听。 记录笔记，认真倾听。 记录笔记，认真倾听。 记录笔记，认真倾听。 老师和同学一起讨论，思考问题。 记录笔记，认真倾听。 记录笔记，认真倾听。 老师和同学一起讨论，思考问题。 记录笔记，认真倾听。 学生自行思考，完成课堂练习。 通过讨论，引导同学们思考解题过程。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过讨论，帮助同学对知识点的掌握。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过讨论，加深对知识点的印象。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过对习题的解答，加深对知识点的巩固。
课堂小结 元素周期表中元素的特点：①元素周期表的第一周期最短，只有两种元素，第二、第三周期各有8种元素，前三周期称为短周期；其他周期称为长周期。②每一周期中元素的电子层数相同，从左到右原子序数递增，周期的序数就是该周期元素所具有的的电子层数。③元素周期表中的族分为主族和副族。④稀有气体元素的原子最外层电子数为8（第一周期的氦最外层电子数为2），把它们的化合价定为0，叫做0族。 元素的基本信息：元素周期表的每个方格中，都标有元素的基本信息，如原子序数、元素符号、元素名称和相对分子质量等。根据需要，有的周期表方格中还标有质量数等信息。 核素和同位素：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。（即同一种元素的不同核素互称为同位素） 学生和老师一起快速回顾本次课的学习内容。 通过对课堂学习知识的总结，帮助同学们加深印象。
板书 学生在笔记本上对板书进行誊写。 方便学生课后回顾。