高三化学一轮复习公开课《第25讲 原子结构 核外电子排布》教学设计

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高三一轮复习 第25讲 原子结构 核外电子排布 教案
（人教版2019必修1/选修3/必修2 物质结构基础）
一、教材及学情分析
教材分析
本课时属于高三一轮复习“物质结构与性质”的核心基础内容，对应人教版2019必修1第一章“物质结构 元素周期律”、必修2第一章“物质结构 元素周期律”及选修3第一章“原子结构”的考点。教材原章节从原子的组成、核外电子排布规律出发，延伸至元素周期律，本复习课聚焦高考命题的“基础概念辨析、核外电子排布表达、陌生粒子性质推断”逻辑，将“原子组成、核外电子排布规律、电子排布式表达、粒子性质推断”进行体系化整合，通过模型构建、真题关联，帮助学生建立“原子结构-电子排布-性质推断”的完整认知链条。本课时是物质结构模块的复习起点，为后续元素周期律、化学键、晶体结构的复习奠定基础，贴合《普通高中化学课程标准（2022年版）》中“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等核心素养的培养要求。
学情分析
学生为高三年级，已掌握原子结构、核外电子排布的基础概念，但面对高考中“同位素与同素异形体的辨析、陌生核外电子排布式的书写（如过渡元素、特殊电子排布）、基于电子排布的粒子性质推断”等高频难点时，易出现“概念混淆、电子排布式遗漏能级、性质推断忽略电子排布影响”等问题。为帮助学生克服这些困难，教师以“基础概念梳理-模型构建-真题迁移”为教学逻辑，强化概念辨析与模型应用，提升学生的知识迁移与综合应用能力。
二、教学目标
结合《普通高中化学课程标准（2022年版）》及高三一轮复习核心要求，围绕化学学科核心素养制定如下教学目标：
1. 宏观辨识与微观探析：从原子的微观组成（质子、中子、电子）出发，认知宏观粒子性质与电子排布的关联，建立“微观原子结构-核外电子排布-宏观粒子性质”的递进认知；能基于电子排布推导元素的周期律性质，深化“结构决定性质”的核心规律。
2. 证据推理与模型认知：构建“原子结构分析模型”（原子组成-电子排布规律-电子排布式表达-性质推断），能基于原子结构、电子排布规律等证据，准确辨析同位素与同素异形体、书写陌生电子排布式、推断元素周期律性质，提升逻辑推导与问题解决能力。
3. 科学探究与创新意识：通过对高考原子结构、核外电子排布真题的拆解与小组探究，合作分析核外电子排布表达式、粒子性质推断等综合问题，培养从原子组成、电子排布信息中提取证据、推导粒子性质的探究能力。
4. 科学态度与社会责任：了解原子结构理论对化学学科发展的推动作用，认识核外电子排布与材料性质、医药研发的关联，增强化学服务社会的责任意识。
三、教学重难点
教学重点
原子的组成与概念辨析：
原子组成：（X为元素符号，Z为原子核电荷数=质子数=原子序数，A为质量数=质子数+中子数，中子数N=A-Z）
概念辨析：同位素（质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子，如、、）、同素异形体（同种元素组成的不同单质，如O 、O ）、同系物（结构相似、分子组成相差n个CH 的有机物）、同分异构体（分子式相同、结构不同的有机物）
核外电子排布规律：
能量最低原理：电子优先排布在能量最低的原子轨道（1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p）
泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳2个电子，且自旋状态相反
洪特规则：电子排布在同一能级的不同轨道时，优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同；特例：等价轨道全充满、半充满、全空时更稳定（如Cr的电子排布式为[Ar]3d 4s ，Cu的电子排布式为[Ar]3d 4s ）
核外电子排布的表达：
电子排布式（如Na：1s 2s 2p 3s ，或[Ne]3s ）
电子排布图（轨道表示式，如C：1s(↑↓)2s(↑↓)2p(↑)(↑)）
价电子排布式（如Fe：3d 4s ）
教学难点
核外电子排布的特殊情况：如Cr、Cu等过渡元素的特殊电子排布（全充满、半充满、全空时更稳定）
基于电子排布的粒子性质推断：如根据价电子排布式推断元素的周期律性质（如金属性、非金属性）
陌生电子排布式的书写：如第四周期过渡元素、镧系元素的电子排布式
四、教学设计
教学过程 时间分配 教师活动 学生活动 设计意图
导入环节：高考真题情境引入 5分钟 1. 展示2023年全国卷Ⅰ、2022年新高考卷Ⅰ中相关真题片段：
（1）“辨析下列物质的关系：①与；② O 与O ；③ CH 与C H ；④ CH CH OH与CH OCH ”
（2）“写出Cr的电子排布式，说明与洪特规则的关系”
（3）“根据价电子排布式3d 4s 推断元素的周期律性质”
2. 提出问题链：
① 如何辨析同位素、同素异形体、同系物、同分异构体？
② 核外电子排布规律的核心逻辑是什么？
③ 如何基于电子排布式推断元素的性质？
3. 梳理学生的初步回答，提炼出“概念辨析、电子排布、性质推断”等关键词，引出本节课主题：构建原子结构分析模型，突破高考原子结构与核外电子排布考点。 1. 认真观察真题情境，结合已有知识尝试回答问题链
2. 举手发言，分享自己对原子结构、核外电子排布的理解
3. 明确本节课的复习目标：掌握原子组成与概念辨析、核外电子排布规律与表达、基于电子排布的性质推断，解决高考真题。 1. 以高考真题引入，贴合高三复习的应试需求，快速暴露学生在原子结构与核外电子排布中的认知误区
2. 通过问题链制造认知冲突，激发学生对“原子结构-电子排布-性质”关联逻辑的探究欲望
3. 建立“真题考点-模型构建”的直接关联
讲授环节一：原子的组成与概念辨析 10分钟 1. 构建“原子组成与概念辨析模型”：
（1）原子组成：以为例，Z为原子核电荷数，A为质量数，中子数N=A-Z；原子中质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数，阳离子中质子数=核外电子数+电荷数，阴离子中质子数=核外电子数-电荷数
（2）概念辨析：
① 同位素：质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子（如、、，化学性质几乎相同，物理性质不同）
② 同素异形体：同种元素组成的不同单质（如O 、O ，金刚石、石墨）
③ 同系物：结构相似、分子组成相差n个CH 的有机物（如CH 、C H ）
④ 同分异构体：分子式相同、结构不同的有机物（如CH CH OH、CH OCH ）
（3）高考高频辨析：同位素的“两同两不同”（质子数相同、元素种类相同，中子数不同、物理性质不同），同素异形体的“同一元素、不同单质”
2. 强调：概念辨析的核心是明确辨析对象的类别，同位素是原子层面的概念，同素异形体是单质层面的概念，同系物与同分异构体是有机物层面的概念。 1. 跟随教师梳理，在笔记本上记录原子组成与概念辨析模型，标注概念辨析的关键
2. 结合案例分析同位素、同素异形体、同系物、同分异构体，标注各概念的辨析对象与核心特征
3. 思考：“为什么、、化学性质几乎相同？”并举手发言分享思路
4. 总结概念辨析的易错点，重点标注同位素与同素异形体的辨析。 1. 构建结构化的概念辨析模型，帮助学生清晰掌握原子组成与各概念的辨析逻辑
2. 通过案例分析与问题思考，突破高考中概念辨析的高频难点
3. 强调核心特征，提升学生的知识迁移能力
讲授环节二：核外电子排布规律与表达模型构建 12分钟 1. 构建“核外电子排布规律与表达模型”：
（1）核外电子排布规律：
① 能量最低原理：电子优先排布在能量最低的原子轨道，能级顺序为1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p
② 泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳2个电子，且自旋状态相反
③ 洪特规则：电子排布在同一能级的不同轨道时，优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同；特例：等价轨道全充满、半充满、全空时更稳定（如Cr的电子排布式为[Ar]3d 4s ，Cu的电子排布式为[Ar]3d 4s ）
（2）核外电子排布的表达：
① 电子排布式：如Na为1s 2s 2p 3s ，或[Ne]3s ；Fe为1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ，或[Ar]3d 4s
② 轨道表示式（电子排布图）：如C为1s(↑↓)2s(↑↓)2p(↑)(↑)
③ 价电子排布式：如Fe为3d 4s ，O为2s 2p
（3）高考高频表达：价电子排布式的书写（如第三周期元素、第四周期过渡元素的价电子排布式），特殊电子排布的书写（如Cr、Cu的电子排布式）
2. 强调：核外电子排布规律的核心是“能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则”，特殊电子排布的核心是“全充满、半充满、全空时更稳定”，价电子排布式是高考的高频考点，需重点掌握。 1. 跟随教师梳理，在笔记本上绘制核外电子排布规律与表达模型，标注排布规律与表达形式
2. 结合案例分析Na、Cr、Cu等元素的电子排布式，标注特殊电子排布的原因
3. 思考：“为什么Cr、Cu会出现特殊电子排布？”并举手发言分享思路
4. 总结核外电子排布的易错点，重点标注特殊电子排布、价电子排布式的书写。 1. 构建结构化的排布与表达模型，帮助学生系统掌握核外电子排布规律与表达形式
2. 通过特殊电子排布的案例分析，突破高考中特殊电子排布、价电子排布式的高频难点
3. 强调核心规律，提升学生的知识迁移能力
实践环节一：小组合作——核外电子排布真题探究 10分钟 1. 发放“核外电子排布真题探究任务单”，选取2022年全国卷Ⅰ的真题：
（1）写出下列元素的电子排布式与价电子排布式：① Na；② Fe；③ Cr；④ Cu
（2）辨析下列物质的关系：①与；② 金刚石与石墨；③ CH CH CH 与CH CH(CH )
（3）根据价电子排布式3d 4s 推断元素的周期律性质（如金属性、非金属性）
2. 巡回指导各小组，针对小组的疑问进行点拨，如“Cr、Cu的特殊电子排布”“基于价电子排布式的性质推断逻辑”
3. 请1小组展示探究结果，教师总结：“Na的电子排布式为[Ne]3s ，价电子排布式为3s ；Fe的电子排布式为[Ar]3d 4s ，价电子排布式为3d 4s ；Cr的电子排布式为[Ar]3d 4s ，价电子排布式为3d 4s ；Cu的电子排布式为[Ar]3d 4s ，价电子排布式为3d 4s ；与为同位素，金刚石与石墨为同素异形体，CH CH CH 与CH CH(CH ) 为同分异构体；价电子排布式3d 4s 为Cr元素，具有较强的金属性，能与酸反应生成氢气，能形成+2、+3、+6等多种化合价。” 1. 4人小组分工合作，2人负责电子排布式书写与概念辨析，2人负责性质推断，共同完成任务单
2. 小组内讨论争议点，如“Cr、Cu的特殊电子排布”“基于价电子排布式的性质推断逻辑”
3. 小组代表上台展示探究结果，结合排布模型讲解判断依据
4. 记录教师总结的核心结论，强化核外电子排布与性质推断的逻辑关联。 1. 通过小组合作演练真题，让学生在真实命题情境中应用原子结构分析模型，提升知识迁移与合作探究能力
2. 重点突破电子排布式书写、概念辨析、性质推断的高频难点，及时纠正学生的认知误区
3. 培养学生的合作探究能力与表达能力
讲授环节三：基于电子排布的粒子性质推断 8分钟 1. 构建“基于电子排布的粒子性质推断模型”：
（1）核心逻辑：外层电子数决定元素的化学性质，价电子排布式决定元素的周期律性质（如金属性、非金属性、最高正价、最低负价）
（2）推断内容：
① 金属性与非金属性：价电子数<4的元素（除H、B外），一般具有金属性；价电子数≥4的元素，一般具有非金属性
② 最高正价与最低负价：最高正价=价电子数（O、F除外），最低负价=价电子数-8（金属元素无负价）
③ 氧化性与还原性：金属元素的价电子数越少，金属性越强，还原性越强；非金属元素的价电子数越多，非金属性越强，氧化性越强
（3）高考高频案例：根据价电子排布式推断第三周期元素的金属性与非金属性（如Na：3s ，金属性强；Cl：3s 3p ，非金属性强），根据价电子排布式推断过渡元素的化合价（如Fe：3d 4s ，能形成+2、+3价）
2. 强调：基于电子排布的粒子性质推断的核心是“外层电子数、价电子排布式”，价电子排布式是判断元素周期律性质的关键依据。 1. 跟随教师梳理，在笔记本上绘制基于电子排布的粒子性质推断模型，标注推断逻辑与内容
2. 结合案例分析第三周期元素、过渡元素的性质推断，标注价电子排布式与性质的关联
3. 思考：“为什么N的最高正价为+5，最低负价为-3？”并举手发言分享思路
4. 总结粒子性质推断的核心逻辑，重点标注价电子排布式的应用。 1. 构建结构化的性质推断模型，帮助学生掌握基于电子排布的粒子性质推断方法
2. 通过案例分析，突破高考中性质推断的高频难点
3. 强调核心逻辑，提升学生的知识迁移能力
实践环节二：独立练习——原子结构与核外电子排布真题应用 8分钟 1. 发放2023年新高考卷Ⅰ的真题：
（1）写出下列元素的价电子排布式：① Cl；② Fe；③ Cr；④ Cu
（2）辨析：①$^{16}
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