人类对原子结构的认识[上学期]
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文档简介
厦门市大同中学高一化学备课组 连建华
第三单元 人类对原子结构的认识
第一课时
教学目标：
1.知识目标：知道化学科学的主要研究对象，了解化学学科的发展趋势
通过原子结构模型演变的学习，了解科学家探索原子结构的艰难过程
了解钠、镁、氧等常见元素的原子的核外电子的排布情况
2.能力方法：知道原子在化学反应中常通过电子的得失使最外层达到稳定结构
通过氧化镁的形成了解镁与氧气发生化学反应的本质
3.情感态度：通过各种原子结构模型的学习，体验科学实验，科学思维对创造性工作的重要作用
教学重点：
1.通过各种原子结构模型的发展演变，体验科学探索的艰难过程
2.理解镁和氧气发生化学反应的本质
教学难点：原子在化学反应中通过电子得失形成稳定结构
镁和氧气发生化学的本质
教学方法：阅读讨论法、讲授法、探究法、情感体验法
教学过程：
一、原子结构模型的演变
[阅读讨论]
1.阅读课本p26-27
2.讨论a.原子结构模型演变
b.科学探索的精神、严谨科学态度
实验在科学探究中重要性
3.讲授内容：体验科学探究对艰难过程
[科学探究]
1. 在原子结构模型的演变中，是什么让汤姆生、卢瑟福、玻尔等人否定前人的假说，提出自己的假说？
模型 道尔顿 汤姆生 卢瑟福
主要内容 原子是不要再分的实心小球 葡萄干面包式 含核模型
存在问题 不能解释电子存在 不能解释ɑ粒子散射时的现象 不能解释氢原子光谱
科学的发展离子不开社会的进步，没有社会的进步，不可能造就出玻尔等伟大的科学家，没有ɑ粒子散射实验，不会有卢瑟福的含核模型诞生，没有氢原子光谱的实验，不会有玻尔的行星轨道式原子模型的诞生。
2. 近代原子结构模型的演变
模型 道尔顿 汤姆生 卢瑟福 玻尔 量子力学
年代 1803 1904 1911 1913 1926
依据 元素化合时的质量比例关系 发现电子 ɑ粒子散射 氢原子光谱 近代科学实验
主要内容 原子是不可再分的实心小球 葡萄干面包式 含核模型 行星轨道式原子模型 量子力学
3. 原子结构模型的演变过程给我们的启迪
(1) 化学认识发展过程中的继承、积累、突破和革命。
(2) 实验方法是科学研究的一种重要方法，实验手段的不断进步是化学科学的关键
(3) 科学研究、科学发现是无止境的。
二、核外电子排布
[阅读课本]：常见原子的核外电子排布
1. [拓展研究]核外电子排布规律：(1) 核外电子总是尽先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，排布在能量逐步升高的电子层
(2) 原子核外各电子层最多容纳2n2个电子（表示电子层数）。
(3) 原子最外野电子数目不能超过8个（第一层不能超过2个）
(4) 次外层电子数目不能超过18个(第一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。
2．1-18号元素原子核外电子排布示意图
[迁移拓展] 活泼金属易失去电子形成稳定阳离子，活泼非金属易得到电子形成稳定阴离子
(1) 原子：核电荷数=核外电子数，如Na、Ca、Al、F、Cl、S等示意图。
(2) 阳离子：核电荷数>核外电子数，如Na+、Ca2+、Al3+等示意图。
(3) 阴离子：核电荷数<核外电子数，如F-、Cl-、S2-等示意图。
[问题解决] (1)内容见课本、同学交流讨论
(2)知识拓展元素化合价得失电子数目的关系
①金属元素一般为正化合价，失去电子的数目即为化合价的数值，如Na、K失去最外层1个电子均为＋1价，Mg、Ca失去最外层2个电子均为＋2价，Al失去最外层3个电子均为＋3价。
②非金属元素既可以为正化合价也可以为负化合价，活泼非金属元素的最低负化合价的数值即为得到电子的数目。如：F、Cl易得到1个电子，最低化合价均为-1价；O、S易得到2个电子，最低体例价均为-2价。
[小结] 1.原子结构模型的演变
2.化合价与核外电子排布
[练习]在1991年前后，物理学家卢瑟福把一束变速运动的ɑ粒子（质量为氢原子的4倍，带2个单位正电荷），射向一片极薄的金箔。他惊奇地发现，过去一直认为原子是“实心球”，而四这种“实心球”紧密排列而成的金箔，竟能让大多数ɑ粒子畅通无阻地通过，就像金箔不在那儿似的，但也有极少数ɑ粒子发生偏转，被笔直地弹回。根椐以上实验能得出关于金箔中金原子结构的一些结论。试写出其中的三点：
(1) ；
(2) ；
(3) ；
[作业]
1．周期表中16号元素和4号元素的原子相比较，前者的下列数据是后者的4倍的是
A．电子数
C．电子层数
B．最外层电子数
D．次外层电子数
2．下列原子核外电子排布示意图中，正确的是
A． B． C． D．
3．某元素原子核外第二层电子数是其他层电子数的2倍，则该元素的核电荷数为
A．6
B．8
C．12
D．20
4．在核电荷数为1-20的元素的原子中，次外层电子数为最外层电子数的2倍的元素是
A．核电荷数为3的元素
C．核电荷数为6的元素
B．核电荷数为14的元素
D．核电荷数为16的元素
5．在核电荷数为1-20的元素的原子中，最外层电子数和电子层数相等的元素共有
A．3种
B．4种
C．5种
D．6种
6．下列关于稀有气体的叙述不正确的是
A．原子的最外层都有8个电子
B．Ne与Na+、Mg2+具有相同的核外电子排布
C．化学性质非常不活泼
D．He与F-、O2-具有相同的核外电子排布
7．某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)nClm·yH2O]x，式中m等于
A．3-n
B．6-n
C．6+n
D．3+n
8．两位美国科学家彼得·麦金农，因为发现细胞膜水通道以及对离子通道结构图和机理研究作出的开创性贡献而获得2003年诺贝尔化学奖。他们之所以获得诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖是因为
A．他们的研究和化学物质水有关
B．他们的研究有利于研制针对一些神经系统疾病和心血管疾病的药物
C．他们的研究深入到分子、原子的层次
D．他们的研究深入到细胞的层次
9．载人飞船上两副硅太阳能电池帆板提供了飞船所需的电力。请画出硅原子结构示意图： 。
10．科学家在合成超导材料时，偶然制得了在自然界尚未发现的紫色化合物BaCuSi2O6，它由 种元素组成，其中Si呈 价。写出相同价态硅元素的氧化物的化学式： 。
+3 3
+8 2 6
+12 2 8 3
+19 2 8 9
第三单元 人类对原子结构的认识
第一课时
教学目标：
1.知识目标：知道化学科学的主要研究对象，了解化学学科的发展趋势
通过原子结构模型演变的学习，了解科学家探索原子结构的艰难过程
了解钠、镁、氧等常见元素的原子的核外电子的排布情况
2.能力方法：知道原子在化学反应中常通过电子的得失使最外层达到稳定结构
通过氧化镁的形成了解镁与氧气发生化学反应的本质
3.情感态度：通过各种原子结构模型的学习，体验科学实验，科学思维对创造性工作的重要作用
教学重点：
1.通过各种原子结构模型的发展演变，体验科学探索的艰难过程
2.理解镁和氧气发生化学反应的本质
教学难点：原子在化学反应中通过电子得失形成稳定结构
镁和氧气发生化学的本质
教学方法：阅读讨论法、讲授法、探究法、情感体验法
教学过程：
一、原子结构模型的演变
[阅读讨论]
1.阅读课本p26-27
2.讨论a.原子结构模型演变
b.科学探索的精神、严谨科学态度
实验在科学探究中重要性
3.讲授内容：体验科学探究对艰难过程
[科学探究]
1. 在原子结构模型的演变中，是什么让汤姆生、卢瑟福、玻尔等人否定前人的假说，提出自己的假说？
模型 道尔顿 汤姆生 卢瑟福
主要内容 原子是不要再分的实心小球 葡萄干面包式 含核模型
存在问题 不能解释电子存在 不能解释ɑ粒子散射时的现象 不能解释氢原子光谱
科学的发展离子不开社会的进步，没有社会的进步，不可能造就出玻尔等伟大的科学家，没有ɑ粒子散射实验，不会有卢瑟福的含核模型诞生，没有氢原子光谱的实验，不会有玻尔的行星轨道式原子模型的诞生。
2. 近代原子结构模型的演变
模型 道尔顿 汤姆生 卢瑟福 玻尔 量子力学
年代 1803 1904 1911 1913 1926
依据 元素化合时的质量比例关系 发现电子 ɑ粒子散射 氢原子光谱 近代科学实验
主要内容 原子是不可再分的实心小球 葡萄干面包式 含核模型 行星轨道式原子模型 量子力学
3. 原子结构模型的演变过程给我们的启迪
(1) 化学认识发展过程中的继承、积累、突破和革命。
(2) 实验方法是科学研究的一种重要方法，实验手段的不断进步是化学科学的关键
(3) 科学研究、科学发现是无止境的。
二、核外电子排布
[阅读课本]：常见原子的核外电子排布
1. [拓展研究]核外电子排布规律：(1) 核外电子总是尽先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，排布在能量逐步升高的电子层
(2) 原子核外各电子层最多容纳2n2个电子（表示电子层数）。
(3) 原子最外野电子数目不能超过8个（第一层不能超过2个）
(4) 次外层电子数目不能超过18个(第一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。
2．1-18号元素原子核外电子排布示意图
[迁移拓展] 活泼金属易失去电子形成稳定阳离子，活泼非金属易得到电子形成稳定阴离子
(1) 原子：核电荷数=核外电子数，如Na、Ca、Al、F、Cl、S等示意图。
(2) 阳离子：核电荷数>核外电子数，如Na+、Ca2+、Al3+等示意图。
(3) 阴离子：核电荷数<核外电子数，如F-、Cl-、S2-等示意图。
[问题解决] (1)内容见课本、同学交流讨论
(2)知识拓展元素化合价得失电子数目的关系
①金属元素一般为正化合价，失去电子的数目即为化合价的数值，如Na、K失去最外层1个电子均为＋1价，Mg、Ca失去最外层2个电子均为＋2价，Al失去最外层3个电子均为＋3价。
②非金属元素既可以为正化合价也可以为负化合价，活泼非金属元素的最低负化合价的数值即为得到电子的数目。如：F、Cl易得到1个电子，最低化合价均为-1价；O、S易得到2个电子，最低体例价均为-2价。
[小结] 1.原子结构模型的演变
2.化合价与核外电子排布
[练习]在1991年前后，物理学家卢瑟福把一束变速运动的ɑ粒子（质量为氢原子的4倍，带2个单位正电荷），射向一片极薄的金箔。他惊奇地发现，过去一直认为原子是“实心球”，而四这种“实心球”紧密排列而成的金箔，竟能让大多数ɑ粒子畅通无阻地通过，就像金箔不在那儿似的，但也有极少数ɑ粒子发生偏转，被笔直地弹回。根椐以上实验能得出关于金箔中金原子结构的一些结论。试写出其中的三点：
(1) ；
(2) ；
(3) ；
[作业]
1．周期表中16号元素和4号元素的原子相比较，前者的下列数据是后者的4倍的是
A．电子数
C．电子层数
B．最外层电子数
D．次外层电子数
2．下列原子核外电子排布示意图中，正确的是
A． B． C． D．
3．某元素原子核外第二层电子数是其他层电子数的2倍，则该元素的核电荷数为
A．6
B．8
C．12
D．20
4．在核电荷数为1-20的元素的原子中，次外层电子数为最外层电子数的2倍的元素是
A．核电荷数为3的元素
C．核电荷数为6的元素
B．核电荷数为14的元素
D．核电荷数为16的元素
5．在核电荷数为1-20的元素的原子中，最外层电子数和电子层数相等的元素共有
A．3种
B．4种
C．5种
D．6种
6．下列关于稀有气体的叙述不正确的是
A．原子的最外层都有8个电子
B．Ne与Na+、Mg2+具有相同的核外电子排布
C．化学性质非常不活泼
D．He与F-、O2-具有相同的核外电子排布
7．某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)nClm·yH2O]x，式中m等于
A．3-n
B．6-n
C．6+n
D．3+n
8．两位美国科学家彼得·麦金农，因为发现细胞膜水通道以及对离子通道结构图和机理研究作出的开创性贡献而获得2003年诺贝尔化学奖。他们之所以获得诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖是因为
A．他们的研究和化学物质水有关
B．他们的研究有利于研制针对一些神经系统疾病和心血管疾病的药物
C．他们的研究深入到分子、原子的层次
D．他们的研究深入到细胞的层次
9．载人飞船上两副硅太阳能电池帆板提供了飞船所需的电力。请画出硅原子结构示意图： 。
10．科学家在合成超导材料时，偶然制得了在自然界尚未发现的紫色化合物BaCuSi2O6，它由 种元素组成，其中Si呈 价。写出相同价态硅元素的氧化物的化学式： 。
+3 3
+8 2 6
+12 2 8 3
+19 2 8 9