原子结构模型学案
图片预览
文档简介
第一节 原子结构模型学案
【课标要求】
1.了解人类探索物质结构的历史；
2.了解研究物质结构的意义；
3.掌握原子结构的基础知识。
4.在已有知识经验的基础上，进一步了解核外电子的运动状态
5.从能级的角度来看待核外电子的排布。
（第一课时）
【学习目标】
1.了解人类探索物质结构的历史；
2.了解研究物质结构的意义；
3.掌握原子结构的基础知识。
4.知道“电子云”是对电子在空间单位体积里出现概率大小的形象化描述
【学习重点】原子的结构和人类探索物质结构的历史
【学习难点】玻尔的原子结构模型
【温故知新】
1、原子结构的基础知识
2、重要关系式：
核电荷数= = =
质量数（A）=
离子电荷=
ZXm+ 核外电子数=
ZXm- 核外电子数=
三素”比较：
元素——具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。元素的种类由质子数
重要概念
核素—— 。核素即 ，其种类由 和
决定。绝大多数元素都存在不同种核素，但有些元素只有一种核素。
同位素—— 。
元素—— 。
【课前预习区】
[阅读]教材P1第一自然段，思考回答下列问题：
1.谁最早提出科学的原子概念？人们通常称他为的“原子之父”。
2.谁发现了电子，提出了原子结构的“ ”模型，开始涉及原子的内部。
3.人类对原子结构的认识，每前进一步都是建立在_______的基础上的，最有影响的两位物理学家是________和_________，前者是通过________________实验提出原子结构的有核模型，后者研究了______________后，大胆地引入量子论观点，提出了新的原子结构模型。的
4．玻尔的核外电子分层排布的原子结构模型的要点是什么？
【课堂互动区】
一、人类探索物质结构的历史
【预习总结】：通过自主预习学习，总结原子结构模型的发展史
二、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型
【预习总结】：通过自主预习学习，总结玻尔的核外电子分层排布的原子结构模型的要点是什么？
三、核外电子的运动特点
[问题组探究]
1.核外电子质量小带负电荷，运动范围小，速度快，是否遵循宏观物体的运动规律？电子在
核外运动时是否有一定的规律？
2.科学家是采取什么方法来研究电子在核外运动的？
3.关于电子在核外的运动，你现在已经知道哪些规律？
【总结】
1.核外电子以极 的速度、在极 的空间作应不停止的运转。 宏观物体的运动
律（不能测出在某一时刻的位置、速度，即不能描画出它的运动轨迹）。
2.可用 的方法研究电子在核外出现的几率。电子云（课本P7）——电子在核外空间一定范围内出现，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人们形象的称为电子云。电子云图中小黑点的疏密________________________，成正比关系。
3.（1）核外电子是 排布的
（2）不同电子层上的电子能量不同，离核越近，能量越 。
（3）电子优先排布在能量最 的电子层里。
（4）每个电子层所能容纳的电子数最多为 （n为电子层数）。
（5）最外层电子数不超过 个（K为最外层时不超过2个），次外层不超过 个，倒数第三层不超过 个。
三、 [反馈练习]
1.在物质结构研究的历史上，首先提出原子始一个实心球体的是（ ）
A. 汤姆生 B. 卢瑟福 C. 道尔顿 D. 玻尔
2.在1911年前后，物理学家卢瑟福把一束高速运动的α粒子（质量数为4的带2个单位正
电荷的氦原子核），射向一片极薄的金箔。他惊奇的发现，过去一直认为原子是“实心球”，
而由这种“实心球”紧密排列成的金箔，竟为大多数α粒子畅通无阻得通过，就像金箔不
在那儿似的，但也有极少数的α粒子发生偏转，或笔直的弹回。根据上述实验现象能的出
关于金箔中Au原子结构的一些结论，试写出其中的三点：
A __________________________________________;
B___________________________________________;
C___________________________________________。
3. 13C—NMR（核磁共振）、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，
Kuit WU Thrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是（ ）
A. 13C与15N有相同的中子数 B. 13C与C60互为同素异形体
C. 15N与14N互为同位素 D. 15N的核外电子数与中子数相同
4. 已知氧元素有三种稳定同位素：168O、178O、188O，氧气中存在几种氧分子？它们的
相对分子质量有几种？
5．玻尔的原子轨道模型的成功之处是什么？试阐述玻尔原子结构模型对原子结构理论的发展所作出的贡献以及该模型的最大不足之处？
第一节 原子结构模型学案
（第二课时）
【学习目标】
1.在已有知识经验的基础上，进一步了解核外电子的运动状态
2.从能级的角度来看待核外电子的排布。
3.初步认识原子结构的量子力学模型，能用四个量子数描述核外电子的运动状态。
【学习重难点】了解四个量子数与原子轨道、电子运动状态的关系
【课前预习区】
1、阅读课本课本P4联想 质疑思考一下问题：
（1）如何解释氢原子光谱和多电子原子光谱所产生的复杂现象？
（2）原子中的电子运动状态是否还存在波尔原子结构模型未能描述的其他量子化现象呢？
（3）是否有必要用更多的量子数来标记核外电子的运动状态呢？
2、我们已经知道电子是分层排布的，那么是什么原因导致电子分层排布——即电子分层排布的依据是什么？
【课堂互动区】
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
【预习总结】通过联想质疑的课前学习，总结：根据量子力学理论，原子中的单个电子的空间运动状态可以用 来描述，而每个原子轨道须由 共同标记，核外电子运动状态须由 共同标记。
主量子数：
[[问题组探究]
（1）.主量子数即电子层，主量子数的大小与电子离核距离、能量大小有什么关系？
（2）. 什么原因导致电子分层排布？
[小结]
（1）符号 ，即电子层
（2）分层依据：电子的能量较大差别；电子运动的主要区域或离核远近的不同。
即电子层由内到外分为K 、 。
（3）一般而言，主量子数越大，电子离核的平均距离越 、能量越 。
[设疑]
（1）、在多电子原子中，每一层上的电子又是怎样运动的？能量一样吗？运动区域的形状一样吗？
（2）、为什么每个电子层所能容纳的电子数最多为2n2（n为电子层数）？
为什么最外层电子数不超过8个（K为最外层时不超过2个）？
2、角量子数
[问题组探究]
（1）、写出氖原子的原子结构示意图。
（2）、氖原子第一电子层的2个电子是怎样运动的？它们的能量都一样吗？它们运动的区域一样呈现什么形状？
（3）、氖原子第二电子层的8个电子是怎样运动的？它们的能量都一样吗？它们运动的区域一样呈现什么形状？
[小结]
（1）符号 ，即能级，对于确定的n值，l共有n个值： 。
（2）第一电子层：只一种形状——球形对称，所以就只一种类型轨道，用s表示，叫s轨道，记作1s。
第二电子层：有二种形状，所以有二种类型轨道。分别是：
（1）球形对称，记作2s。
（2）纺锤形（或哑铃形），用p表示，叫p轨道，记作2p。
第三电子层：是否看出其中存在明显的规律，试着写一写。
有 种形状，决定有 种类型轨道。
（1） ，记作 ；
（2） ，记作 。
（3）复杂形状，用d表示，叫d轨道，记作3d。
第四电子层：有 种形状，决定有 种类型轨
（1） ，记作 ；
（2） ，记作 。
（3）复杂形状，记作 。
（4）复杂形状，用f表示，叫f轨道，记作4f。
第五电子层：有 种形状，决定有 种类型轨道。
（1） ，记作 ；
（2） ，记作 。
（3）复杂形状，记作 ；
（4）复杂形状，记作 。
（5）复杂形状，用g表示，叫g轨道，记作5g。
[过渡]在没有外磁场时，量子数n、l相同的状态能量是相同的；在外磁场存在时，这些状态的能量就不同了，这是由于电子运动状态还与磁量子数m有关。
3．磁量子数
（1）符号： , 即原子轨道的伸展方向。
（2）相同形状的原子轨道还可有不同的伸展方向，伸展方向决定该种类型轨道的个数。
（3）m与l的关系是：
（4）s轨道是球形对称的，只有1个轨道。
p轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，所以p轨道含3个轨道，分别记作：px、py、pz。
d轨道有 个（这其中也存在明显的规律，试着写写）伸展方向，即d轨道含 个轨道
f轨道有 个伸展方向，即f轨道含 个轨道。
[练习]：各电子层包含的原子轨道数目
主量子数 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳电子数
1
2
3
4
n
4.自旋磁量子数ms
电子不仅在核外空间不停地运动，而且还做自旋运动。电子的自旋有两种状态，
通常采用 来标记电子的不同自旋状态。电子自旋并非像地球绕轴自旋，只是代表电子的两种不同状态。
[巩固练习]
1．教材P9迁移应用1，3
2．S轨道形状是 ，p轨道形状是 。
3．第3电子层有 种原子轨道，有 个轨道；第4电子层有 种原子轨道，有 个轨道；第n电子层有 种原子轨道，有 个轨道。
4.某原子核外电子运动状态的切面图。
（1）该原子核外有几个电子层？
（2）各电子层上电子的运动区域的形状是否一样？分别是什么形状？
（3）第二电子层上的运动区域有无相同形状？但是否在同一方向上？
（4）已知该原子是镁，且每个区域都是由两个电子形成，请从立体空间角度设想一下第二电子层上在什么方向上还会有两个电子？
电子特征
核外电子
原子核
原子
中子
质子
组成
③是元素分类本质依据
①质量数约为1，带1个单位正电荷
②质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数
①质量数为1，不带电
②中子数=质量数-质子数（N=A-Z）
③同种元素，中子数不同则形成同位素
特征
位于原子中心，体积小，质量比重大——由于电子质量小，原子的质量主要集中在核上
化学变化中核不变
体积小，质量约为质子质量的1/1836，带1个单位负电荷，负电荷数=核所带正电核数，故原子不显电性
核外电子数=核电核数=原子序数
主族元素的化学性质主要决定于最外层电子数
位置：在原子核外分层排布bbb布
一、人类探索物质结构的历史
2、原子分子论
阿伏加德罗
3、元素周期律（表）
门捷列夫
4、对有机物认识的进展
碳原子的四价
碳原子成键的立体构型
分子中价键的饱和性
有机合成可“按图索骥”
5、物理学上的重大发现
电子
氢原子光谱
元素的放射性
微粒的波粒二象性（量子力学）
6、实验方法上的改进
红外光谱
电子显微
原子吸收光谱
X射线衍射
玻尔研究氢原子光谱时，引入量子论观点，提出了新的量子观原子结构模型
卢瑟福根据α粒子散射现象，提出了带核的“行星绕太阳运转”的原子结构模型
古希腊德谟克里特等哲学家的原子论思想
道尔顿最早提出科学的原子学说
汤姆生发现了电子，提出了“葡萄干面包式”的原子结构模型
原子的量子力学模型
1、人类探索原子结构的历史
PAGE
1
【课标要求】
1.了解人类探索物质结构的历史；
2.了解研究物质结构的意义；
3.掌握原子结构的基础知识。
4.在已有知识经验的基础上，进一步了解核外电子的运动状态
5.从能级的角度来看待核外电子的排布。
（第一课时）
【学习目标】
1.了解人类探索物质结构的历史；
2.了解研究物质结构的意义；
3.掌握原子结构的基础知识。
4.知道“电子云”是对电子在空间单位体积里出现概率大小的形象化描述
【学习重点】原子的结构和人类探索物质结构的历史
【学习难点】玻尔的原子结构模型
【温故知新】
1、原子结构的基础知识
2、重要关系式：
核电荷数= = =
质量数（A）=
离子电荷=
ZXm+ 核外电子数=
ZXm- 核外电子数=
三素”比较：
元素——具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。元素的种类由质子数
重要概念
核素—— 。核素即 ，其种类由 和
决定。绝大多数元素都存在不同种核素，但有些元素只有一种核素。
同位素—— 。
元素—— 。
【课前预习区】
[阅读]教材P1第一自然段，思考回答下列问题：
1.谁最早提出科学的原子概念？人们通常称他为的“原子之父”。
2.谁发现了电子，提出了原子结构的“ ”模型，开始涉及原子的内部。
3.人类对原子结构的认识，每前进一步都是建立在_______的基础上的，最有影响的两位物理学家是________和_________，前者是通过________________实验提出原子结构的有核模型，后者研究了______________后，大胆地引入量子论观点，提出了新的原子结构模型。的
4．玻尔的核外电子分层排布的原子结构模型的要点是什么？
【课堂互动区】
一、人类探索物质结构的历史
【预习总结】：通过自主预习学习，总结原子结构模型的发展史
二、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型
【预习总结】：通过自主预习学习，总结玻尔的核外电子分层排布的原子结构模型的要点是什么？
三、核外电子的运动特点
[问题组探究]
1.核外电子质量小带负电荷，运动范围小，速度快，是否遵循宏观物体的运动规律？电子在
核外运动时是否有一定的规律？
2.科学家是采取什么方法来研究电子在核外运动的？
3.关于电子在核外的运动，你现在已经知道哪些规律？
【总结】
1.核外电子以极 的速度、在极 的空间作应不停止的运转。 宏观物体的运动
律（不能测出在某一时刻的位置、速度，即不能描画出它的运动轨迹）。
2.可用 的方法研究电子在核外出现的几率。电子云（课本P7）——电子在核外空间一定范围内出现，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人们形象的称为电子云。电子云图中小黑点的疏密________________________，成正比关系。
3.（1）核外电子是 排布的
（2）不同电子层上的电子能量不同，离核越近，能量越 。
（3）电子优先排布在能量最 的电子层里。
（4）每个电子层所能容纳的电子数最多为 （n为电子层数）。
（5）最外层电子数不超过 个（K为最外层时不超过2个），次外层不超过 个，倒数第三层不超过 个。
三、 [反馈练习]
1.在物质结构研究的历史上，首先提出原子始一个实心球体的是（ ）
A. 汤姆生 B. 卢瑟福 C. 道尔顿 D. 玻尔
2.在1911年前后，物理学家卢瑟福把一束高速运动的α粒子（质量数为4的带2个单位正
电荷的氦原子核），射向一片极薄的金箔。他惊奇的发现，过去一直认为原子是“实心球”，
而由这种“实心球”紧密排列成的金箔，竟为大多数α粒子畅通无阻得通过，就像金箔不
在那儿似的，但也有极少数的α粒子发生偏转，或笔直的弹回。根据上述实验现象能的出
关于金箔中Au原子结构的一些结论，试写出其中的三点：
A __________________________________________;
B___________________________________________;
C___________________________________________。
3. 13C—NMR（核磁共振）、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，
Kuit WU Thrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是（ ）
A. 13C与15N有相同的中子数 B. 13C与C60互为同素异形体
C. 15N与14N互为同位素 D. 15N的核外电子数与中子数相同
4. 已知氧元素有三种稳定同位素：168O、178O、188O，氧气中存在几种氧分子？它们的
相对分子质量有几种？
5．玻尔的原子轨道模型的成功之处是什么？试阐述玻尔原子结构模型对原子结构理论的发展所作出的贡献以及该模型的最大不足之处？
第一节 原子结构模型学案
（第二课时）
【学习目标】
1.在已有知识经验的基础上，进一步了解核外电子的运动状态
2.从能级的角度来看待核外电子的排布。
3.初步认识原子结构的量子力学模型，能用四个量子数描述核外电子的运动状态。
【学习重难点】了解四个量子数与原子轨道、电子运动状态的关系
【课前预习区】
1、阅读课本课本P4联想 质疑思考一下问题：
（1）如何解释氢原子光谱和多电子原子光谱所产生的复杂现象？
（2）原子中的电子运动状态是否还存在波尔原子结构模型未能描述的其他量子化现象呢？
（3）是否有必要用更多的量子数来标记核外电子的运动状态呢？
2、我们已经知道电子是分层排布的，那么是什么原因导致电子分层排布——即电子分层排布的依据是什么？
【课堂互动区】
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
【预习总结】通过联想质疑的课前学习，总结：根据量子力学理论，原子中的单个电子的空间运动状态可以用 来描述，而每个原子轨道须由 共同标记，核外电子运动状态须由 共同标记。
主量子数：
[[问题组探究]
（1）.主量子数即电子层，主量子数的大小与电子离核距离、能量大小有什么关系？
（2）. 什么原因导致电子分层排布？
[小结]
（1）符号 ，即电子层
（2）分层依据：电子的能量较大差别；电子运动的主要区域或离核远近的不同。
即电子层由内到外分为K 、 。
（3）一般而言，主量子数越大，电子离核的平均距离越 、能量越 。
[设疑]
（1）、在多电子原子中，每一层上的电子又是怎样运动的？能量一样吗？运动区域的形状一样吗？
（2）、为什么每个电子层所能容纳的电子数最多为2n2（n为电子层数）？
为什么最外层电子数不超过8个（K为最外层时不超过2个）？
2、角量子数
[问题组探究]
（1）、写出氖原子的原子结构示意图。
（2）、氖原子第一电子层的2个电子是怎样运动的？它们的能量都一样吗？它们运动的区域一样呈现什么形状？
（3）、氖原子第二电子层的8个电子是怎样运动的？它们的能量都一样吗？它们运动的区域一样呈现什么形状？
[小结]
（1）符号 ，即能级，对于确定的n值，l共有n个值： 。
（2）第一电子层：只一种形状——球形对称，所以就只一种类型轨道，用s表示，叫s轨道，记作1s。
第二电子层：有二种形状，所以有二种类型轨道。分别是：
（1）球形对称，记作2s。
（2）纺锤形（或哑铃形），用p表示，叫p轨道，记作2p。
第三电子层：是否看出其中存在明显的规律，试着写一写。
有 种形状，决定有 种类型轨道。
（1） ，记作 ；
（2） ，记作 。
（3）复杂形状，用d表示，叫d轨道，记作3d。
第四电子层：有 种形状，决定有 种类型轨
（1） ，记作 ；
（2） ，记作 。
（3）复杂形状，记作 。
（4）复杂形状，用f表示，叫f轨道，记作4f。
第五电子层：有 种形状，决定有 种类型轨道。
（1） ，记作 ；
（2） ，记作 。
（3）复杂形状，记作 ；
（4）复杂形状，记作 。
（5）复杂形状，用g表示，叫g轨道，记作5g。
[过渡]在没有外磁场时，量子数n、l相同的状态能量是相同的；在外磁场存在时，这些状态的能量就不同了，这是由于电子运动状态还与磁量子数m有关。
3．磁量子数
（1）符号： , 即原子轨道的伸展方向。
（2）相同形状的原子轨道还可有不同的伸展方向，伸展方向决定该种类型轨道的个数。
（3）m与l的关系是：
（4）s轨道是球形对称的，只有1个轨道。
p轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，所以p轨道含3个轨道，分别记作：px、py、pz。
d轨道有 个（这其中也存在明显的规律，试着写写）伸展方向，即d轨道含 个轨道
f轨道有 个伸展方向，即f轨道含 个轨道。
[练习]：各电子层包含的原子轨道数目
主量子数 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳电子数
1
2
3
4
n
4.自旋磁量子数ms
电子不仅在核外空间不停地运动，而且还做自旋运动。电子的自旋有两种状态，
通常采用 来标记电子的不同自旋状态。电子自旋并非像地球绕轴自旋，只是代表电子的两种不同状态。
[巩固练习]
1．教材P9迁移应用1，3
2．S轨道形状是 ，p轨道形状是 。
3．第3电子层有 种原子轨道，有 个轨道；第4电子层有 种原子轨道，有 个轨道；第n电子层有 种原子轨道，有 个轨道。
4.某原子核外电子运动状态的切面图。
（1）该原子核外有几个电子层？
（2）各电子层上电子的运动区域的形状是否一样？分别是什么形状？
（3）第二电子层上的运动区域有无相同形状？但是否在同一方向上？
（4）已知该原子是镁，且每个区域都是由两个电子形成，请从立体空间角度设想一下第二电子层上在什么方向上还会有两个电子？
电子特征
核外电子
原子核
原子
中子
质子
组成
③是元素分类本质依据
①质量数约为1，带1个单位正电荷
②质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数
①质量数为1，不带电
②中子数=质量数-质子数（N=A-Z）
③同种元素，中子数不同则形成同位素
特征
位于原子中心，体积小，质量比重大——由于电子质量小，原子的质量主要集中在核上
化学变化中核不变
体积小，质量约为质子质量的1/1836，带1个单位负电荷，负电荷数=核所带正电核数，故原子不显电性
核外电子数=核电核数=原子序数
主族元素的化学性质主要决定于最外层电子数
位置：在原子核外分层排布bbb布
一、人类探索物质结构的历史
2、原子分子论
阿伏加德罗
3、元素周期律（表）
门捷列夫
4、对有机物认识的进展
碳原子的四价
碳原子成键的立体构型
分子中价键的饱和性
有机合成可“按图索骥”
5、物理学上的重大发现
电子
氢原子光谱
元素的放射性
微粒的波粒二象性（量子力学）
6、实验方法上的改进
红外光谱
电子显微
原子吸收光谱
X射线衍射
玻尔研究氢原子光谱时，引入量子论观点，提出了新的量子观原子结构模型
卢瑟福根据α粒子散射现象，提出了带核的“行星绕太阳运转”的原子结构模型
古希腊德谟克里特等哲学家的原子论思想
道尔顿最早提出科学的原子学说
汤姆生发现了电子，提出了“葡萄干面包式”的原子结构模型
原子的量子力学模型
1、人类探索原子结构的历史
PAGE
1