资源简介

第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
第1课时 教学设计
【教学目标】
1、了解原子的构成，了解质量数的概念。
2、初步掌握原子核外电子排布规律。
3、能够正确书写1~20号元素原子和离子的结构示意图，弄清楚原子、阳离子和阴离子的质子数和核外电子数之间的关系。
【教学重难点】
1、重点：
（1）质量数概念的学习。
（2）核外电子排布规律。
2、难点：
（1）质量数和的含义。
（2）核外电子排布规律的理解，1~20元素原子或离子的原子结构示意图的掌握。
【教学过程】
一、导入新课
【情境】原子结构模型的演变
很早以前，人们就提出了这样一个问题：物质是否无限可分？在公元前5世界，希腊哲学家德谟利特等人认为：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。
1803年道尔顿提出:原子是构成物质的基本粒子，它们是坚实的、不可再分实心球。
1904年汤姆孙利用阴极射线实验发现了电子，他认为原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。
1911年卢瑟福（汤姆孙的学生）进行了α散射实验，得出在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。
1913年玻尔（卢瑟福的学生）引入量子论的观点，提出电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动。
1926~1935年，现代物质结构学说提出电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有确定的轨道。
【设计意图】通过了解原子结构模型的演变历程，学生可以认识到从宏观和微观结合的视角分析与解决问题的重要性，知道科学研究过程中常需要依据物质及其变化的信息建构模型，提高模型的认知能力。【投影】展示原子结构模型的演变。
【过渡】目前，科学家已经能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜摄制显示原子图像的照片。随着现代科学技术的发展，人类对原子的认识过程还会不断深化。下面我们就来学习原子结构相关知识。
二、讲授新课
知识点一 原子结构
【提问】通过刚刚了解的原子结构模型的演变经历的几个阶段，现在我们知道原子是由什么组成的呢？
【生】集体回答：原子核和核外电子。
【师】原子是由核外电子和原子核组成的，那原子核能否再分成更小的微粒呢？
【生】可以。原子核是由质子和中子构成的。
【师】根据科学探究，绝大多数的原子核是由更小的质子和中子构成的。质子、中子、电子的电性如何？
【生】电子：带一个单位负电荷；质子：带一个单位负电荷；中子：不显电性；原子：呈电中性。
【师】那么由粒子所带电性你能看出什么规律吗？
【生】核电荷数＝质子数＝核外电子数
【师】观察并描述表格中的数据，思考三种微粒的质量、电量有什么关系？
【投影】原子的质量相关问题
质量/kg 相对质量 电量/C
质子 1 .673 × 10-27 1.007 1.602 × 10-19
中子 1.675 × 10-27 1.008 0
电子 9.109 × 10-31 1/1 836 1.602 × 10-19
【归纳总结】质子和中子的质量基本相等，相对质量约为1。电子的质量可以忽略不计。原子的质量主要集中在原子核上。
【提问】将有关原子的质子数与中子数之和（即质量数A）填入表格，并与相对原子质量作比较，你能够得出什么结论？
【生】质子数（Z）+中子数（N）=质量数（A）
在数值上：质量数（A）≈相对原子质量
【师】原子的质量都集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值就叫作质量数。下面我们来学习原子的相关表示。
【教师活动】讲解符号中各个字母所表示的含义。
知识点二 核外电子排布
【过渡】在含有多个电子的原子里，分子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。电子层模型就类似于切开的洋葱，洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜,洋葱切开后,我们会看到里面一层一层地呈现。
【投影】展示类比图。
【师】在多电子原子中，电子的能量是不相同的。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（类似于地球上的万物处于地心引力场中），电子一般总是先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。那么核外电子的排布有哪些规律呢？
【小结】（1）能量最低原理
核外电子总是优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……顺序排列。
【思考交流】在多电子原子中，电子的能量是不相同的。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？
【小结】（2）电子层最多容纳的电子数
①第n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。
②最外层电子数目最多不能超过8个（K层为最外层时不能超过2个）。
③次外层最多能容纳的电子数不超过18个。
【学生活动】写出49号元素的原子结构示意图。
【过渡】那么在实际的运用中我们应该如何用化学语言表示核外电子排布呢？为了简便，我们引入了原子（离子）结构示意图。
【投影】展示钠原子结构示意图。
【讲解】原子结构示意图中，核电荷数等于核外电子数。而离子结构示意图中，两者是不相等的，他们之间有什么样的数量关系呢？
【小结】阳离子：核外电子数 < 核电荷数；阴离子：核外电子数 > 核电荷数。
【讲解】当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期的稀有气体原子相同的电子层结构。非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和稀有气体原子相同的电子层结构。
【师】原子或分子是呈电中性的，质子数等于核外电子数等于核电荷数。原子失电子形成阳离子带正电，得电子形成阴离子带负电。那么离子中，质子数与核外电子数有什么关系？
【生】阳离子中，质子数=核外电子数+失去的电子数；阴离子中，质子数=核外电子数-得到的电子数。
【强调】核外电子排布规律是相互联系的，不能孤立地、机械地理解和套用。当M层不是最外层时，最多可以排布18个电子，而当它是最外层时，最多只能排布8个电子。
【板书设计】
4.1.1 原子结构 核外电子排布
一、原子结构
1、原子的构成
2、质量数
二、核外电子排布
1、电子层
2、核外电子的排布规律
3、核外电子排布的表示方法——原子（离子）结构示意图

展开更多......

收起↑