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第四章
物质结构 元素周期律
第1节 《原子结构与元素周期表》
第1课时
教学目标 素养目标
1.知道元素、核素的含义，了解原子核外电子的排布。认识原子结构呈周期性变化的规律； 2.了解有关核外电子运动模型的历史发展过程，认识核外电子的运动特点； 3.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理； 4.认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理。 1.宏观辨识与微观探析：能从能层、能级等不同层次认识原子结构，以及核外电子的排布规律，能从宏观与微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关系
2.证据推理与模型认知：能运用构造原理和能量最低原理，揭示元素原子核外电子的排布规律
3.变化观念与平衡思想：能多角度、动态地分析核外电子的运动状态及原子结构的变化规律，认识元素性质的变化规律
【环节一】 情景导入
古人关于万物构成的思考：
惠施(战国）的十个命题，主要是对自然界的分析，其中有些含有辩证的因素。他说：“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”“大一”是说整个空间大到无所不包，不再有外部；“小一”是说物质最小的单位，小到不可再分割，不再有内部。
古希腊哲学家德谟克利特（Democritus，约公元前460—公元前370）曾经指出，物质是由不可分割的微粒（也称为“原子”）构成的。
思考：原子真的是不可分割的球体吗？原子带电吗？
【环节二】 了解原子结构的发展史
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描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。
1、道尔顿模型（1803年）：原子是构成物质的基本粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。
2、汤姆生原子模型（1904年）：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。
3、卢瑟福原子模型（1911年）：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。
科学史话
4、玻尔原子模型（1913年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动。
【环节二】 了解原子结构的发展史
5、电子云模型（1926~1935年）：现代物质结构学说。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。
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。
【环节三】 认识原子结构
【任务1】 [思考与讨论]
1、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,电子层模型就类似于切开的洋葱。原子核周围是否真实存在这样的壳层
【环节三】 认识原子结构
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
一、原子结构
1、原子的构成：
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
质量数: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,所得的数值叫做质量数。
【环节三】 认识原子结构
一、原子结构
2、原子构成的表示：
3、原子各微粒间的关系：
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
符号 中各个字母的含义
X
A
Z
m±
n
±c
元素化合价
微粒所带电荷数
原子个数
质子数
质量数
【环节三】 认识原子结构
一、原子结构
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
【环节三】 认识原子结构
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
一、原子结构
4、电子层：
(1) 概念：在多电子原子里，把电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。
(2) 不同电子层的表示及能量关系：
电子层(n) 1 2 3 4 5 6 7
字母表示 K L M N O P Q
能量 低 → 高 ①在多电子原子里，电子的能量不同。
②在离核近的区域运动的电子的能量较低，在离核远的区域运动的电子的能量较高。
原子的电子层模型
【环节三】 认识原子结构
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
一、原子结构
5、电子层的表示方法：（以Na原子为例）
(1)钠原子的结构示意图如下，请注明其意义：
原子核
核内质子数或核电荷数
粒子符号
M层电子数
电子层
原子结构示意图中，核内质子数 = 核外电子数
【环节三】 认识原子结构
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
一、原子结构
5、电子层的表示方法：（以Na原子为例）
(2) 原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中，二者则不相等。如：
Na＋： ； Cl－： 。
阳离子：核外电子数=质子数—所带电荷数
阴离子：核外电子数=质子数 + I所带电荷数I
【环节三】 认识原子结构
【任务1】 [思考与讨论]
2、电子一般总是先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。那么每个电子层最多可以排布多少个电子呢？
核电核数 元素名称和符号 各电子层的电子数 K L M N O P
2 He(氦) 2
10 Ne(氖) 2 8
18 Ar(氩) 2 8 8
36 Kr(氪) 2 8 18 8
54 Xe(氙) 2 8 18 18 8
86 Rn(氡) 2 8 18 32 18 8
从表中稀有气体的电子排布，你发现什么规律？
(1) 当K为最外层，最多能容纳多少电子？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？
(2)次外层最多容纳电子数是多少？
(3)你能归纳出第n层最多能容纳的电子数吗？
【环节三】 认识原子结构
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
一、原子结构
6、核外电子排布：
(1)核外电子排布的规律特点:
每层最多容纳2n2个电子。最外层电子数目不超过8个，次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过32个。
(2)原子核外电子分层排布遵循能量最低原理。
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。
原子核外电子分层排布
K层最多容纳电子数为2
L层最多排8个电子
最外层电子数不超过8个
【环节四】 掌握核素
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
二、元素、核素、同位素和同素异形体
1、相关概念：
（1）元素：具有相同核电荷数（即核内质子数）的同一类原子的总称。
（2）核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫核素。
氢元素的原子核 原子名称 原子符号( )
质子数(Z ) 中子数(N ) 1 0 氕 11H
1 1 氘 12H或D
1 2 氚 13H或T
【环节四】 掌握核素
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
二、元素、核素、同位素和同素异形体
1、相关概念：
（3）同位素：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。
如：1H，2H，3H互为同位素。
（4）同素异形体：由同种元素形成的不同单质，互称为同素异形体。
如：氧气和臭氧、石墨和金刚石、红磷和白磷。
2、同位素的应用：
(1)12H、13H用于制造氢弹。
(2)92235U用于制造原子弹、核发电。
【环节四】 掌握核素
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
二、元素、核素、同位素和同素异形体
2、同位素的应用：
(3)考古时利用614C测定一些文物的年代。
(4)利用放射性同位素释放的射线育种、治疗恶性肿瘤。
【环节四】 掌握核素
【任务2】 [归纳总结] 知识精讲
二、元素、核素、同位素和同素异形体
3、比较：
项目 元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数(核电荷数) 相同的一类原子 质子数、中子数 都一定的一类原子 同种元素的不同核素之间的相互称谓 同种元素形成的不同单质
范畴 同类原子 原子 原子 单质
特性 只有种类，没有个数 化学反应中的最小微粒 化学性质几乎相同，因质量数不同，物理性质不同 组成元素相同，性质不同
决定因素 质子数(核电荷数) 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、分子结构
[课堂训练]
1、若aAn＋与bB2-两种离子的核外电子层结构相同，则a的数值为( )
A．b＋n＋2 B．b＋n－2 C．b－n－2 D．b－n＋2
3、两种元素原子X和Y，X原子的M层比Y原子的M层少3个电子，Y原子的L层电子数恰好是X原子L层电子数的两倍，则X、Y分别是( )
A．硅原子和钠原子 B．硼原子和氮原子
C．氮原子和碳原子 D．碳原子和铝原子
2、近日，中国科学院获得了全球第一条季节性河水钡同位素 Ba变化曲线，填补了同位素陆表系统循环研究的空白。下列说法正确的是( )
A．Ba读作钡56 B．Ba的中子数为82
C．Ba2+的电子数为136 D．钡元素的质量数为138
记忆：短周期元素原子结构的特殊性
(1)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar;
(2) 最外层电子数是次外层电子数2倍、3倍、4倍的原子分别是C、O、Ne。
(3)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。
(4)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。
(5)电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al ; 电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li。
(6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S ; 最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。

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