资源简介

§5—1 原子结构—2
教学目标
1．使学生了解关子原子核外电子运动特征的常识。
2．了解核外电子排布的初步知识，能画出1～18号元素的原子结构示意图。
3．培养学生的空间想象能力、抽象思维能力、科学的分析推理能力及对所学知识的应用能力。
4．使学生认识物质的结构决定物质的性质。
教学重点 原子核外电子的排布规律
教学难点
1．原子核外电子运动的特征 2．原子核外电子的排布规律
教学方法 启发、诱导、设问、激疑、形象比喻、讨论、练习、讲述
教学用具 投影仪、胶片、电脑
教学过程
[引言]从上一节课我们所学的知识可以知道：原子核相对于原子很小，即在原子内部，原子核外，有一个偌大的空间供电子运动，那么，电子在核外的运动与宏观物体是否相同 我们又怎样来描述核外电子的运动呢 下面我们就来探讨这个问题。
[板书] 第一节 原子结构(第二课时)
二、原子核外电子运动的特征
[师]请大家观察以下物体运动的特点，并注意它们的运行轨迹是否确定。
[电脑演示以下运动]1．物质的自由落体运动；2．火车的运动；3．炮弹的抛物线运动；4．天体的运行；5．氢原子的一个电子在核外闪烁运动。
[讨论]核外电子的运动规律跟宏观物体的运动规律有什么不同
1．宏观物体的运动有固定的方向，电子没有。
2．宏观物体的运动有确定的路线，电子没有。
[讲述]正如大家所述，宏观物体的运动，如天体的运行、导弹的发射、车辆的行驶等，它们都有确定的轨道，我们可用宏观物体的运动规律准确地测出它们某一时刻所处的位置和运动速度，可以描画出它们的运动轨迹。
当电子在原子核外很小的空间内作高速运动时，其运动规律跟普通物体不同。它们没有确定的轨道，因此，我们不能准确地测定电子在某一时刻所处的位置和运动速度，也不能描画出它的运动轨迹。
那么，我们应该如何去描述核外电子的运动呢 让我们先来研究氢原子核外唯一的一个电子的运动特点。
[电脑显示]氢原子核外一个电子的运动示意图(由慢到快)
[师]我们看到，当电子的运动速度加快时，在原子核周围有一团云雾，我们形象地称它为“电子云”——电子形成的云雾之意。
[问]氢原子核外只有一个电子，它怎么能形成一团云雾呢
[启发]这是由于电子在核外的运动速度太快(2．2×10 6 m·s—1)，使我们眼花缭乱的结果。
[问]大家有没有在什么地方见过类似的现象
[引导学生进行联想]
1．快速进退录像带时，与此情景有点相似。
2．武打影片里，形容剑舞得快时，舞剑人的周围常是一团剑影。
3．科幻动画片里，飞牒的运行及争斗场面。
4．风车快速旋转时的现象。
[师]好，大家的联想很丰富。以上场面，都有一个共同的特点——快。电子的运动速度更快得多。因此，在核的周围形成带负电的电子云便好理解了。由于电子难以捕捉，又没有确定的轨道，我们在描述核外电子的运动时，只能指出它在原子核外空间某处出现机会的多少。
[投影展示](在通常状况下氢原子电子云示意图)课本图5—2
[讲述]图中的每一个小黑点表示电子曾在那里出现过一次。黑点多的地方——也即电子云密度大的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现机会多，反之，出现的机会少。从这张图中，我们可以看出，氢原子的核外电子在离核远的地方单位体积内出现的机会少，在离核近的地方单位体积内出现的机会多。
因此，原子核外电子运动的特征是：
[板书并讲述] 运动速度快，没有确定的轨道，可用电子云形象地表示。
[问题探究]A．电子云是笼罩在原子核外的云雾；B．小黑点多的区域表示电子多；C．小黑点疏的区域表示电子出现的机会少；D．电子云是用高速照相机拍摄的照片。
这是从不同角度考查对电子云的理解的。核外电子的运动规律可用电子云来描述，小黑点的疏密程度与电子出现机会多少相对应，C是正确的，而B是错误的。电子云是一种形象的描述形式，并非真有带负电的云雾包围着原子核，因此，不可能用高速照相机拍摄下来，因而A和D都错。
[过渡]在氢原子的核外，只有一个电子，运动情况比较简单。对于多电子原子来讲，电子运动时是否会在原子内打架 它们有没有一定的组织性和纪律性呢 下面我们就来学习有关的知识。
[板书] 三、原子核外电子的排布
[讲解]科学研究证明，多电子原子中的电子排布并不是杂乱无章的，而是遵循一定规律。通常，能量高的电子在离核较远的区域运动，能量低的电子在离核较近的区域运动。这相当于看足球比赛，观众中坐在最外面的人往往是活动余地最大的(能量高)，而里面的人往往是活动余地较小的(相当于能量低的电子)，我们可以把他们的座位分为甲、乙、丙、丁等不同的区域。同样，我们可以把核外电子运动的不同区域按能量由低到高，分为1、2，3、4……等不同的电子层，并分别用符号K、L、M、N……来表示。
[讲解并板书]
1．电子层的划分
电子层(用n表示) 1、2、3、4……
电子层符号 K、L、M、N……
离核距离 近————远
能量高低 低————高
[师]核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排布，科学研究证明，电子一般总是尽先排布在能量最低的电子层里，即最先排布K层，当K层排满后，再排布L层，等等。那么，每个电子层最多可以排布多少个电子呢 电子的分层排布遵循什么规律呢
为了解决这个问题，我们首先研究一下稀有气体元素原子电子层排布的情况。
[投影] 稀有气体元素原子电子层排布
核电荷数 元素名称 元素符号 各电子层的电子数
K L M N O P
2 氦 He 2
10 氖 Ne 2 8
18 氩 Ar 2 8 8
36 氪 Kr 2 8 18 8
54 氙 Xe 2 8 18 18 8
86 氡 Rn 2 8 18 32 18 8
[师]请同学们仔细观察表中数据，能找出一些什么规律呢
[学生甲]K层、L层、M层最多能排布的电子数目。
[学生乙]不论原子有几个电子层，其最外层中的电子数目最多只有8个(氦原子是2个)。
[学生丙]原子最外电子层中有8个电子(最外层为K层时，最多只有2个电子)的结构是相对稳定的结构。
[师]下面请同学们根据以上规律和在初中学习的部分元素原子结构示意图的知识，讨论并填写课本91页表5—3。
[学生活动，教师巡视，并指正错误]
[问题探究]核外电子的分层排布，所遵循的规律是什么
[学生回答，教师补充并板书] 2．核外电子的排布规律
(1)各电子层最多容纳的电子数是2n2(n表示电子层)
(2)最外层电子数不超过8个(K层是最外层时，最多不超过2个)；次外层电子数目不超过18个；倒数第三层不超过32个。
(3)核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层，然后由里向外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层排布。
[师]以上规律是相互联系的，不能孤立地机械地套用。
知道了原子的核电荷数和电子层的排布规律以后，我们就可以画出原子结构示意图。如钠原子的结构示意图可表示为Na，请大家说出各部分所表示的含义。
圆圈表示原子核，+11表示核电荷数，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层电子数。
[投影练习]1．判断下列示意图是否正确 为什么
A． B． C． D．
A、B违反了最外层电子数为8的排布规律，C的第一电子层上应为2个电子，D项不符合次外层电子数不超过18的排布规律。
2．根据核外电子排布规律，画出下列元素原子的结构示意图，并与课本P36和P70相对照：
(1) 3Li，11Na，19K，37Rb，55Cs
(2)9F，17Cl，35Br，53I
[师]请大家分析课本P91表5—2稀有气体元素原子电子层排布。
[问]稀有气体的最外层电子数有什么特点
除氦为2个外，其余均为8个。
[问]元素的化学性质主要决定于哪层电子
主要决定于最外层电子数。
[问]稀有气体原名为惰性气体，为什么
因为它们的化学性质懒惰，不活泼，一般不易和其他物质发生化学反应。
[师]我们把以上分析归纳起来，会得出什么结论呢
原子最外层电子数为8的结构的原子，不易起化学反应。
[师]通常，我们把最外层8个电子(只有K层时为2个电子)的结构，称为相对稳定结构。如稀有气体的原子就是上述结构，一般不与其他物质发生化学反应。当元素原子的最外层电子数小于8(K层小于2)时，是不稳定结构。在化学反应中，具有不稳定结构的原子，总是“想方设法”通过各种方式使自己的结构趋向于稳定结构。
[板书] 3．稳定结构与不稳定结构
[问]依据氯原子和钠原子的结构示意图分析，在发生化学反应时，它们的最外层电子分别容易发生怎样的变化
钠原子易失去一个电子形成8电子稳定结构，氯原子易得一个电子形成8电子稳定结构。
[概括总结]原子的核外电子排布．特别是最外层电子数决定着元素的主要化学性质。从初中所学知识，我们知道，金属元素的原子最外层电子数一般少于4个，在化学反应中比较容易失去电子达到相对稳定结构，表现出金属性；而非金属元素的最外层一般多于4个电子，在化学反应中易得到电子而达到8个电子的相对稳定结构，所以非金属元素表现出非金属性。
请大家看以下投影：
[投影展示]
K显示金属性
钾原子 钾离子
S显示非金属性
硫原子 硫离子
Al显示金属性
铝原子 铝离子
[师]从以上投影可以看出，原子得到或失去电子后的阴阳离子也可用结构示意图来表示，称作离子结构示意图。
[板书] 4．离子结构示意图
[投影练习]
1．写出下列离子的离子结构示意图：
Mg2+ ，F—，Br—，Ca2+
2．填空
(1)当质子数(核电荷数) = 核外电子数时，该粒子是 ， 电性。
(2)当质子数(核电荷数) > 核外电子数时，该粒子是 离子，带 电荷。
(3)当质子数(核电荷数) < 核外电子数时，该粒子是 离子，带 电荷。
[小结]
本节课我们学习了原子核外电子的运动特征和核外电子排布，知道了原子核外的电子运动速度快，没有确定的轨道，可以用电子云形象地表示；多电子原子里的核外电子的运动并不是杂乱无章的，而是按一定规律排布的。
[作业]
教材P93一、1、2
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§5—1 原子结构—2——2

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