人教版高中化学选修3《物质结构与性质》第一章原子结构与性质教学案+课时练习

（人教版）高中化学选修3《物质结构与性质》全部教案学案第一章原子结构与性质一、本章教学目标1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。本章知识分析：本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。注意本章不能挖得很深，属于略微展开。相关知识回顾（必修2）1.原子序数：含义：（1）原子序数与构成原子的粒子间的关系：原子序数＝＝＝＝。（3）原子组成的表示方法a.原子符号：AzXAzb.原子结构示意图：c.电子式：d.符号表示的意义：ABCDE（4）特殊结构微粒汇总：无电子微粒无中子微粒2e-微粒8e-微粒10e-微粒18e-微粒2.元素周期表：（1）编排原则：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行叫周期；再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序有上到下排成纵行，叫族。（2）结构：各周期元素的种数0族元素的原子序数第一周期22第二周期810第三周期818第四周期1836第五周期1854第六周期3286不完全周期第七周期26118②族族序数罗马数字用表示；主族用A表示；副族用B表示。主族7个副族7个第VIII族是第8、9、10纵行零族是第18纵行阿拉伯数字：12345678罗马数字：IIIIIIIVVVIVIIVIII（3）元素周期表与原子结构的关系：①周期序数＝电子层数②主族序数＝原子最外层电子数＝元素最高正化合价数(4)元素族的别称：①第ⅠA族：碱金属第ⅠIA族：碱土金属②第ⅦA族：卤族元素③第0族：稀有气体元素3、有关概念：（1）质量数：（2）质量数（）＝（）＋（）（3）元素：具有相同的原子的总称。（4）核素：具有一定数目的和一定数目的原子。（5）同位素：相同而不同的同一元素的原子，互称同位素。（6）同位素的性质：①同位素的化学性质几乎完全相同②在天然存在的某种元素里，无论是游离态还是化合态，各种元素所占的百分比是不变的。（7）元素的相对原子质量：a、某种核素的相对原子质量＝b、元素的相对原子质量＝短周期①周期（共七个）短周期族（共个）练习：用A质子数B中子数C核外电子数D最外层电子数E电子层数填下列空格。①原子种类由决定②元素种类由决定③元素有无同位素由决定④同位素相对原子质量由决定⑤元素原子半径由决定⑥元素的化合价由决定⑦元素的化学性质由决定4、元素周期律：（1）原子核外电子的排布：电子层。分别用n＝或来表示从内到外的电子层。（2）排布原理：核外电子一般总是尽先从排起，当一层充满后再填充。5、判断元素金属性或非金属性的强弱的依据金属性强弱非金属性强弱1、最高价氧化物对应水化物碱性强弱最高价氧化物对应水化物酸性强弱2、与水或酸反应，置换出H的易难与H2化合的难易及气态氢化物的稳定性3、活泼金属能从盐溶液中置换出不活泼金属活泼非金属单质能置换出较不活泼非金属单质6、比较微粒半径的大小（1）核电荷数相同的微粒，电子数越多，则半径越如:H+＜H＜H-;Fe＞Fe2+＞Fe3+Na+Na;ClCl-（2）电子数相同的微粒，核电荷数越多则半径越．如：①与He电子层结构相同的微粒:H-＞Li+＞Be2+②与Ne电子层结构相同的微粒：O2-＞F-＞Na+＞Mg2+＞Al3+③与Ar电子层结构相同的微粒:S2-＞Cl-＞K+＞Ca2+7、电子数和核电荷数都不同的微粒：(1)同主族的元素,半径从上到下(2)同周期:原子半径从左到右递减.如：NaClCl-Na+(3)比较Ge、P、O的半径大小8、核外电子排布的规律：（1）（2）（3）第一章原子结构与性质第一节原子结构：(第一课时)知识与技能：1、进一步认识原子核外电子的分层排布2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义5、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布方法和过程：复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。情感和价值观：充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程。教学过程：1、原子结构理论发展从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。〖复习〗必修中学习的原子核外电子排布规律：核外电子排布的尸般规律(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。(2)原子核外各电子层最多容纳29’个电子。(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子(4)次外层电子数目不能超过18个(K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。说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子〖思考〗这些规律是如何归纳出来的呢？2、能层与能级由必修的知识，我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为：第一、二、三、四、五、六、七……能层符号表示K、L、M、N、O、P、Q……能量由低到高例如：钠原子有11个电子，分布在三个不同的能层上，第一层2个电子，第二层8个电子，第三层1个电子。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。理论研究证明，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下：能层一二三四五六七……符号KLMNOPQ……最多电子数28183250……即每层所容纳的最多电子数是：2n2(n：能层的序数)但是同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(S、P、d、F)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：能层KLMNO……能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f……最多电子数2262610261014……各能层电子数28183250……（1）每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……（2）任一能层，能级数=能层序数（3）s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍3、构造原理根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布。即电子所排的能级顺序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s……元素原子的电子排布：（1—36号）氢H1s1……钠Na1s22s22p63s1……钾K1s22s22p63s23p64s1【Ar】4s1……有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差，如：铬24Cr[Ar]3d54s1铜29Cu[Ar]3d104s1[课堂练习]1、写出17Cl（氯）、21Sc(钪)、35Br（溴）的电子排布氯：1s22s22p63s23p5钪：1s22s22p63s23p63d14s2溴：1s22s22p63s23p63d104s24p5根据构造原理只要我们知道原子序数，就可以写出元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。2、写出1—36号元素的核外电子排布式。3、写出1—36号元素的简化核外电子排布式。总结并记住书写方法。4、画出下列原子的结构示意图：Be、N、Na、Ne、Mg回答下列问题：在这些元素的原子中，最外层电子数大于次外层电子数的有，最外层电子数与次外层电子数相等的有，最外层电子数与电子层数相等的有；L层电子数达到最多的有，K层与M层电子数相等的有。5、下列符号代表一些能层或能级的能量，请将它们按能量由低到高的顺序排列：（1）EKENELEM，（2）E3SE2SE4SE1S，（3）E3SE3dE2PE4f。6、A元素原子的M电子层比次外层少2个电子。B元素原子核外L层电子数比最外层多7个电子。（1）A元素的元素符号是，B元素的原子结构示意图为________________；（2）A、B两元素形成化合物的化学式及名称分别是_______第一节原子结构：(第二课时)知识与技能：1、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布2、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理4、知道原子的基态和激发态的涵义5、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用教学过程：〖课前练习〗1、理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下：(1)根据的不同，原子核外电子可以分成不同的能层，每个能层上所能排布的最多电子数为，除K层外，其他能层作最外层时，最多只能有电子。（2）从上表中可以发现许多的规律，如s能级上只能容纳2个电子，每个能层上的能级数与相等。请再写出一个规律。2、A、B、C、D均为主族元素，已知A原子L层上的电子数是K层的三倍；B元素的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素形成的C2＋离子与氖原子的核外电子排布完全相同，D原子核外比C原子核外多5个电子。则（1）A元素在周期表中的位置是，B元素的原子序数为；（2）写出C和D的单质发生反应的化学方程式。〖引入〗电子在核外空间运动，能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢？4、电子云和原子轨道：(1)电子运动的特点：①质量极小②运动空间极小③极高速运动。因此，电子运动来能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道。S的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。P的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以Px、Py、Pz为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。s电子的原子轨道都是球形的(原子核位于球心)，能层序数，2越大，原子轨道的半径越大。这是由于1s，2s，3s……电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。这是不难理解的，打个比喻，神州五号必须依靠推动(提供能量)才能克服地球引力上天，2s电子比1s电子能量高，克服原子核的吸引在离核更远的空间出现的概率就比1s大，因而2s电子云必然比1s电子云更扩散。(2)[重点难点]泡利原理和洪特规则量子力学告诉我们：ns能级各有一个轨道，np能