1.1.4泡利原理洪特規(guī)則能量最低原理教學(xué)設(shè)計高二化學(xué)人教版選擇性必修2

《泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理》教學(xué)設(shè)計課題1.1.4泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理（第4課時）課型新課學(xué)情分析學(xué)生具備接受能力較強、好奇心強、探究的意識強等特點，在該階段學(xué)生對原子結(jié)構(gòu)以及核外電子排布等已有一定的理解，為這節(jié)課的學(xué)習(xí)也奠定了一定的基礎(chǔ)。但對核外電子的運動規(guī)律以及原子軌道非常陌生，因此本課時教學(xué)的重點是如何讓學(xué)生利用已有的探究必備相關(guān)知識，如原子的組成，物質(zhì)的遠動是有規(guī)律的等，將泡利原理和洪特規(guī)則熟練地運用于原子軌道的理解中。教材分析本節(jié)內(nèi)容的功能價值是提高學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)，以原子光譜學(xué)事實與依據(jù)，理解原子核外電子排布的規(guī)律和規(guī)則的提出背景，并以此為模型，學(xué)會利用軌道表示式表示基態(tài)原子核外電子的排布。本課時是人教版選擇性必修2第一章第一節(jié)《原子結(jié)構(gòu)》第4課時內(nèi)容，是在學(xué)習(xí)了能層和能級及電子排布式、價電子排布式、電子云等等概念的基礎(chǔ)上，更加深入、直觀地走進物質(zhì)的微觀世界—原子軌道，并進一步探索核外電子運動的特點和規(guī)律。因此，本課時內(nèi)容是核外電子排布規(guī)律的延續(xù)，雖內(nèi)容仍然有些抽象，學(xué)生學(xué)起來有困難，但教科書在內(nèi)容編排上注重了由易到難層層深入，形式上圖文并茂幫助其理解，這樣能夠激發(fā)和保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時。課標要求是“認識基態(tài)原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則等”，起點高，落點低。設(shè)計理念設(shè)置“同一軌道中的兩個電子運動狀態(tài)有什么差異呢？”引導(dǎo)學(xué)生對金屬電子自旋、泡利原理的認識，“哪一種軌道表示式正確表達了基態(tài)碳原子核外電子的排布？”“哪一種軌道表示式正確表達了基態(tài)鉻原子核外電子的排布？”等問題引起學(xué)生認知沖突并引導(dǎo)學(xué)生認識洪特規(guī)則及其特例。教學(xué)目標【教學(xué)目標】1.通過對“電子自旋”概念的認識，理解基態(tài)原子中核外電子排布規(guī)律的泡利不相容原理；2.能利用軌道表示式書寫1～36號元素基態(tài)原子的核外電子排布的軌道表示式，并通過書寫逐步認識洪特規(guī)則及其特例；3.能結(jié)合能量最低原理理解基態(tài)原子核外電子排布的構(gòu)造原理、洪特規(guī)則及其特例等其它具有特殊價電子排布的現(xiàn)象。【評價目標】1.通過對“電子自旋”“泡利原理”的學(xué)習(xí)，診斷并發(fā)展學(xué)生宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知的能力；2.通過對1～36號元素基態(tài)原子的核外電子排布的軌道表示式的書寫練習(xí)，診斷并發(fā)展學(xué)生利用已有模型解決問題的能力，以及在書寫過程中發(fā)現(xiàn)問題的能力；3.通過對洪特規(guī)則特例等特殊電子排布的認識，診斷并發(fā)展學(xué)生基于事實辯證的理解科學(xué)原理的科學(xué)態(tài)度與素養(yǎng)。教學(xué)重點理解并應(yīng)用泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理；表示1～36號元素基態(tài)原子的核外電子排布的軌道表示式。教學(xué)難點洪特規(guī)則的特例；能量最低原理。教學(xué)方法1.教法：①問題導(dǎo)學(xué)②習(xí)題測學(xué)③活動助學(xué)2.學(xué)法：①觀察思考②書寫練習(xí)③交流討論課前準備實驗視頻、PPT、相關(guān)習(xí)題等。教學(xué)過程教師主導(dǎo)活動學(xué)生主體活動設(shè)計意圖任務(wù)一：了解電子自旋、泡利原理設(shè)問：為什么一個原子軌道里能容納兩個電子？[過渡］原子光譜、構(gòu)造原理都無法解釋上述問題，帶著這個問題，我們進入本節(jié)可的學(xué)習(xí)。[追問］這2個電子容納在同一原子軌道，也就意味著它們的空間運動狀態(tài)相同。為什么一個軌道允許容納兩個電子？思考回答：ns能級各有一個軌道，np能級各有3個軌道，nd能級各有5個軌道，nf能級各有7個軌道。每個能級最多可容納的電子數(shù):ns、np、nd、nf……分別最多可容納的電子數(shù)2x1、2x3、2x5、2x7……，由此可知，每個軌道里最多能容納2個電子。引入新課1、泡利原理每個原子軌道里最多只能容納2個電子，且自旋狀態(tài)相反。依據(jù)泡利原理，每個軌道里最多容納的2個電子，且自旋方向相反，電子排布的軌道表示式可以表示同一原子軌道內(nèi)電子的運動狀態(tài)。引出軌道表示式（電子排布圖）的表達方式借助有關(guān)“電子自旋”理論化學(xué)史料展示，認識電子自旋、泡利原理。任務(wù)二：正確表示原子核外電子排布如何表示基態(tài)原子核外電子在軌道中的排布呢？閱讀課本，回答下列問題：1.電子排布的軌道表示式的定義2.Li、Be、B的基態(tài)原子的軌道表示式3.電子排布的軌道表示式的書寫方法閱讀課本，回答相關(guān)問題：1.電子排布的軌道表示式（電子排布圖）：表示電子排布的一種圖式。2.基于泡利原理和軌道表示式，書寫Li、Be、B基態(tài)原子核外電子的軌道表示式。在書寫至碳元素時，發(fā)現(xiàn)問題電子排布的軌道表示式的書寫3.書寫方法（1）用□或○代表一個原子軌道，能量相同的原子軌道（簡并軌道）的方框相連（2）不同能級中的□或○要相互分開，同一能級中的□或○要相互連接（3）整個電子排布圖中各能級的排列順序要與相應(yīng)的電子排布式一致（4）通常在方框下方或者上方標記能級符號（5）箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，一個箭頭表示一個電子，↓↑”稱電子對，“↓”或“↑”表示單電子，箭頭同向，自旋平行，箭頭相反，自旋相反（6）電子排布式給出了基態(tài)原子核外電子在能層和能級中的排布，而電子排布圖還給出了電子在原子軌道中的自旋狀態(tài)簡并軌道：能量相同的原子軌道單電子：“↓”或“↑”電子對：↓↑自旋平行：箭頭同向自旋相反：箭頭相反任務(wù)三：了解洪特規(guī)則觀察O的電子排布圖，分析電子排布過程中還有什么規(guī)律？2、洪特規(guī)則(1)定義：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行。哪一種軌道表示式正確表達了基態(tài)N原子核外電子的排布？寫出第7號N元素時，發(fā)現(xiàn)問題，如：2p3的電子排布為，不能表示為或。理解洪特規(guī)則任務(wù)四：了解洪特規(guī)則特例“哪一種軌道表示式正確表達了基態(tài)鉻原子核外電子的排布？”“如何利用洪特規(guī)則特例書寫基態(tài)銅原子的核外電子排布的軌道表示式”學(xué)生書寫724號元素基態(tài)原子核外電子排布軌道表示式至第24號Cr元素時，發(fā)現(xiàn)問題，理解洪特規(guī)則特例，并應(yīng)用該規(guī)則書寫Cu的軌道表示式(2)洪特規(guī)則特例當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時，體系的能量最低，如：24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。(3)洪特規(guī)則適用范圍基態(tài)原子基態(tài)離子電子填入簡并軌道在練習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題，嘗試解決問題理解洪特規(guī)則特例任務(wù)五：理解能量最低原理原子整體能量由哪些因素決定？[思考與討論](1)為什么基態(tài)氦原子的電子排布式時1s2而不是1s12s1？(2)為什么基態(tài)K和Ca的價電子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？講解：能量最低原理：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子盡可能地先占有能量低的軌道，然后進入能量高的軌道，使整個原子的能量處于最低狀態(tài)分析，討論理解能量最低原理1.忽視能量最低原理如B：錯寫成2.忽略泡利原理如C：錯寫成3.忽略洪特規(guī)則如N：錯寫成或觀看幾種元素基態(tài)原子的價電子排布，發(fā)現(xiàn)問題（不符合構(gòu)造原理、洪特規(guī)則特特例），基于事實規(guī)避思維誤區(qū)，深入認識能量最低原理易錯點總結(jié)，辨析通過題目對所學(xué)知識進行梳理鞏固小結(jié)：[本節(jié)小結(jié)]核外電子排布規(guī)則(1)能量最低原理：在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低。(2)泡利原理（填多少）：在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，且它們的自旋狀態(tài)相反。這兩個電子稱為電子對。(3)洪特規(guī)則（怎么填）：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行。(4)洪特規(guī)則的特例：在能量相同的軌道(同一能級)上的電子排布處于全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)和全空狀態(tài)(p0、d0、f0)時，具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性。如24Cr的價電子排布式為3d54s1(3d、4s能級均為半充滿)，易錯寫為3d44s2；29Cu的價電子排布式為3d104s1(3d全充滿、4s半充滿)，易錯寫為3d94s2。教學(xué)評價本節(jié)課先從前3節(jié)所學(xué)原子核外電子的運動狀態(tài)的三個決定因素即能層、能級、原子軌道，引出第四個因素——“電子自旋”，并介紹泡利原理；在明確了決定核外電子運動狀態(tài)的4個因素后，提出問題：“如何表示原子核外電子在軌道中的排布呢？”，介紹軌道表示式的書寫方法。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生書寫324號元素基態(tài)原子核外電子排布的軌道表示式。在書寫過程中逐步發(fā)現(xiàn)問題，并依次引出洪特規(guī)則及其特例。最后在介紹能量最低原理時，引導(dǎo)學(xué)生回顧所學(xué)核外電子排入不同能級順序的構(gòu)造原理，結(jié)合特例培養(yǎng)學(xué)生基于事實理解能力最低原理。作業(yè)設(shè)計1.在d軌道中電子排布成，而不排布成，其直接根據(jù)是（）A．能量最低原理B．泡利不相容原理C．原子軌道能級圖D．洪特規(guī)則2.以下原子屬于基態(tài)原子的是（）3．下列有關(guān)鋰原子軌道表示式表示的狀態(tài)中，能量最低的是()，能量最高的是（）4.下列電子排布式或軌道表示式正確的是()A．C的軌道表示式：B．Ca的電子排布式：1s22s22p63s23p63d2C．N的軌道表示式：D．Br－的電子排布式：[Ar]3d104s24p6板書設(shè)計教學(xué)反思核外電子排布遵循泡利原理、能量最低原理和洪特規(guī)則．能量最低原理就是在不違背泡利原理的前提下，核外電子總是盡先占有能量最低的軌道，只有當(dāng)能量最低的軌道占滿后，