高一化學(xué)教案：第一單元核外電子排布與周期律

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第一單元核外電子排布與周期律單元規(guī)劃在《化學(xué)1》中，雖然學(xué)習(xí)了一些典型的金屬如鈉、鋁、鐵、銅及其化合物的性質(zhì),也學(xué)習(xí)了一些典型的非金屬如氧、氯、硫、氮及其化合物的知識，但是，這些知識的學(xué)習(xí)，都是以宏觀物質(zhì)的性質(zhì)及用途等為基礎(chǔ)的，未曾涉及微觀結(jié)構(gòu)，即未曾從原子、分子、離子的角度，來探究物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律和本質(zhì)原因，未曾探究元素及物質(zhì)的性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。在本單元中,就填補了這一空白，重點探究元素及物質(zhì)的性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。本單元共分三個部分：原子核外電子的排布、元素周期律、元素周期表及其應(yīng)用。以上三部分內(nèi)容是相輔相成的。原子核外電子的排布，是元素周期律、元素周期表的基礎(chǔ)，而元素周期律、元素周期表的學(xué)習(xí)，又能加深學(xué)生對原子核外電子的排布知識的理解.元素周期律這個自然規(guī)律，是在大量的感性知識的基礎(chǔ)上得來的規(guī)律，而元素周期表則是元素周期律的具體表現(xiàn)形式.本單元內(nèi)容的具體編排是：首先從核外電子排布引入,以1～18號元素為例，歸納總結(jié)出原子核外電子排布的初步規(guī)律。而后，以2～10號元素和1～18號元素為例，分析它們的原子核外最外層電子數(shù)、原子半徑的周期性變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，通過演示實驗和資料的閱讀，分析元素的金屬性和非金屬性的變化規(guī)律，切入周期律的最核心的部分-—元素性質(zhì)的周期性變化.在進行元素性質(zhì)的周期性變化探究的同時，自然得到了元素化合價周期性變化的規(guī)律。有了周期律作鋪墊，讓學(xué)生按自己的思路排出一個元素周期表，而后教師進行指正，給出真正的元素周期表的結(jié)構(gòu),讓學(xué)生了解周期和族的概念.最后，以ⅦA族元素為例，探究同一主族元素的性質(zhì)遞變與其在周期表中的位置的關(guān)系,探究“元素在周期表中的相對位置”“原子結(jié)構(gòu)”“元素的金屬性、非金屬性”三者之間的關(guān)系，即俗稱的“位”“構(gòu)”“性”三者之間的關(guān)系.本單元內(nèi)容的教學(xué)可采用這樣一些方式：運用多種活動形式如實驗、資料閱讀、交流討論等，在活動的基礎(chǔ)上逐步展開問題，而后以實驗事實和具體素材為依據(jù)，通過對比、對照、歸納、綜合、演繹等方式,總結(jié)規(guī)律，再由表及里探究本質(zhì)原因，最后將理論運用到具體的實際問題上，在具體的應(yīng)用中強化對理論的理解。課時安排：原子核外電子的排布1課時元素周期律2課時元素周期表及其應(yīng)用2課時原子核外電子的排布從容說課在初中化學(xué)和高中《化學(xué)1》中，學(xué)生已經(jīng)初步接觸到原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu),對原子的組成、原子核外電子分層排布、離子的形成有了一些感性認識和初步概念，但是理解不深，缺乏系統(tǒng)，在教學(xué)中需要復(fù)習(xí):構(gòu)成物質(zhì)的微粒、原子結(jié)構(gòu)、的表達含義、原子的質(zhì)量數(shù)等。教學(xué)中，首先引導(dǎo)學(xué)生觀察1～18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖,熟悉這些元素的原子核外電子排布情況，然后采用交流、討論、歸納、總結(jié)的方法,探究原子核外電子的排布規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生得出以下規(guī)律:電子總是盡量先排布在能量最低的電子層，然后排布在能量較高的電子層。即電子總是盡量先排在內(nèi)層，內(nèi)層滿了，再排外層。隨著核電荷數(shù)的增加，元素原子的最外層電子數(shù)逐步增加,每一電子層都容納一定數(shù)目的電子。再引導(dǎo)學(xué)生觀察稀有氣體的原子核外電子的排布情況,探究排布規(guī)律，通過分析討論領(lǐng)會這樣一些特點:各電子層最多容納的電子數(shù)為2n2個（n為電子層序數(shù)）。各稀有氣體元素的原子中最外層所容納的電子數(shù)是8（氦除外）。各稀有氣體元素的原子中次外層所容納的電子數(shù)是18。最后，需提醒學(xué)生注意的是：雖然用原子結(jié)構(gòu)示意圖可以很清楚地表示出各電子層離核的遠近、能量的高低、每個電子層所容納的電子數(shù)，但是,結(jié)構(gòu)示意圖可能會讓學(xué)生錯誤地認為電子是繞原子核做圓周運動的，所以，教師應(yīng)清楚地告訴學(xué)生電子真實的運動狀態(tài).教學(xué)重點原子核外電子排布規(guī)律的探究。教學(xué)難點原子核外電子排布規(guī)律的探究。教具準備投影片若干。三維目標知識與技能1.了解原子核外電子排布的初步規(guī)律。2.能用原子(或離子）結(jié)構(gòu)示意圖表示原子（或離子）的核外電子排布。過程與方法1.回顧復(fù)習(xí)原子結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識。2.采用交流、討論、歸納、總結(jié)的方法,探究原子核外電子的排布規(guī)律。情感、態(tài)度與價值觀體會科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的歷程，領(lǐng)悟科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱辛。教學(xué)過程導(dǎo)入新課在《化學(xué)1》中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了原子結(jié)構(gòu)的有關(guān)內(nèi)容,現(xiàn)在，我們先來復(fù)習(xí)下列內(nèi)容。師什么是原子？原子由什么更小的微粒構(gòu)成？生原子是化學(xué)變化中的最小微粒，它是由居于原子中心的帶正電荷的原子核和核外帶負電荷的電子構(gòu)成。投影:師電子的運動同宏觀物體相比，有何不同?核外電子的運動有何特點?生（1)電子的質(zhì)量很小(9。1095×10－31kg（2）電子運動的空間范圍?。?10－10m）。（3）電子做高速運動，接近光速（3.0×108m·s由于上述原因，核外電子的運動規(guī)律與宏觀物體不同：它沒有確定的軌道，我們不能測定或計算它在某一時刻所在的位置，也不能描繪出它的運動軌道。這就是海森堡最早提出的大學(xué)物理上將學(xué)到的“測不準原理"。師那么，是不是說電子繞核運動沒有什么規(guī)律呢？推進新課師在討論這個問題之前，我們先討論日常生活中的一個問題：蜜蜂采蜜時，在花叢中到處飛舞，它們的運動有規(guī)律嗎？人所共知，蜜蜂在一朵花上采蜜時，沒有確定的飛翔路徑，一會兒向東，一會兒向西，似乎沒有什么運動規(guī)律，但經(jīng)過長期的仔細觀察（如攝像）就會發(fā)現(xiàn)，蜜蜂對一朵花采蜜時，還是有一定的運動規(guī)律，雖然蜜蜂在這朵花的近處、遠處都可能出現(xiàn)，不過在花朵附近出現(xiàn)的次數(shù)要比遠離花朵的地方大得多。再比如：如果外面有人來找我，學(xué)校老師往往會建議到辦公室，教學(xué)樓或家里，為什么會這樣建議呢？因為我在這三個地方出現(xiàn)的幾率多，當(dāng)然能否在街上碰見我呢?可能，但那出現(xiàn)的幾率小。這里說的幾率，就是以后學(xué)的概率，是一個百分數(shù)，是對出現(xiàn)頻率大小的一種描述。投擲錢幣是人人都嘗試過的一種游戲，與人家打賭時，不論猜正面還是猜背面，同樣都是合理的,因為每種結(jié)果出現(xiàn)的概率各占一半,沒有人期望在每兩次中出現(xiàn)一次正面，但是在多次拋擲中，兩種結(jié)果出現(xiàn)的機會將越來越均衡.同樣，做題猜A、B、C、D答案,有猜對25%的幾率。師那么,核外電子的運動有什么規(guī)律呢？鈉原子核外有11個電子，這11個電子是聚成一堆在離核相同的距離處運動，還是分散在離核不同的距離處運動?為什么？生（思考、交流、討論）師在多電子原子里，一方面電子和原子核之間因帶有異性電荷而有吸引力，這個吸引力傾向于把電子盡可能拉得靠近原子核。另一方面，電子和電子之間因帶有同性電荷而相互排斥，這個排斥力迫使電子盡可能遠離，當(dāng)吸引和排斥達平衡時，核外電子就分布在離核不同的區(qū)域運動，而且能量不同.電子能量低的，在離核較近的區(qū)域運動，電子能量高的，在離核較遠的區(qū)域運動。在微觀的原子的世界里，原子核外電子的運動,依據(jù)的“最高準則”是電子能量的高低?；瘜W(xué)家們經(jīng)過長期的研究，發(fā)現(xiàn)在含多個核外電子的原子中,電子運動的主要區(qū)域離核有遠有近，在離核近的區(qū)域運動的電子能量較低，在離核較遠的區(qū)域運動的電子能量較高。換句話說，原子核外的電子,因為自身的能量有高有低，所以，它們是在不同的區(qū)域運動的,也就是在不同的區(qū)域排布的.板書：第一單元核外電子排布與周期律原子核外電子的排布師原子核外的不同區(qū)域，既然能量有高低,那么，可否把它們按照能量的高低來劃分為不同的層次呢?建筑上的樓層，按照離地面的遠近,可分成第一層、第二層、第三層等等。生也可以把原子核外的這些不同區(qū)域分成第一電子層、第二電子層、第三電子層等等。師在化學(xué)上，各電子層的層序數(shù)n依次為1、2、3、4、5、6、7，分別稱為K、L、M、N、O、P、Q電子層.板書：1.核外電子分層排布:按照電子能量的高低,由里向外排列。2。電子層-—科學(xué)上根據(jù)電子的能量差異和通常運動區(qū)域離核的遠近不同，將能量不同的電子運動區(qū)域稱為電子層。通常用字母表示（空間層次由里向外，電子能量由低到高）師既然核外電子是分層排布的，那么核外電子排布先排能量低的電子層，還是先排能量高的電子層？生活常識告訴我們：(1）一江春水向東流（由高到低）（2)山上的石頭可自動往下滾以上事物運動的規(guī)律是能量由高到低，同樣道理,核外電子排布先排能量低的電子層，這樣電子的能量較低。板書:3。核外電子排布的一般規(guī)律(1）電子在原子核外排布時，總是盡量先排在離核最近(能量最低）的電子層里,然后由里向外，依次排布在能量較高的電子層里。即最先排布K層，當(dāng)K層排滿后，再排L層……師科學(xué)研究還發(fā)現(xiàn)，同一電子層中，電子的能量還稍有差別,根據(jù)這個差別，又可以把一個電子層分成一個或幾個亞層,分別用s、p、d、f表示（光譜學(xué)上的符號）.K層sL層s、pM層s、p、dN層s、p、d、f師在《化學(xué)1》中大家已經(jīng)學(xué)習(xí)過了原子結(jié)構(gòu)示意圖的畫法及其所代表的含義，下面，請大家回顧一下，1～18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖及核外電子排布。投影:1~18號元素的核外電子排布核外電子排布核外電子排布核外電子排布請帶著問題仔細觀察:這18種元素，它們的原子核外的每一個電子層中，所容納的電子數(shù)有什么規(guī)律？生（思考、討論）1～2號元素原子核外只有1個電子層，電子層中所填充的電子數(shù)從1～2個，最多填充了2個電子。3~10號元素原子核外有2個電子層，第1電子層中所填充的電子數(shù)從1～2個,最多填充了2個電子。第2電子層中所填充的電子數(shù)從1～8個，最多填充了8個電子.11～18號元素原子核外有3個電子層，第1電子層中所填充的電子數(shù)從1～2個,最多填充了2個電子。第2電子層中所填充的電子數(shù)從1～8個,最多填充了8個電子。第3電子層中所填充的電子數(shù)從1～8個,可能還未填滿.投影：36號氪元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖：師氪元素的原子核外的第3電子層中，所容納的電子數(shù)是多少？生第3電子層中，所容納的電子數(shù)是18個。師這1、2、3三個電子層,最多填充的電子數(shù)分別是2、8、18個,那么這2、8、18三個數(shù)字,與它們所對應(yīng)的電子層序數(shù)1、2、3之間有什么關(guān)系呢？能否用一個代數(shù)式來概括呢？生思考后回答：每一電子層最多填充的電子數(shù),是它們所對應(yīng)的電子層序數(shù)的2n上標2倍.板書：（2)每一電子層，最多填充的電子數(shù)為2n2個（n為電子層序數(shù)）。師請將以上的結(jié)論進行推廣和延伸，18號以后的元素，它們有了第4電子層、第5電子層……那么,第4電子層、第5電子層上填充的電子數(shù)最多有多少個呢？生分別是32個和50個。師請看下表：投影：表格:稀有氣體元素原子核外電子排布元素各電子層容納的電子數(shù)KLMNOP氦2氖28氬288氪2818氙2818188氡2818321882n2個電子，是每一電子層能填充的最大數(shù)值，實際上，很多元素，它的各電子層不是都能完全填滿的。比如,從表中可以看出，氬的第3電子層、氪的第4電子層、氙的第4、第5電子層、氡的第5、第6電子層，都沒有填滿.師根據(jù)排布規(guī)律(1)：電子在原子核外排布時，總是盡量先排在離核最近(能量最低)的電子層里，然后由里向外,依次排布在能量高的電子層。那么,為何氪元素的第4電子層還未填滿,就已經(jīng)在它的第5電子層填充了8個電子呢？生（思考）也許是第5電子層的能量反而比第4電子層低呢?因為電子是根據(jù)能量高低排布的。師你們的思路是對的，但是說法欠妥,真正的原因是：第5電子層的某些電子亞層能量反而比第4電子層的某些電子亞層低，所以,在氪的第4電子層還未填滿時,就已經(jīng)在它的第5電子層填充了8個電子了。即俗稱的“能級交錯現(xiàn)象"［說明］此內(nèi)容請各位教師根據(jù)學(xué)校及學(xué)生的特點,來決定是否要作補充。師請繼續(xù)仔細閱讀上表，思考：稀有氣體元素原子的最外層、次外層和倒數(shù)第3層填充的電子數(shù)的特點。生仔細找規(guī)律，而后回答（略）。板書：(3)最外層電子數(shù)都不超過8個（K層不超過2個）.(4）次外層電子數(shù)不超過18個,倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過32個。師以上幾條規(guī)律是相互制約的,請大家注意“不超過”的含義。［課堂練習(xí)］1。鈉的原子結(jié)構(gòu)示意圖是否正確？若不正確,錯在哪里？2.A元素原子M電子層上有6個電子，B元素原子的核外電子總數(shù)比A元素原子的少5個。(1)畫出A元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖____________。（2）A、B兩元素形成化合物的名稱為________________。3.最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的一半的元素是________________。答案：1.不正確第1電子層應(yīng)是2個電子，第3電子層應(yīng)是1個電子。2.（1)（2）硫化鈉3。鋰或磷課堂小結(jié)在含有多個電子的原子里，電子依能量的高低不同分層排布,其規(guī)律如下：(1）核外電子總是盡先排在能量低的電子層，然后由里向外，依次排布在能量高的電子層。（2）每一電子層最多容納2n2個電子。(3)最外層電子數(shù)不超過8個(K層2個）。（4）次外層電子數(shù)不超過18個，倒數(shù)第三層不超過32個。請大家注意“不超過”的含義，靈活運用。布置作業(yè)畫出1~20號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。板書設(shè)計第一單元核外電子排布與周期律原子核外電子的排布1.核外電子是分層排布：按照電子能量的高低,由里向外排列。2.電子層:科學(xué)上根據(jù)電子的能量差異和通常運動區(qū)域離核的遠近不同，將能量不同的電子運動區(qū)域稱為電子層.通常用字母表示（空間層次由里向外，電子能量由低到高)3。核外電子排布的一般規(guī)律：（1)電子在原子核外排布時,總是盡量先排布在離核最近（能量最低）的電子層里，然后由里向外，依次排布在能量高的電子層。即最先排布K層,當(dāng)K層排滿后，再排L層……(2）每一電子層,最多填充的電子數(shù)為2n2個（n為電子層序數(shù)）。（3）最外層電子數(shù)不超過8個(K層不超過2個)。（4）次外層電子數(shù)不超過18個，倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過32個。活動與探究核外電子排布的一般規(guī)律步驟學(xué)生活動教