构造原理与电子排布式的课堂教学设计
高中化学选修三《物质结构与性质》中第一章原子结构与性质是在学生已具备初中原子的结构及高中化学必修知识以后，进一步选修的内容。本章第一节原子结构内容涉及了新的概念，如能层、能级、构造原理、电子排布式、基态、激发态等多个知识点，概念比较抽象不好学，而这部分知识点又是高考选修三的重要考点之一。因此经过研究与实践，为了让学生更容易地学懂、掌握构造原理与电子排布式的书写，我对本节重点内容做了以下课堂教学设计。
首先对教材的地位和作用进行分析：本节内容首先是让学生了解原子结构模型的发展历程，及相关科学家的重要贡献，体会人类对原子结构的认识是一个逐步深入的过程，科学理论的发展是一个逐步完善的过程。在活动中使学生感悟科学家献身科学的精神和进行科学探索所具有的科学态度。其次，通过学习原子结构中的构造原理等知识，使学生感受到由现象到本质，由宏观到微观奇妙之处，既培养了学生的基本知识技能，又培养了学生的情感、态度、价值观。
对学生情况进行分析：
学生已有知识和能力：通过初中化学的学习，学生已经会写1-20号原子结构示意图，知道原子核外电子是分层排布的，知道原子的最外层电子数决定了元素的化学性质。通过高中必修二
的学习，学生进一步了解了原子结构的相似性和递变性决定了元素性质的相似性和递变性，即：元素周期律。学生已基本具备分析、对比、总结归纳的能力，同时也具备自主、合作、实验探究能力。
学生可能遇到的困难：不理解能层与能级的区别；不理解构造原理在电子排布式的书写中的重要作用；混淆构造原理与电子排布式中能级的书写顺序。因此，在教学中要注意分析对比、举例说明并加强课堂练习。
设计教学目标：
知识与技能：
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。
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。
过程与方法：通过查阅资料，讨论交流，学会自主学习、交流合作的学习方式。通过学习过程，学会比较、分析、归纳、应用的
能力。
情感、态度、价值观：了解科学理论的发展是一个逐步完善的过程。感悟科学家献身科学的精神和进行科学探索所具有的科学态度。培养“从现象到本质、从微观到宏观、结构决定性质”的化学思想。
设计教学重点和难点：构造原理和电子排布式。
设计教学方法：问题式教学、探究式教学。
设计教学过程：重、难点的突破――构造原理：
复习提问：核外电子排布的能层符号依次为什么？（答：K L M N O P Q）。
教师引入：同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各个能层的能级符号分别是什么？答：K层1s；L层2s 2p；M层3s 3p 3d；N层4s 4p 4d 4f等，同一能层中，不同能级的能量也是不相同的。请大家根据课本第5页能层与能级的图表讨论以下几个问题：
学生合作探究：
1.原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层
的序数（n）间存在什么关系？
（答：2n2）
2.不同r的能层分别有多少个能级，与能层的序数（n）间存在什么关系？（答：能级数=能层数n）
3.英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否
相同？（答：s能级上最多容纳2个电子，p能级上最多容纳6
个电子，d能级上最多10个，f能级上最多14个电子）提问：多电子原子的核外电子排布遵循什么规律呢？为什么钾原子的电子排布不是2 8 9 ，而是2 8 8 1 呢？
教师引入：科学家归纳大量的光谱事实得出如下结论：设想从氢原子开始，随着原子核外核电荷数的递增，原子核外每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按课本第6页图1-2所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。这种规律称为“构造原理”。
板书：构造原理中能级顺序为：（能量由低到高）
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6P 7s 5f 6d 7p.
简化：数字记忆：
1 2 2 3 3 4 3 4 5 4 5 6 4 5 6 7 5 6 7
在相同的数字中，从前往后，依次表示同一能层的 spdf能级。如，4 3 4 5 4 5 6 4 5 6中的4从前往后表示的分别是：4s 4p 4d 4f能级。依次类推。
教师讲解：核外电子就是按照上述构造原理（能级顺序）填充电子。但书写电子排布式时书写顺序仍按照每个能层的能级构成顺序书写。
板书：电子排布式的书写顺序（即：能级构成顺序）为：
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6P 6d 6f 等。
举例：写出下列原子核外电子排布式：氧原子、氯原子、钾原子
氧原子：1s2 2s2 2p4，氯原子：1s2 2s2 2p6 3s2 3p5，钾
原子：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
强调：在填写电子时一定要遵循构造原理：先填充1s能级，最多2个电子，再填2s能级，最多2个电子，再填充2p能级，最多6个电子，如果有更多的电子，再继续填3s 3 p能级。
如：钾原子，当填满足1s2 2s2 2p6 3s2 3p6几个能级后，还有一个电子，这时不能先填3d能级，而应该根据构造原理4 3 4的填充顺序，先填4s能级，后填3d能级。所以钾原子的电子排布式为：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1（由于3d及后面其他能级未填充电子，所以书写时可以省略不写）。所以，我们明白了钾原子核外电子排布为2 8 8 1的原因。
练习：学生书写1-36号元素原子的核外电子排布式。（注意：半充满或全充满的特殊原子24号铬Cr和29号Cu的书写）师生总结：能级构成与构造原理的区别。
1．能层与能级⎩ ⎪⎨⎪ ⎧ 能层划分原则及能层序号能级⎩⎪⎨⎪⎧ 能层中能级的数目及能级符号各能级中容纳的最多电子数 2.构造原理与电子排布 ⎩⎪⎨⎪⎧ 构造原理与能级交错 核外电子排布的表示方法 核外电子排布式和简化核外电子排布式的书写 知识点一： 一、能层与能级 1．能层 (1)核外电子按能量不同分成能层并用符号 、 、 、 、 、 、 表示。 (2)能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E (K)＜E (L)＜E (M)＜E (N)＜E (O)＜E (P)＜E (Q)。 【答案】K 、L 、M 、N 、O 、P 、Q 2．能级 (1)定义：根据多电子原子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。 (2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母 等表示，如n 能层的能级按能量由低到高的排列顺序为n s 、 、 、n f 等。 【答案】s 、p 、d 、f n p 、n d (3)能层、能级与最多容纳的电子数 知识精讲 考点导航 第01讲 能层与能级 构造原理与电子排布式
由上表可知： ①能层序数该能层所包含的能级数，如第三能层有个能级。 ② s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为、、、的2倍。 ③原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在的关系是。 【答案】等于 3 1、3、5、7 2n2 微点拨 ①不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层数的递增而增大。 ②在相同能层各能级能量由低到高的顺序是n s 第1课时能层与能级构造原理与电子排布式 发展目标体系构建 1。通过认识原子结构与核外电子的 排布,理解能层与能级的关系，理解 核外电子的排布规律。 2。理解基态与激发态的含义与关系, 能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。 3.结合构造原理形成核外电子排布 式书写的思维模型，并能根据思维模 型熟练书写1~36号元素的电子排布 式。 一、能层与能级 1．能层 (1）核外电子按能量不同分成能层并用符号K、L、M、N、O、P、Q…表示。 （2)能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E（K)＜E(L）＜E（M)＜E(N）＜E(O)＜E（P)＜E（Q)。 2．能级 （1)定义：根据多电子原子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。 （2）表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f 等表示,如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为n s、n p、n d、n f等. (3）能层、能级与最多容纳的电子数 由上表可知： ①能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3个能级。 ② s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。 ③原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n）间存在的关系是2n2。 微点拨:（1）不同能层之间,符号相同的能级的能量随着能层 数的递增而增大。 (2)在相同能层各能级能量由低到高的顺序是n s 《原子结构》 【教学目标】 1.知识与能力 根据构造原理写出1~36号元素原子的电子排布式； 2.过程与方法 利用图、表等资料，借助多媒体等教学手段，初步学会运用类比、想象、归纳、概括等方法获取信息并进行加工。鼓励与他人进行交流和讨论，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。 3.情感态度与价值观 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。 【重点难点】 根据构造原理写出1～36号元素原子的电子排布式 【教学过程】 【导入新课】 通过展示图片引出大千世界无所不有。 师：同学们，决定这千变万化世界最基本的微粒是什么呢？ 生：原子 师：对，现在我们一起回答有关原子的几个小问题。 回忆： 1. 化学变化中最小的微粒是什么？ 2. 原子能否再分呢？原子如何构成？ 3. 原子核的构成如何？ 4. 质子、中子、电子的特点如何？ 【板书】第一节原子结构(第一课时) 师：这节课的内容有三部分：1、原子的诞生2、能层与能级3、构造原理与电子排布式 一原子的诞生 师：现在在爆炸宇宙学理论认为宇宙诞生于一次大爆炸。目前我们已发现90多种天然元素，请问它们是怎么诞生的？ 生：氢、氦原子通过核聚变逐步熔合而成。 【小结】宇宙大爆炸促使氢、氦原子合成其它原子！ 师：这些原子的结构又是怎样呢？就让我们一起来了解我们几代科学家的原子结构模型发展吏。 【展示】原子结构理论模型发展史： 1805年道尔顿的原子模型：微小的、不可再分的实心球体。 1904年汤姆生的葡萄干布丁模型：正电荷像流体一样均匀分布在原子中，电子就像葡萄干一样散布在正电荷中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。 1911年卢瑟福的核式结构模型：原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部，带负电的电子在核空间进行高速的绕核运动。 二能层与能级 1、什么是能层？ 能层是将核外电子按电子能量差异分成的 2、每一能层容纳最多电子数 能层一二三四五六七、 、、 符号K L M N O P Q 、 、、 构造原理与电子排布式的课堂教学设计 高中化学选修三《物质结构与性质》中第一章原子结构与性质是在学生已具备初中原子的结构及高中化学必修知识以后，进一步选修的内容。本章第一节原子结构内容涉及了新的概念，如能层、能级、构造原理、电子排布式、基态、激发态等多个知识点，概念比较抽象不好学，而这部分知识点又是高考选修三的重要考点之一。因此经过研究与实践，为了让学生更容易地学懂、掌握构造原理与电子排布式的书写，我对本节重点内容做了以下课堂教学设计。 首先对教材的地位和作用进行分析：本节内容首先是让学生了解原子结构模型的发展历程，及相关科学家的重要贡献，体会人类对原子结构的认识是一个逐步深入的过程，科学理论的发展是一个逐步完善的过程。在活动中使学生感悟科学家献身科学的精神和进行科学探索所具有的科学态度。其次，通过学习原子结构中的构造原理等知识，使学生感受到由现象到本质，由宏观到微观奇妙之处，既培养了学生的基本知识技能，又培养了学生的情感、态度、价值观。 对学生情况进行分析： 学生已有知识和能力：通过初中化学的学习，学生已经会写1-20号原子结构示意图，知道原子核外电子是分层排布的，知道原子的最外层电子数决定了元素的化学性质。通过高中必修二 的学习，学生进一步了解了原子结构的相似性和递变性决定了元素性质的相似性和递变性，即：元素周期律。学生已基本具备分析、对比、总结归纳的能力，同时也具备自主、合作、实验探究能力。 学生可能遇到的困难：不理解能层与能级的区别；不理解构造原理在电子排布式的书写中的重要作用；混淆构造原理与电子排布式中能级的书写顺序。因此，在教学中要注意分析对比、举例说明并加强课堂练习。 设计教学目标： 知识与技能： 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。 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。 过程与方法：通过查阅资料，讨论交流，学会自主学习、交流合作的学习方式。通过学习过程，学会比较、分析、归纳、应用的 能力。 情感、态度、价值观：了解科学理论的发展是一个逐步完善的过程。感悟科学家献身科学的精神和进行科学探索所具有的科学态度。培养“从现象到本质、从微观到宏观、结构决定性质”的化学思想。 构造原理与电子排布式 构造原理与电子排布式是现代化学和物理学领域的重要基础知识，它涉及到原子和分子的结构、电子的排布规律以及化学键的形成等重要概念。本文将从构造原理和电子排布式的基本概念入手，介绍其在化学和物理学中的重要作用和应用。 首先，我们来介绍一下构造原理的基本概念。构造原理是指原子核和电子之间的相互作用规律，它是现代量子力学理论的基础。根据构造原理，原子核由质子和中子组成，而电子则围绕原子核以特定的轨道运动。构造原理还指出，每个轨道最多只能容纳一定数量的电子，且电子的排布是按照一定的规律进行的。 接下来，我们将介绍电子排布式的基本原理。电子排布式是指电子在原子轨道中的分布规律，它遵循一定的能级和轨道分布规律。根据电子排布式的原理，我们可以通过填充轨道的方式来描述原子和分子的结构，进而理解化学键的形成和化学反应的进行。 构造原理和电子排布式在化学和物理学中有着重要的应用。首先，它们为我们解释了原子和分子的结构，揭示了物质的微观本质。其次，构造原理和电子排布式为我们提供了理论基础，帮助我们理解化学键的形成和化学反应的进行。此外，它们还为我们提供了设计新材料和开发新技术的理论指导，对材料科学和化学工程领域具有重要意义。 除此之外，构造原理和电子排布式还有着广泛的实际应用价值。在材料科学领域，我们可以通过对原子和分子结构的理解，设计出具有特定性能的新材料，如高温超导材料、光电材料等。在化学工程领域，我们可以通过控制化学反应的进行，实现对目标产物的高效合成。 总之，构造原理与电子排布式是现代化学和物理学领域的重要基础知识，它们为我们理解物质的微观结构和性质提供了重要的理论基础，具有广泛的应用价值。 第一章原子结构与性质 第一节原子结构 1.1.2 构造原理与电子排布式电子云与原子轨道 【教材分析】 本节从介绍原子的诞生，原子结构的发现历程入手，首先介绍能层、能级的概念，在原子的基态与激发态概念的基础上介绍电子的跃迁和光谱分析；然后给出构造原理并根据构造原理书写原子的核外电子排布；根据电子云与原子轨道等概念，进一步介绍核外电子的运动状态，并介绍了泡利原理、洪特规则、能量最低原理。本节内容比较抽象，教学过程中应注意培养学生的空间想象能力、分析推理能力及抽象概括能力。 【课程目标】 教学重点：构造原理与电子排布式电子云与原子轨道 教学难点：电子排布式原子轨道 【教学过程】 [复习回顾] 上节课，我们研究了原子核外电子的排布，核外电子分层排布，同一能层有不同的能级，同时研究基态与激发态、原子光谱，这节课研究以原子光谱事实为依据的构造原理。 [思考交流］ （1）核外电子在能级中依据什么规律排布？ （2）核外电子在能级中的排布又可以如何表示？ [学生活动一］ 请画出1～18号元素的原子结构示意图。结合已有的能级知识，分析核外电子在能级中的排布规律。 [学生活动二］ 根据核外电子在能层中的排布规律，画出K的原子结构示意图。分析K中电子填入的能量最高的能级，并说明判断的依据。 [归纳小结］ 电子在能级中的排布规律--能级交错 核外电子在能级中的排布顺序：3p → 4s → 3d 随核电荷数增大，电子并不总是填满一个能层后再填入下一个能层，这种现象称为能级交错。 K、Ca的光谱学实验均表明，二者最外层填充的电子均在4s能级。 这种能级交错在核外电子排布中非常普遍：ns → (n-2)f → (n-1)d → np [投影］构造原理： ［讲］构造原理是以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序。在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序：电子最先排布在能量低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上。 ［板书］1．构造原理： (1)绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……， (2)构造原理规律： ns (n-2)f (n-1)d np。 [小试牛刀] 请根据构造原理分析25Mn的核外电子在能级中的排布。 [补充]构造原理的补充说明： 作为一个理论模型，构造原理具有一定的局限性。对于个别特殊的过渡元素核外电子的排布并不适用 [过渡] 按照构造原理，元素核电荷数每递增一个，同时增加一个核电荷和核外电子，就得到一个基态原子的电子排布。电子填满一个能级，就开始填入下一个能级，由此构建了元素周期系中各元素基态原子的电子排布。 从氢到碳的基态原子电子排布式如下： 第2课时构造原理与电子排布式电子云与原子轨道 学习目标 1.了解原子核外电子排布的构造原理。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. 了解电子云轮廓图与原子轨道。 知识导航 一. 构造原理与电子排布式 1.构造原理 随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布遵循下列顺序： 把这种规律称为。即电子所排的能级顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、、4p、5s、、5p、6s、、、6p、7s……。 2.电子排布式 (1)电子排布式是用数字在标明该能级上排布的电子数的式子。如：Al原子电子排布式中各符号、数字的意义为 (2)写出下列原子或离子的电子排布式： ①8O：； ②19K：；可简写为； ③17Cl：；可简写为； ④16S2－：。 归纳总结： (1)构造原理 ①构造原理是绝大多数基态原子的核外电子排布顺序。 ②电子按照构造原理排布，会使整个原子的能量处于最低状态，原子相对较稳定。 ③从构造原理图可以看出，从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。 能级交错指电子层数较大的某些能级的能量反而低于电子层数较小的某些能级的能量的现象，如4s＜3d、6s＜4f＜5d，一般规律为n s＜(n－2)f＜(n－1)d＜n p。 (2)简单原子的电子排布式 ①按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。 ②为了避免电子排布式过于繁琐，我们可以把内层电子达到稀有气体结构的部分，以相应稀有气体元素符号外加方括号来表示。如Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1，其中第一、二能层与Ne(1s22s22p6)的核外电子排布结构相同，所以其电子排布式可简化为[Ne]3s1。(3)复杂电子的电子排布式 对于较复杂的电子排布式，应先按能量从低到高排列，然后将同一能层的电子移到一起。例如：26Fe：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的移到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，简化为[Ar]3d64s2。其中[Ar]表示Ar的核外电子排布式，3d64s2为价层电子排布式。 典型例题 例1. 构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(n l)表示某能级的能量，以下各式中正确的是() A.E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d) B.E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s) C.E(4s) 第一节原子结构 第二课时能层与能级、构造原理与电子排布式 广州市第16中学高二备课组康逸执教 核心素养 通过对原子结构的深入学习，培养学生化学模型认知，使学生能描述和表示化学中的原子结构模型，并指出模型表示的具体含义，并培养学生抽象问题具体化的化学思想。 教学内容 原子结构中的能层与能级、构造原理与电子排布式 教学目标 1、知道原子核外电子的能层分布 2、知道原子核外电子的能级分布 3、能用符号表示原子核外的不同能级 4、了解原子结构的构造原理，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 5、方法和过程：类比和归纳、推理与验证 教学重难点 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 教学过程 板书：一、原子的诞生（引导学生阅读课本P4） 导入：上节课我们复习了必修二的部分内容和了解了原子的诞生，今天我们来学习原子的结构。 环节1:在复习必修中原子结构知识基础上，通过FLASH动画，用楼层和楼梯类比能层和能级，达到即时掌握新概念，又因形象、生动而印象深刻。 板书：二、能层与能级 活动1：请大家写出17Cl、19K原子的原子结构示意图 活动2：请大家写出35Br、26Fe原子的原子结构示意图 讨论：老师展示同学写的结构示意图，讨论哪位同学写的是对的？为什么对？为什么错？学了今天的知识，我们就能知道铁这样的过渡元素的电子排布是怎样的了。 知识回顾：（用氯原子的结构讲解）能量最低的电子，在距原子核最近的区域运动，能量高一些的电子，在距原子核远一些的区域运动。第1层也称为_____层，由里向外，分别用字母：______________________表示相应的分别第一、二、三、四、五、六、七电子层。以前我们称为电子层，如今我们也把这些电子层称为能层。 问题1：为什么K层2个电子就满了，而L层却是8个电子才满呢？ 讲解：其实同一能层的电子能量也可能不同，还可以把它们细分为能级，就好比能层是楼层，能级是楼梯（引导学生阅读课本P5）。如下图： 第一层有1格阶梯，第二层有2格阶梯，第三层有3格阶梯，第四层有4格阶梯…… 每一格阶梯也就是能级也有相应的名称，如下图： 构造原理与电子排布式 1 构造原理 （1）内容 以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。图1－1－1为构造原理示意图。图中用小圆圈表示一个能级，每一行对应一个能层，箭头引导的曲线显示递增电子填入能级的顺序。 图1－1－l 构造原理示意图 （2）原子核外电子的填充顺序 由构造原理知，元素原子的核外电子的填充顺序是在能层的基础上，按能级能量由低到高依次填入相应能级，即按1s→2s→2p→……的顺序。 （3）能级交错 构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。 名师提醒 （1）构造原理是以光谱学事实为基础得出的结论，是经验而非理论原理。根据构造原理，绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序： 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d…… （2）原子核外电子按能量由低到高的顺序依次排布。因此，根据构造原理可以比较各能级的能量高低。 （3）原子的核外电子不是完全按能层顺序依次填充的，即不完全是填满n能层后再填（n ＋1）能层，而是按照图1－1－1所示的能级顺序填充的，在该顺序中，从第三能层开始，出现了能级交错现象。 （4）根据构造原理，在多电子原子中，电子最后填入的能级不一定是原子最外能层上的能级，如Ti、V等过渡元素原子的电子最后填入的是3d能级。 2 电子能量的高低 发散探讨 为什么原子核外最外层电子数目不超过8（K能层为最外层时不超过2），次外层电子数目不超过18？ 可以用构造原理解释。依据构造原理，能级的能量顺序为n p＜（n＋1）s＜n d、n d＜（n＋1）p＜（n＋2）s＜n f（n≥3）。那么，电子在填满n p能级后接着填入的是（n＋1）s能级而不是n d能级，当n d能级上有电子时，（n＋1）s能级上已填有电子，n能层已不是最外层了，所以原子核外最外层电子不超过8个。例如，钾（19K）的各层电子数是2、8、8、1而不是2、8、9。同样，当电子填满n d能级后接着填入的是（n＋1）p能级而不是n f能级，当n f 能级上有电子时，（n＋2）s能级上已填有电子，即n能层已不是次外层而是倒数第三层了，所以原子核外次外层电子不超过18个。 3 电子排布式 （1）对电子排布式的认识 电子排布式是用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子。例如，从氢到碳的基态原子电子排布式如下： 高中化学选修3 物质结构与性质原子结构第2课时教学设计 ［讲］在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序：电子最先排布在能量低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上。电子的排布遵循构造原理 ［板书］1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… ［讲］构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等。 ［板书］2．能级交错现象(从第3电子层开始)：是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。 电子先填最外层的ns，后填次外层的（n-1）d，甚至填入倒数第三层的（n-2）f的规律叫做“能级交错” ［知识拓展］1．主量子数和角量子数之和越大，能量越高2．主量子数和角量子数之和相等时，主量子数越大，能量越高 例如，4s轨道主量子数和角量子数之和为4，3d轨道主量子数和角量子数之和为5，于是4s轨道的能量低于3d轨道的能量；而3d轨道和4p轨道主量子数和角量子数之和均为5，但4p轨道的主量子数更大，于是4p轨道的能量高于3d轨道的能量 ［讲］自然界一个普遍的规律是“能量越低越稳定”。原子中的电子也是如此。在不违反保里原理的条件下，电子优先占据能量较低的原子轨道，使整个原子体系能量处于 2+6+10+14=32 [过渡]通过上节课学习我们知道，电子排布都遵循能量最低原理，我们学习第四部分。 [板书]四、基态与激发态、光谱 [讨论]节日五颜六色的焰火是否是化学变化？若不是化学变化，与电子存在什么关系？（参阅课本）。 [讲] 节日焰火与核外电子发生跃迁有关 [板书]1．基态—处于最低能量的原子。 激发态—当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。 基态与激发态的关系： [讲]各种焰色反应是由对应的各种元素决定的。钙、锶、钡以及碱金属的挥发性化合物在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激发到了高态，该电子处于激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10－８s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长的光能形式释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。 [投影]图1-4 激光的产生与电子跃迁有关 [问]同学们都听说过“光谱”一词，什么是光谱呢？ [板书]2．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光 第1课时 能层与能级构造原理与电子排布式 课后·训练提升 基础巩固 1.排布在下列各能层上的一个电子,所具有的能量最低的是( )。 A.K B.L C.M D.N K层,该层的能量最低,各能层能量由低到高的顺序为K、L、M、N、O…… 2.某一能层上n d能级最多所能容纳的电子数为( )。 A.6 B.10 C.14 D.与能层序数有关,无法确定 s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7…的2倍,故B 项正确。 3.下列现象和应用与电子跃迁无关的是( )。 A.焰色试验 B.石墨导电 C.激光 D.原子光谱 (原子、离子或分子)中电子的一种能量变化。如激光、焰色试验、原子光谱都与电子跃迁有关。石墨导电与电子跃迁无关。 4.电子由3d能级跃迁至4p能级时,可通过光谱仪直接摄取( )。 A.电子的运动轨迹图像 B.原子的吸收光谱 C.电子体积大小的图像 D.原子的发射光谱 E(3d) 1.1.2构造原理与电子排布式（第2课时）课型新课 学情分析 在化学必修学习阶段。学生对原子结构与元素周期表的关系有了一定的认识，如原子的电子层数和同期序数的关系，最外层电了数和主族序数的关系，对主族元素的原子结构如何决定性质有了一定的理解，但是并不了解原子结构与周期、族等元素周期表的构成的深层关系，尤其是对过渡元素的结构与性质没有概念。 在第一节课上，学生已经了解了原子结构的发现历程，并且知道核外电子按照能量不同分为能层、同一能层的电子分成不同能级。知道电子运动的能量状态具有量子化的特征，知道基态、激发态与原子光谱。 教材分析 旧教材是把原子光谱的内容放在核外电子排布的后面，而新教材则提前，充分体现了核外电子排布规律是建立在原子光谱学的事实基础上，体现了科学发展的演变历程：基于证据——建构模型——模型局限——发现新证据——建构新模型，进一步体会科学认识是循序渐进并不断发展的。 人教版是先介绍核外电子排布规律，再讲述核外电子的运动状态，最后总结三个规律：泡利原理、洪特规则、能量最低原理。 设计 理念 证据推理，模型认知 教学目标【教学目标】 1．通过了解原子核外排布的构造原理，写出1-36号元素基态原子的电子排布式、简化电子排布式，增强证据推理意识； 2．通过元素基态原子价层电子排布式的书写，探讨元素可能的化合价，提升结构决定性质的认识。 【评价目标】 1．通过对构造原理的学习，诊断并发展学生证据推理的能力； 2. 通过探讨过渡元素可能的化合价，诊断并发展学生对结构决定性质的认识。 教学 重点 构造原理、几种核外电子排布式的书写。 教学 难点 能级交错 教学方法1．讨论法2．归纳法3. 演绎法 课前 准备 实验视频、PPT、相关习题等。 《原子结构》教学设计 的可能状态，复杂的原子光谱得以诠释。1936年马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理。 【过渡】什么是能层？什么是能级？构造原理又是什么？我们通过今天的学习内容进行了解。现史，认识到科学是在不断发展的，培养求真务实、不断进步的科学精神与社会责任感。 讲授新课第三节有机化合物的分类方法 【知识回顾】 1.原子的结构 ①数量关系： 核电荷数(Z) = 核内质子数= 核外电子数 ②质量关系： 质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N） 质量数：对质子和中子的相对质量取整数相加的数值，即近似原子量。 2.原子核外电子层的表达方式 原子质量主要集中在原子核上。原子核体积很小，只占原子体积的几亿分之一。 3.核外电子排布的一般规律 （1）先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，由内向外。基础知识 回顾 回顾前面 学习过的 知识，为能 层能级构 造原理的 做的学习 铺垫。 （2）每一层最多容纳电子数：2n2个。 （3）最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。 （4）次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。 （5）倒数第三层不超过32个电子。 一、能层与能级 1. 能层 （1）含义：核外电子按能量不同分成能层，即电子层。 （2）符号及能量关系： 小结：能层越高，电子的能量越高，离原子核越远。 2. 能级 （1）含义：同一能层的电子，还被分成不同能级。 （2）能级符号与所能容纳电子数如下表： 【思考与讨论】 (1)一个能层的能级数与能层序数(n)间存在什么关系? 一个能层最多可容纳的电子数与能层序数(n)间存在什么关系? 答案：2n2 ；相等 (2)以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子?3d、4d、5d能级容纳的最多电子数是否相同？ 答案：2.6.10.14 ；相同 (3)第五能层最多可容纳多少个电子?它们分别容纳在几思考交流通过思考 与交流，学 会归纳总 结能级数 与序数、最 多容纳电 子数的关 系，更深入 的理解核 外电子排 第2课时构造原理与电子排布式电子云与原子轨道[素养发展目标] 1．结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并根据思维模型熟练书写1～36号元素基态原子的电子排布式。 2．通过电子云和原子轨道的学习，了解原子核外电子的运动状态，辨识微观粒子运动状态不同于宏观物体运动状态。 知识点一构造原理与电子排布式 1．构造原理：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 (1)电子填入能级的顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s…… (2)构造原理的规律：n s →(n－2)f →(n－1)d →n p。 2．电子排布式 (1)基态原子的电子排布 按照构造原理，元素的核电荷数每递增一个，同时增加一个核电荷和一个核外电子，就得到一个基态原子的电子排布。例如，O：1s22s22p4；F：1s22s22p5。 (2)书写原则 ①能级符号右上角的数字表示该能级的电子数，如H元素的基态原子的电子排布式如下： ②一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按构造原理顺序书写，如钪(Sc)的电子排布式中最后两个能级应为3d14s2，不应写成4s23d1。 ③有些过渡金属元素基态原子的电子排布不符合构造原理，如Cr和Cu的最后两个能级的电子排布分别为3d54s1和3d104s1。 (3)能级交错 ①含义：随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。 ②规律：从第三能层开始出现能级交错现象，能级交错排列的顺序为n s→(n －2)f→(n－1)d→n p。 1．按构造原理写出稀有气体元素氦、氖、氩、氪、氙、氡和的基态原子的最外层电子排布；除氦外它们的通式是什么？ 提示：He 1s2，Ne 2s22p6，Ar 3s23p6，Kr 4s24p6， Xe 5s 25p6，Rn 6s 26p6，Og 7s27p6；通式：n s2n p6。 2．电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，其中方括号里的符号的意义是什么？请仿照Na的简化电子排布式，写出O、Si、Cu的简化电子排布式。 提示：方括号里的符号的意义是内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号表示。 O、Si、Cu的简化电子排布式分别为O：[He]2s22p4；Si：[Ne]3s23p2；Cu：[Ar]3d104s1。 3．为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。例如，Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s2，价层 第1课时 能层与能级 构造原理与电子排布式 目标与素养：1.了解原子核外电子的能层分布，能级分布及其与能量的关系。(微观探析)2.了解原子结构的构造原理，熟记基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序。(宏观辨识与模型认知)3.熟练掌握1～36号元素基态原子的核外电子排布式。(微观探析与科学探究) 一、原子的诞生 1．原子的诞生 2．宇宙的组成元素及其含量 宇宙⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫氢H ：约为宇宙原子总数的88.6%氦He ：约为氢原子数的18二者合起来约占宇宙原子总数的99.7%以上 其他90多种天然元素的原子总数加起来不足1% 3．地球的组成元素 地球上的元素⎩⎪⎨⎪⎧ 非金属元素包括稀有气体：仅22种金属元素：绝大多数 二、能层与能级 1．能层 2．能级 (1)根据多电子原子中同一能层电子能量的不同，将它们分成不同能级。 (2)能级用相应能层的序数和字母s 、p 、d 、f……组合在一起 来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为n s、n p、n d、n f等。 (3)能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有能级3s、3p、3d。 (4)s、p、d、f能级可容纳的电子数依次为1、3、5、7的二倍。 3．能层、能级中所容纳的电子数 能层 (n) 一二三四五六七……符号K L M N O P Q …… 能级 1 s 2 s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … ……………… 最多 电子数2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … ……………… 2 8 18 32 ………………2n2 (1)原子结构示意图中有几个能层和能级？ [答案]3,4。 (2)能级n s能量一定大于(n－1)d的能量吗？ [答案]不一定。 三、构造原理与电子排布式 1．构造原理 (1)含义 在多电子原子中，电子在能级上的排列顺序是：电子先排在能量较低的能级上，然后依次排在能量较高的能级上。 第26讲原子结构核外电子排布规律 [复习目标] 1.掌握原子结构中微粒数目的关系。2.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理。3.能正确书写1～36号元素原子核外电子排布式、价电子排布式和轨道表示式。 考点一原子结构、核素、同位素 1．原子结构 (1)构成微粒及作用 (2)微粒间的数量关系 ①阳离子的核外电子数＝质子数－所带电荷数。 ②阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数。 (3)微粒符号周围数字代表的信息 2．元素、核素、同位素 (1)元素、核素、同位素的概念及相互关系 (2)同位素的特征 ①同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。 ②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。 (3)氢元素的三种核素 1 H：名称为氕，不含中子； 1 2 H：用字母D表示，名称为氘或重氢； 1 3 H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。 1 (4)几种重要核素的用途 核素235 92U14 6C21H31H18 8O 用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子 1．一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子() 2．所有原子核内一定都有中子() 3．质量数就是元素的相对原子质量() 4．质子数相同的微粒一定属于同一种元素() 5．核外电子数相同的微粒，其质子数一定相同() 6．核聚变如21H＋31H―→42He＋10n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化() 7．氢的三种核素形成的单质有6种，它们物理性质有所不同，但化学性质几乎完全相同( ) 答案 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.× 7．√ 一、微粒中“粒子数”的确定 1．月球上的每百吨32He 聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量，地球上氦元素 主要以42He 的形式存在。已知一个 12C 原子的质量为a g ，一个32He 原子的质量为b g ，N A 为 阿伏加德罗常数。下列说法正确的是( ) A.32He 比42He 多一个中子 B ．氦元素的近似相对原子质量为 C.32He 的相对原子质量为12b a D.32He 的摩尔质量为bN A 答案 C 解析 32He 比42He 少一个中子， A 错误；不能确定核素的原子百分含量，因此不能计算氦元素的近似相对原子质量， B 错误；一个原子的真实质量与一个12 6 C 原子质量的112的比值是该核素的相对原子质量，因此32He 的相对原子质量为12b a ，C 正确；32He 的摩尔质量为bN A g·mol －1，D 错误。 2．(1)1 mol H 218O 与1 mol D 216O 的中子数之比为________。 (2)已知阴离子R 2－ 的原子核内有n 个中子，R 原子的质量数为m ，则w g R 原子完全转化为R 2－ 时，含有电子的物质的量是___________________________________________________。 答案 (1)1∶1 (2)w (m －n ＋2) m mol 解析 (2)质量数＝质子数＋中子数，则R 的质子数为m －n ，故R 2－的核外电子数为m －n ＋2，w g R 原子的物质的量为w m mol ，所以w g R 2－含有电子的物质的量为w m mol ×(m －n ＋2) ＝ w (m －n ＋2) m mol 。 二、元素、核素、同位素的概念辨析 3．汤姆孙()和阿斯通()在1913年发现了2210Ne 。下列有关说法正确的是( ) A.2210Ne 和2010Ne 属于同素异形体 B.2210Ne 和 2010 Ne 属于不同的核素高中化学第1章原子结构与性质第1节第1课时能层与能级构造原理与电子排布式教案2
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