高中化学选修导学案：原子结构(人教版)

第一章原子结构与性质第一节原子结构1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理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。

教学重点：1、掌握泡利原理、洪特规则和能量最低原理2、掌握1～36号元素的原子核外电子排布图教学难点：1～36号元素的原子核外电子排布图多媒体调试、讲义分发[新课引入]只有1个最外层电子的碱金属原子光谱为什么会在光谱里呈现双线？为什么只有1个最外层电子的银原子在外加电场里加速飞行通过一个不对称磁场时会分成两束？归根结底，为什么一个原子轨道里能容纳两个电子？[过渡］原子光谱、构造原理都无法解释上述问题，带着这个问题，我们进入本节可的学习。

[讲解］量子力学告诉我们：ns能级各有一个轨道，np能级各有3个轨道，nd能级各有5个轨道，nf能级各有7个轨道。

每个能级最多可容纳的电子数: ns、np、nd、nf……分别最多可容纳的电子数2x1、2x3、2x5、2x7……，由此可知，每个轨道里最多能容纳2个电子，这2个电子容纳在同一原子轨道，也就意味着它们的空间运动状态相同。

为什么一个轨道允许容纳两个电子？[板书]1、泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。

[讲解]没有泡利原理，复杂的原子光谱无法得到解释，以光谱为事实的构建原理也无法建立。

[过渡]依据泡利原理，每个轨道里最多容纳的2个电子，且自旋方向相反，电子排布的轨道表示式可以表示同一原子轨道内电子的运动状态。

[学生活动]阅读课本，回答下列问题：1、电子排布的轨道表示式的定义电子排布的轨道表示式（电子排布图）：表示电子排布的一种图式。

原子结构一、教学目标：1.进一步认识原子核外电子的分层排布，知道原子核外电子的能层分布及其能量关系2.知道原子核外电子的能级分布及其能量关系，能用符号表示原子核外的不同能级3.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。

二、教学重点1.原子核外电子的能层分布及其能量关系2.原子核外电子的能级分布及其能量关系三、教学难点：知道原子核外电子的能级分布及其能量关系四、教学方法：讲授法、指导阅读法、讨论归纳法、讲练结合法等[引入] 原子的概念[设问] 原子是如何诞生的？[指导阅读]课本P4页1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。

大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。

[思考与交流]有谁知道宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？[指导阅读课本后回答]氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%（氦1／8），另外还有90多种元素，宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。

[介绍]人类对原子的认识史——不同时期的原子结构模型1.公元前400多年前，希腊哲学家德谟克利特等人的观点：把构成物质的最小单位叫原子。

2.19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子说；3.1897年，英国科学家汤姆生发现了电子，提出原子结构的“葡萄干布丁”模型。

4.卢瑟福原子模型5.波尔原子模型6.原子结构的量子力学模型（电子云模型）[回忆复习] 原子的组成结构核外电子是怎样排布的？[复习讲述]核外电子排布的一般规律——分层排布(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2n2个电子。

第一章原子结构与性质第二节原子结构与元素的性质1.2.1原子结构与元素周期表【教材分析】本节内容分为两部分：第一部分在复习原子结构及元素周期表相关知识的基础上，从原子核外电子排布的特点出发，结合元素周期表进一步探究元素在周期表中的位置与原子结构的关系。

第二部分在复习元素的核外电子排布、元素的主要化合价、元素的金属性与非金属性周期性变化的基础上，进一步从原子半径、电离能以及电负性等方面探究元素性质的周期性变化规律。

教学过程中应注意帮助学生根据元素原子核外电子排布特点，以及从原子半径、电离能及电负性等方面加深对元素周期律、元素周期表及元素“位一构一性”三者关系的理解。

【课程目标】课程目标学科素养1.熟知原子结构与元素周期表的关系，进一步熟悉元素周期表的结构。

2.能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分。

a.科学态度与社会责任：通过对元素周期表发展史的了解，认识科学家对元素周期表经历的探索过程，b.培养宏观辨识与微观探析：通过对构造原理与元素周期表分区关系的分析，了解元素周期表是微观上原子核外电子排布的宏观表达方式，【教学重难点】教学重点：原子核外电子排布与元素周期表分区的关系教学难点：原子核外电子排布与元素周期表分区的关系【教材过程】【导入新课】化学元素周期表年随着元素数目在十九世纪的增多，每一种元素都具有不同的特性，化学家们开始感到他们像是迷失在一座茂密的丛林中：自然界究竟有多少种元素？它们之间的内在关系怎样？有没有规律？怎样分类？终于俄国化学家门捷列夫从杂乱无章的元素迷宫中理出了一个头绪。

门捷列夫为了研究元素的分类和规律，把当时已知的几十种元素的主要性质和原子量写在一张张的小卡片上，反复进行排列，比较它们的性质，探索它们之间的联系。

1869年，他正式提出元素周期律，它在周期表中排列了当时已经知道的63种元素。

元素的发现：1650-2017年发现元素的种类数【新课讲授】一、元素周期表的发展三张有重要历史意义的周期表第一张周期表——门捷列夫周期表。

第一章原子结构与性质第一节原子结构第三课时电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理【学习目标】1.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态。

2. 了解泡利原理和洪特规则，会书写和说明136号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式【学习重点】泡利原理和洪特规则在轨道表示式书写中的应用【学习难点】电子的运动状态和电子云轮廓图【课前预习】旧知回顾：1、能级能量大小的判断方法：①先看能层，一般情况下，能层序数越大，能量越高；再看同一能层各能级的能量顺序为：E(ns)< E(np)< E(nd)< E(nf) ……②不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越高。

③不同原子同一能层，同一能级的能量大小不同。

2、构造原理示意图中，从1s至5s电子的排布顺序：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s新知预习：1、电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云2、原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道3、泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理（也称为泡利不相容原理）4、洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，称为洪特规则5、能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理【课中探究】情景导入：通过刚才的视频，我们发现，电子的运动状态是很复杂的，那么电子到底是如何运动的，视频中提到的电子构成的概率云，自旋又指的是什么，通过今天的学习，我们就能解决这些问题。

一、电子云与原子轨道任务一、了解电子云的相关内容V P【学生活动】阅读教材P 12第14自然段，了解电子云，回答下列问题：1、概率密度的表达式及相关物理量的含义？ 用P 表示电子在某处出现的概率，V 表示该处的体积，则 称为概率密度，用ρ表示。

《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：；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4.下列能级符号表示正确且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是（ A ）A.1s、2p、3dB.1s、2s、3sC.2s、2p、2dD.3p、3d、3f5.原子核外P 能层和p 能级可容纳的最多电子数分别为（ C ）A.32 和2B.50 和6C.72 和6D.86 和10二、基态与激发态原子光谱1.基态与激发态(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。

《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 、、、容纳最多电子数2 8 1832 5、、、、、、、、、【小结】：每一能层能容纳的最多电子数为2n2(n为能层序数）。

《原子结构》学案【学习目标】1、理解原子结构的构造原理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式3、知道原子核外电子的排布规律4、了解基态和激发态的含义【问题导学】思考K原子的电子排布式为什么是2、8、8、1而不是2、8、9？一构造原理与电子排布式1、何为原子构造原理？2、分析图1-2，依据距核由近到远的顺序把1s到6d能级排序？3、分析图1-2，依据能量由低到高的顺序把1s到6d能级排序？4、书写电子排布式时，能级顺序为？电子填充顺序为？【思考与交流】1、写出溴和氪的电子排布式，它们的最外层有几个电子？2、电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成[Ne]3s1.试问：上式方括号里的符号的意义是什么？你能仿照原子的简化式写出第8号元素氧、第14号元素和第26号元素铁的简化电子排布式吗？【思考】节日五颜六色的焰火是否是化学变化？若不是化学变化，与原子结构存在这么关系？这些光现象是咋样产生的？二、能量最低原理、基态和激发态1、什么是基态原子？什么是激发态原子？两者有何区别？2、什么是原子光谱？什么是电子跃迁？电子跃迁一定会吸收能量吗？【思考】某基态原子第四电子能层只有2个电子，该原子的第三电子层电子数可能是？1、比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低？（1）4s,36 (2) 3s,3p,3d (3) 2p,3p,4p2、下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）A Na+1s22s22p6B F 1s22s22p5C Cl- 1s22s22p63s23p5D Ar 1s22s22p63s23p63、下列原子构成的单质中既能与硫酸反应又能与烧碱反应，且都产生H2的是（）A 核内无中子的原子B 电子构型为3s23p1C 最外层电子数等于倒数第三层电子数的原子D N层上无电子，最外层电子数等于电子层数的原子4、下列原子的电子排布式准确的是（）A 、Be 1s22s12p1B 、C 1s22s22 p2C、He 1s12s1D、 C l 1s22s22 p63s23p55、根据下列电子排布式，处于激发态的是（）A 1s22s22 p6 B1s12s1 C 1s22s22 p63s23p5 D 1s22s22 p26、根据下列叙述，写出元素名称，画出原子结构示意图，并写出核外电子排布式。

高中化学选修原子结构教案教学目标：1. 了解和掌握原子结构的基本概念和理论知识；2. 理解原子结构对元素性质和化学反应的影响；3. 能够运用原子结构知识解释元素周期表的排列和电子构型。

教学重点：1. 原子结构的基本组成部分；2. 电子的排布规律和量子数的概念；3. 元素周期表的结构和特点。

教学难点：1. 量子力学理论对原子结构的解释；2. 电子构型与元素周期表的关系。

教学方法：1. 理论讲解结合实验演示；2. 小组讨论和问题解答；3. 作业布置和课堂互动。

教学流程：一、导入（5分钟）教师简要介绍原子结构的基本概念，引发学生对原子结构的兴趣和思考。

二、理论讲解（20分钟）1. 原子结构的基本组成部分：质子、中子、电子；2. 量子力学理论对原子结构的解释；3. 电子的排布规律和量子数的概念；4. 元素周期表的结构和特点。

三、实验演示（15分钟）教师进行原子结构相关的实验演示，让学生直观感受原子结构对物质性质的影响。

四、小组讨论（15分钟）学生分组讨论问题，互相交流并解答疑惑，加深对原子结构知识的理解。

五、作业布置（5分钟）布置相关作业，巩固学生对原子结构的掌握，并提出下节课的预习任务。

六、课堂总结（5分钟）教师对本节课的教学内容进行总结，强调重点知识和难点，鼓励学生积极参与讨论和学习。

教学反思：通过本节课的教学，学生初步了解了原子结构的基本概念和理论知识，掌握了电子排布规律和元素周期表的结构特点。

同时，也发现了学生对量子力学理论和电子构型的理解有待加强，需要在后续教学中加强相关知识点的讲解和训练。

第一节 原子结构【学习目标】1. 复习原子结构模型的历史发展过程。

2. 回顾原子结构示意图，理解原子结构3. 理解能层与能级的关系。

【重点难点】学习能层与能级以及两者之间的关系 【导学流程】一．原子结构模型的历史发展过程二、能层与能级1、能层的含义：按核外电子的 不同，可以将核外电子分成不同的能层。

2、能层的表示方法及各能层所能容纳的最多电子数能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 最多电子数3、核外电子排布的一般规律——“一低四不超”（1）能量规律——能量最低原理：核外电子总是先排布在能量较低的电子层里，然后由内向外，依次排布在能量逐渐升高的电子层（2）数量规则：四不超：（1）每层最多容纳电子数为2n 2（2）最外层不超过8个电子（K 层为最外层时不超过2个电子） （3）次外层不超过18个电子 （4）倒数第三层不超过32个电子（3）原子核外各能层，能层序数越大，其离原子核的距离越远能量越高。

E(K)< E(L)< E(M)< E(N)< .... 4．能级(1)意义：根据多电子原子中同一能层电子________不同，将它们分成不同的能级。

(2)符号：在每一能层中，能级符号分别为n s 、n p 、n d 、n f……，其中n 代表________。

离核远近 近 远 能量高低 低 高5．能层、能级中所容纳的电子数注意：（1）任一能层的能级总是从s开始。

能级符号按照s、p、d、f、g……排序。

s、p、d、f能级可容纳的最多电子数分别为2、6、10、14，依次为奇数数列1、3、5、7的二倍（2）任一能层的能级数等于能层序数。

（3）能级符号前面用数字表示能层序数。

（4）同一能层不同能级之间的能量按s、p、d、f、…排序依次升高，即E(ns)<E(np)<E(nd)...（5）不同能层英文字母相同的不同能级，能层数(n)越大，离原子核越远，能量越高，如E(1s)<E(2s)<E(3s)...能层与能级的有关规律1．每一能层最多可容纳的电子数为2n2(n为能层序数)。

1.在原子结构有核模型的基础上进一步建立起核外电子分层排布的原子结构模型的科学家是( )A．阿伏加德罗B．汤姆生C．波尔D．卢瑟福2.下列有关认识正确的是A.各能级的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C.各能层含有的能级数为n-1D.各能层含有的电子数为2n23．以下能级符号正确的是（）A.6sB.2dC.3fD.1p4．下列各原子的电子排布式正确的是()A.Be：1s22s12p1B．C：1s22s22p2C.He：1s12s1D．Cl：1s22s22p63s23p55．以s、p、d、f……的排序，各能级可容纳的电子数依次为：（）A．1、3、5、7 …… B．2、6、10、14……C．1、2、3、4……D．2、4、6、8……6．下列电子层中，包含有f能级的是() A．K能层B．L能层C．M层D．N能层7．下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A．Na＋1s22s2 2p6B．F－1s22s2 2p6C．N3－1s22s2 2p3D．O1s22s2 2p410．根据下列叙述，写出元素名称，画出原子结构示意图，并写出核外电子排布式。

(1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：________________。

(2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：________________。

(3)C元素的单质在常温下可与水剧烈反应，产生的气体能使带火星的木条复燃：________________。

11.写出下列元素基态原子的电子排布式。

核电荷数元素名称元素符号电子排布式核电荷数元素名称元素符号电子排布式。

第一章原子结构与性质第一节原子结构 .................................................................................................................. - 1 - 第1课时能层与能级构造原理 .............................................................................. - 1 - 第2课时基态原子核外电子排布原子轨道 ........................................................ - 13 - 第二节原子结构与元素的性质 ........................................................................................ - 27 - 第1课时原子结构与元素周期表 ............................................................................ - 27 - 第2课时元素周期律 ................................................................................................ - 41 -第一节原子结构第1课时能层与能级构造原理一、能层与能级1．能层(1)意义：根据多电子原子的核外电子的________差异，将核外电子分成不同的能层。

(2)符号：能层序数一、二、三、四、五、六、七分别用________________表示。

2．能级(1)意义：根据多电子原子中同一能层电子________不同，将它们分成不同的能级。

(2)符号：在每一能层中，能级符号分别为n s、n p、n d、n f……，其中n代表________。

《原子结构》第二课时教学设计原子结构理论成功的阐述了原子的稳定性，氢原子光谱的产生和不连续性。

1926年，量子力学推翻了玻尔的氢原子模型，指出一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度分布。

概率密度：P表示电子在某处出现的概率；V表示该处的体积；求真务实、不断进步的科学精神与社会责任感。

讲授新课第一节原子结构第二课时电子云与原子轨道、泡利原理、洪特规则、能力最低原理一、电子云【问题】图1-7 中的小点是什么呢？是电子吗？小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述。

小点越密，表明概率密度越大。

由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象的称作“电子云”。

1.电子云概念电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。

电子在原子核外一定空间范围内出现的概率统计起来，好似在原子核外笼罩着一团带负电的云雾，形象称为“电子云”。

2.电子云轮廓图电子云图很难绘制，使用不便，我们常使用电子云轮廓图。

为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。

把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来，即电子云轮廓图。

【过渡】所有原子的任意能层的s电子的电子云轮廓图都思考认识核外电子的运动特点。

知道电子的运动状态（空间分布及能量）。

是一个球形，只是球的半径不同。

同一原子的能层越高，s 电子云半径越大，是由于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。

就像宇宙飞船必须提供能量推动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电子云更弥散。

二、原子轨道1.定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。

2.形状：（1）s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。