第一章 原子结构与性质

1 第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构（第一课时）

南师大附属扬子中学 王怡陵 一、教材分析 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，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。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。 本节从介绍原子的诞生入手，在介绍能层、能级的概念后，直接给出构造原理并根据构造原理进行电子排布。本节内容抽象，教学中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。

二、学情分析 必修2中学生已经学过初步的原子结构知识，本节在此基础上拓展，注意由浅入深地引入，帮助学生学会常见元素核外电子排布的表示。

三、 教学目标 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）原子的核外电子排布 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善的过程。

四、教学重点：根据构造原理写出常见元素（1～36号）原子的核外电子排布式 教学难点：元素原子核外电子的排布表示 五、教学策略：复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。 六、教学思路： 创设情境1——设疑——引入原子诞生 创设情境2——设疑——介绍能级、能层及其关系——学生活动，加深认识 举例设疑——引出构造原理——书写原子的电子排布式 2

教学过程： 【引入】结构决定性质，我们知道化学反应中最小的微粒就是原子。 你知道原子是如何诞生的吗？ 【讲解】 一、 开天辟地——原子的诞生 1. 原子的诞生

1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论，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。

【思考与交流】 1.宇宙中最丰富的元素是哪一种？ 2.宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？

氢元素是宇宙中最丰富的元素，占88.6%（氦约为氢的1／8），另外还有90多种元素，它们的原子总数加起来不足1%。 宇宙年龄距今约140亿年，地球年龄已有46亿年。地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅22种。 【讲解】 2. 人类认识原子的过程 人类认识原子的结构是一个漫长的过程，无数的科学家为此付出了无比的艰辛。同学们根据你搜集的资料，不同时期人类认识的原子有哪些模型呢？

【学生活动】展示资料：人类在不同阶段对原子结构的认识。 【总结】 从古希腊德谟克利特的古代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。人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。

宇宙大爆炸 2h后 诞生

大量的氢

少量的氦 极少量的锂 其他元素

原子核的熔合反应

合成 3

【讲解】 由上可知：人类认识原子结构是一个逐步的过程，那原子是由什么构成的？（必修学过） 1. 原子的组成 质子 原子核 中子 原子 核外电子 核电荷数 = 质子数 = 原子的核外电子数

【学生活动】结合学案回顾必修2中学过的原子核外电子排布规律 【总结】 2. 核外电子排布的一般规律： (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2n2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)； 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。

注意：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。

【引导】这些规律是如何归纳出来的呢？我们先来认识两个概念：能层和能级，及其关系。 【思考与交流】阅读课本P4“能层与能级”部分，思考下列问题： 1. 由必修的知识知道多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为什么？ 2. 同一能层能量是否相同？若不同又可分为什么？

【讲解】 二、能层与能级 1. 能层 在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。 4

能 层 一、二、三、四、五、六、七…… 符 号 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q…… 最多电子数 2 8 18 32 50 ……

核外电子的分层排布： 离核由近到远 能量由低到高

【巩固练习】 根据核外电子排布规律，写出16S 、18Ar 、19K、26Fe的原子结构示意图

【讲解】 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。

表示方法及各能级所容纳的最多电子数： 能 层 K L M N …… 能 级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f …… 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 …… 各能层电子数 2 8 18 32 ……

【思考】 1. 每一个能层所包含的能级从哪个能级开始？依次是什么能级？ 每一能层中的能级都是从s能级开始的，依次是ns、np、nd、nf…

2. s、p、d、f… 能级所容纳最多电子数分别是多少？ 以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的二倍!

3.不同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？ 第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第3能层有3个能级(3s、3p和3d)，依次类推。 每一能层中所含能级个数与能层序数n相等。即：能级数 = 能层序数 5

4.不同能层中，符号相同的能级所容纳的最多电子数是否相同？ 相同。 如：不同能级中的s级，所容纳的电子数是相同的，但是能量是不同的。

5.“4f8”的含义是什么？ 表示第4能层f能级上排布8个电子。

【巩固练习】 1.在同一个原子中，M能层上的电子与Q能层上的电子的能量( B ) A．前者大于后者 B．后者大于前者 C．前者等于后者 D．无法确定 【思考】

【巩固练习】 2.依据各能级最多容纳电子数，依照C原子的核外电子排布式：1S22S22P2 请书写： N O F Na Mg Al 的核外电子排布式

【问题探究】 根据已有知识，试写出K原子的可能电子排布式与原子结构示意图？ 猜想一：1s22s22p63s23p63d1

猜想二： 1s22s22p63s23p64s1 【讲解】 钾按能层排布是：2 8 8 1，现在我们按能级排布一下：1s22s22p63s23p7 能层排布变为2 8 9，说明能级的上述顺序不是按能量由低到高排布的，出现了能级交错。

C原子的原子结构示意图：能表示核外电子排布 怎样用能层、能级表示核外电子排布？ C原子的核外电子排布式：1S22S22P2 6

电子的排布不是完全按照能层的由小到大顺序排布的，而且还与能级填充顺序有关，那核外电子能级的填充顺序有什么规律呢？ 科学家归纳大量的光谱事实得出了能级的填充顺序——构造原理。

三、构造原理与电子排布式 1.构造原理（见课本P6） 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。 即电子排布的能级顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……

【小结】 1、每一能层中所含能级个数与能层序数n相等，即能级数 = 能层序数 2、每一能层中的能级都是从S能级开始，依次为ns、np、nd、nf… 3、s、p、d、f…各能级最多可容纳的电子数依次为1、3、5、7…的二倍 4、不同能层中符号相同的能级最多容纳的电子数相同 5、各能层、能级中电子能量的高低 （1）同一能层中：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)＜······ （2）不同能层中：E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)＜······ E(2p)＜E(3p)＜E(4p)＜E(5p)＜······

【巩固练习】 3. 按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是( C ) A．1s、2p、3d、4s B．1s、2s、3s、2p C．2s、2p、3s、3p D．4p、3d、4s、3p

【小结】 本节我们在必修2原子结构的基础上，进一步懂得了核外电子排布不仅与能层有关，还与能级有关，这样才能真正的使电子填充时按能量由低到高排序。