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211原子结构

第1章原子结构与元素周期律（例，下同）

第1节原子结构

【教材分析与教法说明】

一．本章各节内容的关系：

1.本章教材内容是在学生已经知道原子是由原子核和核外电子构成的基础上，继续深入地探讨原子核的结构以及核外电子排布的规律，并利用原子结构的知识解释必修1模块中某些元素的部分性质，使学生初步了解原子的最外层电子排布与元素的性质（得、失电子能力、化合价等）的关系。

然后引导学生探索元素性质和原子结构的关系，从而归纳出元素周期律；再在掌握元素周期律的基础上，引导学生发现元素周期表中元素的排布规律，认知元素周期表的结构，了解同周期元素性质的递变规律，初步学会预测同主族元素的性质。

因此，本节教材在必修模块中起到承上启下的作用。

2.本章教材第一节原子结构是第二节元素周期律和元素周期表的理论基础，元素周期律是在原子结构基础上归纳得出的，元素周期表是元素周期律的具体表现形式，元素周期律的学习又有助于对原子结构理论的理解和对第三节元素周期表的应用的把握。

3.本章教学内容还会在选修教材《物质结构与性质》的第一章原子结构中进一步深化，

如：

从氢原子光谱引出玻尔的原子结构模型；从量子力学来描述核外电子的运动状态；从鲍林近似能级图介绍核外电子的排布规律；并通过价电子排布规律分析核外电子排布与周期、族的划分的内在联系。

因此，在教学中不要随意拓宽，以免增加学生的负担。

总之，本章内容既是必修的重要理论内容，也为选修内容的学习打下良好的基础。

二．本章教学任务：

通过初三和必修I的学习，学生已经基本具备了部分元素及其化合物的性质知识。

本章将借助原子结构的知识引领学生：

1.探究影响元素性质的内在因素，寻找元素性质（最外层电子排布、原子半径和元素的化合价）与原子结构的内在联系；

2.从元素性质的递变规律对元素化合物知识进行概括和整合，使这些知识由感性认知上升到理性认识；

3.通过认识元素周期表，打开元素世界大门，理解元素周期律，了解元素周期表的应用，扩展元素化合物的知识。

三．本章教学建议

由于本节教学内容新概念多、内容抽象、理论性强又无演示实验，学生对此内容易产生枯燥感，因此，要充分发挥学生的主体作用，建议尝试运用比较、归纳等方法引导学生对图表，数据进行观察、分析，培养学生进行信息加工和处理数据的能力；通过“联想质疑”、“交流研讨”和“观察思考”等栏目精心的引导，设问激疑，让学生体验假说、模型等科学认识方法和在科学研究的作用。

教师还可根据具体情况，向学生讲述“化学前沿”、“资料在线”等栏目的内容，介绍理论的发展过程以及在生产实践中的应用，以提高学生学习的兴趣和积极性，增强和培养他们探索未知世界的信心。

最后通过对所学知识的应用——练习，使知识得以巩固，以达到好的教学效果。

【教学目标】

1.使学生认识原子核的结构，懂得质量数（A）和

X的含义，掌握质量数、质子数、中子

数和电子数的相互关系；知道元素、核素、同位素的含义。

2.了解原子核外电子的排布规律，要求能画出1~18号元素的原子结构示意图，了解原子的最外层电子排布与元素的原子得、失电子的能力和化合价的关系

3.通过对构成原子的微粒间的关系和轻元素核素等问题的探讨，培养学生分析和处理数据的能力，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工。

4.通过人类探索原子结构的历史的介绍，使学生了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程，培养学生的科学态度和科学精神。

5.通过“化学与技术－放射性同位素与医疗”，引导学生关注化学知识在提高人类生活质量中所起的作用；通过“未来的能源－核聚变能”，引导学生关注与化学有关的热点问题，形成可持续性发展的思想。

【教学重点与对策】

教学重点是构成原子的微粒间的关系和原子核外电子排布规律。

【教学难点与对策】

教学难点是构成原子的微粒间的关系和原子核外电子排布规律.

用恰当比喻引导学生理解抽象概念，用类比的方法引导学生由宏观物体去联想微观现象，突破构成原子的3种微粒间的关系；用实例纠错法找出错误的原子结构示意图，使学生理解和外电子排布规律的相互限制，并熟记1～18号元素原子的原子结构示意图。

第1课时：

一.原子核核素

【教学程序】

教师活动

学生活动

设计意图

【新课引入】

1.（展示一只熟鸡蛋）

提问：

要研究鸡蛋的内部结构，应该怎么办？

2.通过初中学习同学们已经知道原子是由原子核和核外电子构成的，但原子核是由什么构成的呢？

电子在原子核外怎样运动的？

元素的性质与原子结构有什么关系？

这是本节教学要解决的问题。

（板书课题）

3.回顾与思考：

（打出幻灯片，提出8个基本问题）

教师点评和小结：

思考、分组、交流汇报

明确研究课题

分组交流汇报：

聆听、思考。

进入微观世界。

设置情景,激发思考,旨在从宏观物质模型转向抽象思维模型，即研究宏观物质与研究微观粒子的方法应该有区别。

从宏观到微观为学习新知识做准备。

检验学生有关原子结构的初步知识在初中掌握情况。

把物质模型转换为思维模型。

【5分钟】

【课程讲解】

一．过渡

1.有关原子结构的知识是自然科学的重要基础知识之一。

原子是构成物质的一种基本粒子，物质的组成、性质和变化都与原子结构密切相关。

2.人们对原子、分子的认识要比对宏观物体的认识艰难得多。

因为原子和分子过于微小，人们只能通过观察宏观实验现象，经过推理去认识它们。

一般是通过实验事实提出原子和分子的理论模型，如果设想的模型不符合新的实验事实，就必须修正，甚至摈弃旧的模型，再创建新的模型。

人们对原子、分子结构认识的过程实际上是根据科学实验不断创立、完善模型的过程。

3.自从19世纪初道尔顿建立原子学说以后，“原子是不可分割的最小微粒”在人们脑海中留下深刻的印象。

直到发现电子、X射线和放射性现象，人们才舍弃原子不能再分割的传统观念，并进而探讨原子的组成和结构问题。

4.那么、原子的内部结构究竟是怎样的呢？

科学家是怎样探索原子内部结构的呢？

聆听、思考。

联想研究物质性质的方法和程序

形成问题意识

感受：

1.明确必修1中部分元素及其化合物的知识要用原子结构知识来解释。

2.联想研究物质的方法不仅有观察法、分类法、实验法、比较法等，还有提出假说，建立模型等方法。

3.说明假说和模型经不起实验的检验，就必须修正，甚至摈弃旧的模型，再创建新的模型。

4.感受人们对原子、分子结构认识的过程实际上是根据科学实验不断创立、完善模型的过程。

5.感受科学研究的过程和艰辛

感悟科学精神，为后续问题打开思路，激发探究欲望

【5分钟】

【课程讲解】

二．转入课题情景

请看教材第2页“联想质疑”栏目。

播放影片。

（α粒子散射实验）

提出问题：

1.卢瑟福所作α粒子散射实验和实验结果说明什么问题？

课本中四张图片有联系吗？

2.为什么说这个实验推翻了原子是一个“实心球”的假设，为现代原子结构理论奠定了基础。

3.科学家的这些探索过程给你有什么启发？

4.你的头脑中原子结构模型是怎样的？

你敢于挑战“核式原子模型”吗？

教师小结：

人类在认识自然的。

。

。

观看教材图片和影片，分组交流讨论由小组长记录并汇报讨论结果。

学生交流、汇报、补充、修正

（这表明原子中正电荷占的空间很小，因而α粒子通过金箔时，只有极少部分遇到这种质量较大带正电荷的质点的排斥而折回；

这个带正电荷的质点位于原子的中心，就是原子核；

而大部分α粒子是直线通过的，说明电子在原子核外“较大”的空间内运动。

由于电子很轻，容易被较重的α粒子推开，不会妨碍α粒子的通行。

卢瑟福通过α粒子散射实验认识了原子核的存在，提出了核式原子模型――原子中心有一个原子核，它集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，而带负电荷的电子在核外空间饶核高速运动。

）聆听、思考。

经过上述“过渡”的铺垫，希望学生感受：

1.课本中四张图片其实隐喻科学探究历程：

预测→实验→观察→模型。

并能将：

“葡萄干布丁”→“α粒子散射实验”→“通过、转向、反弹”→“核式原子模型”与课本中的四张图片建立联系。

2.假说、模型要经得起实验的检验

3.科学探究和科学发展的艰难和科学精神

4.给学生自主发挥和遐想的空间，.培养交流中的表达能力。

【15分钟】

【课程讲解】

三．转入课题原子核核素

（一）原子核的结构

请看教材第3页“交流研讨”栏目。

思考：

1.在原子中，质子数、核电荷数、核外电子数之间存在什么关系？

2.原子的质量由哪些微粒决定？

3.忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么原子的相对质量在数值上与原子核的质子数和中子数有什么关系？

P3阅读“迁移应用”栏目。

思考：

1.符号

表示某种氯原子，请你谈谈图中符号和数字的意义：

2.生物体在生命存续期间保留的一种碳原子－碳－14（

）会在其死亡后衰变。

测量在考古遗址中发现的生物遗体里碳－14的数量，可以推断出它的存在年代。

请你利用所学知识分析，碳－14原子与作为相对原子质量标准的碳－12原子（

）在原子结构上有什么异同。

3.

它表示的含义是什么？

Xm－和

Xn＋表示的含义是什么？

阅读表格，分析数据，归纳整理。

核电荷数=质子数=核外电子数

核电荷数、质子数和核外电子数

分组交流讨论，由小组长记录并汇报讨论结果。

质量数＝质子数＝中子数

A=Z=N

（包括数据处理方法和表征形式所得结论）

学生思考后作答

聆听教师点评

1.学会数据的分析、处理方法和表示方法

2.理解核电荷数、质子数和核外电子数三者之间的关系

3.理解质量数、质子数和中子数之间的关系

4.理解为什么原子的质量主要集中在原子核上

1.理解原子符号的表示方法

2.感受知识的迁移应用

3.拓展视野,理解（

）在古生物标本断代中的应用

4.理解原子符号的表示方法和各个数值的意义,理解X、Z、A、N的含义和应用

【10分钟】

（二）核素

通过阅读“观察·思考”和“资料在线”栏目，要求:

1.自己归纳、比较元素、核素、同位素的区别和联系

2.比较氕、氘、氚的原子结构的异同？

它们是同一种元素吗？

3.【讨论】

即属于同一种元素，又不是同一种原子，它们的关系如何呢？

4.比较元素、核素、同位素的概念。

具有相同质子数，不同中子数的同一元素的原子间互称同位素。

5.阅读教材P4~5理解同位素的分类和性质和应用

教师讲解：

6.元素的相对原子质量

同位素

Cl的相对原子质量为34.969，在自然界占75.77%（原子数的百分含量），

Cl为36.966，在自然界中占24.23%，

思考：

计算元素的相对原子质量还可以用哪些方法？

用质量数代替核素的相对原子质量，求其平均值。

学生阅读、思考、回答

师生点评，学生倾听，笔记。

学生归纳比较，交流点评

1.同位素有稳定同位素和放射性同位素

2.同位素的化学性质相同，物理性质有一定差别。

4.天然存在的同一元素的各同位素所占的原子百分组成不变。

3.同位素应用：

①金属探伤②消除静电③治疗肿瘤④示踪原子，跟踪研究化学反应⑤作核燃料

⑥用14C考古⑦环保治污等

定义：

由各种天然核素相对原子量与其原子百分组成计算出的平均值。

2、计算式：

M＝M1×n1%＋M2×n2%＋M3×n3%＋…

学生聆听、理解、记录

则氯元素的相对原子质量为：

34.969×75.77%＋36.966×24.23%＝35.45

氯元素的近似相对原子质量为：

35×75.77%＋37×24.23%＝35.48

学生聆听、理解、应用和计算

1.在复习元素概念的基础上，引入同位素的概念。

2.培养阅读、归纳、比较能力

3.提醒学生注意一种原子就是一种核素，一种元素可能包括几种核素。

4.理解同位素的含义是：

在周期表中位于同一个位置上。

理解：

1.核素的相对原子质量与元素的相对原子质量；核素的质量数与元素的近似相对原子质量的关系

2.进一步掌握元素原子量和近似原子量的概念和计算方法。

理解平均的含义是按原子个数的百分比进行的平均。

【5分钟】

【课堂练习】

1.镁有三种天然同位素：

24Mg占78.7％，25Mg占10.13％，26Mg占11.17％，列式并计算镁元素的近似原子量。

【课后阅读】“化学与技术”理解放射性同位素在医疗和能源领域中的应用

进一步掌握元素原子量和近似原子量的概念和计算方法。

【5分钟】

【知识信息纲要】

第一课时板书设计

第1章原子结构与元素周期律

第1节原子结构

一．原子核核素

1．原子核的构成：

质子每一个质子带电荷

原子核相对质量约为，质子的数目决定

中子中子不带电，相对质量约为

原子决定元素的不同原子，影响原子的质量。

围绕原子核作高速运动，每个电子带电荷。

核外电子相对质量为一个质子（中子）的。

最外层电子数目决定。

质量数：

定义：

核电荷数（Z）＝＝

质量数（A）＝＋

一般用符号

表示一个质量数A为、质子数为Z的原子。

2．核素

2.1元素：

具有相同质子数的同一类原子的总称。

2.2核素：

把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。

2.3同位素：

质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。

（1）氢元素的三种核素

（2）分类

（3）性质：

2.4元素的相对原子质量

（1）定义：

由各种天然核素相对原子量与其原子百分组成计算出的平均值。

（2）计算式：

M＝M1×n1%＋M2×n2%＋M3×n3%＋…

【布置作业】

第8页：

1；3

【思考与训练】

【课后练习】

1．唯一没有中子的原子是____，因此，质子也就是____。

2．相同物质的量的H、D、T原子的质子数比为____，电子数比为____，质量数比为____。

3．据报道，1994年12月科学家发现了一种新元素，它的原子核内有161个中子，质量数为272，该元素的原子序数为（   ）。

A．111B。

161C。

272D。

433

4．铜（原子序数为29）有两种同位素，中子数分别为34和36，它们的原子个数比为1∶3，则铜元素的近似相对原子质量为____。

5．已知硼元素只有两种同位素，分别为10B和11B，硼的近似原子量为10.8，则同位素10B和11B的原子个数比为____。

6．溴有两种同位素，原子个数比约为1∶1，已知溴的近似相对原子质量为80，这两种同位素的中子数分别为（   ）。

（A）44和45（B）45和46（C）44和46（D）79和81

【课后练习】答案

1.11H．原子，H+2．1∶1∶1;1∶1∶1;1∶2∶33．A4．63.55．1∶4 6．（C）

第2课时：

二.核外电子排布

【教学程序】

教师活动

学生活动

设计意图

【引言】

日常生活中，我们经常接触到一些运动着的物体，如：

【软件演示】

奔驰在公路上的汽车；围绕地球作高速运转的人造卫星；遨游在浩瀚太空的宇宙飞船……它们的运动和原子核外电子这样的微观粒子的运动有什么区别呢？

原子核外电子在原子的“广阔”的空间里，是怎样运动的？

原子核外电子的排布有何规律？

这是我们这节课要研究的主要内容。

请看课本第6页“历史回眸”和“交流研讨”，思考电子如此微小，又难于观察，科学家又是怎样采用建立模型的方法来研究核外电子的运动状况的？

观察软件演示的各个运动物体的动画画面，思考宏观物体的运动规律。

通过栩栩如生的动画画面，激发学生的求知欲，为新课的学习奠定情感的基础。

【4分钟】

【课程讲解】

板书：

二。

核外电子排布

【设问】1

核外电子的运动和宏观物体的运动有什么不同？

【软件演示】

请阅读教材第6页和第7页的“资料在线”

观察思考，交流研讨，小组汇报

【解释】

由于原子核外电子的质量很小，运动速度很大，运动范围又很小所以它和宏观物体的运动规律不同。

我们无法描述电子的运动轨迹，也无法指出在某一时刻或某一瞬间它在空间所处的位置。

培养学生的观察能力、分析问题和归纳总结的能力，明确微观粒子和宏观物体的不同之处，培养辩证思维的思想。

【8分钟】

【设问】2

电子在绕核运动时没有固定的轨道，是不是说电子绕核运动无法描述？

没有规律？

【举例】

日常生活中，蜜蜂在某一朵花附近采蜜时，没有确定的飞翔路径，一会儿向西，一会儿向东，蜜蜂在这朵花的近处、远处都可能出现，似乎没有什么规律。

但经过仔细观察不难发现：

蜜蜂在花朵附近出现的次数比在远离花朵的地方大得多。

【软件演示】氢原子核外电子云电子云模型

倾听，领悟。

思考如何正确描述核外电子的运动。

观察思考，交流研讨，小组汇报

【解释】

电子在原子核外的这个极小的空间内作高速运动，时而出现在离核远处，时而出现在离核近处，我们不能精确测定或计算出电子在某一时刻的位置，但是能从理论上统计出它在原子核外空间某一范围内出现机会的多少。

创设情境，引发思考和兴趣，使学生由感性认识逐步上升到理性认识，学会用生活模型来理解、认识化学本质。

将抽象的原子核外电子的运动用生动形象的动画表现出来后，变抽象为具体，培养学生的抽象思维能力和概括能力。

【8分钟】

 【教师小结】

电子在原子核外的空间各处出现的结果，好似一团“带负电的云雾”笼罩在原子核的周围，电子出现机会多的地方，这团“云雾”就显得浓密些，在电子出现机会少的地方，这团“云雾”就显得“疏淡”些。

这团“带负电的云雾”被形象地称为“电子云”。

结合投影，理解电子云的概念。

在老师的帮助下，真正认识核外电子运动本质，形成电子云的概念。

【5分钟】

请阅读教材第6页课文。

【设问】3

1.现代物质结构理论是如何描述原子核外电子的运动状态的？

2.你能用原子结构示意图画出1～18号元素原子的结构示意图吗？

完成“迁移应用”栏目问题。

阅读思考并归纳：

1.原子核外电子根据能量不同分层分布

2.每层最多容纳的电子数为2n2

3.最外层电子数不找过8个

4.用原子结构示意图表示

5.画出1～18号元素原子的结构示意图

6.感悟离子结构示意图的画法

1.培养阅读、分析、思考和归纳能力，学会原子结构示意图的画法。

2.通过“迁移应用”培养灵活运用知识能力。

3.在感知、再现、思考、概括、记忆的过程中复习旧知，掌握新知，培养严谨的思维习惯。

【5分钟】

请阅读课文第7页，和“交流·研讨”栏目

【设问】4

1.你能用原子结构知识解释金属钠、镁的还原性及氧气、氯气的氧化性吗？

2.你认为原子结构的知识对于理解物质结构和性质的关系有哪些帮助？

教师根据学生回答，进行点评归纳、小结。

播放原子结构演变历史

【课后思考】

根据这2节课的学习，请你小结“原子结构模型的演变历史”，并谈谈你对此的体会。

阅读交流思考汇报：

1.分析Na、Mg原子的最外层电子数只有1个和2个，较易失去电子，因此表现还原性；而O、Cl原子的最外层电子数有6个和7个，较易得到电子，因此表现氧化性。

2.

金属元素最外层电子数＜4；非金属元素最外层电子数≥4

稀有气体最外层电子数＝8（氦除外，最外层只有2个电子）

学生写出书面材料作为纸笔评价材料

引导关注原子结构与元素性质的关系以及利用原子结构的重视对元素的某些性质进行合理解释。

【5分钟】

使学生感悟人类对客观事物的认识是不断深入、不断发展的

【5分钟】

【课堂练习】

1．在1～20号元素中：

①有哪些离子的电子层结构与氩原子的相同，请画出它们原子结构示意图。

②这些微粒在元素周期表中的位置有何特点？

③这些微粒的半径与其原子序数有何关系？

④与这些微粒具有相用电子数的分子有哪些？

写出这些分子式。

⑤与这些微粒具有相用电子数的多核阳离子和阴离子有哪些？

写出这些多核阴、阳离子的化学符号。

2．质子数为13，核外有10个电子的微粒的结构示意图是（   ）。

ABCD

【课堂练习】答案：

1.略2.D

1.将原子的结构示意图迁移到阴、阳离子的结构示意图，进一步掌握各种微粒的原子结构示意图的画法。

2.体验“阴前阳下，径小序大”经验规律。

【5分钟】

【知识信息纲要】

第二课时板书设计

二．核外电子的排布

电子层n

1

2

3

4

5

6

7

符号

K

L

M

N

O

P

Q

由内到外，能量逐渐升高

1.核外电子是分层排布的

2．电子总是由内向外排布，先排布离核最近的电子层，然后依次往外。

3．每个电子层最多容纳2n2个电子，最外层不超过8个（K层不超2个），次外层不超18个。

4．核外电子排布的表示方法：

用原子结构示意图表示

5.元素的化学性质与原子的最外层电子排布的关系：

金属元素最外层电子数＜4；

非金属元素最外层电子数≥4

稀有气体最外层电子数＝8（氦除外，最外层只有2个电子）

【布置作业】

第8页：

2第27页：

1；2

【思考与训练】

【课后练习】

1．已知X元素的原子核外电子数为n，X2-离子和Y3+离子的电子层结构相同，则Y原子的质子数为（   ）。

A．n+1B。

n+2C。

n+4D。

n+5

2．有aXn+和bYm-两种元素的简单离子，若它们的电子层结构相同，则下列关系正确的是（   ）。

A．b-a=n+mB。

a-b=n+mC。

b-a=n-mD。

a+b=n+m

3．aX和bY分别是元素X和Y的一种同位素，已知

＞

，则X与Y的原子量关系是（）

A．大于B．等于C．小于D．不能确定

4．硼有两种天然同位素

、

，硼元素的近似原子量为10.80，则对硼元素中

的质量分数判断正确的是（）

A．20%B．略大于20%C．略小于20%D．80%

5．下列数字为几种元素的核电荷数，其中核外最外层电子数最多的是（）

A．8B．14C．20D．33

6．下列叙述中，正确的是（）

A.两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同

B.凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布式

C.两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素

D.阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同

7．X、Y、Z和R分别代表四种元素.如果aXm+、bYn+、cZn-、dRm-四种离子的电子层结构相同（a、b、c、d为元素的原子序数）,则下列关系正确的是（）

A．a-c=m-nB。

a-b=n-mC。

c-d=m+nD。

b-d=n+m

8．在高温超导体中，铊（Tl）是其中成分之一，已知铊是铝的同族元素，关于铊的下列判断中可能错误的是（）

A．铊是银白色、质软的金属B．铊能形成＋3价的化合物

C．Tl（OH）3是两性氢氧化物D．单质铊的还原性比单质铝强

9.设某元素的原子核内的质子数为m，中子数为n，则下述论断正确的是（）

A．不能由此确定该元素的相对原子质量B．这种元素的相对原子质量为

C．若碳原子质量为

，此原子的质量为

D．核内中子的总质量小于质子的总质量，相对原子质量概念。

10．A、B、C、D、E、