选修三 第一章 第1节 原子结构 第二课时.docx

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选修三第一章第1节原子结构第二课时

第二课时

【学习目标】

1.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

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

3.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理

4.知道原子的基态和激发态的涵义

5.初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用

【学习过程】

【课前预习】

1.现在物质结构理论原理证实，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，处于最低状态能量的原子叫做原子。

2.基态原子的核外电子排布要遵循的原则是、、。

3.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原子的

，总称原子光谱。

【知识梳理】

三、构造原理

电子所排的能级顺序：

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s……

元素原子的电子排布：

（1—36号）见p6

请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：

（1）N             

          。

（2）Ne                      。

（3）S                   

    。

（4）Ca                      。

（5）29C

u                     。

（6）32Ge                     。

四、能量最低原理、基态、激发态、光谱

【思考】在日常生活中，我们看到许多可见光如灯光、霓虹灯光

、激光、焰火与原子结构有什么关系呢？

提出问题：

这些光现象是怎样产生的?

问题探究：

从原子中电子能量变化的角度去认识光产生的原因。

（联系原子的电子排布所遵循的构造原理，理解原子基态、激发态与电子跃迁等概念，并利用这些概念解释光谱产生的原因。

）

【典题解悟】

例1.为揭示原子光谱

是线状光谱这一事实，玻尔提出了核外电子的分层排布理论。

下列

说法中，不符合这一理论的是（）

A.电子绕核运动具有特定的半径和能量

B.电子在特定半径的轨道上运动时不辐射能量

C.电子跃迁时，会吸收或放出特定的能量

D.揭示了氢原子光谱存在多条谱线

解析：

D选项的内容无法用玻尔理论解释。

要解释氢原子光谱的多重谱线，需用量子力学所建立的四个量子数来描述核外电子的动动

状态。

答案：

D

例2.某基态原子第四

电子层只有2个电子，该原子的第三电子层电子数可能有（）

A.8B.18C.8～18D.18～32

【当堂检测】

1．已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（）

ABCD

2．若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是（）

A．该元素基态原子中共有3个电子B．该元素原子核外有5个电子层

C．该元素原子

最外层共有3个电子D．该元素原子M能层共有8个电子

3.同一原子的基态和激发态相比较（）

A.基态时的能量比激发态时高B.基态时比较稳定

C.基态时的能量比激发态时低D.激发态时比较稳定

4.生活中的下列现象与

原子核外电子发生跃迁有关的是（）

A.钢铁长期使用后生锈B.节日里燃放的焰火C.金属导线可以导电D.夜空中的激光

5.当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说法正确的是

A．碳原子由基态变为激发态B．碳原子由激发态变为基态

C．碳原子要从外界环境中吸收能量D．碳原子要向外界环境释放能量

6.若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是

A．该元素基态原子中共有3个电子B．该元素原子核外有5个电子层

C．该元素原子最外层共有3个电子D．该元素原子M能层共有8个电子

7.某元素的激发态原子的电子排布式为1s

2s

2p

3s

3p

4s

，则该元素基态原子的电子排布式为

；元素符合为

。

8．下图是N、O、F三种元素基态原子电子排布的轨道表示式（如有需要，可以利用本练习中出现过的信息）。

试回答下列问题：

⑴N、O、F形成氢化物的分子组成，与上述基态原子内的电子排布有什么关系？

⑵画出C原子基态原子电子排布的轨道表示式。

⑶根据你发现的规律，对基态C原子形成CH4分子的微观过程提出合理的猜想。

下方文件为赠送，方便学习参考

第三节酯化反应

教学目标

知识技能：

掌握酯化反应的原理、实验操作及相关问题，进一步理解可逆反应、催化作用。

能力培养：

培养学生用已知条件设计实验及观察、描述、解释实验现象的能力，培养学生对知识的分析归纳、概括总结的思维能力与表达能力。

科学品质：

通过设计实验、动手实验，激发学习兴趣，培养求实、探索、创新、合作的优良品质。

科学方法：

介绍同位素示踪法在化学研究中的使用，通过酯化反应过程的分析、推理、研究，培养学生从现象到本质、从宏观到微观、从实践到理论的科学思维方法。

教学方法：

研究探索式，辅以多媒体动画演示。

课时安排：

第1课时：

乙酸的性质及酯化反应实验（本文略去乙酸的其它性质部分）

第2课时：

酯化反应问题讨论

教学过程

第一课时

【过渡】我国是一个酒的国度，五粮液享誉海内外，国酒茅台香飘万里。

“酒是越陈越香”。

你们知道是什么原因吗？

【板书】乙酸的酯化反应

【学生实验】乙酸乙酯的制取：

学生分三组做如下实验，实验结束后，互相比较所获得产物的量。

第一组：

在一支试管中加入3mL乙醇和2mL乙酸，按教材P71，图3-16连接好装置，用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸气经导管通到盛有饱和碳酸钠溶液的接受试管的液面上，观察现象。

第二组：

在一支试管中加入3mL乙醇，然后边振荡边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL乙酸，按教材P71，图3-16连接好装置，用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸气经导管通到盛有水的接受试管的液面上，观察现象。

第三组：

在一支试管中加入3mL乙醇，然后边振荡边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL乙酸，按教材P71，图3-16连接好装置，用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸气经导管通到盛有饱和碳酸钠溶液的接受试管的液面上，观察现象。

强调：

①试剂的添加顺序；

②导管末端不要插入到接受试管液面以下；

③加热开始要缓慢。

【师】问题①：

为什么要先加入乙醇，然后边振荡边慢慢加入浓硫酸和乙酸？

【生】此操作相当于浓硫酸的稀释，乙醇和浓硫酸相混会瞬间产生大量的热量,并且由于乙醇的密度比浓硫酸小，如果把乙醇加入浓硫酸中，热量会使得容器中的液体沸腾飞溅，可能烫伤操作者。

【师】问题②：

导管末端为什么不能插入到接受试管液面以下？

【生】防止加热不均匀，使溶液倒吸。

【追问】除了采用这样一种方法防止倒吸外，此装置还有哪些其它改进方法？

【生】可以将吸收装置改为导管连接干燥管，干燥管下端插入液面以下防止倒吸（或其它合理方法）。

【师】问题③：

为什么刚开始加热时要缓慢？

【生】防止反应物还未来得及反应即被加热蒸馏出来，造成反应物的损失。

【师】所以此装置也可以看作是一个简易的蒸馏装置，那么，装置的哪一部分相当于蒸馏烧瓶？

哪一部分相当于冷凝管？

【生】作为反应容器的试管相当于蒸馏烧瓶，导管相当于冷凝管，不是用水冷却而是用空气冷却。

【追问】开始时缓慢加热是不是在产物中就不会混入乙酸和乙醇了？

如何验证？

【生】用蓝色石蕊试纸来检验，如果变红，说明有乙酸；乙醇可以用红热的铜丝与之反应后显红色来检验。

【师】①盛有饱和碳酸钠溶液的试管不能用石蕊来检验是否含有乙酸，其实只要将试管振荡一下，看是否有气泡逸出就可以了；

②接受试管中有大量的水，其中溶解的少量乙醇可能无法通过CuO与乙醇的反应来验证，但可根据有乙酸挥发出来，推知也会有乙醇挥发出来。

【师】接受试管中有什么现象？

所获得产物的量多少如何？

【总结】第一组接受试管内无明显现象，第二、三组实验中接受试管内有分层现象，并有浓厚的果香气味。

从对比结果来看，第一组做法几乎没有收集到产物；第二组做法得到一定量的产物；第三组做法收集到的产物的量最多。

【布置课后讨论题】

①为什么第一组做法几乎没有得到乙酸乙酯？

②第二组做法比第三组做法得到的乙酸乙酯的量明显少，试分析原因，并设计实验证明你的分析是正确的（欢迎大家到实验室进行实验）。

③你对酯化反应有哪些方面的认识？

请查阅相关资料后回答。

第二课时

【引入】回忆上节课的实验和课后讨论题。

问题①：

为什么第一组做法几乎没有得到乙酸乙酯？

【答】CH3COOH跟C2H5OH发生酯化反应是有机物分子间的反应，在不加浓硫酸时，即使在加热条件下，反应速率仍很慢，所以当混合物加热时，蒸气成分是CH3COOH和C2H5OH的蒸气，乙酸乙酯的蒸气极少甚至可以说没有，当然在Na2CO3溶液的液面上不会收集到乙酸乙酯。

由此可见，浓硫酸主要起催化作用，其次，因为制取乙酸乙酯的反应是可逆的，所以浓硫酸也能除去生成物中的水，有利于反应向生成物方向进行。

【板书】1、浓硫酸的作用：

催化剂；除去生成物中的水，使反应向生成物方向进行。

【师】在该反应中，为什么要强调加冰醋酸和无水乙醇，而不用他们的水溶液？

【生】因为冰醋酸与无水乙醇基本不含水，可以促使反应向生成酯的方向进行。

【师】在上一节的实验中，为了获取更多的乙酸乙酯，我们除了利用浓硫酸除去生成物中的水，促使反应向生成物方向进行外，还用到了其它什么方法促使反应向生成物方向进行？

【生】制取乙酸乙酯的实验同时还是一个简易的蒸馏装置，边反应边蒸馏，使生成物及时从反应体系中分离出去，也有利于试管内的反应向生成物方向进行。

问题②：

第二组做法比第三组做法得到的乙酸乙酯的量明显少，试分析原因，并设计实验证明你的分析是正确的。

【答】由于加入了催化剂浓硫酸，反应速率大大加快了。

加热时，蒸馏出的蒸气的成分是乙酸乙酯、乙醇和乙酸，冷凝成液体后收集在盛水的试管中，但乙酸和乙醇是溶于水的，乙酸乙酯作为有机物，又易溶于乙酸和乙醇这样的有机溶剂中，所以必然有部分乙酸乙酯溶在乙酸和乙醇的水溶液中，因而收集量减少；但试管中如果盛放Na2CO3溶液，可以除去乙酸，溶解乙醇，减少乙酸乙酯在溶液中的溶解量，提高收集效率，并提高乙酸乙酯的纯度，因而收集量要多。

【板书】2、饱和碳酸钠溶液可以除去乙酸，溶解乙醇，减少乙酸乙酯在溶液中的溶解量。

【实验证明】取等浓度、等体积的乙酸（或乙醇）溶液和碳酸钠溶液，分别盛放于两支试管中，再分别加入等体积乙酸乙酯，振荡后静置，结果是盛乙酸（或乙醇）溶液的试管中的乙酸乙酯变少，另一个几乎无变化。

（需要注意的是，在此，学生往往会提出乙醇没有与Na2CO3反应的问题，更进一步的解释应是“冷凝液中的乙酸被Na2CO3中和生成CH3COONa，CH3COONa和溶液中大量的Na2CO3都属于离子化合物，增强了溶剂的极性，降低了乙酸乙酯在溶液中的溶解量”。

但考虑到分子的极性和相似相溶原理在选修3《物质结构与性质》中才学习到，因此暂不宜引申）

问题③：

你对酯化反应有哪些方面的认识？

【答】酯化反应是指酸跟醇反应生成酯和水的反应（与将来在选修5中要讲到的醇跟氢卤酸的反应相区别）。

【板书】3、酯化反应：

酸跟醇反应生成酯和水的反应。

【设疑】在上述反应中，生成水的氧原子由乙酸的羟基提供，还是由乙醇的羟基提供？

用什么方法可以证明呢？

【分析】脱水有两种情况，

（1）酸脱羟基醇脱氢；

（2）醇脱羟基酸脱氢。

在化学上为了辨明反应历程，常用同位素示踪法。

即把某些分不清的原子做上记号，类似于侦察上的跟踪追击。

事实上，科学家把乙醇分子中的氧原子换成放射性同位素18O，结果检测到只有生成的乙酸乙酯中才有18O，说明脱水情况为第一种，即乙酸与乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应的机理是“酸脱羟基醇脱氢”。

放射性同位素示踪法可用于研究化学反应机理，是匈牙利科学家海维西（G.Hevesy）首先使用的，他因此获得1943年诺贝尔化学奖。

【板书】反应机理：

酸脱羟基醇脱氢

【动画演示】用3D动画演示乙酸与乙醇发生酯化反应的过程，使学生加深对反应机理的认识。

【师】还记得我们在讲酯化反应的开始提到的问题吗？

为什么“酒是越陈越香”？

请大家结合所学过的醇和酸的知识做出解释。

【生】酒在放置过程中，其中的乙醇有部分逐渐转化为乙酸，乙酸和乙醇缓慢反应生成了具有香味的乙酸乙酯。

【师】很多鲜花和水果的香味都来自酯的混合物。

现在还可能通过人工方法合成各种酯，用作各种饮料、糖果、香水、化妆品等的香料。

【小结】略

【作业布置】略

【板书设计】乙酸的酯化反应

1.浓硫酸的作用：

催化剂；除去生成物中的水，使反应向生成物方向进行。

2.饱和碳酸钠溶液可以除去乙酸，溶解乙醇，减少乙酸乙酯在溶液中的溶解量。

3.酯化反应：

酸跟醇反应生成酯和水的反应。

反应机理：

酸脱羟基醇脱氢