原子結(jié)構(gòu)模型的演變.doc

原子結(jié)構(gòu)模型的演變教案一、前期分析1、 學(xué)習(xí)內(nèi)容分析本節(jié)教材選自蘇教版高中化學(xué)必修一專題一人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。本節(jié)課的內(nèi)容包括原子結(jié)構(gòu)模型的演變、原子核外電子排布和原子核的組成。本節(jié)課被安排在物質(zhì)檢驗(yàn)的學(xué)習(xí)內(nèi)容之后，是對(duì)物質(zhì)組成的進(jìn)一步探究，同時(shí)也為后續(xù)的物質(zhì)性質(zhì)的探究打下基礎(chǔ)，因此本節(jié)課在教材中具有承上啟下的作用。2、 學(xué)習(xí)者分析本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象是高一學(xué)生，學(xué)生對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)還停留在原子階段，缺乏深入的探究認(rèn)識(shí)，而且普遍喜歡動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，對(duì)偏理論性的原子結(jié)構(gòu)組成不太感興趣。此外，學(xué)生還缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力還有待提高。3、 教學(xué)重難點(diǎn)（1） 重點(diǎn)：掌握核外電子排布的規(guī)律，以及掌握核外電子排布的特點(diǎn)決定原子性質(zhì)的知識(shí)點(diǎn)（2） 難點(diǎn)：鎂和氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，對(duì)構(gòu)成原子的粒子間的相互關(guān)系及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系的理解二、 教學(xué)目標(biāo)1、 知識(shí)與技能：（1） 通過(guò)原子結(jié)構(gòu)模型演變歷史的學(xué)習(xí)，知道每個(gè)階段的代表人物及主要理論（2） 掌握常見(jiàn)元素的原子的核外電子排布情況，知道這類原子在化學(xué)反應(yīng)中常通過(guò)電子的得失使最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的事實(shí)（3） 通過(guò)氧化鎂的形成知道鎂與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)2、 過(guò)程與方法（1）通過(guò)學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)模型演變的歷史，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)、假說(shuō)、模型等科學(xué)方法對(duì)化學(xué)研究的重要作用3、 情感態(tài)度與價(jià)值觀對(duì)科學(xué)家探索物質(zhì)構(gòu)成奧秘的史實(shí)中體會(huì)到科學(xué)探究的過(guò)程與方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家的探究精神，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣三、教學(xué)過(guò)程：導(dǎo)課：師：上課，同學(xué)們好。師：在正式上課之前，大家先來(lái)看一個(gè)視頻（播放視頻）（邊播放視頻邊講解）師：牛奶一滴滴的落下，這本是再平常不過(guò)的事情，然而當(dāng)我們進(jìn)入它放大以后的世界，才發(fā)現(xiàn)竟也如此的美，而有些景象的觀察，則要借助更加先進(jìn)的觀察工具，請(qǐng)看圖片（展示一張用掃描隧道顯微鏡下的圖片），圖片上中國(guó)這兩個(gè)字，大家知道這是在哪嘛？生：疑惑（或者說(shuō)原子上） 師：這其實(shí)是寫(xiě)在硅原子晶面上的漢字，它非常的小，我們用掃描隧道顯微鏡下記錄下了這張圖片，很神奇吧師：今天我們的旅程還將進(jìn)入更微觀的層次，那就是人類對(duì)于原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。可是原子就更小了，秤不能秤，尺不能量，大家想想看你可以通過(guò)什么方法去了解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢？相互討論（學(xué)生討論時(shí)，下去和學(xué)生交流）請(qǐng)學(xué)生回答。生：用顯微鏡觀察（用更先進(jìn)的儀器觀察，猜想，做實(shí)驗(yàn)等）師：很好，可以利用先進(jìn)的觀測(cè)工具進(jìn)行直接的觀察，那這可行嘛？生：有的可能說(shuō)不可行，因?yàn)樵犹×藥煟簩?duì)，原子太小了，小到連我們現(xiàn)有的最精確的觀測(cè)工具掃描隧道顯微鏡都無(wú)法直接觀察原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。雖然這樣，但我們?nèi)祟惖乃季S卻是無(wú)限量的，所以我們還可以怎樣去做呢？生：大膽的猜想，做實(shí)驗(yàn)等。師：對(duì)，我們可以進(jìn)行大膽的猜想，然后看看能不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)猜想進(jìn)行驗(yàn)證。師：其實(shí)在人類探索原子結(jié)構(gòu)的過(guò)程當(dāng)中，大膽的猜想，實(shí)驗(yàn)，以及模型法都非常的重要，那接下來(lái)我們跟著大師們的足跡一起重溫人類探索原子的過(guò)程。師：現(xiàn)在大家都知道，原子是構(gòu)成物質(zhì)的一種基本粒子，但古人有沒(méi)有這么想？生：沒(méi)有（或 師：沒(méi)有）師：在我國(guó)古代，古人提出了陰陽(yáng)五行學(xué)說(shuō)，它們認(rèn)為金木水火土是構(gòu)成世界的五要素。在同時(shí)期，古希臘的哲學(xué)家也在思考同樣的問(wèn)題，古代原子論的先驅(qū)者德謨克利特認(rèn)為世界萬(wàn)物是由一個(gè)個(gè)不可分割的粒子（這個(gè)粒子就是原子）組成的，但他的原子論只建立在哲學(xué)的猜想上，并沒(méi)有事實(shí)根據(jù)。 師：時(shí)間魔輪飛轉(zhuǎn)，到了16世紀(jì)末，在一些重要的化學(xué)定律的發(fā)現(xiàn)之后?；瘜W(xué)史上出現(xiàn)了一位重要的科學(xué)家，他就是道爾頓（板書(shū)），正如其名，是他引領(lǐng)大家在原子的研究方面走上了正軌。重新提出了原子學(xué)說(shuō)。他認(rèn)為所有物質(zhì)都是由不可分割的原子構(gòu)成。同種元素的原子其質(zhì)量、大小、性質(zhì)相同，不同元素的原子質(zhì)量、大小、性質(zhì)不同。不同元素的原子通過(guò)鉤子相互結(jié)合成化合物。在化學(xué)反應(yīng)中，原子既不會(huì)產(chǎn)生或者消失，也不會(huì)改變，原子的種類和數(shù)目保持不變。原子是守恒的，或許你鼻尖上的碳原子正是億萬(wàn)年前恐龍尾巴上的那一個(gè)。師：同時(shí)他提出了原子的實(shí)心球模型（板書(shū)），他覺(jué)得原子是一個(gè)光滑的實(shí)心球，不可以再分。師：現(xiàn)在我們覺(jué)得這種模型很可笑，但在當(dāng)時(shí)的認(rèn)知水平下，道爾頓的原子論是及其了不起的成就。師：伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電被人們發(fā)現(xiàn)并利用?？茖W(xué)家可以研究物質(zhì)在通電條件下的性質(zhì)，而陰極射線實(shí)驗(yàn)就是其中非常著名的一個(gè)（在黑板上演示）?？茖W(xué)家將氣體充到一個(gè)密封的玻璃管中，然后在兩端通上高壓電，這時(shí)發(fā)現(xiàn)有一束粒子從電極的陰極通過(guò)氣體到達(dá)了陽(yáng)極，這就叫陰極射線。這束射線到底是什么呢？英國(guó)科學(xué)家湯姆森（板書(shū)）做了一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這陰極射線在不同的電場(chǎng)或磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。而且不管使用什么電極材料、什么氣體所得到的射線都是一樣的，這是為什么呢？請(qǐng)同學(xué)們思考。生：這束射線帶負(fù)電，可能是電子吧，它來(lái)自于氣體或者電極中，而且任何原子中都存在這種粒子師：對(duì)，同學(xué)們現(xiàn)在都知道，湯姆森也想了，原子中既然存在這種帶負(fù)電的電子，而原子是不帶電的，那原子中肯定有帶正電的部分，因此他提出了“西瓜”模型（板書(shū)），面包代表原子內(nèi)均勻分布的正電荷，而電子像葡萄干一樣鑲嵌在面包中。師：“西瓜”模型雖然很好的解釋了電子管的現(xiàn)象。也讓一些科學(xué)家對(duì)其產(chǎn)生了很多疑問(wèn)。湯姆森有個(gè)孝徒，他為了將湯姆派發(fā)揚(yáng)光大，驗(yàn)證其恩師的學(xué)說(shuō)，是閉門(mén)修煉好多年，埋頭苦干做實(shí)驗(yàn)啊，但萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到的是實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻給了其恩師當(dāng)頭一棒，徹底推翻了湯姆森的原子學(xué)說(shuō)，將西瓜砸成了兩半。這孝徒就是盧瑟福（板書(shū)）。現(xiàn)在我們一起重溫其研究過(guò)程。師：1911年，盧瑟福根據(jù)阿爾法粒子的散射實(shí)驗(yàn)（阿爾法粒子是帶兩個(gè)單位正電荷，相對(duì)質(zhì)量為4的帶電粒子）（黑板上簡(jiǎn)圖演示）師：盧瑟福用阿爾法粒子轟擊金箔（金的延展性非常好，金箔非常薄，可以認(rèn)為是單層原子排布的）如果阿爾法粒子撞擊到金箔的周?chē)臒赡簧?，熒幕就?huì)發(fā)出熒光。如果按照湯姆森的理論，大家想想看會(huì)有什么結(jié)果？（請(qǐng)學(xué)生回答）生：阿爾法粒子會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)或者反彈（同種電荷相互排斥，實(shí)心的過(guò)不去）師：對(duì)，可實(shí)驗(yàn)結(jié)果恰恰相反，絕大多數(shù)的阿爾法粒子通過(guò)了金箔，少數(shù)的粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)的粒子被反彈回來(lái)。這又是為什么呢？請(qǐng)同學(xué)一個(gè)個(gè)回答生：原子內(nèi)大部分是空的，所以大多數(shù)粒子得以穿過(guò)金箔，原子所有的正電荷集中在一個(gè)很小的區(qū)域師：很好，而這個(gè)區(qū)域我們稱之為原子核，那為什么實(shí)驗(yàn)中原子核沒(méi)有被彈開(kāi)，而是阿爾法粒子被彈回來(lái)了呢？生：可能是因?yàn)樵雍速|(zhì)量很大（根據(jù)碰撞原理，乒乓球撞的過(guò)鉛球嘛？）師：盧瑟福也有相同的思考，因此他提出：原子中間有一個(gè)帶正電的核，電子繞核作運(yùn)動(dòng)，這像是什么？生：微縮的太陽(yáng)系師：這就是盧瑟福的“行星模型”。當(dāng)時(shí)年僅32歲的他同他的模型一起被載入了化學(xué)史冊(cè)。但根據(jù)經(jīng)典的電磁場(chǎng)理論，當(dāng)電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)向外輻射電磁波，能量會(huì)越來(lái)越小，離核會(huì)越來(lái)越近，最后會(huì)怎樣？生：落到原子核上。師：對(duì)，會(huì)落到原子核上，這樣原子的結(jié)構(gòu)也就崩潰了，可實(shí)際上這樣的事情發(fā)生了嘛？生：沒(méi)有師：看來(lái)行星模型需要更好的解釋，這時(shí)候，盧瑟福的弟子波爾又站出來(lái)了，所以說(shuō)長(zhǎng)江后浪推前浪，順便把師傅拍在了沙灘上。波爾在研究氫原子光譜時(shí)，引入了剛誕生不久的量子論觀點(diǎn)，大膽的提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型。他認(rèn)為電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)，每個(gè)軌道都具有一個(gè)確定的能量值，電子在靠近或者遠(yuǎn)離原子時(shí)是跳躍式的（這叫電子躍遷）在電子躍遷時(shí)，電子會(huì)放出或者吸收能量。這就是他的軌道模型。師：原子模型演變的歷史給了我們什么樣的啟迪？師：我們發(fā)現(xiàn)不管是湯姆生還是盧瑟福，都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出自己的理論，所以原子結(jié)構(gòu)模型的每一次演變，都是從科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)方法是科學(xué)研究的一種重要手段，是化學(xué)科學(xué)進(jìn)步的關(guān)鍵。另外，我們要勇于探索，敢于懷疑，提出自己的看法，不要迷信權(quán)威。過(guò)渡 站在巨人的肩膀上，我們借著前輩的眼睛，對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)更深了一步?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)知道，原子是由原子核與核外電子構(gòu)成的，那么，電子在核外究竟是怎么排布的呢？師：在多電子的原子中，電子的能量不盡相同，能量有大有小，能量的大小決定了電子運(yùn)動(dòng)離核的遠(yuǎn)近。這個(gè)大家可以想象的到，因?yàn)樵雍藢?duì)電子是有吸引力的，能量大，運(yùn)動(dòng)速度快，電子就可以抗衡這個(gè)吸引力，跑到離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)。我們根據(jù)電子的能量大小把電子運(yùn)動(dòng)劃分成不同的區(qū)域，這就叫電子的分層排布電子層。師：在同一個(gè)電子層運(yùn)動(dòng)的電子能量比較接近，因?yàn)樗且粋€(gè)區(qū)域，而不是一條線，但是層與層之間的電子能量相差就比較大。我們將離原子核最近的一層電子層叫第一層，以此向外類推分別為第二層、第三層電子層用n表示，總共為7層，用字母K、L、M、N、O、P、Q，越往外，電子的能量越大。師：知道電子層概念后，我們一同來(lái)看書(shū)本圖1-27.展示的是幾種不同的原子它的核外電子排布的情況。能量不同的電子在不同的電子層中運(yùn)動(dòng)，紅點(diǎn)就代表電子，而圓圈表示什么？生：運(yùn)動(dòng)軌跡（電子層或能量相近的電子運(yùn)動(dòng)的一個(gè)區(qū)域）師：很好，這里的圓圈并不代表電子運(yùn)動(dòng)的軌道，而是而是能量相近電子運(yùn)動(dòng)的電子層。師：從圖中可以看到，圓圈上布滿了密密麻麻的電子。感覺(jué)很亂吧？那為了方便描述，我們聰明的科學(xué)家采用原子結(jié)構(gòu)示意圖的方法來(lái)表示原子的核外電子排布，以鎂原子為例，我們一起來(lái)學(xué)習(xí)一下這一方法，先畫(huà)一個(gè)小圓圈表示原子核，里面寫(xiě)上+12，數(shù)字12代表核電荷數(shù)（12也表示質(zhì)子數(shù)或原子序數(shù)），號(hào)就代表原子核帶正電，而原子核帶正電其實(shí)是因?yàn)槠渲械馁|(zhì)子帶正電。電子層用小半個(gè)圓圈表示，看起來(lái)像wifi的信號(hào)，在中間寫(xiě)上數(shù)字表示這一電子層的電子數(shù)。師：那接下來(lái)同學(xué)們用這一方法來(lái)做幾個(gè)練習(xí)，請(qǐng)看PPT，然后老師請(qǐng)6名同學(xué)來(lái)完成黑板上這6種原子的電子排布Cl(17)、Ar（18）、Kr（36）、Ne（10）、K（19）、N（7）（請(qǐng)同學(xué)上講臺(tái)畫(huà)原子結(jié)構(gòu)示意圖）師：好，現(xiàn)在大家一起來(lái)檢查一下，都對(duì)了嘛？生：可能對(duì)Kr的電子排布產(chǎn)生了分歧（讓不同的同學(xué)寫(xiě)，如何黑板上的同學(xué)寫(xiě)對(duì)了，就說(shuō)這些同學(xué)都很聰明，都寫(xiě)對(duì)了）師：其實(shí)（勾出對(duì)的原子結(jié)構(gòu)示意圖）這種是正確的表示方法，通過(guò)這個(gè)練習(xí)大家應(yīng)該可以看出，電子的核外排布并非雜亂無(wú)章，而是有一定規(guī)律的，那現(xiàn)在大家一起來(lái)學(xué)習(xí)總結(jié)一下核外電子的排布具有哪些規(guī)律呢（PPT展示1-18號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，可以讓學(xué)生總結(jié)出，也可以直接依據(jù)PPT直接講解）師：核外電子的排布規(guī)律 1、 電子總是盡先排布在能量最低的電子層里，排滿了K層，才會(huì)排到L層，以此類推（能量最低原則）。2、 K層最多排布2個(gè)電子；L層最多排布8個(gè)電子，M層最多排布18個(gè)電子；每個(gè)電子層最多只能容納2n2個(gè)電子。3、 除He外，最外層最多排布8個(gè)電子；次外層最多排布18個(gè)電子；倒數(shù)第三層最多排布32個(gè)電子電子的核外排布符合以上規(guī)律，但這里講到的是最多能排這么多，實(shí)際的一些情況并不需要排滿?，F(xiàn)階段，我們只要求掌握前20號(hào)元素原子的核外電子排布。師：那通過(guò)學(xué)習(xí)原子電子的排布，我們可以知道哪些信息呢？結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，原子核外不同的電子排布，決定了原子的不同性質(zhì)。師：首先大家請(qǐng)看PPT，圖中是氖、氬、氪、氙、氡的核外電子排布情況，它們都是非常穩(wěn)定的稀有氣體，大家仔細(xì)看看，它們具有什么共同點(diǎn)？生：最外層電子數(shù)都為八師：很好，因?yàn)樗鼈兊淖钔鈱与娮訑?shù)都為8，而這時(shí)候最外層電子是滿排的，這樣的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，我們叫它為八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。知道了這一點(diǎn)，我們來(lái)看書(shū)本30頁(yè)的問(wèn)題解決，將題2中的表格填寫(xiě)完整。通過(guò)這個(gè)表格，我們可以看到：1、 當(dāng)原子最外層的電子數(shù)小于8個(gè)時(shí)，在化學(xué)反應(yīng)中總是得到或失去電子而達(dá)到最外層8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)2、 金屬元素原子最外層一般有13電子，在反應(yīng)中易失去電子，表現(xiàn)為正化合價(jià)，正化合價(jià)=失電子數(shù)=最外層電子數(shù)。3、 非金屬元素原子最外層一般超過(guò)4個(gè)電子，在反應(yīng)中易得到電子，表現(xiàn)為負(fù)化合價(jià)，負(fù)化合價(jià)=得電子數(shù)=8最外層電子數(shù)。4、 原子核在反應(yīng)中不發(fā)生變化，原子的最外層電子數(shù)可能發(fā)生變化，元素的化學(xué)性質(zhì)取決于原子的最外層電子。師：知道了這些，我們就可以很好理解書(shū)本29頁(yè)問(wèn)題解決中氧化鎂形成的機(jī)理了。首先（在黑板上演示反應(yīng)過(guò)程，邊講解得失電子的經(jīng)過(guò)）（如果時(shí)間還有多，就做幾道練習(xí)題。如果沒(méi)有多就結(jié)課）師：好，這節(jié)課我們首先感受了從古至今思想家和科