原子核外電子的排布第一課時(shí)

《原子核外電子的排布》(第一課時(shí))高中化學(xué)(選修三《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》)撰稿教師：陳敏琛授課教師：陳敏琛授課班級(jí)：高二(5)班教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】1．課程標(biāo)準(zhǔn)：能用電子排布式和軌道表示式表示1-3號(hào)6元素原子核外電子排布2．知識(shí)與能力：了解原子核外電子排布遵循的原則；能用電子排布式和軌道表示式表示1-3號(hào)6元素原子核外電子排布；3．過(guò)程與方法：在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)會(huì)應(yīng)用所學(xué)的原理解決問(wèn)題；4．情感態(tài)度價(jià)值觀：進(jìn)一步體驗(yàn)化學(xué)家研究和認(rèn)識(shí)物質(zhì)的科學(xué)方法，如“科學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“科學(xué)推理”等。【教學(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：用電子排布式和軌道表示式表示1-3號(hào)6元素原子核外電子排布難點(diǎn)：應(yīng)用原子核外電子排布遵循的原則書(shū)寫電子排布式和軌道表示式的特例【教研課題】問(wèn)題探究式教學(xué)的實(shí)施【教學(xué)方法】學(xué)習(xí)原理——實(shí)踐應(yīng)用——發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——學(xué)習(xí)特例【教具】教材、課件【教學(xué)過(guò)程】1導(dǎo)入新課：教師提出第一個(gè)問(wèn)題：根據(jù)上節(jié)課所學(xué)，你能解釋為什么氮原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖是《7；25?教師提出第二個(gè)問(wèn)題:鈣原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖中次外層為什么不是個(gè)電子，若是9個(gè)電子不是也不違背次外層電子數(shù)最多不超過(guò)個(gè)電子的規(guī)律嗎？設(shè)計(jì)意圖：首先通過(guò)回顧上節(jié)課學(xué)過(guò)的內(nèi)容，了解學(xué)生掌握的情況，看看學(xué)生能否應(yīng)用學(xué)過(guò)的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。要求學(xué)生能夠回答出：層只有軌道，每個(gè)軌道只能排滿個(gè)，層上有和軌道，軌道排滿個(gè)，軌道排個(gè)。學(xué)生通過(guò)分析，要知道原子結(jié)構(gòu)示意圖的得來(lái)，這樣就將新舊知識(shí)聯(lián)系起來(lái)了。并且提出疑問(wèn)：軌道上的個(gè)電子該怎樣排布，只靠上節(jié)課的知識(shí)無(wú)法解決。在此基礎(chǔ)上，教師提出的第二個(gè)問(wèn)題，目的也在于引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑。由此引出這節(jié)課在上一節(jié)課的基礎(chǔ)上要再深入的學(xué)習(xí)——原子核外電子的排布。2．講授新課教師講授：科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，原子核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則三大原理。設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生知道是什么?？梢灾苯右龑?dǎo)學(xué)生看書(shū)，重點(diǎn)在于理解每個(gè)原理的含義，特別是新的內(nèi)容。如能量最低原理與原來(lái)學(xué)過(guò)的一致，不同的是原子核外電子的能級(jí)分布有交錯(cuò)現(xiàn)象，如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。能量高低順序是書(shū)寫基態(tài)原子電子排布式的依據(jù)，也是繪制基態(tài)原子電子排布圖（即軌道表示式）的主要依據(jù)之一。所以，要求學(xué)生識(shí)記1-36號(hào)元素能排到的軌道能量高低順序：1S<2S<2P<3S<3P<4S<3d<4P。再如泡利不相容原理重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)它講什么：每個(gè)原子軌道上最多只能容納2個(gè)自旋方向不同的2個(gè)電子。在講授洪特規(guī)則：在能量相同軌道上的電子，將盡先分占不同軌道且自旋方向相同。最好舉一個(gè)例子，如氮原子，這時(shí)候問(wèn)學(xué)生軌道上的個(gè)電子要怎么排布??？它就是要遵循洪特規(guī)則，分占3個(gè)2P軌道且自旋方向相同。這樣剛好解決了新課開(kāi)始留下的疑問(wèn)。接下來(lái)，學(xué)生活動(dòng)1閱讀課本第頁(yè)”交流與討論”試分析碳原子和鈉原子的核外電子排布所遵循的原則,并注意軌道表示式和電子排布式的書(shū)寫格式。設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生學(xué)會(huì)在原子核外電子排布中是如何應(yīng)用原理的。請(qǐng)兩位學(xué)生分析碳原子和鈉原子的核外電子排布所遵循的原則。接著，再請(qǐng)學(xué)生回答軌道表示式和電子排布式的書(shū)寫各有什么優(yōu)點(diǎn)。然后教師強(qiáng)調(diào)書(shū)寫的注意事項(xiàng)。緊接著，學(xué)生活動(dòng)2：幾種原子的軌道表示式和電子排布式原子軌道排布式電子排布式氟（）氮（）氧（）鎂（）磷（）設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)練習(xí)，學(xué)生掌握三大原理的應(yīng)用及軌道表示式和電子排布式的書(shū)寫。學(xué)生活動(dòng)：請(qǐng)你寫出、、的電子排布式：設(shè)計(jì)意圖：一方面，加強(qiáng)第四周期的原子的電子排布式的書(shū)寫，并且在此處回答了鈣原子核外電子如何排布的問(wèn)題，解決了新課開(kāi)始的疑問(wèn)。另一方面，第35號(hào)溴原子出現(xiàn)了電子該先排d還是軌道上的問(wèn)題，教師強(qiáng)調(diào)在電子排布式書(shū)寫中要注意什么的問(wèn)題。學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題鉀原子的最外層一個(gè)電子處于軌道而不是d軌道；鈣原子的最外層兩個(gè)電子處于軌道而不是d軌道。學(xué)生解決問(wèn)題1這:些都是三大原理中能量最低原理的應(yīng)用。接著，請(qǐng)你寫出的電子排布式：設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：原子的核外電子排布是而不是解決問(wèn)題2:洪特規(guī)則的特例全充滿（p6，d10，f14）相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)體系能量較低半充滿（p3,d5,f7）全空時(shí)（p0，do，fo）然后，請(qǐng)你寫出的電子排布式：—設(shè)計(jì)意圖：洪特規(guī)則的特例的應(yīng)用。教師小結(jié)：多電子原子的原子軌道的能量高低順序，是概括了大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)后總結(jié)出的一般規(guī)律，適用于絕大多數(shù)原子的核外電子排布。然而，第5、6、7周期的某些元素的原子核外電子排布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果并不符合圖2-所6示的原子核外電子排布的軌道能量順序。因此，原子的核外電子排布，要以實(shí)驗(yàn)測(cè)定的結(jié)果為準(zhǔn)。3．鞏固新課最后，學(xué)生思考下列兩道題：1．某同學(xué)在總結(jié)“能量最低原理、泡利原理、洪特規(guī)則”后得出了：“在同一原子里，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子存在”的結(jié)論。你認(rèn)為此結(jié)論是否正確，請(qǐng)說(shuō)明理由。2軌道上有兩個(gè)未成對(duì)電子的原子有個(gè)，寫出它們的電子排布式：設(shè)計(jì)意圖：第一題主要是加深對(duì)泡利原理的理解：原子核外有幾個(gè)電子，就有幾種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。第二題主要加深對(duì)軌道排布的認(rèn)識(shí)。通過(guò)以上的教學(xué)設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)學(xué)生基本上能達(dá)到了解原子核外電子排布遵循的原則；能用電子排布式和軌道表示式表示1-3號(hào)6元素原子核外電子排布的教學(xué)目標(biāo)。課堂實(shí)錄探索原子核外電子的排布的45分鐘授課教師：陳敏琛背景《原子核外電子的排布》（第一課時(shí)）選自是高中化學(xué)選修三（蘇教版）教材第二專題第二單元。本節(jié)是在學(xué)生已有原子結(jié)構(gòu)知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入的研究原子的結(jié)構(gòu)，圖文并茂地描述了電子云和原子軌道，簡(jiǎn)潔形象地介紹了原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上，介紹原子核外電子的排布?？傊竟?jié)按照課程標(biāo)準(zhǔn)要求比較系統(tǒng)而深入地介紹了原子核外電子的排布，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。盡管本節(jié)課內(nèi)容比較抽象，是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，但教科書(shū)從內(nèi)容和形式上都比較注意激發(fā)和保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題，導(dǎo)入新課師：演繹課件幻燈片1廠、、.\根據(jù)上節(jié)課所學(xué)，你能解釋為什么氮原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖是<+77}5?生：層只有一個(gè)軌道，只能排滿個(gè)電子，層上有和軌道，軌道排滿個(gè)，軌道排個(gè)。師：很好。由此，我們可以看到，過(guò)去用的原子結(jié)構(gòu)示意圖來(lái)表示原子核外電子的排布這種方法，其實(shí)與原子軌道上電子的排布有關(guān)，也就是，用原子軌道上電子的排布情況能更好地說(shuō)明原子的核外電子排布。生：有所體悟。感覺(jué)到過(guò)去所學(xué)的知識(shí)原來(lái)現(xiàn)在可以解釋了。師：鈣原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖中次外層為什么不是9個(gè)電子，若是9個(gè)電子不是也不違背次外層電子數(shù)最多不超過(guò)18個(gè)電子的規(guī)律嗎?生：一臉茫然。師：是，規(guī)律有問(wèn)題呢?還是我們對(duì)規(guī)律還沒(méi)完全理解透?生：還是學(xué)的不夠深入。師：對(duì)，對(duì)于原子核外電子的排布目前為止，我們還有一些問(wèn)題沒(méi)能解決。例如氮原子的軌道排個(gè)電子是怎樣排到能量相同的個(gè)軌道上去的，我們還不清楚。所以，我們今天站在原子軌道上電子的排布角度來(lái)深入學(xué)習(xí)原子核外電子的排布。師：板書(shū)：原子核外電子的排布二、學(xué)習(xí)新知，實(shí)踐應(yīng)用師：科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，原子核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則三大原理。師：演繹課件幻燈片2師：請(qǐng)同學(xué)們看課本第13頁(yè)“信息提示”。我們一起把它大聲讀出來(lái)。生：大聲朗讀。師：你對(duì)“能量最低原理”理解嗎?生：理解，跟過(guò)去學(xué)的一樣。先排滿K層，再排L層，L層排滿后排M層…師：對(duì)，它告訴我們?cè)榆壍滥芰扛叩筒煌娮右日加心芰孔畹偷能壍?。同學(xué)們能不能結(jié)合右邊的能級(jí)分布圖，來(lái)說(shuō)說(shuō)原子軌道能量高低的順序。生：看圖，一起回答到1S<2S<2P<3S<3P<4S<3d<4P…師：發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題了沒(méi)有?生：E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s),而不是電子層數(shù)越大能量越高。師：對(duì)了。這是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中得出的規(guī)律。對(duì)我們同學(xué)們來(lái)說(shuō)，要求記住1到36號(hào)元素原子能排到的軌道的能量高低順序：師：板書(shū)：1S<2S<2P<3S<3P<4S<3d<4P生：好記。只有一個(gè)反常，就是4S<3d師：泡利不相容原理講到：每個(gè)原子軌道上最多只能容納2個(gè)自旋方向不同的2個(gè)電子。所以,同樣在一個(gè)軌道上,電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一樣嗎?生：不一樣,因?yàn)樽孕较虿煌?。師：洪特?guī)則：在能量相同軌道上的電子,將盡先分占不同軌道且自旋方向相同。好舉一個(gè)例子，如氮原子，請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)說(shuō)看軌道上的個(gè)電子要怎么排布啊？生：個(gè)電子分占3個(gè)2P軌道上且自旋方向相同。師：那么,現(xiàn)在,請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)說(shuō)說(shuō),氮原子的核外電子的排布是怎樣的？生：氮原子有個(gè)電子，層只能排滿個(gè)電子且自旋方向不同，層上軌道排滿個(gè)且自旋方向不同，軌道各排個(gè)且自旋方向相同。師：很好。請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本第頁(yè)”交流與討論”試分析碳原子和鈉原子的核外電子排布所遵循的原則,并注意軌道表示式和電子排布式的書(shū)寫格式。生：碳原子有個(gè)電子，根據(jù)能量最低原理，先排滿層，層排滿個(gè)電子，根據(jù)泡利不相容原理，層個(gè)電子自旋方向不同，然后層上軌道排滿個(gè)且自旋方向不同，根據(jù)洪特規(guī)則軌道各排個(gè)且自旋方向相同。師：很好了。那么該怎樣把他們的排布情況表示出來(lái)呢？我們可以用軌道表示式和電子排布式兩種不同的方法來(lái)表示原子核外電子的排布。師：板書(shū)：軌道表示式和電子排布式師：請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)說(shuō)看，軌道表示式和電子排布式各有什么優(yōu)點(diǎn)。生1：電子排布式更簡(jiǎn)單些。生2：軌道表示式寫起來(lái)麻煩。師：那哪一個(gè)更能表示電子排布的情況？生：軌道表示式師：1．電子排布式的書(shū)寫格式：①元素符號(hào)；②軌道符號(hào)；③軌道順序按電子層由里到外和s、p、d、f的順序；④電子個(gè)數(shù)（右上角）如師：板書(shū)：Na：1s22s22p63s12．軌道表示式的書(shū)寫格式①元素符號(hào)；②軌道框（一個(gè)軌道一個(gè)框，能量相同的軌道連在一起）；③電子自旋狀態(tài)（用“T”、”「'表示）；④軌道符號(hào)（軌道框下面）如師：板書(shū)：Na?OSI用"“工Is2s2p3s師：下面請(qǐng)同學(xué)們完成課本第頁(yè)的表一幾種原子的軌道表示式和電子排布式。生：動(dòng)筆練習(xí)。師：巡視并指導(dǎo)個(gè)別學(xué)生，找出典型錯(cuò)誤。師：將學(xué)生1的學(xué)案投影。講評(píng)。錯(cuò)誤較多的地方在，軌道表示式中軌道框下面的軌道符號(hào)漏寫了。三、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題師：接下來(lái)，請(qǐng)你寫出、、的電子排布式：生：動(dòng)筆練習(xí)。師：巡視并指導(dǎo)個(gè)別學(xué)生，找出典型錯(cuò)誤。師：將學(xué)生2的學(xué)案投影。講評(píng)：鉀原子的最外層一個(gè)電子處于軌道而不是d軌道;鈣原子的最外層兩個(gè)電子處于軌道而不是d軌道。師：通過(guò)電子排布式的書(shū)寫，你知道鈣原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖中次外層為什么不是9個(gè)電子了吧。生：恍然大悟。師：第號(hào)溴原子電子該先排軌道上再排d軌道，但寫的時(shí)候要寫成：師：板書(shū)：Br：1s22s22p63s23p6d104s24p5生：疑問(wèn)解決了，一臉欣喜。師：通過(guò)這3個(gè)原子電子排布式的書(shū)寫，你發(fā)現(xiàn)了什么問(wèn)題？生：鉀原子的最外層一個(gè)電子處于軌道而不是d軌道；鈣原子的最外層兩個(gè)電子處于軌道而不是d軌道。師：為什么？生：這些都是三大原理中能量最低原理的應(yīng)用。師：接著，請(qǐng)你寫出的電子排布式。生：動(dòng)筆練習(xí)。很快寫完。師：將學(xué)生3的學(xué)案投影：1s22s22P63s23P6d44s2這樣寫對(duì)嗎？跟書(shū)上的一樣嗎？生：閱讀課本，發(fā)現(xiàn)書(shū)上學(xué)的是：1s22s22P63s23P6d54s1生：紛紛問(wèn)道為什么？師：這是洪特規(guī)則的特例師：板書(shū)：全充滿（p6，d10，f14）相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)體系能量較低半充滿（p3，d5，f7）全空時(shí)（p0，do，fo）生：恍然大悟。師：請(qǐng)你寫出的電子排布式生：動(dòng)筆練習(xí)。師：將學(xué)生4和學(xué)生5的學(xué)案分別投影，要學(xué)生判斷正誤。生：：1s22s22p63s23p6d104si師：請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)說(shuō)說(shuō)看為什么？生：原子的d軌道上排10個(gè)電子時(shí)，4s軌道上排1個(gè)電子，d軌道處于全滿狀態(tài)，4s軌道處于半滿狀態(tài)，原子能量較低，較穩(wěn)定。師：多電子原子的原子軌道的能量高低順序，是概括了大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)后總結(jié)出的一般規(guī)律，適用于絕大多數(shù)原子的核外電子排布。然而，第5、6、7周期的某些元素的原子核外電子排布的實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果并不符合圖2-所6示的原子核外電子排布的軌道能量順序。因此，原子的核外電子排布，要以實(shí)驗(yàn)測(cè)定的結(jié)果為準(zhǔn)。四、學(xué)以致用、鞏固新課師：最后，學(xué)生思考下列兩道題：師：演繹課件幻燈片81．某同學(xué)在總結(jié)“能量最低原理、泡利原理、洪特規(guī)則”后得出了：“在同一原子里，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子存在”的結(jié)論。你認(rèn)為此結(jié)論是否正確，請(qǐng)說(shuō)明理由。生：相互討論。師：誰(shuí)想好了來(lái)說(shuō)說(shuō)看。生6：我認(rèn)為是錯(cuò)誤的，同一個(gè)原子軌道上的電子能量相同，是相同的電子。生7：我認(rèn)為是結(jié)論是正確的。根據(jù)泡利原理我們知道，原子核外有幾個(gè)電子，就有幾種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。師：是的，這種說(shuō)法是正確的，雖然同一個(gè)原子軌道上的電子能量相同，但電子自旋方向不同，那么它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也就不相同。師：演繹課件幻燈片92軌道上有兩個(gè)未成對(duì)電子的原子有個(gè)，寫出它們的電子排布式：生：議論紛紛。師：誰(shuí)想好了來(lái)說(shuō)說(shuō)看。生8：我認(rèn)為有兩個(gè)答案，它們是C和O。因?yàn)檐壍郎嫌袃蓚€(gè)未成對(duì)電子就意味著可以是或是師：說(shuō)的很好，若題目改成軌道上有三個(gè)未成對(duì)電子的原子有幾個(gè)呢？生：一齊回答，只有氮原子。師：今天，我們學(xué)習(xí)了從原子軌道上電子的排布角度來(lái)深入學(xué)習(xí)原子核外電子的排布。同學(xué)們要學(xué)會(huì)1—36號(hào)元素的原子核外電子的排布式的書(shū)寫?？梢钥偨Y(jié)下，我們學(xué)過(guò)幾種原子核外電子的排布的表達(dá)式。下節(jié)課我們?cè)儆懻摗＝裉熳鳂I(yè)：師：演繹課件幻燈片10【課后作業(yè)】做在書(shū)上，、、做在作業(yè)紙上。教學(xué)反思處理好“預(yù)設(shè)”與“生成”的關(guān)系陳敏琛一、本課與課題研究的關(guān)系本節(jié)課要解決的“問(wèn)題”是學(xué)生在了解原子核外電子排布遵循的原則基礎(chǔ)上能用電子排布式和軌道表示式表示1-3號(hào)6元素原子核外電子排布。用問(wèn)題探究式的教學(xué)來(lái)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)這節(jié)課的內(nèi)容。問(wèn)題層層深入，緊扣學(xué)生質(zhì)疑之處，化難為易，最后對(duì)原子核外電子排布由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。二、本節(jié)課的“亮點(diǎn)”、“創(chuàng)新點(diǎn)”課堂教學(xué)成功實(shí)現(xiàn)了“教學(xué)設(shè)計(jì)”中的方案有：第一部分，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題，導(dǎo)入新課，很成功。抓住了學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，在“憤”“非”上既啟發(fā)了學(xué)生的智慧，又引起學(xué)生學(xué)習(xí)新知的興趣。新課的導(dǎo)入讓學(xué)生明白前后知識(shí)、新舊知識(shí)是有聯(lián)系的，在有樓梯可采的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)新知。首先通過(guò)回顧上節(jié)課學(xué)過(guò)的內(nèi)容，了解學(xué)生掌握的情況，看看學(xué)生能否應(yīng)用學(xué)過(guò)的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)分析，要知道原子結(jié)構(gòu)示意圖的得來(lái)，這樣就將新舊知識(shí)聯(lián)系起來(lái)