原子結(jié)構(gòu) 教學(xué)設(shè)計 高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

教學(xué)設(shè)計

課程基本信息學(xué)科高中化學(xué)年級高二學(xué)期春季課題1.1原子結(jié)構(gòu)——原子核外電子的排布規(guī)則教科書書名：化學(xué)選擇性必修2教學(xué)目標(biāo)1.通過閱讀歸納、拓展探究，掌握核外電子排布需要遵循的泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理，發(fā)展證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。2.通過閱讀思考、模仿書寫、思考討論，認(rèn)識電子排布圖，并能正確書寫原子、簡單離子的電子排布圖和價電子排布圖。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)重點：1.掌握泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。2.掌握1～36號元素的原子核外電子排布圖。教學(xué)難點：1.能量最低原理的理解和應(yīng)用。2.1～36號元素的原子核外電子排布圖。教學(xué)過程【導(dǎo)入】前面我們學(xué)習(xí)了能級ns、np、nd、nf分別能容納2、6、10、14個電子，對應(yīng)的原子軌道數(shù)分別為1、3、5、7，每個原子軌道中最多只能容納2個電子。這2個電子容納在同一原子軌道，也就意味著它們的空間運動狀態(tài)相同。【問題1】為什么一個軌道允許容納2個電子？那么這兩個電子的運動狀態(tài)有什么差異呢？【實驗描述】鈉原子光譜實驗、斯特恩-蓋拉赫實驗任務(wù)一：了解電子自旋提出猜想：軌道中的單電子可能存在兩種不同的運動狀態(tài)。1925，烏倫貝克和哥德斯密提出：電子除了空間運動狀態(tài)外，還存在一種運動狀態(tài)叫自旋。自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性。請注意兩點：1.“電子自旋”并非真像地球繞軸自轉(zhuǎn)一樣，它只是代表電子的兩種不同狀態(tài)。2.電子自旋在空間有順時針和逆時針兩種取向，簡稱自旋相反，常用上下箭頭(↑↓)表示自旋相反的電子。任務(wù)二：掌握原子核外電子排布規(guī)則泡利原理：在一個原子軌道最多只能容納2個電子，且自旋相反。這個原理又稱泡利不相容原理。因此，同一原子中沒有運動狀態(tài)完全相同的電子，自旋也是決定電子運動狀態(tài)的因素之一。注意：若同一軌道中出現(xiàn)第3個電子，則必然出現(xiàn)2個自旋取向相同的電子，因此同一軌道最多容納2個電子，且自旋相反?！緦W(xué)生討論】為更形象地表示核外電子在軌道中的排布，常用軌道表示式（又稱電子排布圖）來表述原子核外電子排布情況。以鋁原子為例，電子排布圖中各符號、數(shù)字的意義為：【教師補充講解】【思考討論】1.以元素周期表和原子結(jié)構(gòu)示意圖為基礎(chǔ)，小組討論并書寫相應(yīng)元素的電子排布式和軌道表示式。元素符號軌道表示式推測依據(jù)推測過程中遇到的問題電子排布式HHeCN【講解】H原子只有1個電子，軌道表示式；He原子有2個電子，根據(jù)泡利原理，軌道表示式。但是C、N軌道表示式中3p軌道均有3種可能，那么到底那種排布是正確的呢？【問題2】核外電子應(yīng)如何填入簡并軌道（能量相同的原子軌道）？洪特規(guī)則：基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋平行?！緦W(xué)生回答】C原子電子排布的軌道表示式為，N原子電子排布的軌道表示式為。【教師講解】歸根結(jié)底，原子核外電子排布的最終目標(biāo)是使整個原子的能量最低。因此，科學(xué)家提出“在構(gòu)建基態(tài)原子中，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低”，整個規(guī)則成為能量最低原理。強調(diào)3個要點：1.能量越低越穩(wěn)定，這是自然界的一個普遍規(guī)律。2.能量最低原理強調(diào)的是電子排布要使“整個原子的能量最低”。構(gòu)造原理中存在能級交錯，如電子按照3p→4s→3d的順序填充，但是不能認(rèn)為3d軌道的能量一定大于4s軌道，只是電子按照這樣的順序填充后，能使整個原子的能量最低。3.這是電子排布的根本原則，無論何種電子排布規(guī)則，都是為了整個原子的能量最低。任務(wù)三：運用原子核外電子排布規(guī)則【即時訓(xùn)練】1.根據(jù)核外電子排布規(guī)律，書寫11到18號基態(tài)原子的電子排布圖。（PPT投影習(xí)題）2.書寫基態(tài)Fe的核外電子排布式和軌道表示式?！緦W(xué)生書寫后教師講評】【思考討論】為什么基態(tài)Fe的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2,而不是1s22s22p63s23p63d8？3.書寫21~30元素（強調(diào)熟知、記憶）的基態(tài)原子階層電子軌道表示式。信息提示：洪特通過分析光譜實驗的結(jié)果指出，能量相同的原子軌道在全充滿（如d10）、半充滿（如d5）和全空（如d0）狀態(tài)時，體系的能量最低。（洪特規(guī)則特例）【教師重點分析】24Cr的價電子排布式為3d54s1(3d、4s能級均為半充滿)，易錯寫為3d44s2；29Cu的價電子排布式為3d104s1(3d全充滿、4s半充滿)，易錯寫為3d94s2?！舅伎加懻摗?.為什么基態(tài)氦原子的電子排布是1s2而不是1s12s1?2.為什么基態(tài)氮原子的軌道表示式是，而不是？3.為什么基態(tài)K和Ca的價電