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

教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息學(xué)科高中化學(xué)年級(jí)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(guò)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(guò)閱讀思考、模仿書寫、思考討論，認(rèn)識(shí)電子排布圖，并能正確書寫原子、簡(jiǎn)單離子的電子排布圖和價(jià)電子排布圖。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)重點(diǎn)：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(hào)元素的原子核外電子排布圖。教學(xué)難點(diǎn)：1.能量最低原理的理解和應(yīng)用。2.1～36號(hào)元素的原子核外電子排布圖。教學(xué)過(guò)程【導(dǎo)入】前面我們學(xué)習(xí)了能級(jí)ns、np、nd、nf分別能容納2、6、10、14個(gè)電子，對(duì)應(yīng)的原子軌道數(shù)分別為1、3、5、7，每個(gè)原子軌道中最多只能容納2個(gè)電子。這2個(gè)電子容納在同一原子軌道，也就意味著它們的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同?！締?wèn)題1】為什么一個(gè)軌道允許容納2個(gè)電子？那么這兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有什么差異呢？【實(shí)驗(yàn)描述】鈉原子光譜實(shí)驗(yàn)、斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)。1925，烏倫貝克和哥德斯密提出：電子除了空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)外，還存在一種運(yùn)動(dòng)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(qǐng)注意兩點(diǎn)：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(shí)針和逆時(shí)針兩種取向，簡(jiǎn)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(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)電子，且自旋相反。這個(gè)原理又稱泡利不相容原理。因此，同一原子中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子，自旋也是決定電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的因素之一。注意：若同一軌道中出現(xiàn)第3個(gè)電子，則必然出現(xiàn)2個(gè)自旋取向相同的電子，因此同一軌道最多容納2個(gè)電子，且自旋相反。【學(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(lái)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(hào)、數(shù)字的意義為：【教師補(bǔ)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(hào)軌道表示式推測(cè)依據(jù)推測(cè)過(guò)程中遇到的問(wèn)題電子排布式HHeCN【講解】H原子只有1個(gè)電子，軌道表示式；He原子有2個(gè)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(wèn)題2】核外電子應(yīng)如何填入簡(jiǎn)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(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。【學(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?！窘處熤v解】歸根結(jié)底，原子核外電子排布的最終目標(biāo)是使整個(gè)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(gè)原子的能量最低”，整個(gè)規(guī)則成為能量最低原理。強(qiáng)調(diào)3個(gè)要點(diǎn)：1.能量越低越穩(wěn)定，這是自然界的一個(gè)普遍規(guī)律。2.能量最低原理強(qiáng)調(diào)的是電子排布要使“整個(gè)原子的能量最低”。構(gòu)造原理中存在能級(jí)交錯(cuò)，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(gè)原子的能量最低。3.這是電子排布的根本原則，無(wú)論何種電子排布規(guī)則，都是為了整個(gè)原子的能量最低。任務(wù)三：運(yùn)用原子核外電子排布規(guī)則【即時(shí)訓(xùn)練】1.根據(jù)核外電子排布規(guī)律，書寫11到18號(hào)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(píng)】【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(qiáng)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(guò)分析光譜實(shí)驗(yàn)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(shí)，體系的能量最低。（洪特規(guī)則特例）【教師重點(diǎn)分析】24Cr的價(jià)電子排布式為3d54s1(3d、4s能級(jí)均為半充滿)，易錯(cuò)寫為3d44s2；29Cu的價(jià)電子排布式為3d104s1(3d全充滿、4s半充滿)，易錯(cuò)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(jià)電