高中化學(xué)【原子結(jié)構(gòu)與元素周期表(第一課時)】

原子結(jié)構(gòu)與元素周期表（第一課時）

一.教學(xué)目標1、使學(xué)生能書寫元素（1—36號）基態(tài)時的電子排布方

式

2、使學(xué)生能書寫元素（1—36號）基態(tài)時的軌道表達式

二.教學(xué)重點：三大原則應(yīng)用于電子排布式或軌道表達式

三.教學(xué)過程：

活動內(nèi)容

活

設(shè)

動

教師活動學(xué)生活動

計

名

及指導(dǎo)內(nèi)容及反饋內(nèi)容

稱意

圖

［提問引入］基態(tài)原子的核外電子排布溫故

［回憶］

規(guī)則？知

［回答］（1）能量最低原理（根本）：新，

［簡評］

原子核外電子先占有最低的軌

為新

道，然后依次進入能量較高的軌

課作

道，這樣使整個原子處于最低的

鋪墊

能量狀態(tài)（基態(tài)）

（2）泡利不相容原理：每個原子

軌道最多只能容納兩個自旋方向

相反的電子（前提）

（3）洪特規(guī)則：原子核外電子在

知

能量相同的軌道上排布時，電子

識［追問］三大原則的關(guān)系是什么？

盡可能分占不同的原子軌道，且

回

自旋狀態(tài)相同，這樣整個原子的

顧

能量最低（規(guī)律）

［強調(diào)］在不違反泡利原理是前提下，

核外電子在原子軌道上的排布應(yīng)使整［回答］泡利原理是前提，另外兩

個原子體系的能量最低個都是為了整個體系（原子）的

能量最低激昂

［鼓勵］

全體

學(xué)生

的斗

志

［設(shè)問］結(jié)合前面所學(xué)知識試確定基態(tài)［思考］

原子中電子在原子軌道上的排布順

聯(lián)［排列］學(xué)生可能排出：

給出

在9

想ls,2s,2p,3s；3p,3d;4s,4p,4d,

基態(tài)

質(zhì)4f,

原子

疑

5s,5p,5d;5f,6s,6p,6d,7s,7p的核

外電

［點評］根據(jù)實驗事實正確的排布順序等錯誤形式

子在

應(yīng)該是：ls,2s,2p,3s;3p,4s,3d；4p,

［思考］原子

5s,4d,5p,6s,4f,5d;6p,7s,5f,6d,7p軌道

［糾正］ls,2sz2pz3s;3p,4s,3d;4p,

上的

5sz4d,5pz6sz4f,5d;6pz7s,5fz6dz7p排布

「板書1第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期順

［期待］

表序，

既是

工、基態(tài)原子的核外電子排布原則

引

［思考］對學(xué)

入2、基態(tài)原子中電子在原子軌道上的排生前

［聆聽］產(chǎn)生興趣

新布順序面學(xué)

課習(xí)的

工s,2s,2D,3S;3D,4s,3d;4D,

總

［理解］

5s,4d,5D,6s,4f,5d;6D,7s,5f,6d,7D結(jié)，

又為

［講解］1S<2s<2p(3s<4s<3d<4p{5s<4d<5p

（6s<4s（5d<6p<7s<5f（6d<7p

［頓悟1下面

當(dāng)出現(xiàn)d軌道時，電子按ns（n-1）dnp的順序在原子軌

的探

道上排布，只有3d才有意義（2d不存在?。?，則

究奠

n-1至少等于3即n-l=3則n=4,即主量子數(shù)為4時（在

第4周期）才出現(xiàn)3d的能級交錯，即4s<3d（4p,也

定知

當(dāng)然有當(dāng)n=5,即主量子數(shù)為5時（在第五周期）也出

現(xiàn)4d的能級交錯，即5s<4d<5p.,

識基

當(dāng)出現(xiàn)f軌道時（當(dāng)電子需填入f軌道），電子按ns（n-2）

礎(chǔ)

f（n-1）d叩的順序在原子軌道上排布，只有4f才有意

義（3f不存在！），則n-2至少等于4,即n-2=4,n=6

即主量子數(shù)為6時（在第六周期）才出現(xiàn)4f的能級錯位，

即6s<4f{5d<6po

［布置練習(xí)］練習(xí)寫出Ti、Fe的基態(tài)原

子核外電子排布

探［點評］

究

新

知［強調(diào)］能級雖出現(xiàn)了交錯，但寫電子排

布時還是習(xí)慣將主量子數(shù)相同的能級

寫在一起！

［質(zhì)疑激思］是否所有基態(tài)原子核外電

子排布都完全遵循排布順序？請同學(xué)

們寫出Cr、Cu的基態(tài)原子核外電子排

布。

［完成練習(xí)］請一位同學(xué)板演

Ti:Is22s22P63s23P63d24s2

Fe:Is22s22P63s23P63d64s2

注：可能出現(xiàn)的錯誤如下

Ti:Is22s22P63s23P64s23d2

Fe:Is22s22D63s23D64s23d6

［思考］

［探究］請一位同學(xué)板演，可能寫出

以下結(jié)果

Cr:Is22s22D63s23D63d44s2

Cu:Is22s22D63s23D63d94s2

［糾正］

［點評］根據(jù)實驗光譜，正確的排布為

Cr:Is22s22P63s23P63d54sl

Cr:Is22s22D63s23D63d54sl

Cu:ls22s22D63s23p63d104s1

Cu:Is22s22D63s23D63d1°4sl

［總結(jié)］洪特規(guī)則的補充內(nèi)容：能量相

同的原子軌道在全充滿、半充滿或全

空時，體系能量最低，原子較穩(wěn)定

故Cr、Cu的基態(tài)原子核外電子價電子

的排布分別為:3d54sl、3d】。4sl

「板書1洪特規(guī)則的補充內(nèi)容：能量相

同的原子軌道在全充滿、半充滿或全

空時，體系能量最低，原子較穩(wěn)定

［問題導(dǎo)學(xué)］通過結(jié)合以上所學(xué)內(nèi)容，在

［思考］

原子中，每個電子層最多容納多少個

電子？每個能級最多容納多少個電［回答］在原子中，每個電層最多

子？容納2rP個電子，每個能級最多

容納2(21+1)個電子。

［講角軍］在原子中，每個電層最多容納2n2個電子，每

個能級最多容納2(21+1)個電子。

［提問］什么是價電子？

［講解］大量事實表明，在內(nèi)層原子軌道

上運動的電子能量較低，再外層原子

［回答］化學(xué)反應(yīng)涉及的最外層軌

軌道上運動電子能量較高，因此一般

道上的電子，稱為價電子

化學(xué)反應(yīng)只涉及外層軌道上的電子，

人們稱這些電子為價電子(valence

electron)。

［板書］價電子：化學(xué)反應(yīng)涉及的外層

軌道上的電子

［講角軍］元素的化學(xué)性質(zhì)于價電子的數(shù)目密切相關(guān)，為

了便于研究物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)與核外電子間的關(guān)系，人們

經(jīng)常只表示出原子的價電子排布。例如基態(tài)鐵原子軌道

能級和核外電子排布如圖1—2—7所示，其價電子排布

示為3d64s2。

［布置練習(xí)］寫出Sc、V、Cu、Zn的價

［認真聽講］

電子排布式

［點評］

［過渡］前面我們學(xué)習(xí)了基態(tài)原子核外

電子排布的規(guī)律，下面我們探討一下

其與元素周期表的關(guān)系。在必修部分

我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)元素周期表的知

識，今天我們在量子力學(xué)的基礎(chǔ)上對

該部分知識進行深化，探討一下元素

周期表的理論依據(jù)

「板書1二、核外電子排布與元素周期［完成練習(xí)］請一個同學(xué)板演

表

鞏Sc：3dl4s2及時

固［提問］首先我們回顧一下過去所學(xué)元鞏固

V：3d34s2

新素周期表的知識：1、元素周期表有多

知少個橫行？分別稱作什么？Cu：3di°4s2

2、有多少縱列？主族占有哪些縱列？Zn：3d104s2

3、副族占有哪些縱列？鐲系，鋼系藏

在哪里？復(fù)習(xí)

聯(lián)

元素

想4、零族占有哪個縱列？

周期

回

［質(zhì)疑過渡］那么基態(tài)原子核外電子排表有

顧

布與元素周期表中周期、族的劃分到關(guān)知

底有什么內(nèi)在聯(lián)系？識，

回憶

「板書11、核外電子排布與周期的劃分

周期

［問題導(dǎo)引］請同學(xué)們自學(xué)鮑林近似能表的

級圖，回答以下問題(用powerpoint組成

幻燈展示)和結(jié)

［回憶］

構(gòu)

(1)原子軌道的能量與哪些量子數(shù)有

關(guān)？為什么21——30號元素的核外［回答］1：7個橫行；分別稱作第

電子排布事先排在4s能級上、后排在1、2、3周期（短周期）；第4、

3d上？5、6（長周期）；第7周期（不

完全周期）

（2）一個能級組的涵義？

2：第1、2縱列，第13-17縱列，

（3）相鄰能級組能量的差別？同一能

共7個縱列

級組的能量？

3：第11、12縱列，第3-7縱列，

［點評］

共7個縱列；藏在第三縱列

［講解］

4：第18縱列

［板書］（1）能級組：能量相近的原

子軌道歸為一組，用線框框在一起，

形成一個能級組［自學(xué)］

［討論］

［設(shè)疑激思］請根據(jù)1——36號元素原［總結(jié)］

子的電子排布，參照鮑林近似能級圖，

（1）原子軌道的能量與n、l有關(guān)，

嘗試分析原子中電子排布與元素周期

探

由于4s能級低于3d,故21——

表中周期劃分的內(nèi)在聯(lián)系（用

究

30號元素的核外電子排布事先排

powerpoint幻燈展示）

新

知（1）周期的劃分與什么有關(guān)？在4s能級上、后排在3d上

（2）每一個周期中所容納的元素種（2）能級組：能量相近的原子軌

數(shù)與什么有關(guān)？道歸為一組，用線框框在一起，

設(shè)疑

形成一個能級組

（3）周期序數(shù)與什么有關(guān)？激

（3）相鄰能級組能量的差別較思，

（4）每個能級組開始結(jié)束有什么特

大；同一能級組的能量差別較小引起

占？

學(xué)生

探究

欲望

［點評］

［講解］一個能級組所容納的最多電子數(shù)等于一個周期

所包含的元素種數(shù)；每個能級組（第一能級組除外）都

是由s開始p結(jié)束（符合排布順序），如：第2周期：8

種元素，從3——10號元素；第二能級組為2s2p,共有

4個軌道，最多容納8個電子，故從3開始（1和2屬

1s層容納的）至10,整好8個電子。

周期序數(shù)=主量子數(shù)（n）中最大的

通過

［板書］（2）周期序數(shù)=主量子數(shù)（n）研討

中最大的加深

理解

（3）一個能級組所容納的

最多電子數(shù)等于一個周期所包含的元［交流研討］

素種數(shù)。

探［總結(jié)回答］

究

［引領(lǐng)小結(jié)］同學(xué)們，通過這節(jié)課你學(xué)到（1）周期的劃分與能級組有關(guān)，

新

了哪些知識，掌握了哪些方法？一個能級組對應(yīng)一個周期

知

［補充］視同學(xué)回答情況進行必要的補（2）一個能級組所容納的最多電

充子數(shù)等于一個周期所包含的元素

種數(shù)

（3）主量子數(shù)（n）對應(yīng)周期序

數(shù)

讓學(xué)

（4）每個能級組（第一能級組除外）生在

都是由s開始p結(jié)束（符合排布核外

順序）電子

［布置作業(yè)］完成課后習(xí)題2、3和7

排布

難

的基

點

［領(lǐng)悟I礎(chǔ)上

闡

深化

釋

知

識，

能用

［理解］

鮑林

近似

能級

圖周

期劃

分和

每一

［回顧總結(jié)］

個周

1、基態(tài)原子中電子在原子軌道上期中

的排布順序。所容

納的

2、明確了什么是價電子。

引

元素

導(dǎo)3、核外電子排布與周期的劃分的

種數(shù)

小內(nèi)在聯(lián)系。

結(jié)

4、理解了能級組這一概念。

［完成作業(yè)］

課后反思、自我教育

自

我

評

原子結(jié)構(gòu)與元素

周期表（第二課時）

一、教學(xué)目標：1、使學(xué)生知道元素周期表中元素周期劃分的原因，族

的劃分與原子中價電子數(shù)目和價電子排布關(guān)系

2、使學(xué)生了解原子半徑的周期性變化，能用原子結(jié)構(gòu)的

知識解釋主族元素原子半徑周期性變化的原因

二、教學(xué)重點：核外電子與族的劃分、原子半徑的周期性變化

三、教學(xué)過程:

活活動內(nèi)容

動

教師活動學(xué)生活動設(shè)計

名

及指導(dǎo)內(nèi)容及反饋內(nèi)容

稱意圖

［提問引入］洪特規(guī)則的補充［回憶］

知

溫故知

內(nèi)容？

識［回答］能量相同的原子

新，為

什么是價電子？基態(tài)原子核軌道在全充滿、半充滿或

回新課作

顧外電子排布與元素周期表中全空時，體系能量最低，

鋪墊

周期的劃分到底有什么內(nèi)在原子較穩(wěn)定；

聯(lián)系?

［簡評］

［鼓勵］化學(xué)反應(yīng)涉及的最外層

軌道上的電子，稱為價電

聯(lián)〔板書12、核外電子排布與族

子；周期的劃分與能級組

想的劃分

有關(guān)，一個能級組對應(yīng)一

質(zhì)

［追問］在必修部分我們也學(xué)習(xí)個周期，一個能級組所容

疑

了元素周期表的主族、副族的納的最多電子數(shù)等于一

分類，請問主族序數(shù)與原子的個周期所包含的元素種

最外層電子數(shù)是什么關(guān)系？數(shù)，主量子數(shù)（n）對應(yīng)

周期序數(shù)。

［質(zhì)疑導(dǎo)學(xué)］請觀察以下元素的

價電子排布（用powerpointKJ［回答］主族元素的族序數(shù)

觀燈展示），再結(jié)合元素周期表進等于價電子數(shù)

察行思考，討論并回答以下問

［觀察］

思題：

激昂全

考［探究］

□:2s1；Na:3sLK:4sLRb:5sl體學(xué)生

［回答］1、族的劃分與價電的斗志

F:2s22p5;CI:3s23p5;Br:

子數(shù)目和價電子排布密

4s24p5;I:5s25P5

切相關(guān)

1、族的劃分與什么相關(guān)？

2、主族亓素庾子的價由

「板書1(1)主族價電子排布:［理解］

在最外層ns或nsnp軌道上;

［體會］

族序數(shù)：等于該元素原子的價

電子數(shù)

(2)過渡元素價電子排布：

(n-1)*10田2；

族序數(shù)：IIIB-VIIB的價電

子數(shù)與族序數(shù)相同；

IB、IIB最外層電子數(shù)與族序

數(shù)相同；VIII族最特殊、

［學(xué)而時習(xí)］請同學(xué)們完成下列

［完成練習(xí)］

練習(xí)(用powerpoint幻燈展

示)［自主嘗試］可嘗試由學(xué)生

解析幾個練習(xí)，教師點評

練1、基態(tài)原子的第五電子層只

后強調(diào)

習(xí)有兩個電子，則該原子的第四

鞏電子層中的電子數(shù)肯定為［講解］1、解析：根據(jù)電

固()子排布規(guī)律第五層只有

兩個電子，則為IS,

A8B18

2S22P63S23PG

C8?18D3D'04S24P6

8?32

4D°~1°5S2

2、下列哪一種電子結(jié)構(gòu)不是

答案：c

鹵素的電子結(jié)構(gòu)（）

2、解析：A為N,B為F,

A、7B、2、7

C為Br,D為Cl,故答案

C、2、8、18為A。

D、2、8、7答案：A

［質(zhì)疑過渡］

我們知道，原子是一種客

聯(lián)觀實體，它的大小對其性質(zhì)有

想著重要的影響。那么，人們常

質(zhì)用來描述原子大小的“半徑”［思考］

疑是怎么測得的？元素的原子

［比較］

半徑與原子的核外電子排布

有關(guān)嗎？在元素周期表中，原

子半徑的變化是否有規(guī)律可

循？下面同學(xué)們首先閱讀''原使學(xué)生

子半徑”有關(guān)知識，回答相關(guān)明確教

問題材設(shè)計

探1?板書1三、核外電子排布與原這部分

究子半徑內(nèi)容是

［閱讀］

新要探討

1、原子半徑

知［理解］核外電

［展示問題］(用powerpoint幻子排

［交流］

燈展示)布、原

［回答］(1)人們假定原子子半

(1)原子半徑的涵義是什

的核外電子從原子核附

徑、元

么？

近到離核很遠的地方出

素周期

(2)有哪些測定原子半徑的現(xiàn)是而形成一個球體，并表三者

方法？采用統(tǒng)計的方法來測定的關(guān)

它的半徑。系。使

(3)通常有幾種原子半徑？

學(xué)生明

(2)常用的方法是根據(jù)

［板書］(1)原子半徑的涵義

白利用

固態(tài)單質(zhì)的密度算出

一定的

(2)測定原子半徑的方法lmol原子的體積，再除

方法，

以阿伏加德羅常數(shù)，得到

(3)幾種原子半徑

原子半

一個原子在故態(tài)單質(zhì)中

［講解］依據(jù)量子力學(xué)理論，原徑是可

平均占有的體積，進而得

子的核外電子從原子附近到到其半原子徑。另一種常測的

離核很遠的地方都有可能出

用的方法是，指定化合物

現(xiàn)，因此原子并不是一個明確

中兩個相鄰原子的核間

“邊界”的實體，這就是說，

距為兩個原子的半徑之

原子并沒有真正意義上的半和，在通過實驗的方法來

徑。但是由于核外電子運動的測定分子或固體中原子

區(qū)域大小對于元素原子的性之間的核間距，從而求得

質(zhì)有很大的影響，為了便于討相關(guān)原子的原子半徑。

論這方面的問題人們便假定

(3)一是共價半徑，由

原子是一個球體，并采用統(tǒng)計

共價分子或原子晶體中

的方法來測定它的半徑。

的核間距計算得出；二是

觀測定原子半徑的方法之一金屬半徑由金屬晶體中

察

是利用阿伏加德羅常數(shù)；另一的原子之間的最短距離

思

方法測兩個相鄰原子的核間計算得出。三是范德華半

考

距徑，由分子晶體中共價分

子之間的最短距離計算

［展示］flash課件展示三種原

得出。

子半徑

［設(shè)疑過渡］觀察圖

探1—2—12,

你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？請同學(xué)［自主探究］

究

們自學(xué)“原子半徑的周期性變

新

［完成問題］

化”這一內(nèi)容，完成下面問題使學(xué)生

知

(用powerpoint幻燈展示自［自我糾正］進一步

學(xué)問題)認識到

1、稀有氣體元素；逐漸

原子半

1、一般說，同一周期中，減小；電子；正電荷；電

除—外，隨著元素序數(shù)的增子；同一層上；電子；電徑的周

大，元素的原子半徑從左到子間；核電荷核；對外層期性變

右______o這是因為每增加一電子的有效吸引；逐漸減化是由

個—，原子核中相應(yīng)增加一??；逐漸增大；電子層；于核外

個____o由于增加的—分布核電荷；電子；電子間電子排

在______，所以增加的—產(chǎn)布引起

生的_____排斥作用小的。同

于—增加2、同一周期（如第4周時，通

期）的過渡元素，自左至過分析

導(dǎo)致的________作用，結(jié)果使

右原子半徑的減小幅度同族、

原子半徑。對同主族元素的原

越來越?。ú幻黠@）。這同周期

子來說，隨著原子序數(shù)的逐漸

是因為增加的電子都分不同的

增大，原子半徑自上而

布在（n-1）d的軌道上，變化，

下。這是因為的依

歸它對外層電子的排斥作對學(xué)生

次增加，使—增加對所

納用與核電荷增加帶來的進行辨

施加的影響處于次要地

整對電子的有效吸引作用證唯物

位，的排斥作用占了主要

理大致相當(dāng)。主義教

地位。

育。引

3、吸引電子的凈正電荷

2、同一周期過渡元素原子半導(dǎo)學(xué)生

為有效核電荷

徑的變化是否明顯？為什討論同

么？周期，

同主族

3、什么是有效核電荷？［理解］元素隨

原子序

遷［提問］［頓悟］

數(shù)增加

移

［點評］原子半

應(yīng)

徑的變

用「板書1(1)同一周期，由于

化規(guī)

有效核電荷增加，原子半徑從

律。要

左到右逐漸減??；

引導(dǎo)學(xué)

(