原子结构与元素周期表教案

原子结构与元素周期表教案

一教学目标

1.知识与技能目标：

①使学生理解能量最低原则,泡利不相容原理,洪特规则等核外电子排布的原则.

②使学生能完成１－３６号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布.

③使学生知道核外电子排布与周期表中周期,族划分的关系.

④使学生了解原子半径的周期性变化,并能用原子结构知识解释主族元素原子半径周期

性变化的原因

2.过程与方法目标：

通过学习,使学生明确原子结构的量子力学模型的建立使元素周期表的建立有了理论基

础.

3.情感态度与价值观

通过微观世界中核外电子所奉行的"法律"---电子排布原则的认识,发展学生学习化

学的兴趣,感受微观世界的奇妙与和谐.

二教学重点和难点：

原子核外电子排布三原则,核外电子排布与原子半径,周期表中周期,族划分的关系.

核外电子排布式,价电子排布式,轨道表示式的书写.

三教学方法：

活动·探究法,学案导学法,联想对比法,自学阅读法,图表法等

四教学过程

〔第1课时〕

[新课引入]俗话说,没有规矩不成方圆,不管是自然界还是人类社会,都有自己的规律和

规则,我们可以简单看这几张图片,交通有交通规则,停车场有停车场的规矩,就连一个

小小的鞋盒,也有自己的规矩.通过第一节"原子结构模型"的学习,我们知道原子核外有

不同的原子轨道,那么电子在这些原子轨道上是如何排布的呢？有没有自己的规则和规

矩呢？当然有,是什么呢？通过我们教材第二节《原子结构与元素周期表》,大家就会了

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解这一微观世界的"法律".

[活动探究] 1-18号元素的基态原子的电子排布

[提问]为什么你的基态原子的核外电子是这样排布的,排布原则是什么？

[自学阅读]阅读基态原子的核外电子排布三原则5分钟.

[学案导学] 见附页

[设问]为什么基态原子的核外电子排布要符合此三原则呢

[师讲]自然界有一普遍规律：能量越低越稳定,不管是能量最低原理还是泡利不相容原

理,洪特规则,它们的基本要求还是稳定.

[投影]耸入云天的浮天阁

[师讲]通过这张图片,我们可以很清楚的看出生活中随处都有类似的例子,和我们微观

世界的规则不谋而合.浮天阁台阶对应能量最低原理,想休息,想稳定,在这高高的楼梯

上,你最愿意选择什么地方呢？当然是最低处的台阶.基态原子的 电子同样也是能量越

低越稳定,为了稳定它们总是尽可能把原子排在能量低的电子层里.如氢原子的电子排

布式为1s.那多电子原子的电子如何排布呢？

[生答]按能量由低到高的顺序排布

[师讲]那么原子轨道的能量高低顺序是什么呢？

[投影]展示原子轨道能量高低顺序图,并指出能级交错现象.

[师讲]装有鞋子的鞋盒可以直观的看为泡利不相容原理,一个鞋盒最多容纳两个鞋子,且

方向相反.井然有序的停车场,你看车辆尽可能分占不同的车位,方向相同,这样才能使

整个停车场稳定有序,多像洪特规则.

[投影] 自选相反的鞋子,井然有序的停车场

[归纳总结] 1.基态原子:处于能量最低状态下的原子

2、基态原子的核外电子排布

原子核外电子的排布所遵循的三大原则：① 能量最低原则

电子先占据能量低的轨道,再依次进入能量高的轨道

② 泡利不相容原理

每个轨道最多容纳两个自旋状态相反的电子

③ 洪特规则

电子在能量相同的轨道上排布时,应尽可能分占不同的轨道,且自旋状态相同

[思考]请写出氯原子的原子结构示意图,根据你的书写请思考,该示意图能否清楚表示

各原子轨道电子排布情况？如不能,用什么样的方法才能清楚表示呢？

[师讲]电子排布式可简单写为nlx,其中n为电子层数,x为电子数,角量子数l用其对应

的符号表示.

轨道表示式用小圆圈表示一个给定量子数n,l,m的原子轨道,用箭头来区别ms不同的电

子,如：氦原子的轨道表示式

[练习]书写1~18号元素的基态原子的电子排布式

以氯原子为例比较电子排布式、轨道表示式、原子结构示意图书写的不同

[过渡]在以上书写中大家肯定有一种感觉,写着麻烦,有没有简单点的表示方法呢？

[师讲] 33号砷As：[Ar]3d4s4p；34号硒Se：[Ar]3d4s4p；

10231024

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1

35号溴Br：[Ar] 3d4s4p

1025

[练习]依据核外电子排布原则,请试着写出19-36号元素的基态原子的电子排布

[阅读]教材P13方法导引

[讨论]依据核外电子排布原则,请试着写出19-36号元素的基态原子的电子排布式

[师讲]洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状

态时,体系能量最低,原子最稳定.

[学生活动]看图1-2-5基态铁原子的能级和核外电子排布示意图

[提问]为什么铁元素的常见价态是+2,+3价

[师讲]价电子的概念,价电子排布式

[练习]价电子指的是,元素的化学性质与密切相关.

价电子排布式：例如Na Cl Cr Fe

[典例解析]某元素原子共有5个价电子,其中一个价电子的四个量子数为＝3, ＝2,

nlm

＝2, s＝+1/2.试写出该元素原子核外电子排布式

m

[课外思考]高一时通过必修2的学习,我们已经了解元素周期表,请回忆复习有关知识,

并根据前36号元素的核外电子排布思考它们为什么处在元素周期表相应的位置 ？

〔第二课时〕

[投影] 元素周期表结构

[联系质疑]回想必修2中有关知识,原子结构中最外层电子数=主族序数,电子层数=周

期数,这是为什么呢？观察图1-2-6元素周期表的轮廓图,试想元素周期表中电子排布

与周期,族划分的内在联系.周期和族的划分与原子的核外电子排布有什么关系呢

[投影]第二课时 二核外电子排布与元素周期表

[板书]1.核外电子排布与周期的划分

[师讲]鲍林近似能级图是多电子原子中外层能级高低的一般次序总结,图中小方框表示

原子轨道,能量相同的原子轨道连在一起,能量相近的原子轨道归为一组,属于同一能级

组.

[交流研讨]根据1-36号元素原子的电子排布,参照鲍林近似能级图,尝试分析原子中电

子排布与周期划分的内在联系.

[学案导学]见附页

[表格对比]能级组和周期的关系

[归纳总结]周期的划分与能级组有关,一个能级组对应一个周期,一个能级组所容纳的最

多电子数等于一个周期所包含的元素种数,主量子数〔n〕对应周期序数.周期表中的7

个周期分别对应7个能级组.

[过渡]周期的划分与能级组有关,族的划分跟什么有关呢？

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[板书]2.核外电子排布和族的划分

[观察思考]观察周期表中各族元素的价电子排布,分析其和族的划分的关系.

[学案导学] 见附页

[归纳总结]二核外电子排布与族的划分规律:由元素的价电子结构判断.

n周期XA族

2npX n周期<2+X>A族

3.dXnsY n周期B 族 ≤7>

X+Y>7时为n周期VIII族

4.d10nsX n周期XB族

2np6 n 周期 0族〔除氦外〕

[例题1]：指出下列元素是主族元素还是副族元素？位于周期表中第几周期？第几族？

⑴ 1s2s2p3s3p<2> [Kr] 4d5s5p

226241022

<3> [Ar] 3d4s <4> [Ar] 3d4s

32101

[例题2]：写出原子序数分别为23、33、38三种元素原子的电子排布,并判断它们在周

期表中的位置<周期、族>与元素名称.

[课堂练习]见投影

[拓展视野]核外电子排布与区的划分

[投影]表格展示s区,d区, ds区, p区在周期表中的位置和价电子排布.

[投影]展示周期表分区

第3课时

[过渡]周期表中周期,族的划分均和核外电子排布密切相关,那元素的原子半径和它是

否有关呢？

[板书]三、核外电子排布与原子半径

[联想质疑]根据以往所学,我们知道原子是一种客观实体,它的大小对其性质有重要的

影响.那么怎么测量原子半径,原子半径和核外电子排布有关吗,原子半径的变化是否有

规律可循?

[自学阅读] 教材P17-P18页

[提问检测]1.原子半径的概念,2.原子半径的测定3.原子半径的形式

[师讲]金属半径〔相邻两个金属原子核间距的一半〕、共价半径〔同种元素的两个原子

以共价单键结合时,原子核间距离的一半〕、范德华半径〔以分子间作用力结合的两个同

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种原子核间距的一半,主要针对的是稀有气体那些单原子分子,所以范德华半径都比较

大〕,所以一般有下列关系:

范得华半径>金属半径>共价半径

[板书]4、原子半径周期性变化

[学案导学]见附页

[投影]主族元素原子半径周期性变化示意图

[归纳总结]1〕同周期中,从左到右原子半径依次减小.

引力＞斥力,表现为吸引作用

2〕对于同主族元素的原子来说,自上而下,原子半径逐渐增大

引力＜斥力,表现为排斥作用

3〕同一周期的过渡元素,从左到右原子半径的减小幅度越来越小,即几乎不影响半径.

[投影]元素的原子半径与其相应的比例模型

[师讲]有效核电荷

[投影]本节精要概括

[师讲]核外电子排布的应用与练习

[课外作业]根据本节所学内容,查阅有关资料,以《对原子结构和元素周期表的新认识》

为 题或自拟题目,写一篇小论文.

附：学案

第一课时

（1） 能量最低原则：

核外电子总是尽先占有能量最低的轨道,然后再依次进入能量较高的轨道,这就是能

量最低原则.

角量子数l相同的能级,其能量次序由主量子数n决定,n值越,其能量越.如

EEEE.主量子数n相同,角量子数不同的能级,其能量随l的增大而,即发生"能级分

2p3p4p5p

裂"现象.如EEEE.主量子数和角量子数同时变化时,情况较复杂,后面再单独讨论.

4s4p4d4f

所以基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序是1s,,,3s,,┉.

（2） 泡利不相容原理：

泡利不相容原理可以简单叙述为：

〔3〕洪特规则：

洪特规则就是

.

[辨析]：电子排布式、轨道表示式、原子结构示意图

〔以氯原子为例〕

第二课时

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一 核外电子排布与周期的划分

3号原子的电子排布式为其最后一个电子排在第能级组上,该电子的主量子数

为 ,该原子的电子排布共层,属于周期表中的第周期,所以第一周期共种元素等

11号原子的电子排布式为其最后一个电子排在第能级组上,该电子的主量子数为,

该原子的电子排布共层,属于周期表中的第周期,所以第二周期共种元素.

19号原子的电子排布式为其最后一个电子排在第能级组上,该电子的主量子数为,

该原子的电子排布共层,属于周期表中的第周期,所以第三周期共种元素.

由此看来1~2号元素原子的电子只能排到第一能级组,它们属于第一周期,3~10号元

素原子的电子只能排到第能级组,它们属于第周期,该能级组内能容纳个电子,该周期内

有种元素,11~18号元素原子的电子只能排到第能级,它们属于第周期,该能级组内能容纳

个电子,该周期内有种元素.

二 核外电子排布与族的划分

第ⅣA族的价电子排布式为____,第ⅦA族的价电子排布式为____,所以主族的划

分与原子的和价电子排布密切相关,同主族元素的目相同.主族元素的 价电子全都排布

在最外层的轨道上.主族元素所在的族的序数等于该元素原子的 .等

对于过渡元素的原子,价电子排布为.

第ⅣB族的价电子排布式为____,第ⅦB族的价电子排布式为____, 虽然同一副族

内不同元素原子的不同,价电子数却基本相同,而且族的价电子的数目仍然与族序数相

同.例如,金属锰的价电子排布为3d54s2,价电子数为 ___ ,对应的族序数为ⅦB.

铁原子的价电子排布为_________, 属__族,镍原子的价电子排布为_________,属

__族,原子的价电子排布为〔n－1〕d6～8ns2的三个纵行统称为.

ⅠB和ⅡB的价电子排布式为________,它们族的划分则是根据轨道上是有1个还是

有2个电子来划分的

第三课时

〔1〕．同周期中,除稀有气体元素外,随着原子序数的增大,元素的原子半径,原因是增加电

子产生的小于核电荷数增加导致.

〔2〕．同主族元素,随着原子序数的逐渐增大,原子半径,因为电子层的增加,使核电荷数增

加对电子所施加的影响处于次要地位,占了主要地位.

〔3〕．同一周期的过渡元素,自左到右原子半径的减小幅度越来越小,因为增加的电子都

分布在内层d轨道上,它对与大致相当,使的变化幅度不大.

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