苏教版化学一原子结构模型的演变及原子核外电子排布教学设计

2024-06-17

苏教版化学一原子结构模型的演变及原子核外电子排布教学设计（共2篇）

苏教版化学一原子结构模型的演变及原子核外电子排布教学设计篇1

（教材：必修一第三单元）

【教学目标】

1、通过了解原子结构模型演变的历史，体会科学家探索原子结构的艰难过程；

2、了解部分典型元素原子的核外电子排布，并能用原子结构示意图来表示；

3、知道活泼金属和非金属原子在化学反应过程中通过得失电子使最外层达到稳定结构的事实，通过氧化镁的形成了解镁与氧气反应的本质。

【教学重难点】

重点：

1、用原子结构示意图来表示原子核外电子排布；

2、理解镁和氧气发生化学反应的本质。

难点：

1、简单原子核外电子排布规律；原子及离子结构示意图；

2、原子在化学反应中通过电子得失形成稳定结构。

【教学过程】

[导入] 面对如此丰富多彩的物质世界，大家有没有想过它们是由什么构成的呢？这就是我们今天要学习的内容“人类对原子结构的认识”。

那好，下面我们带着之前的问题先一起看几张简单的图片。[ppt展示及讲解]

由此可见，分子、离子、原子都是构成物质的微粒，是人的肉眼所看不到的，科学家们在实验研究的基础上，采用模型化的方法，揭示了原子结构的奥秘。[板书]

一、原子结构模型的演变 [讲解] 请同学们阅读书本P27-28页的“交流与讨论”，思考以下三个问题：

1、人类在认识原子结构的过程中经历了哪些阶段

2、哪些科学家为探索原子结构做出了重大贡献？

3、他们提出了哪些原子结构模型？

4、科学家是怎样探索原子结构的？一分钟后

[ppt展示及讲述] 最早的模型可以追溯到古希腊哲学家德谟克利特的原子说，但同时期以亚里士多德为代表的哲学家推崇的是“元素说”，德谟克利特因此受到迫害。原子结构的探索一度被阻碍。

后来道尔顿提出原子是构成物质的基本粒子，且不可再分，提出了“实心球模型”，但由于当时科学技术的不发达，道尔顿提出的原子结构模型多半处于想象，但也有符合科学研究基本原则的地方，所以是合理的想象。[板书] 道尔顿———— 实心球模型 [ppt展示及讲述] 经过很长一段时间，直到电子的发现，实心球模型才被打破。汤姆生发现原子中存在带负电荷的电子，为了保持原子的电中性，原子中就不可避免地分布着带着正电荷的微粒，电子像镶嵌在面包中的葡萄干那样处于正电荷的海洋中，这就是“葡萄干面包式”原子模型。[板书]

猜想

道尔顿————汤姆生————— 实心球模型

葡萄干面包式 [ppt展示及讲述] 随着科学实验技术的发展，卢瑟福根据α粒子散射实验和道尔顿、汤姆生有了冲突，那我们一起来看一下这个具有划时代意义的α粒子散射实验：1911年前后，卢瑟福把一高速运动的α离子射向一片极薄的金箔。他惊奇地发现，大多数α粒子畅通无阻地通过，就像金箔不存在一样，但也有极少数的α粒子发生偏转，或被笔直地弹回。

从中他得出三个结论：

1、原子中存在很大的空间。

2、原子中存在原子核且原子核带正电荷。

3、金箔中原子核的质量远大于α粒子的质量。

再结合人们对天体的认识提出了带核的原子结构模型，认为原子是由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，位于原子中心，电子带负电荷，在原子核周围做高速运动，就像行星围绕太阳运转一样。[板书]

猜想

α粒子散射实验

道尔顿————汤姆生————————卢瑟福———— 实心球模型

葡萄干面包式

空心球模型 [ppt展示及讲解] 最后，波尔想到如果按照卢瑟福的想法，电子在原子核外做高速运动，那么，电子很有可能会和原子核聚集到一起，所以波尔就对卢瑟福的原子模型进行了修正，在研究氢原子光谱时，他大胆地提出，原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动，在运动时既不放出能量也不吸收能量，这就是波尔的轨道原子模型。在你们的物理课上应该也已经接触到这方面的知识，相信对这样一个模型大家都不难理解。[板书]

猜想

α粒子散射实验

氢原子光谱

道尔顿————汤姆生————————卢瑟福——————波尔

实心球模型

葡萄干面包式

空心球模型

轨道原子模型 [过渡] 通过卢瑟福和波尔的实验研究所提出的原子结构模型，我们可以认为原子核外电子排布是分层排布的。

大家先来看一下这几个例子： [板书]

二、原子核外电子排布 [讲解] 大家来看一下Ne原子，它有什么特点呢？最里边的蓝色圆圈代表的是原子核，那么显然里面的数字就代表了原子核所带的电荷数，也就是核电荷数。我们已经知道了原子核外电子是分层排布的，所以外围的圆圈就代表了电子层，电子层上的小圆就是核外电子。

那么同学们有没有发现有些原子核外面只有一个电子层，有些有两个，甚至还有的有三个。

原子核外电子分层排布的规律。

（1）核外电子按能量高低分布在不同的电子层中。

（2）核外电子先分占在第一层，占满后才进入第二层，依次类推„„（3）原子核外各电子层最多容纳电子数为2n2个（4）最外电子层最多不超过8个。[过渡] 同学们可能也已经发现了，如果用像图1-27这样的图来表示核外电子排布是很麻烦的，那我们有什么方法可以简化表示原子的核外电子排布吗？为简便描述，我们引入原子结构示意图。[板书]

2、表示：原子结构示意图 [ppt展示及讲解] 最中间的圈代表原子核，外面的圈代表电子层，圈上的点代表电子。我们可以用原子结构示意图来简单得表示它们的核外电子排布。[师生共同互动完成] 我们试着一起来氯原子的结构示意图，先画一个圆圈，正号代表原子核带正电，核电荷数是17，弧线，第一个电子层，2个电子，弧线，第二个电子层，8个电子，接下来是第三个电子层，还剩下7个电子，排完了吧，这就是氯原子的原子结构示意图。[ppt展示] P元素，我们用一个圈表示原子核，它的核电荷数是15，“+”不能漏掉。第一层排了2个电子，第二层排了8个电子，第三层排了5个电子。电子层由内向外依次又叫K、L、M、N、O、P、Q，目前我们发现至第七层。请注意，它的能量是依次升高的。

下面我们就来练练手。请大家写出1-20号元素的原子结构示意图。刚开始允许你们翻阅化学书，但是课后请记忆前20号元素的原子序数，也就是核电荷数。吃饭前背两个可以增进食欲哦。

我们请同学A写前面三个，同学B写后面三个，其它同学在草稿纸上试着完成。[讲解]（黑板上刚刚A同学写的结构示意图）大家再来看，这是刚刚A同学写的He原子、Ne原子、Ar原子的原子结构示意图。我们发现它们都是稀有气体，而稀有气体又称为惰性气体，性质稳定。它们的原子结构示意图又有什么共同之处呢？ [回答] He原子最外层2个电子、Ne原子最外层8个电子、Ar原子最外层8个电子，都排满了。[讲解] 对。这就是我要说的一个新的概念：稳定结构。[板书] 3、8电子稳定结构 [讲解] 那稳定结构指的就是原子最外层有8个电子（He为2）处于稳定,既不容易失去电子又不容易得到电子。这儿提到的He为2指的是原子核外电子若只排满第一层时，两个电子即为稳定结构。

而在化学反应过程中，原子都存在形成8电子稳定结构的倾向。氧化镁的形成就是很好的例子。[ppt展示及讲解] 这两张图分别是Mg原子和O原子的原子结构示意图，Mg原子最外层有两个电子，要想达到两个8电子稳定结构，简单地方法就是失去两个电子变成带两个正电荷的镁离子，O原子的最外层是6个电子，显然只要得到两个电子形成带两个负电荷的氧离子就可以达到稳定结构。在达到反应条件时，镁最外层两个电子给了氧，分别变为Mg2+与O2-，二者由于电性作用结合在一起，就形成了稳定的MgO。

我们也可以仿照氧化镁的形成过程来写一下氯化钠的形成过程

先写出钠原子和氯原子的原子结构示意图，最终形成氯化钠，我们请C同学来把这张图完成一下。[回答] 钠原子最外层一个电子给了氯原子，分别变成钠离子和氯离子，二者由于电性作用结合在一起，就形成了稳定的氯化钠。[ppt展示及讲解] 思考一下：从氧化镁与氯化钠的形成过程中，你能得出什么结论？

氧化镁和氯化钠，分别含有镁元素和氧元素，钠元素和氯元素，而镁元素和钠元素是活泼金属元素，在反应中容易失去电子变成带正电荷的阳离子，并且阳离子所带正电荷的数目等于原子失去的电子的数目。氧元素和氯元素都是活泼非金属元素，在反应中容易得到电子变为带负电荷的阴离子，阴离子所带负电荷的数目等于原子得到的电子的数目。

由此我们可以得到这两个一般结论：

1、活泼金属元素的原子容易失去最外层上的电子变为带正电荷的阳离子，阳离子所带正电荷的数目等于原子失去的电子的数目。

2、活泼非金属元素的原子容易得到电子变为带负电荷的阴离子，阴离子所带负电荷的数目等于原子得到的电子的数目。

同时我们也发现这两个反应中发生变化的都是最外层电子，第三个结论就是： 3．化学反应中，原子核不发生变化，但原子的核外电子排布发生变化，主要是最外层的电子发生变化，故元素的化学性质主要决定于原子的最外层电子。

知道了这些之后，书本P30页的问题解决就不难完成了。三分钟后，[提问] 我们请D同学来说一下你的答案。[回答] Na2O、MgO、NaCl、MgCl2 [ppt展示及讲解] D同学回答地很好，我们刚刚了解的是氧化镁和氯化钠的形成过程，但是对于像氧化钠和氯化镁这样的A2B型和AB2型的分子的形成还是很模糊的，我们一起来看一下演示图形。

下面我们一起来看一下第二题完成表格 „„ [提问] 面对这张表格，我想请同学们思考一下，化合价、得失电子数目之间有什么关系呢？可以小组互相讨论一下，待会儿告诉我答案。[板书]

4、化合价与得失电子数目的关系 [师生互动一起回答] 在活泼金属与活泼非金属的反应中，金属元素的原子失去电子，表现为正化合价，非金属元素的原子得到电子，表现为负化合价。

归纳为一般结论就是：元素化合价在数值上等于原子失去或得到的电子数目（失为正，得为负）。[板书]

4、化合价与得失电子数目的关系

元素化合价在数值上等于原子失去或得到的电子数目（失为正，得为负）。[过渡] 这就是我们今天所讲的内容，下面我们来做几道题巩固一下。[课堂练习]