《原子结构与元素的性质》教案示例

揭阳邱金元纪念中学 蔡若容

一、教学内容

本节课是人教版化学选修3第一章第二节的教学内容，是在必修2第一章《物质结构 元素周期律》, 选修3第一章第一节《原子结构》基础上进一步认识原子结构与元素性质的关系。

本节教学内容分为两部分：第一部分在复习原子结构及元素周期表相关知识的基础上，从原子核外电子排布的特点出发，结合元素周期表进一步探究元素在周期表中的位置与原子结构的关系。第二部分在复习元素的核外电子排布、元素的主要化合价、元素的金属性与非金属性变化的基础上，进一步从原子半径、电离能以及电负性等方面探究元素性质的周期性变化规律。本节教学需要三个课时，本教学设计是第一课时的内容。

二、教学对象分析

1、 知识技能方面：学生已学习了原子结构及元素周期表的相关知识和元素的核外电子排布、元素的主要化合价、元素的金属性与非金属性变化，具备了学习本节教学内容的基本理论知识，有一定的知识基础。

2、 学习方法方面：在必修2第一章《物质结构 元素周期律》的学习过程中已经初步掌握了理论知识的学习方法──逻辑推理法、抽象思维法、总结归纳法，具有一定的学习方法基础。

三、设计思想

总的思路是通过复习原子结构及元素周期表的相关知识引入新知识的学习，然后设置问题引导学生进一步探究原子结构与元素周期表的关系，再结合教材中的“科学探究”引导学生进行问题探究，最后在学生讨论交流的基础上，总结归纳元素的外围电子排布的特征与元素周期表结构的关系。根据新课标的要求，本人在教学的过程中采用探究法，坚持以人为本的宗旨，注重对学生进行科学方法的训练和科学思维的培养，提高学生的逻辑推理能力以及分析问题、解决问题、总结规律的能力。

四、教学目标

1. 知识与技能：（1）了解元素原子核外电子排布的周期性变化规律；（2）了解元素周期表的结构；（3）了解元素周期表与原子结构的关系。

2. 过程与方法：通过问题探究和讨论交流，进一步掌握化学理论知识的学习方法──逻辑推理法、抽象思维法、总结归纳法。

3. 情感态度与价值观：学生在问题探究的过程中，同时把自己融入科学活动和科学思维中，体验科学研究的过程和认知的规律性，在认识上和思想方法上都得到提升。

五、教学的重点和难点

1. 教学的重点：元素的原子结构与元素周期表结构的关系。

2. 教学的难点：元素周期表的分区。

六、教学过程

七、学习评价设计
纸笔评价：
（1）课堂练习
1.门捷列夫周期表中第一、第二、三、四、五、六周期分别含有的元素种数是 _____、_____、_____、_____、_____、_____ 。

2.已知某元素A的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p³，则A元素处于____周期____族。
3.元素周期表中第IIIA族位于第____列，ds区位于第____列和第____列，d区从第____列开始，到第____列结束。
4.写出34号元素和23号元素的价电子层排布式。
5.第三周期元素中，基态原子轨道表示式中存在着空轨道的元素有（  ）种。
A . 1         B. 2             C. 3           D. 4
6.相邻两周期的两个同主族元素，其质子数相差的数目不可能为（  ）。
A. 2          B. 8            C. 18          D.16
7.下列说法正确的是（　）。
A.第4 、5 、6周期的B族元素均为10个
   B.相同主族元素的价电子层排布一定相同
   C.第三和第四周期的相同主族元素的原子序数一定相差18
   D.过渡元素位于周期表的第3到第12纵列
课外练习及拓展训练题
1.下列说法正确的是（  ）。
A. 基态时，相同周期的两种元素原子所含的能级和能层是一样的。
B．基态时，稀有气体元素原子的价层电子数都为8。
C．基态时，同种元素的原子和离子的轨道排布式一样。
D．非金属元素原子的d轨道一定不填充电子或填满电子。
2．下列表示元素的基态原子的电子排布式，其中表示的元素属于第三周期的元素的是（   ）。

A．1s²2s¹     B.1s²2s²2p⁵     C.1s²2s²2p⁶3s²     D.1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

3．基态原子的最外层电子排布式为ns1的元素一定是（   ）。
A．非金属元素    B.金属元素    C.主族元素    D.非金属元素或金属元素
4.基态原子所含能级种类相同的是(    )。
A.第一周期元素和第三周期元素    B.H、O    C.Li、Na    D.S、Cl
5．下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是（   ）。
A.吸氢材料镧镍合金                     B.半导体材料砷化镓
C.高温结构陶瓷材料氮化硅              D.透明陶瓷材料硒化锌
6．门捷列夫周期表中每一周期的第一个元素（除第一周期外）都是_________元素，每一周期的最后一个元素（除第七周期外）都是__________元素。
7．氦元素可表示为：2He，请写出其它稀有气体元素的表示方法。
 ________________________________________________________。
8.假设一个轨道只能容纳一个电子,则前四个稀有气体元素的原子序数分别为:________ 、________、_________、_________。
9．已知元素周期表中第一、二、三、四、五、六、七周期中所含元素种类（假设第七周期已排满）分别是2、8、8、18、18、32、32，由此可知116号元素处于周期表第________周期，第___________族，其电子排布式为______________。
10．根据构造原理，解释为什么元素周期表中，第一、二、三、四、五、六、七周期含有元素的数目分别是2、8、8、18、18、32、32？
11．元素周期表中，第四周期第IIA族和第IIIA族之间为什么存在10种元素，第三周期第IIA族和第IIIA族元素之间却没有别的元素？用构造原理解释。

2、 表现性评价：
    表现性评价反映了学生学习本节知识的过程情况如何，是否达到情感态度与价值观目标。表现性评价的依据是学生在问题探究的过程中表现出来的情感态度和对知识的整合能力，能否把自己融入科学活动和科学思维中，体验科学研究的过程和认知的规律性。如果说纸笔评价是对学生学业的量化评价的话，表现性评价则是对学生学业的质性评价。
    在本节课的教学过程当中，由浅入深不断地设置问题，引导学生进行讨论探究，让学生主动参与知识探究的全过程。从学生的表现和反馈情况来看，基本上能达到预定的教学目标要求。

八、本教学设计的特点
1、重视新旧知识的密切联系。
2、简明扼要，抓主线。
3、学生探究活动为主，教师讲解引导为辅。
4、突出重点，突破难点。
九、教学反思
     原子结构与元素的性质是中学化学重要的基础理论，是整个中学化学教材中的重点内容。教材内容较抽象，理论性强，在教学过程中要注重学习方法的指导，做到“授之以渔”。与原教材相比较，原教材比较注重知识的传授，强调接受形学习；新课程强调使学生形成积极主动的学习态度，使获得知识与技能的过程成为学生学会学习和形成正确价值观的过程。因此，在实施教学的过程当中，应该创造一切条件让学生主动参与知识探究的全过程 ，对学生进行科学方法的训练和科学思维的培养，提高学生的科学素养。

参考答案：

（1）课堂练习

1. 2,8,8,18,18,32    2. 三,第VA    3. 13,11,12,3,10   4. 4s²4p⁴  3d³4s²     5.B   6.D   7.BD

（2）课外练习及拓展训练题

  1.D  2.C   3.D     4.D   5.D  

6.碱金属,稀有气体元素   

7.₁₀Ne,₁₈Ar ,₃₆Kr, ₅₄Xe,₈₆Rn   

8. 1,5,9,18   

9.七 , VIA , [Rn]5f¹⁴6d¹⁰7s²7p⁴

10．分析：第二周期与第一周期相比、第三周期与第二周期相比都多了s、p二个能级，第四周期与第三周期相比多了s、p、d、三个能级......而s、p、d、f能级所能容纳的最多电子数分别为2、6、10、14，故......

11．提示：3d能级的能量高于4s，低于4p 。

——摘自人教网

第二篇：《原子结构与性质》教案

第一节 原子结构

第一课时

知识与技能：

1、进一步认识原子核外电子的分层排布

2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系

3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系

4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义

5、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布

6、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布

方法和过程：

复习和沿伸、类比和归纳、能层类比楼层，能级类比楼梯。

情感和价值观：充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程。 教学过程：

1、原子结构理论发展

从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。

现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。

〖复习〗必修中学习的原子核外电子排布规律：

核外电子排布的尸般规律

(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次

排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。

(2)原子核外各电子层最多容纳29’个电子。

(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电

子)。

(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒

数第三层电子数目不能超过32个。

说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层

时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子

〖思考〗这些规律是如何归纳出来的呢？

2、能层与能级

由必修的知识，我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为：

第一、二、三、四、五、六、七……能层

符号表示 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q……

能量由低到高

例如：钠原子有11个电子，分布在三个不同的能层上，第一层2个电子，第二层8个电子，第三层1个电子。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。理论研究证明，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下：

1

能 层 一 二 三 四 五 六 七……

符 号 K L M N O P Q……

最多电子数 2 8 18 32 50……

即每层所容纳的最多电子数是：2n2(n：能层的序数)

但是同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(S、P、d、F)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。

能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：

能 层 K L M N O ……

能 级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ……

最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ……

各能层电子数 2 8 18 32 50 ……

（1） 每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……

（2） 任一能层，能级数=能层序数

（3） s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍

3、构造原理

根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布。

即电子所排的能级顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… 元素原子的电子排布：（1—36号）

氢 H 1s1

……

钠 Na 1s22s22p63s1

……

钾 K 1s22s22p63s23p64s1 【Ar】4s1

……

有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差，如：

铬 24Cr [Ar]3d54s1

铜 29Cu [Ar]3d104s1

[练习]

1、写出17Cl（氯）、21Sc(钪)、35Br（溴）的电子排布

氯：1s22s22p63s23p5

钪：1s22s22p63s23p63d14s2

溴：1s22s22p63s23p63d104s24p5

根据构造原理只要我们知道原子序数，就可以写出元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。

2、写出1—36号元素的核外电子排布式。

3、写出1—36号元素的简化核外电子排布式。

总结并记住书写方法。

4、画出下列原子的结构示意图：Be、N、Na、Ne、Mg

回答下列问题：

在这些元素的原子中，最外层电子数大于次外层电子数的有 ，最外层电子数与次 2

外层电子数相等的有 ，最外层电子数与电子层数相等的有 ；

L层电子数达到最多的有 ，K层与M层电子数相等的有 。

5

知识与技能：

1、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布

2、能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布

3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理

4、知道原子的基态和激发态的涵义

5、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用

教学过程：

〖课前练习〗

1、理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以

分成不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下：

(1)根据 的不同，原子核外电子可以分成不同的能层，每个能层上所能排布的最多电子

数为 ，除K层外，其他能层作最外层时，最多只能有 电子。

（2）从上表中可以发现许多的规律，如s能级上只能容纳2个电子，每个能层上的能级数与 相等。请再写出一个规律 。

2、A、B、C、D均为主族元素，已知A原子L层上的电子数是K层的三倍；B元素的原子核外

K、L层上电运动空间极小 ③极高速运动。

因此，电子运动来能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。我们不可能像描述

宏观形象地称作电子云。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮

廓图成为原子轨道。

S的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。

P的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以Px、Py、Pz为符号。

P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。

一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利原理。

推理各电子层的轨道数和容纳的电子数。

当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这

个规则是洪特规则。

〖练习〗成[Ne]3S1。试问：上式方括号里的符号的意

1、以下能级符号正确的是（）

A.6s B.2d C.3f D.7p

2、下列个能层中不包含p能级的是（）

3

A.N B.M C.L D.K

3、下列符号代表一些能层或能级的能量，请将它们按能量由低到高的顺序排列：

（1）EK EN EL EM

（2）E3s E2s E4s E1s

（3）E3s E2d E2p E4f

4、下列关于1S电子在原子核外出现的概率分布图的说法中，正确的是（）

A、通常用小黑点来表示电子的多少

B、小黑点密表示在该核外空间的电子数多

C、小黑点密表示在该核外空间的单位体积内电子出现的概率大

D、通常用小黑点来表示电子绕核作高速圆周运动

第3课时

知识与技能：

1、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理

2、知道原子的基态和激发态的涵义

3、初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用

重点难点：

能量最低原理、基态、激发态、光谱

教学过程：

〖引入〗在日常生活中，我们看到许多可见光如灯光、霓虹灯光、激光、焰火与原子结构有什么关系呢？

创设问题情景：利用录像播放或计算机演示日常生活中的一些光现象，如霓虹灯光、激光、节日燃放的五彩缤纷的焰火等。

提出问题：这些光现象是怎样产生的?

问题探究：指导学生阅读教科书，引导学生从原子中电子能量变化的角度去认识光产生的原因。

问题解决：联系原子的电子排布所遵循的构造原理，理解原子基态、激发态与电子跃迁等概念，并利用这些概念解释光谱产生的原因。

应用反馈：举例说明光谱分析的应用，如科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦，化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量，还可以让学生在课后查阅光谱分析方法及应用的有关资料以扩展他们的知识面。

〖总结〗

原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 处于最低能量的原子叫做基态原子。

当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。

不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。

〖阅读分析〗分析教材p8发射光谱图和吸收光谱图，认识两种光谱的特点。

阅读p8科学史话，认识光谱的发展。

〖课堂练习〗

1、同一原子的基态和激发态相比较

A、基态时的能量比激发态时高 B、基态时比较稳定

4

C、基态时的能量比激发态时低 D、激发态时比较稳定

2、生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是

A、钢铁长期使用后生锈 B、节日里燃放的焰火

C、金属导线可以导电 D、卫生丸久置后消失

3、比较多电子原子中电子能量大小的依据是

A．元素原子的核电荷数 B．原子核外电子的多少

C．电子离原子核的远近 D．原子核外电子的大小

4、当氢原子中的电子从2p能级，向其他低能量能级跃迁时

A. 产生的光谱为吸收光谱

B. 产生的光谱为发射光谱

C. 产生的光谱线的条数可能是2 条

D. 电子的势能将升高.

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