【配套K12】[学习]四川省宜宾市一中2017-2018学年度高中化学上学期第十三周 物质结构教学设

物质结构
相关知识回顾（必修2）
1. 原子序数：含义： （1） 原子序数与构成原子的粒子间的关系：
原子序数＝ ＝ ＝ ＝ 。

（3）原子组成的
表示方法
a. 原子符号： A
z X A z b. 原子结构示意图： c.电子式：
d.符号 表示的意义： A B C D E （4）特殊结构微粒汇总：
无电子微粒 无中子微粒
2e-微粒 8e-微粒
10e-微粒
18e-微粒 2. 元素周期表：（1）编排原则：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行叫周
期；再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序有上到下排成纵行，叫族。

（2）结构： 各周期元素的种数 0族元素的原子序数
第一周期 2 2
第二周期
8 10
第三周期 8 18
第四周期 18 36
第五周期 18 54 第六周期 32 86
不完全周期 第七周期 26 118
②族 族序数 罗马数字 用表示；主族用 A 表示；副族用 B 表示。

主族 7个
副族 7 个
第VIII 族是第8、9、10纵行 零族是第 18 纵行
阿拉伯数字：1 2 3 4 5 6 7 8
罗马数字： I II III IV V VI VII VIII
（3）元素周期表与原子结构的关系：
①周期序数＝电子层数②主族序数＝原子最外层电子数＝元素最高正化合价数
(4)元素族的别称：①第ⅠA族：碱金属第ⅠIA族：碱土金属②第ⅦA 族：卤族元素
③第0族：稀有气体元素
3、有关概念：
（1）质量数：
（2）质量数（）＝（）＋（）
（3）元素：具有相同的原子的总称。

（4）核素：具有一定数目的和一定数目的原子。

（5）同位素：相同而不同的同一元素的原子，互称同位素。

（6）同位素的性质：①同位素的化学性质几乎完全相同②在天然存在的某种元素里，无论是游离态还是化合态，各种元素所占的百分比是不变的。

（7）元素的相对原子质量：
a、某种核素的相对原子质量＝
b、元素的相对原子质量＝
练习：用A质子数B中子数C核外电子数D最外层电子数E电子层数填下列空格。

①原子种类由决定②元素种类由决定
③元素有无同位素由决定④同位素相对原子质量由决定
⑤元素原子半径由决定⑥元素的化合价由决定
⑦元素的化学性质由决定
4、元素周期律：
（1）原子核外电子的排布：电子层。

分别用n＝或来表示从内到外的电子层。

（2）排布原理：核外电子一般总是尽先从排起，当一层充满后再填充。

5、判断元素金属性或非金属性的强弱的依据
6、比较微粒半径的大小
（1）核电荷数相同的微粒，电子数越多，则半径越
如: H+＜H＜H-; Fe ＞ Fe2+＞ Fe3+ Na+ Na; Cl Cl-（2）电子数相同的微粒，核电荷数越多则半径越．如：
①与He电子层结构相同的微粒: H-＞Li+＞Be2+
②与Ne电子层结构相同的微粒：O2-＞F-＞Na+＞Mg2+＞Al3+
③与Ar电子层结构相同的微粒: S2-＞Cl-＞K+＞Ca2+
7、电子数和核电荷数都不同的微粒：
(1)同主族的元素,半径从上到下
(2)同周期:原子半径从左到右递减.如：Na Cl Cl- Na+
(3)比较Ge、P、O的半径大小
8、核外电子排布的规律：
（1）
（2）
（3）
第一章原子结构与性质
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：
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
[课堂练习]
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、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）E K E N E L E M，
（2）E3S E2S E4S E1S，
（3）E3S E3d E2P E4f。

6、A元素原子的M电子层比次外层少2个电子。

B元素原子核外L层电子数比最外层多7个电子。

（1）A元素的元素符号是，B元素的原子结构示意图为________________；
（2）A、B两元素形成化合物的化学式及名称分别是__ _____
第一节原子结构：(第二课时)
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
子数之和等于M、N层电子数之和；C元素形成的C2＋离子与氖原子的核外电子排布完全相同，D原子核外比C原子核外多5个电子。

则
（1）A元素在周期表中的位置是，B元素的原子序数为；
（2）写出C和D的单质发生反应的化学方程式。

〖引入〗电子在核外空间运动，能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢？
4、电子云和原子轨道：
(1)电子运动的特点：①质量极小②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运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。

概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。

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P x、P y、P z为符号。

P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。

s电子的原子轨道都是球形的(原子核位于球心)，能层序数，2越大，原子轨道的半径越大。

这是由于1s，2s，3s……电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。

这是不难理解的，打个比喻，神州五号必须依靠推动(提供能量)才能克服地球引力上天，2s电子比1s电子能量高，克服原子
核的吸引在离核更远的空间出现的概率就比1s大，因而2s电子云必然比1s电子云更扩散。

(2) [重点难点]泡利原理和洪特规则
量子力学告诉我们：ns能级各有一个轨道，np能级各有3个轨道，nd能级各有5个轨道，nf能级各有7个轨道.而每个轨道里最多能容纳2个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“↑↓”
来表示。

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〗写出5、6、7、8、9
号元素核外电子排布轨道式。

并记住各主族元素最外层电子排布轨道式的特点：(成对电子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道。

〖思考〗下列表示的是第二周期中一些原子的核外电子排布，请说出每种符号的意义及从中获得的一些信息。

〖思考〗写出24号、29号元素的电子排布式，价电子排布轨道式，阅读周期表，比较有什么不同，为什么？从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。

它们是否符合构造原理?
2．电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成[Ne]3S1。

试问：上式方括号里的符号的意义是什么？你能仿照钠原子的简化电子排布式写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式吗?
洪特规则的特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。

课堂练习
1、用轨道表示式表示下列原子的价电子排布。

(1)N (2)Cl (3)O (4)Mg
2、以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。

试判断，哪些违反了泡利不相容原理，
哪些违反了洪特规则。

违反泡利不相容原理的有，违反洪特规则的有。

3、下列原子的外围电子排布中，那一种状态的能量较低？试说明理由。

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(1)氮原子：A ． 2s 2p 2s 2p
；
(2)钠原子：A ．3s 1 B ．3p 1
；
(3)铬原子：A ．3d 54s 1 B ．3d 44s 2。

4、核外电子排布式和轨道表示式是表示原子核外电子排布的两种不同方式。

请你比较这两种表示方式的
共同点和不同点。