高二化学选修3 原子结构与元素周期表(第一、二课时)

高二化学选修3 原子结构与元素周期表(第一、二课时)

知识与技能：

1.理解能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则，能用以上规则解释1~36号元素基态原

子的核外电子排布；

2.能根据基态原子的核外电子排布规则和基态原子的核外电子排布顺序图完成1~36号元素

基态原子的核外电子排布和价电子排布；

3.知道元素周期表中元素按周期划分的原因，族的划分与原子中价电子数目和价电子排布的

密切关系。

4.了解原子半径的周期性变化，能用原子结构的知识解释主族元素原子半径周期性变化的原

因；

5.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依据。

过程与方法：

通过书写1~18号元素的原子结构示意图进行联想质疑，从而尝试总结排布原则，理解能

量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则，在活动探究中学会1~36号原子的核外电子排布式

书写。第2、3课时也通过联想质疑、交流研讨、观察思考等栏目理清核外电子排布与元素周

期表，与原子半径等的关系。

情感、态度与价值观：

树立发展的认识观，积极参与活动探究培养个人处理事情的能力。

教学重难点：

认识能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则，了解核外电子排布与元素周期表的周期、

族划分的关系。

课型：新课

课时安排：3课时

（第一课时）

教学过程：

[基础梳理]

1 我们以前知道的原子核外电子的排布规律内容有：

（1）原子核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层理，然后由里向外逐步排布在能量逐渐升高的电

子层里，即先排满K层再排L层，排满L层再排M层┅┅┅

（2）每一层上最多容纳的电子数为个；

（3）最外层电子数不超过个（K层为最外层不超过个）；

（4）次外层电子数不超过个，倒数第三层电子数不超过个。

2 请画出 1 ～ 20号元素的原子结构示意图。

[联想质疑]

为什么第一层最多只能容纳两个电子，第二层最多只能容纳八个电子而不能容纳更多的电子呢？第三、四、五层及其他电子层最多可以容纳多少个电子？原子核外电子的排布与原子轨道有什么关系？

[引入新课] 通过上一节的学习，我们知道：电子在原子核外是按能量高低分层排布的，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。原子中的电子在各原子轨道上按能级分层排布，在化学上我们称为构造原理。下面我们要通过探究知道基态原子的核外电子的排布。[板书]一、基态原子的核外电子排布

[讲授]通过前面的学习我们知道了核外电子在原子轨道上的排布是从能量最低开始的，然后到能量较高的电子层，逐层递增的。也就是说要遵循能量最低原则的。比如氢原子的原子轨道有1s、2s、2p x、2p y、2p z等，其核外的惟一电子在通常情况下只能分布在能量最低的1s原子轨道上，电子排布式为1s1。也就是说用轨道符号前的数字表示该轨道属于第几电子层，用轨道符号右上角的数字表示该轨道中的电子数（通式为：nl x）。例如，原子C的电子排布式为

1s2s22p2。基态原子就是所有原子轨道中的电子还没有发生跃迁的原子，此时整个原子能量处于最低．

[板书]1.能量最低原则

[讲解]原则内容：通常情况下，电子总是尽先占有能量最低的轨道，只有当这些轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道，这就是构造原理。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，简称能量最低原则。打个比方，我们把地球比作原子核，把能力高的大雁、老鹰等鸟比作能量高的电子，把能力低的麻雀、小燕子等鸟比作能量低的电子。能力高的鸟常在离地面较高的天空飞翔，能力低的鸟常在离地面很低的地方活动。

[练习]请按能量由低到高的顺序写出各原子轨道。

[学生] 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f5g6s

[讲解]但从实验中得到的一般规律，却跟大家书写的不同，顺序为1s→2s→2p→3s→3p→4s →3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s…………大家可以看图1-2-2。

[板书]能量由低到高顺序：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p →7s……

[过渡]氦原子有两个原子，按照能量最低原则，两电子都应当排布在1s轨道上，电子排布式为1s2。如果用个圆圈（或方框、短线）表示满意一个给定量子数的原子轨道，这两个电子就有两种状态：自旋相同↑↑或自旋相反↑↓。事实确定，基态氦原子的电子排布是↑↓，这也是我们对电子在原子轨道上进行排布必须要遵循的另一个原则――泡利不相容原理。原理内容：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反；或者说，一个原子中不会存在四个量子数完全相同的电子。

［板书］2.泡利不相容原理

［讲解］在同一个原子轨道里的电子的自旋方向是不同的，电子自旋可以比喻成地球的自转，自旋只有两种方向：顺时针方向和逆时针方向。在一个原子中没有两个电子具有完全相同的四个量子数。因此一个s轨道最多只能有2个电子，p轨道最多可以容纳6个电子。按照这个原理，可得出第n电子层能容纳的电子总数为2n2个

［板书］一个原子轨道最多容纳２个电子且自旋方向必须相反

［交流研讨］C：最外层的p能级上有三个规道

可能写出的基态C原子最外层p能级上两个电子的可能排布：

①2p

②

③

④

p有3个轨道，而碳原子2p能层上只有两个电子，电子应优先分占，而不是挤入一个轨道，C 原子最外层p能级上两个电子的排布应如①所示，这就是洪特规则。