資源簡介

2.1原子核外電子的運動(第2課時)
一、核心素養發展目標
1.能舉例說明原子核外電子排布的構造原理;
2.能用電子排布式、軌道表示式表征1~36號元素基態原子的核外電子排布。
二、教學重點及難點
重點 電子排布式、軌道表示式表征1~36號元素基態原子的核外電子排布
難點 電子排布式、軌道表示式表征1~36號元素基態原子的核外電子排布
三、教學方法
講授法、討論法
四、教學工具
PPT
五、教學過程
【講述】原子核外電子運動狀態的描述涉及電子層、原子軌道和電子自旋。為了確定原子核外電子所處的原子軌道，人們需要討論原子核外電子排布。科學家經過研究發現，電子是按順序填充的，填滿一個能級之后再填下一個能級，這種規律稱為構造原理。
【講述】1、能量最低原理
原子核外電子先占據能量低的軌道，然后依次進入能量較高的軌道，這樣使整個原子處于能量最低的狀態，從而滿足能量最低原理。
【展示】原子軌道圖
【講述】構造原理中的能級順序,其實質是各能級能量由低到高的順序。
絕大多數原子核外電子的填充順序符合構造原理中的能級順序
【展示】核外電子填充順序圖
【生】核外電子填充順序：1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s---4f---5d---6p---7s---5f—6d
【講述】1、電子所排的軌道順序：
1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d
2、各軌道的能量高低順序：ns<(n-2)f<(n-1)d存在著能級交錯：能級交錯是指電子層數較大的某些軌道的能量反而低于電子層數較少的某些軌道能量的現象。從第4電子層開始出現此現象。
如：E4s【問】根據核外電子在能層中的排布規律，畫出Ar的原子結構示意圖。
【生】獨立完成。
【展示】Ar的原子結構示意圖和能級電子排布圖
【講述】 核外電子在能級中的排布順序：電子首先填入能量最低的1s能級，直至將該能級填滿。
在1s、2s能級填滿后，電子填入2p能級，直至2p能級填滿……
1s → 2s → 2p → 3s → 3p
【問】根據核外電子在能層中的排布規律，畫出K的原子結構示意圖。分析K中電子填入的能量最高的能級，并說明判斷的依據。
【生】獨立完成。
【展示】K的原子結構示意圖和能級電子排布圖
【講述】1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s
電子排布式
是用核外電子分布的能級及各能級上的電子數來表示電子排布的式子。
表示方法：n s x
例：基態原子電子排布式
H 1s1
C 1s22s22p2
“三步法”書寫電子排布式
構造原理是書寫基態原子電子排布式的依據。
第一步：按照構造原理寫出電子填入能級的順序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s……
第二步：根據各能級容納的電子數填充電子。
第三步：去掉空能級，并按照能層順序排列即可得到電子排布式。
【問】寫出鈉、氬、鉀的電子排布式
【生】獨立完成。
【展示】鈉、氬、鉀的電子排布式。
【問】Fe原子序數為26，如何寫基態原子電子排布式？
【生】1s2 2s22p6 3s23p6 3d64s2
【展示】能級交錯的動畫
【講述】電子排布式書寫注意：
1、在書寫電子排布式時，電子層序數小的能級要寫在左邊，不能按填充順序寫。
2、充入電子時按構造原理，而書寫時按電子層次序！
為了避免電子排布式書寫過繁，可以把內層電子已達到稀有氣體結構的部分寫成“原子實”，以稀有氣體的元素符號外加方括號表示。
如：Na [Ne]3s1
【問】寫出K 和Fe簡化電子排布式
【生】獨立完成
【展示】K 和Fe簡化電子排布式。
2、泡利不相容原理
【講述】每個原子軌道最多容納兩個自旋狀態不同的電子。
1、每一種運動狀態的電子只有一個。
2、由于每一個原子軌道包括兩種運動狀態，所以每一個原子軌道最多只能容納兩個自旋方向相反的電子。
3、因為s、p、d、f軌道的原子軌道數分別為1，3，5，7個，所以s、p、d、f各原子軌道分別最多能容納2，6，10，14個電子。
【展示】
【講述】軌道表示式
軌道表示式又稱電子排布圖,即將每一個原子軌道用一個方框表示,在方框內標明基態原子核外電子分布的式子，是表述電子排布的一種圖式。
【展示】鈉的軌道表示式
方框(也可用圓圈)表示原子軌道，能量相同的原子軌道的方框相連。
各軌道按照離核由近到遠，從左到右依次排列。
用箭頭表示處于特定自旋方向的電子。
【問】寫出氫氦鋰鈹硼的基態原子可能的軌道表示式
【生】獨立完成。
【展示】氫氦鋰鈹硼的基態原子軌道表示式
【講述】3、洪特規則
原子核外電子在能量相同的各個軌道上排布時，電子盡可能分占在不同的原子軌道上，且自旋狀態相同，這樣整個原子的能量最低，這個規則稱為洪特規則。
【問】寫出基態碳原子可能的軌道表示式
【生】獨立完成。
【展示】基態碳原子正確的軌道表示式。
【講述】洪特規則特例
譜實驗發現，能量相同的原子軌道在全滿、半滿和全空條件時，體系能量較低，原子較穩定。
相對穩定的狀態：全充滿：p6、d10、f14，半充滿:p3、d5、f7，全空:p0、d0、f0。
【問】寫出 24Cr 軌道表示式
【生】獨立完成。
【展示】24Cr 軌道表示式
有兩組半滿的原子軌道
【問】以軌道表示式來寫出鉻、銅電子排布式
【生】獨立完成
【展示】鉻、銅電子排布式
【展示】鐵原子的電子排布圖動畫
【問】寫出Fe2+、Fe3+的軌道表示式
【生】獨立完成
【展示】
【講述】在化學反應中，一般是原子的外圍電子（對于主族元素的原子而言，外圍電子就是最外層電子）發生變化。所以，描述原子核外電子排布時，也可以僅寫出原子的外圍電子排布式（價層電子排布式）。
價電子的位置：
ⅰ對于主族元素和零族元素來說，價電子就是最外層電子
表示方法：nsx或nsxnpy
例如：Cl的價層電子排布式為3s23p5
ⅱ對于副族和第VIII族元素來說，價電子除最外層電子外，還可能包括次外層電子
表示方法：(n-1)dxnsy 或 ndx (鈀4d10) 或 (n-2)fx(n-1)dynsz或(n-2)fxnsy
例如：Cr的價層電子排布式為3d54s1。
【展示】1~36號元素的原子外圍電子排布
【問】找出Na、Al、Fe、Mn、Br、Kr價層電子排布式
【生】小組合作完成。
【問】寫出29Cu的價層電子排布式和價層電子軌道表示式（價層電子排布圖）
【生】獨立完成
【講述】基態原子核外電子排布的表示方法，以硫(S)為舉例
七圖式：原子結構示意圖、電子式、電子排布式、簡化電子排布式、價電子排布式、電子排布圖、價層電子排布圖。
【講述】
二、原子光譜
在通常情況下，原子核外電子的排布總是使整個原子處于能量最低的狀態。
【展示】基態氫原子圖
【講述】基態氫原子：處于能量最低狀態的氫原子。
【展示】激發態氫原子圖
【講述】基態原子吸收能量，其中的電子會發生躍遷，由于電子躍遷，原子處于比基態能量高的狀態，形成激發態原子。
不同原子的電子發生躍遷時可以吸收不同的光，用光譜儀可以攝取各種原子吸收光譜。
【展示】激發態氫原子電子躍遷圖
【講述】當電子從較高能量的狀態躍遷至較低能量的狀態，乃至基態時，會釋放能量。
【展示】激發態氫原子電子躍遷釋放光圖
【講述】光是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。
不同原子的電子發生躍遷時可以發射不同的光，用光譜儀可以攝取各種原子的發射光譜。
【展示】鋰、氦、汞的發射光譜和鋰、氦、汞的吸收光譜
【講述】各種原子的吸收光譜或發射光譜，總稱為原子光譜。
【展示】相關圖片
【講述】原子光譜的應用
發現新元素；
2、檢驗元素；
3、煙火
【課堂小結】師生一起回顧和總結。
一、原子核外電子排布遵循的原理和規則
能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規則
二、原子核外電子排布的表示式
原子結構示意圖、電子排布式、價電子排布式、軌道表示式（電子排布圖)
【課堂練習】
1、構造原理揭示的電子排布能級順序,實質是各能級能量高低。若以E(nl)表示某能級的能量,以下各式中正確的是(　　)
A.E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)
B.E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)
C.E(4s)D.E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)
答案：B
2.下列離子中d軌道達半充滿狀態的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.Cr3+ B.Cu+ C.Co3+ D.Fe3+
答案：D
3.氧離子中電子的運動狀態有(　　)
A.3種 B.8種 C.10種 D.12種
答案：C
(1)寫出砷的元素符號　　　　,原子中所有電子占據　　　　　個能級,共占有　　　　個軌道,核外共
有　　　　個不同運動狀態的電子。
(2)寫出元素Ni的名稱　　　　,該元素在周期表的位置為第　　　　周期,第　　　　族。
(3)第四周期基態原子中未成對電子數最多的元素是　　　　,該元素基態原子的價電子軌道表示式為　　　　　　　　。
(4)第三電子層上有　　　　個能級,作為內層最多可容納　　　　個電子,作為最外層時,最多可含
有　　　　個未成對電子。
答案：（1）As 8 　18 33
（2）鎳 四 　Ⅷ
（3）鉻(或Cr)
（4）3 18 3

展開更多......

收起↑