資源簡介

課題2原子的結構
一、教材分析
人們通過對微觀粒子及其運動特點的不斷探究和發現來認識和解釋宏觀物質的組成、結構、性質和變化規律，已成為化學學科的重要內容和特點，也是現代科學關于物質世界認知的重要成果。在促進學生科學物質觀、正確世界觀的形成和發展過程中，具有獨特的教育價值和文化傳承功能。在本課中，原子的構成、原子核外電子的排布、離子以及相對原子質量等知識是支撐和構建初中化學知識結構的重要節點。所以，本課在整個的化學知識體系中作用十分重要。本課題難點比較集中，有電子的分層排布、離子的形成、原子結構示意圖的意義、離子符號和元素最外層電子數與元素性質的關系等。
二、學情分析
學生在前面學到的微觀知識及課外知識都有限，而本課內容又比較抽象，遠離學生的生活經驗，初中生又缺乏微觀想象力，所以，學生學習起來感到比較困難，會產生一些疑惑，如原子到底是實心還是空心的？原子的質量到底有多大？核外電子的運動規律是怎樣的？等等。在教學中可以自制或借鑒一些微觀粒子運動變化的三維動畫，這樣既能誘發學生想象，加強對知識的理解，又能把抽象內容形象化，增加學生學習知識的興趣。
三、課時安排
本課程共分為二課時：課時1 原子的構成和核外電子的排布
課時2 離子 相對原子質量
課時1 原子的構成和核外電子的排布
一、教學目標
1.了解原子的構成及構成粒子之間的關系。
2.了解原子結構模型的發展歷程，體會模型方法在微觀世界研究中的作用。
3.了解原子核外的電子的排布特點，知道原子結構示意圖的表示方法，并了解結構與性質的關系。
二、教學重難點
重點：構成原子的粒子及相互之間的關系。
難點：核外電子的分層排布和原子結構示意圖的意義。
三、教學過程
【回顧】通過氧化汞受熱分解的微觀示意圖回顧物質的微觀構成——分子和原子。
【過渡】分子是保持物質化學性質的最小粒子；原子是化學變化中的最小粒子。哪些這些微粒有多小呢？
【類比】1.如果將一個原子跟一個乒乓球相比，就相當于將一個乒乓球跟地球相比。
2.一根頭發絲的直徑差不多相當于50萬個碳原子排在一起。
【提問1】通過上面的兩個例子你能想象原子有多小嗎？那原子是構成物質的最小粒子嗎？【事實1】在物理課中我們做過這樣的實驗，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷，這說明原子中存在帶電粒子。
【事實2】鐵、銅等金屬都是由原子直接構成的，鐵、銅等整體不帶電，說明原子不顯電性。
【提問2】原子是化學變化中的最小粒子，原子不顯電性，但原子中存在帶電粒子，那么原子還可以再分嗎？
【過渡】這些問題早被科學家們所關注，經過了一個漫長的探索過程。
【化學史1】1803年英國科學家道爾頓提出了原子學說，認為原子是組成物質的基本的粒子，它們是堅實的、不可再分的實心球。此時的原子可以形象地描述為“實心球”模型。
【化學史2】1897年英國科學家湯姆生通過陰極射線管實驗證實，所有原子中都含有帶負電荷的電子，實驗結果與用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷一致。已知原子呈電中性，原子中存在帶負電荷的電子，那么什么物質帶正電荷呢？湯姆生認為原子是一個平均分布著正電荷的球體，電子鑲嵌在其中，被形象地命名為“葡萄干布丁”模型。
【化學史3】1911年，英國物理學家盧瑟福進行了著名的α粒子散射實驗。實驗用準直的α射線轟擊厚度為微米的金箔，發現絕大多數的α粒子都照直穿過薄金箔，偏轉很小，但有少數α粒子發生角度比湯姆生模型所預言的大得多的偏轉，大約有1/8000的α粒子偏轉角大于90° ，甚至觀察到偏轉角等于150°的散射，稱大角散射，更無法用湯姆森模型說明。1911年盧瑟福提出原子的有核模型(又稱原子的核式結構模型) , 與正電荷聯系的質量集中在中心形成原子核，電子繞著核在核外運動。
【思考】1.大多數α粒子能穿過金箔而不改變方向的現象，你認為原子可能有什么特征？
2.少數α粒子運動方向發生大角度偏轉說明了什么？
3.極少數α粒子被彈回來了，說明了什么？說說你的想法。
【形成共識】1.大多數α粒子能穿過金箔而不改變運動方向，說明原子內部有很大空間，α粒子沒有受到阻擋。
2.極少數α粒子沿原途經反彈回來，說明α粒子可能在行進中碰到了一個小而質量大的東西。
【追問】這種體積小、質量大、帶正電的東西是什么呢？ 同學們能想象出原子的結構嗎？
【總結】科學家們一致認為：原子是由居于原子中心的帶正電的原子核和核外帶負電的電子構成的。原子內部有廣闊的空間，電子圍繞原子核運動。可以用“行星”模型概括盧瑟福的原子模型。
【講解】與原子相比，原子核的體積更小，只有原子體積的幾千億分之一，如果將一個原子比作一個體育場，那么原子核的體積只相當于一只螞蟻。
【討論】那原子核這么小，是不是不可再分了呢？為什么帶正電荷呢？
【總結與交流】科學實驗證明：原子核又是由質子和中子構成的，一個質子帶一個單位的正電荷，中子不帶電。因此原子核中含有幾個質子，就決定了原子核帶有幾個正電荷。即核電荷數=質子數。
【總結】原子的構成
【學生活動】交流討論：分析下面的表格，你能發現哪些規律？
原子種類 質子數 中子數 核外電子數
氫 1 0 1
碳 6 6 6
氧 8 8 8
鈉 11 12 11
氯 17 18 17
【總結與交流】
1.不同種類的原子，核內質子數不同，核外電子數也不同；
2.同種原子，核內質子數和核外電子數相等；
3.氫原子的原子核中沒有中子。
【過渡】盧瑟福的原子“行星”模型表明核外電子繞核運動，那么原子中核外電子的運動狀態是怎樣的？像行星一樣按軌道運行嗎？
【化學史4】1913年丹麥物理學家玻爾經過實驗研究認為當原子只有一個電子時，電子沿特定球形軌道運轉；當原子中有多個電子時，它們將分布在多個球殼中繞核運動。即核外電子分為幾部分，每部分的電子在特定的軌道上運動，此原子模型被稱為電子殼層模型。
【化學史5】1926年，受量子學的影響，奧地利物理學家薛定諤經研究認為電子有波粒二象性，它不像宏觀物體的運動那樣有確定的軌道，只能知道在核外空間某處出現概率的大小。即現在所公認的“電子云”模型，又稱為“現代量子”模型。
【板書】二、原子核外電子的排布
【學生活動】閱讀教材P54，總結核外電子的排布規律。
【總結】
1.核外電子是分層排布的，離核最近的為第一層，依次為第二層、第三層…。
2.能量低的電子優先排在離核最近的電子層中，能量高的在離核遠的區域運動。
3.每個電子層所排布的電子數是不同的，第一層最多為2個，第二層最多為8個，最外層最多為8個（只有一層的，電子不超過2個）。
【展示】以鈉原子為例，感受電子分層排布特點。
【問題】為了簡明、方便的表示出核外電子的排布情況，科學家們引入了原子結構示意圖（PPT展示鈉原子結構示意圖），你能說出各個部分各表示什么含義嗎？
【總結】
【展示】部分原子的結構示意圖。
【學生活動】閱讀教材P55，結合教材P54部分原子結構示意圖填寫下表。
原子 原子的最外層電子數特點 結構是否穩定 推測原子性質 得失電子
稀有氣體原子 8個（He為2個） 穩定 比較穩定 既不得電子，也不失電子
金屬原子 一般少于4個 不穩定 不穩定 易失去電子
非金屬 原子 一般多于4個 不穩定 不穩定 易得到電子
【總結】
1.稀有氣體原子的最外電子層排滿了8個電子（氦為2個），這種結構叫做相對穩定結構，因此它們的化學性質也是比較穩定的。
2.金屬原子的最外層電子數一般少于4個，這種結構在化學變化中容易失去電子而使次外層達到穩定結構。
3.非金屬原子的最外層電子數一般多于4個，這種結構在化學變化中容易得到電子而使最外層達到穩定結構。
因此原子的化學性質是由原子的最外層電子數決定的。
【拓展】科學家對原子的研究仍然在繼續著。物質也具有無限可分性，科學探究也是無窮盡的。
【課堂小結】
四、板書設計
課題2 原子的結構
第1課時
一、原子的構成
二、核外電子的排布
分層排布——原子結構示意圖

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