2019-2020年高中化學 1.2.2原子結構與元素周期表教案 魯教版選修3.doc

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2019-2020年高中化學 1.2.2原子結構與元素周期表教案 魯教版選修3 【教學目標】 1. 知道元素周期表中元素按周期劃分的原因 2. 知道族的劃分與原子中價電子數(shù)目和價電子排布的密切關系。 【教學重難點】了解核外電子排布與元素周期表的周期、族劃分的關系 【教師具備】多媒體課件 【教學方法】引導式教學 【教學過程】【學生活動，教師可適當引導】 能量由低到高順序：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s……泡利不相容原理指出一個原子軌道最多容納２個電子且自旋方向必須相反。洪特規(guī)則要求在能量相同的軌道上排布，盡可能分占不同的軌道并切自旋方向平行。能量相同的原子軌道在全充滿（如P6和d10）半充滿（如P3和d5）和全空（P0和d0）狀態(tài)時，體系的能量最低，原子較穩(wěn)定。還學習了1~36號原子的核外電子排布式書寫。 [聯(lián)想質疑]圖1-2-6是元素周期表的輪廓圖。觀察此圖后，你是否想過，原子的核外電子排布與元素周期表中周期、族的劃分有什么內(nèi)在聯(lián)系？ 【復習回顧】元素周期表的知識 1. 短周期（一、二、三行）（元素有2、8、8種） 周期 長周期（四、五、六行）（元素有18、18、32種） 不完全周期（七行）（元素有26種） 元素周期表結構 主族（1、2、13、14、15、16、17列） A族 族 副族（3、4、5、6、7、11、12列）B族 零族（18列） 第VIII族（8、9、10列） 2. 隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子最外層電子排布呈現(xiàn)周期性變化。元素周期律：元素的性質隨著元素原子序數(shù)的遞增，而呈現(xiàn)出周期性的變化。同一周期：電子層數(shù)相同，原子序數(shù)遞增的元素從左到右為同一周期；同一族：最外層電子數(shù)相同，原子序數(shù)逐漸增大的元素從上到下為同一族。 【過渡】那大家知道核外電子排布與周期的劃分的原因么？二者是否存在聯(lián)系？ 【板書】二、核外電子排布與元素周期表 【講解】請大家看圖1-2-7鮑林近似能級圖，這是美國化學家鮑林根據(jù)大量光譜實驗數(shù)據(jù)及理論計算總結出的，并用圖來表示的多電子原子中外層能級高低的一般次序。小方塊表示原子軌道，能量相同的原子軌道連在一起；能量相近的則歸為一組，并用線框框在一起，以表示它們屬于同一能級組。相鄰能級組之間能量相差比較大，同一能級的則能量相差較小。也就是說原子軌道的能量與主量子數(shù)n、角量子數(shù)l都有關，所以21~30號元素的核外電子排布是先排4s能級上、后排在3d能級上。 【交流研討】請根據(jù)1~36號元素原子的電子排布，參照鮑林近似能級圖，嘗試分析原子中電子排布與元素周期表中周期劃分的內(nèi)在聯(lián)系。 1. 周期的劃分與什么有關？ 2. 每一周期中所能容納的元素種數(shù)與什么有關？ 3. 周期序數(shù)與什么有關？ 【歸納總結】 1．周期的劃分與能級組有關。 2．一個能級組對應一個周期，一個能級組所容納的最多電子數(shù)等于一個周期所包含的元素種數(shù)，每個周期所含元素總數(shù)恰好是原子軌道總數(shù)的2倍，即從第1周期到第7周期所包含元素數(shù)目分別為2，8，8，18，18，32，第7周期為不完全周期。 3．主量子數(shù)（n）對應周期序數(shù)。周期表中的7個周期分別對應7個能級組。 【板書】1.周期的劃分 （1）與能級組有關 （2）每個周期所含元素總數(shù)恰好是原子軌道總數(shù)的2倍 （3）主量子數(shù)（n）對應周期序數(shù) 【練習】書寫20號鈣原子、24號鉻原子、29號銅原子和35號溴原子的價電子排布。 [引導學生觀察完成下面的討論] Ca 4s2 Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 Br 4s24p5 【討論】 1.主族元素原子的價電子排布與過渡元素原子的價電子排布有什么區(qū)別？ 2.同一主族元素原子的價電子排布有什么特點？主族序數(shù)與什么有關？ 3.同一族過渡元素原子的價電子排布有什么特點？其族序數(shù)與什么有關？ 【歸納總結】 族的劃分與原子的價電子數(shù)目和價電子排布密切相關，同族元素的價電子數(shù)目相同。 主族元素的價電子全都排布在最外層的ns或np軌道上。主族元素所在的族的序數(shù)等于該元素原子的價電子數(shù)，元素的最外層電子即為價電子。 對于過渡元素的原子，價電子排布為（n－1）d1～10ns1～2。雖然同一副族內(nèi)不同元素原子的電子層數(shù)不同，價電子排布卻基本相同，而且ⅢB～ⅦB副族的價電子的數(shù)目仍然與族序數(shù)相同。例如，金屬錳的價電子排布為3d54s2，價電子數(shù)為7，對應的族序數(shù)為ⅦB。價電子排布為（n－1）d6～8ns2的三個縱行統(tǒng)稱為Ⅷ族。ⅠB和ⅡB則是根據(jù)ns軌道上是有一個還是有兩個電子來劃分的。 【板書】2.族的劃分 （1）與原子的價電子數(shù)目和價電子排布密切相關 （2）主族元素：族的序數(shù)=價電子數(shù)，最外層電子即為價電子 （3）過渡元素：價電子排布卻基本相同，（n－1）d1～10ns1～2 ⅢB～ⅦB副族：價電子數(shù)=族序數(shù) 【指導閱讀】核外電子排布與元素周期表的分區(qū) 1.觀察元素周期表中各族元素的價電子排布 2.嘗試根據(jù)價電子排布的特點將周期表分區(qū)劃分 3.討論s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、f區(qū)元素的價電子排布特點 4.根據(jù)各區(qū)元素的價電子排布特點討論各區(qū)元素的性質 【例題】某元素原子共有3個價電子，其中一個價電子的四個量子數(shù)為n＝3， l＝2， m＝2， ms＝+1/2。試回答： （1）寫出該元素原子核外電子排布式。 （2）指出該元素的原子序數(shù)，在周期表中所處的分區(qū)、周期數(shù)和族序數(shù)，是金屬還是非金屬以及最高正化合價。 【解析】本題關鍵是根據(jù)量子數(shù)推出價電子排布，由此即可寫出核外電子排布式及回答問題。由一個價電子的量子數(shù)可知，該電子為3d電子，則其它兩個電子必為4s電子（因為E3d＜E4s＝, 所以價電子排布為3d14s2，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2。從而知原子序數(shù)為21 ，處于周期表中的d區(qū)第4周期 ⅢB族，是金屬元素，最高正價為＋3。 答案: 核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2 原子序數(shù)為21, 處于周期表中的d區(qū)第4周期 ⅢB族，是金屬元素，最高正價為＋3. 【小結】元素的位置與原子結構的關系： 周期序數(shù)由該元素原子中電子的最大主量子數(shù)決定； 族序數(shù)由該元素原子的價電子數(shù)決定； 所在區(qū)由該元素原子價電子對應的角量子數(shù)決定。 【板書設計】 二、核外電子排布與元素周期表 1.周期的劃分 （1）與能級組有關 （2）每個周期所含元素總數(shù)恰好是原子軌道總數(shù)的2倍 （3）主量子數(shù)（n）對應周期序數(shù) 2.族的劃分 （1）與原子的價電子數(shù)目和價電子排布密切相關 （2）主族元素：族的序數(shù)=價電子數(shù)，最外層電子即為價電子 （3）過渡元素：價電子排布卻基本相同，（n－1）d1～10ns1～2 ⅢB～ⅦB副族：價電子數(shù)=族序數(shù)