36（必修2）核外电子排布原子结构与元素原子得失电子能力（2）（教案1）

skybamboo

第一章　原子结构与元素周期律
第1节　原子结构与元素性质


在鲁科版《化学1（必修）》中学生对许多元素及其化合物知识已有感性认识的基础上，本节将继续深入探讨原子核的结构以及核外电子排布规律，并运用原子结构知识解释某些元素部分性质。这无疑体现了微观探析与宏观辨识核心素养，遵循了由具体到抽象、由现象到本质的认知规律。同时原子结构也是认识元素周期律、元素周期表和分子结构（离子键、共价键）的基础，因此本节教材在必修模块中起着承上启下的作用。


宏观辨识与微观探析：
  引导学生了解原子核外电子的排布规律，使他们能画出1～20号元素的原子结构示意图；了解原子的最外层电子排布与元素的原子得、失电子能力和化合价的关系。
科学探究与创新意识：
   基于对原子结构与元素原子失电子能力之间的关系，预测钠、镁、钾失电子能力的强弱，并能够通过实验探究预测的正确性。
证据推理与模型认知
   根据钠、镁、钾三种元素与水反应的实验事实，能够根据其原子结构分析归纳元素原子的得失电子能力与原子结构的关系。


     原子核外电子排布规律、原子结构与元素得失电子能力关系


     学生上网查阅，玻尔原子结构模型


                       第二课时   原子核外电子排布  原子结构与元素得失电子能力
【知识回顾】原子的构成、原子核的构成是怎样的？什么是核素？什么是同位素？请完成学案知识回顾部分。
【投影】

   

【投影】卢瑟福原子结构模型
【质疑】卢瑟福通过<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>粒子散射实验，提出“原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，位于原子的中心；带负电荷的电子在原子核周围“广阔”的运动空间做高速运动”的原子结构模型。那么原子核外电子在这“广阔”的空间里怎样运动呢？有规律吗？
【投影】玻尔原子结构模型以及主要观点
【新课引入】他的学生玻尔通过进一步的研究提出：核外电子是处在一定的轨道上绕核运行的，正如太阳系的行星绕太阳运行一样；核外运行的电子分层排布，按能量高低而距核远近不同。这一理论被称为玻尔原子结构模型。你想知道核外电子是如何分层排布的吗？元素的性质与原子核外电子排布又有何关系？这节课让我们一起探究原子核外电子排布的规律，以及原子结构与元素性质的关系。
【自学探究】阅读教材P5页内容，归纳总结在含有多个电子的原子里，电子是如何分层排布的？有什么规律？
总结：（1）原子核外电子根据能量由低到高顺序分别在距原子核由近到远的不同区域运动。
（2）把核外电子运动的不同区域看做不同的电子层，即各电子层上电子的能量不同。
【问题】目前人们把原子核外分为几个电子层呢？在各电子层上运动的电子的能量有什么区别呢？
【投影】


总结：离核最近，能量最低的层为第一电子层，能量稍高，离核稍远的为第二电子层，共7个电子层，依次用符号K、L、M、N、O、P、Q来表示。第一层到第七层能量逐渐升高。
【投影】各电子层中电子离核远近和电子能量大小比较


【问题】各个电子层所容纳的电子数有规律吗？
【交流研讨】观察稀有气体元素原子核外电子排布情况，讨论解决以下问题：


1.核外电子总是先排哪一个电子层。
2.各电子层上最多可容纳电子的数目是多少？和该电子层的序数（用n表示）有何关系？
3.最外电子层、次外电子层及倒数第三电子层最多可容纳的电子数目是多少？
小结：核外电子排布的规律 （一低四不超）
【投影】

原子核外电子总是先排能力最低的电子层，然后有里向外，依次排布即排满了K层才能排L层，排满了L层才能排M层

原子核外每个电子层最多容纳2n2个电子（n为电子层序数）

原子最外层电子数不超过8个电子（K层为最外层时，不超过2个电子）

原子次外层电子数不超过18个电子

倒数第三层不超过32个电子

【问题】如何形象的表示电子在原子核外的分层排布情况？
【方法导引】用小圆圈表示原子核，圆圈内的数字表示核内质子数，弧线表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数。这样的图示称为原子结构示意图。如钠原子结构示意图
【投影】钠原子结构示意图，以及1-20号元素原子结构示意图


【观察思考】根据钠原子和氯原子的原子结构示意图，你能否写出钠离子和氯离子得结构示意图？
【方法导引】离子结构示意图与原子结构示意图写法相同，只是因为原子在形成离子时，会失去最外层电子或最外层得到电子，因此核内质子数不等于核外电子数。
【投影】钠离子和氯离子的结构示意图
Cl-:
、Na+:   
。
【总结】原子：核电荷数=质子数=核外电子数
       阳离子：核外电子数=核电荷数-电荷数
       阴离子：核外电子数=核电荷数+电荷数
【迁移运用】
1. 下列微粒结构示意图表示的各是什么微粒?

     
     
     

2. 下列微粒结构示意图是否正确？如有错误，指出错误的原因。





【联想质疑】为什么有的原子容易失去最外层电子形成阳离子，有的原子容易得到电子形成阴离子呢？原子核外电子的排布与元素的性质有何关系？
【自主探究】请同学们自学教材第六页前两段内容，总结元素的性质与原子核外电子排布的关系。
【归纳总结】元素性质与原子最外层电子关系
（1）稀有气体元素原子最外层电子数位8（He为2），不易得失电子，易显0价。
（2）金属元素，最外层电子一般小于4，易失电子形成阳离子，易显正价。
（3）非金属元素，最外层电子一般大于4，易得电子形成阴离子，易显负价。
【联想质疑】根据初中的学习，我们知道不同的金属其活动性是不同的，与酸反应的难易程度也不同，即不同金属元素原子的得失电子不同，那么金属元素原子得失电子的能力与其原子结构有什么关系呢？请大家完成教材“活动探究”。
【活动探究】
1.预测钠、镁两种元素原子的得失电子能力强弱，并从原子结构的角度说明理由。
钠大于镁 ，钠和镁最外层均为L层，镁原子核电荷数大，对最外层电子吸引力更强，不易失去
2.预测钠、钾两种元素原子的得失电子能力强弱，并从原子结构的角度说明理由。
钠小于钾，钠和钾最外层电子数相同，但钾的最外层为N层，离原子核较远，原子核对最外层电子吸引力弱，易失去
【交流展示】找部分同学交流自己的预测和理由。
【质疑】大家的预测是否正确呢？我们能否通过实验来验证我们的预测呢？
【指导】通常情况下可以通过比较元素的单质与水（或酸）反应置换出氢气的难易程度来判断元素原子失电子能力强弱。下面我们就通过实验来验证一下我们的预测是否正确。请大家认真观察实验并记录实验现象,写出对应的化学方程式，并根据实验现象得出正确的结论。
【实验验证】多媒体投影：钠、镁与水反应的实验对比，钠、钾与水反应的实验对比。
【交流展示】找部分同学展示方程式的书写，以及根据实验现象得出结论。
多媒体展示：

元素	Na	Mg	K
实验现象	钠浮在水面上,熔成一个 闪亮的小球,小球向四周 移动,发出“嘶嘶”的 响声,酚酞变红 。	镁片几乎没有变化,加 热时,镁片上有气泡冒出,酚酞溶液变红	钾与水立即剧烈反 应,放出的热使钾立 即燃烧起来,酚酞溶 液变红
反应方程式	2Na+2H2O=2NaOH+H2↑	Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑	2K+2H2O=2KOH+H2↑
结论	与水反应的剧烈程度: K > Na> Mg

【思考】
1.你对以上两组元素原子失电子能力强弱的预测正确吗？你从原子结构的角度对它们失电子能力强弱的解释是否合理？哪些证据支持了你的预测和解释？
钾与水反应比钠与水反应剧烈 ，钠与水易反应，镁与水在常温下不易反应
2.通过前面的学习，你已经可以从质子数、中子数、核电荷数、核外电子数、最外层电子数、电子层数等方面描述原子的结构了，它们是否会影响元素原子失电子能力的强弱？如果会，如何影响？如果不会，说明理由。
  中子不带电，对原子得失电子能力强弱没有影响；质子带正电，质子数决定核电荷数和核外电子数，核电荷数对最外层电子有吸引力，当电子层数相同时，核电荷数越大对外层电子吸引力就越大，原子越不易失电子；最外层电子数相同时，核外电子数越多，则电子层数就会越多，电子层数越多，最外层电子离原子核越远，越容易失去。
3.请根据以上讨论来分析说明硫、氯两元素中哪种元素原子的得电子能力强。
    氯和硫电子层数相同，氯的核电荷数大，对最外层电子的吸引力强，更易得电子
【归纳总结】元素原子得失电子能力与元素原子的最外层电子和电子层数的关系
1.电子层数相同，核电荷数越大，最外层电子离核越近，越难失电子，越易得电子。
2.最外层电子相同，电子层数越多，最外层电子离核越远，越易失电子，越难得电子。
【迁移应用】
镁和铝在金属活动性顺序表中均排在氢之前,但是二者分别与盐酸反应的速率、现象不一样,①中反应剧烈,②中反应不剧烈。

• 根据图示以及镁、铝的电子层结构分析,哪个图表示的是镁与盐酸的反应?
  

图①表示的是镁与盐酸的反应
(2)试利用原子结构的观点解释反应剧烈的一方剧烈的原因是什么?
镁与铝电子层数相同，镁的核电荷数小，对外层电子的吸引力小，更易失电子。


    本节内容与旧教材相比，去掉了对原子结构和离子结构示意图的表示方法，而是直接给出了前20号元素的原子结构示意图，增加了对元素得失电子能力的探究内容。其意图在于通过对原子和核外电子排布规律的学习，进一步探究原子结构与元素原子得失电子的能力的关系，通过元素性质的预测和实验探究，有助于培养学生证据推理和科学探究的学科素养，同时有助于对下一节元素周期律和周期表的学习。