2019-2020年高中化學(xué) 第一章第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)（2） 新人教版選修35、初步知道原子核外電子的躍遷及吸收或發(fā)射光譜，了解其簡(jiǎn)單應(yīng)用能力與方法復(fù)習(xí)和沿伸、動(dòng)畫構(gòu)造原理認(rèn)識(shí)核外電子排布，親自動(dòng)手書寫，體會(huì)原理情感與態(tài)度充分認(rèn)識(shí)原子構(gòu)造原理，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。重點(diǎn)電子排布式、能量最低原理、基態(tài)、激發(fā)態(tài)、光譜難點(diǎn)電子排布式知識(shí)結(jié)構(gòu)與板書設(shè)計(jì)三、構(gòu)造原理1構(gòu)造原理：絕大多數(shù)基態(tài)原子核外電子的排布的能級(jí)順序都遵循下列順序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s2、能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象(從第3電子層開(kāi)始)：是指電子層數(shù)較大的某些軌道的能量反低于電子層數(shù)較小的某些軌道能量的現(xiàn)象。電子先填最外層的ns，后填次外層的（n-1）d，甚至填入倒數(shù)第三層的（n-2）f的規(guī)律叫做“能級(jí)交錯(cuò)”3能量最低原理：原子核外電子遵循構(gòu)造原理排布時(shí)，原子的能量處于最低狀態(tài)。即在基態(tài)原子里，電子優(yōu)先排布在能量最低的能級(jí)里，然后排布在能量逐漸升高的能級(jí)里。4、對(duì)于同一電子亞層(能級(jí))(等價(jià)軌道),當(dāng)電子排布為全充滿、半充滿或全空時(shí),原子是比較穩(wěn)定的。5、基態(tài)原子核外電子排布可簡(jiǎn)化為：稀有氣體元素符號(hào)+外圍電子(價(jià)電子、最外層電子)四、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜1、基態(tài)處于最低能量的原子。激發(fā)態(tài)當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子?；鶓B(tài)與激發(fā)態(tài)的關(guān)系： 2、不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜3、光譜分析利用原子光譜線上的特征譜線來(lái)鑒定元素。教學(xué)過(guò)程課前練習(xí)理論研究證明，在多電子原子中，電子的排布分成不同的能層，同一能層的電子，還可以分成不同的能級(jí)。能層和能級(jí)的符號(hào)及所能容納的最多電子數(shù)如下： 思考鉀原子的電子排布為什么是2、8、8、1而非2、8、9？板書三、構(gòu)造原理投影圖1-2構(gòu)造原理：講在多電子原子中，電子在能級(jí)上的排布順序：電子最先排布在能量低的能級(jí)上，然后依次排布在能量較高的能級(jí)上。電子的排布遵循構(gòu)造原理板書1構(gòu)造原理：絕大多數(shù)基態(tài)原子核外電子的排布的能級(jí)順序都遵循下列順序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s講構(gòu)造原理揭示了原子核外電子的能級(jí)分布。從中可以看出，不同能層的能級(jí)有交錯(cuò)現(xiàn)象，如E(3d)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。板書2、能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象(從第3電子層開(kāi)始)：是指電子層數(shù)較大的某些軌道的能量反低于電子層數(shù)較小的某些軌道能量的現(xiàn)象。電子先填最外層的ns，后填次外層的（n-1）d，甚至填入倒數(shù)第三層的（n-2）f的規(guī)律叫做“能級(jí)交錯(cuò)”知識(shí)拓展1、主量子數(shù)和角量子數(shù)之和越大，能量越高2、主量子數(shù)和角量子數(shù)之和相等時(shí)，主量子數(shù)越大，能量越高例如，4s軌道主量子數(shù)和角量子數(shù)之和為4，3d軌道主量子數(shù)和角量子數(shù)之和為5，于是4s軌道的能量低于3d軌道的能量；而3d軌道和4p軌道主量子數(shù)和角量子數(shù)之和均為5，但4p軌道的主量子數(shù)更大，于是4p軌道的能量高于3d軌道的能量講自然界一個(gè)普遍的規(guī)律是“能量越低越穩(wěn)定”。原子中的電子也是如此。在不違反保里原理的條件下，電子優(yōu)先占據(jù)能量較低的原子軌道，使整個(gè)原子體系能量處于最低，這樣的狀態(tài)是原子的基態(tài)。板書3能量最低原理：原子核外電子遵循構(gòu)造原理排布時(shí)，原子的能量處于最低狀態(tài)。即在基態(tài)原子里，電子優(yōu)先排布在能量最低的能級(jí)里，然后排布在能量逐漸升高的能級(jí)里。講一切自然變化進(jìn)行的方向都是使能量降低，因?yàn)槟芰枯^低的狀態(tài)比較穩(wěn)定，此謂能量最低原理。人是自然界的一員，我想也應(yīng)該適用于此原理。所以人才會(huì)通過(guò)各種方式發(fā)泄和排解自己的各種能量。這其中包括喜怒哀樂(lè)等情緒以運(yùn)動(dòng)。不過(guò)釋放能量的方式還是要注意的，如小孩本身不能存儲(chǔ)過(guò)多的情緒，想哭就哭、想笑就笑，沒(méi)有太大的沖擊；而成人能夠容納很多的能量，所以感情更深沉豐富。但也有弊端，如果這些能量不能合理的排解，一旦沖垮理智的大壩，江河泛濫，后果不堪設(shè)想。我想在我們提升自身修養(yǎng)與胸懷的同時(shí)，一定要時(shí)刻注意心理能量的警戒線，及時(shí)合理宣泄自身的情緒。有容乃大，無(wú)欲則剛。投影部分原子的電子排布式，空著的自己填上：原子序數(shù)元素名稱元素符號(hào)電子排布K L M N O1氫H1s12氦He1s23鋰Li1s2 2s14鈹Be5硼B(yǎng)1s2 2s22p110氖Ne1s2 2s22p611鈉Na12鎂Mg1s2 2s22p6 3s213鋁Al思考與交流查元素周期表中銅、金、銀外圍電子排布，它們是否符合構(gòu)造原理，你從中總結(jié)出什么規(guī)律？Cu：Ar3d104s1 AgKr 4d105s1 AuXe 5d106s1，如Cu根據(jù)構(gòu)造原理先排4s再排3d，實(shí)際上采取了3d全充滿，4s半充滿的狀態(tài)。板書 4、對(duì)于同一電子亞層(能級(jí))(等價(jià)軌道),當(dāng)電子排布為全充滿、半充滿或全空時(shí),原子是比較穩(wěn)定的。投影相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)有：全充滿：p6,d10,f14。全空：p0,d0,f0。半充滿：d5,f7。思考與交流元素周期表中鈉的電子排布寫成Ne3s1，是什么意義？模仿寫出8號(hào)、14號(hào)、26元素簡(jiǎn)化的電子排布式？ 稀有氣體結(jié)構(gòu)，O：He 2s22p4 Si：Ne 3s23p2 Fe：Ar 3d64s2。講上式方括號(hào)里的符號(hào)的意義是：該元素前一個(gè)周期的惰性氣體電子排布結(jié)構(gòu)板書5、基態(tài)原子核外電子排布可簡(jiǎn)化為：稀有氣體元素符號(hào)+外圍電子(價(jià)電子、最外層電子)講即將基態(tài)電子的原子排布式中與稀有氣體相同的部分用該稀有氣體的元素符號(hào)表示。 投影小結(jié)構(gòu)造原理中排布順序的實(shí)質(zhì)-各能級(jí)的能量高低順序 1)相同能層的不同能級(jí)的能量高低順序 ： ns<np<nd<nf2)英文字母相同的不同能級(jí)的能量高低順序：1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p; 3d<4d3) 不同層不同能級(jí)可由下面的公式得出: ns < (n-2)f < (n-1)d < np (n為能層序數(shù))隨堂練習(xí)寫出17Cl（氯）、21Sc(鈧)、35Br（溴）的電子排布氯：1s22s22p63s23p5鈧：1s22s22p63s23p63d14s2溴：1s22s22p63s23p63d104s24p5知識(shí)拓展原子最外層、次外層及倒數(shù)第三層最多容納電子數(shù)的解釋：1、依據(jù)：構(gòu)造原理中的排布順序，其實(shí)質(zhì)是各能級(jí)的能量高低順序可由公式得出：ns < (n-2)f < (n-1)d < np2、解釋：(1) 最外層由ns,np組成，電子數(shù)不大于2+6=8(2) 次外層由(n-1)s(n-1)p(n-1)d組成，所容納的電子數(shù)不大于2+6+10=18(3) 倒數(shù)第三層由(n-2)s(n-2)p(n-2)d(n-2)f組成，電子數(shù)不大于2+6+10+14=32練習(xí)1.下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是（ ）A. Ca2+ 1s22s22p63s23p6 B. O2- 1s22s23p4C. Cl 1s22s22p63s23p5 D. Ar 1s22s22p63s23p62.下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是( )A.Al 1s22s22p63s23p1 B. O2- 1s22s22p6C.Na+ 1s22s22p6 D. Si 1s22s22p23.練習(xí)：請(qǐng)寫出第四周期2136號(hào)元素原子的基態(tài)電子排布式。第二講過(guò)渡通過(guò)上節(jié)課學(xué)習(xí)我們知道，電子排布都遵循能量最低原理，我們學(xué)習(xí)第四部分。板書四、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜討論節(jié)日五顏六色的焰火是否是化學(xué)變化？若不是化學(xué)變化，與電子存在什么關(guān)系？（參閱課本）。講 節(jié)日焰火與核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)板書1、基態(tài)處于最低能量的原子。激發(fā)態(tài)當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子?；鶓B(tài)與激發(fā)態(tài)的關(guān)系： 講 各種焰色反應(yīng)是由對(duì)應(yīng)的各種元素決定的。鈣、鍶、鋇以及堿金屬的揮發(fā)性化合物在高溫火焰中，接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)激發(fā)到了高態(tài)，該電子處于激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時(shí)間內(nèi)（約10s）便躍遷到基態(tài)或較低的能級(jí)上，并在躍遷過(guò)程中將能量以一定波長(zhǎng)的光能形式釋放出來(lái)。由于各種元素的能級(jí)是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時(shí)釋放的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級(jí)差正好對(duì)應(yīng)于可見(jiàn)光范圍，于是我們就看到了各種色彩。 投影圖1-4 激光的產(chǎn)生與電子躍遷有關(guān)問(wèn)同學(xué)們都聽(tīng)說(shuō)過(guò)“光譜”一詞，什么是光譜呢？板書2、不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜講資料：1868年8月18日，法國(guó)天文學(xué)家詹森赴印度觀察日全食，利用分光鏡觀察日珥，從黑色月盤背面如出的紅色火焰，看見(jiàn)有彩色的彩條，是太陽(yáng)噴射出來(lái)的幟熱其他的光譜。他發(fā)現(xiàn)一條黃色譜線，接近鈉光譜總的D1和D2線。日蝕后，他同樣在太陽(yáng)光譜中觀察到這條黃線，稱為D3線。1868年10月20日，英國(guó)天文學(xué)家洛克耶也發(fā)現(xiàn)了這樣的一條黃線。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究，認(rèn)識(shí)到是一條不屬于任何已知元素的新線，是因一種新的元素產(chǎn)生的，把這個(gè)新元素命名為 helium，來(lái)自希臘文helios（太陽(yáng)），元素符號(hào)定為He。這是第一個(gè)在地球以外，在宇宙中發(fā)現(xiàn)的元素。為了紀(jì)念這件事，當(dāng)時(shí)鑄造一塊金質(zhì)紀(jì)念牌，一面雕刻著駕著四匹馬戰(zhàn)車的傳說(shuō)中的太陽(yáng)神阿波羅（Apollo）像，另一面雕刻著詹森和洛克耶的頭像，下面寫著：1868年8月18日太陽(yáng)突出物分析。投影發(fā)射光譜與吸收光譜 講原子光譜可分為發(fā)射光譜和吸收光譜板書3、原子光譜的分類：(1)物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜(2)吸收光譜講發(fā)射光譜：處于高能級(jí)的原子或分子在向較低能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生輻射，將多余的能量發(fā)射出去形成的光譜。大量處于激發(fā)態(tài)的原子會(huì)發(fā)出各不相同的譜線組成了氫原子光譜的全部譜線，由于產(chǎn)生的情況不同，發(fā)射光譜又可分為連續(xù)光譜和明線光譜講處于基態(tài)和低激發(fā)態(tài)的原子或分子吸收具有連續(xù)分布的某些波長(zhǎng)的光而躍遷到各激發(fā)態(tài)，形成了按波長(zhǎng)排列的暗線或暗帶組成的光譜。講光譜分為連續(xù)光譜和線狀光譜，氫原子光譜為線狀光譜。線狀光譜具有特定波長(zhǎng)、彼此分離的譜線所組成的光譜(上圖)。連續(xù)光譜由各種波長(zhǎng)的光所組成，且相近的波長(zhǎng)差別極小而不能分辨所得的光譜.如陽(yáng)光形成的光譜投影講各種焰色反應(yīng)是由對(duì)應(yīng)的各種元素決定的。鈣、鍶、鋇以及堿金屬的揮發(fā)性化合物在高溫火焰中，接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)激發(fā)到了高態(tài)，該電子處于激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時(shí)間內(nèi)（約10s）便躍遷到基態(tài)或較低的能級(jí)上，并在躍遷過(guò)程中將能量以一定波長(zhǎng)的光能形式釋放出來(lái)。由于各種元素的能級(jí)是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時(shí)釋放的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級(jí)差正好對(duì)應(yīng)于可見(jiàn)光范圍，于是我們就看到了各種色彩。 投影板書4、光譜分析利用原子光譜線上的特征譜線來(lái)鑒定元素。講各元素的光譜是不同的，就像是元素的“指紋”，可以用來(lái)鑒別元素。甚至可以根據(jù)光譜發(fā)現(xiàn)新的元素。講通過(guò)原子光譜發(fā)現(xiàn)許多元素：如：銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的籃光和紅光。又如：1868年科學(xué)家們通過(guò)太陽(yáng)光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦?；瘜W(xué)研究中利用光譜分析檢測(cè)一些物質(zhì)的存在與含量等閱讀科學(xué)史話玻爾與光譜。體會(huì)“類比”是一種科學(xué)思維方法；體會(huì)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)意義。 隨堂練習(xí)1、同一原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)相比較 （ ） A、基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)高 B、基態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定C、基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)低 D、激發(fā)態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定2、生活中的下列現(xiàn)象與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)的是（ ） A、鋼鐵長(zhǎng)期使用后生銹 B、節(jié)日里燃放的焰火C、金屬導(dǎo)線可以導(dǎo)電 D、夜空中的激光3、當(dāng)碳原子的核外電子排布由1s22s22p2轉(zhuǎn)變?yōu)?s22s12p3時(shí)，下列說(shuō)法正確的是A碳原子由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài) B碳原子由激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài)C碳原子要從外界環(huán)境中吸收能量 D碳原子要向外界環(huán)境釋放能量4、請(qǐng)根據(jù)構(gòu)造原理，寫出下列基態(tài)原子的電子排布式（1）N （2）Ne（3）Br （4）Ca5、若某基態(tài)原子的外圍電子排布為4d15s2，則下列說(shuō)法正確的是A該元素基態(tài)原子中共有3個(gè)電子 B該元素原子核外有5個(gè)電子層C該元素原子最外層共有3個(gè)電子 D該元素原子M能層共有8個(gè)電子