高中化学原子结构与元素周期表教案选修3

教材:鲁科版选修三 物质结构与性质

第一章 第二节 原子结构与元素周期表

《第二节 原子结构与元素周期表》

教学设计

知识与技能

●理解能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，学会原子核外电子排布式写法。

●使学生掌握鲍林近似能级图，掌握核外电子排布与元素周期表关系

教 学 ●使学生掌握原子半径与核外电子排布的关系，掌握原子半径的变化规律。

目 标 过程与方法

●掌握化学理论知识的学习方法──逻辑推理法、抽象思维法、总结归纳法。

情感与价值观

●体验科学研究的过程和认知的规律性，在认识上和思想方法上都得到提升。

●能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则

教学重

●元素周期表周期的划分与族的划分

点难点

●原子半径变化规律

教 学 问题式导学、自主探究、引导归纳等方法

方 法

课 时 3课时

安 排

第一课时

[教学目标

] 理解能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，学会原子核外电子排布式写法。

体验科学研究的过程和认知的规律性，在认识上和思想方法上都得到提升。

[重难点]

能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则

原子轨道能量由低到高顺序

[板书设计]

一、基态原子的核外电子排布

1. 原子的核外电子排布原则

a.能量最低原则

b.泡利不相容原理

一个原子轨道最多容纳２个电子且自旋方向必须相反

c.洪特规则

在能量相同的轨道上排布，尽可能分占不同的轨道并切自旋方向平行

2.元素（19—36号）基态原子核外电子排布

能量由低到高顺序：

1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→……

[教学过程]（第一课时）

教学环节 教 师 活 动 学 生 活 动 设计意图

引 课 建生活线索,

[多媒体展示] 老张游世博。。。 认真观看

[问题]画出1—18号元素的原子

结构示意图

以H原子为例引导学生思考 倾听 理解

[练习]

创设情境，构

引发学生对原

子结构学习的

兴趣。

创设生活情

境,

激发学习兴

倾听 理解

得出结论

趣。

复杂问题简

单化，便于学

洪特

规则

第一板块得出结论 适时引出“轨道表示式”

（1—18号）

探索新知----

引领方法

能量最

低原则

类比：地球、老鹰、麻雀

泡利不以He原子为例引导学生思考

相容原

理

类比：两个人 一个单人床

生接受理解

倾听 理解 以N原子为例引导学生思考

得出结论 类比：多人 多张单人床

举一反三 第二板块（1—18号） 书写

体会书写核外对照

电子排布和轨活动探究----体会思路

道表示的一般

方法

[问题]书写基态原子核外电子排

布式 和 轨道表示式

C 、O 、F 、Na 、Mg 、Si

纠错

探因

第三板块（19—36号） 书写 对照 让学生先犯

承接第二板块，请同学书写

（1） Ti 、 Fe

（2） Cr 、 Cu

学无止境---挑战自我

核外电子排布式

利用结论：练习V、As

适时引出价电子概念

纠错 探因 错，再反思，

得出结论 发现问题，自

主解决问题，

体验学习乐趣

概括整和

【问题】

本节课的收获？

思考 讨论 回

答

构建知识线索

布置作业 巩固所学

书写前36号（课堂未练习到的）基态原子核外电

子排布式 和 轨道表示式

第二课时

[教学目标

] 掌握核外电子排布与元素周期表关系

体验科学研究的过程和认知的规律性，在认识上和思想方法上都得到提升

[重难点]

鲍林近似能级图

[板书设计]

二、核外电子排布与元素周期表

1.周期的划分

（1）与能级组有关

（2）每个周期所含元素总数恰好是原子轨道总数的2倍

（3）主量子数（n）对应周期序数

2.族的划分

（1）与原子的价电子数目和价电子排布密切相关

（2）主族元素：族的序数=价电子数，最外层电子即为价电子

（3）过渡元素：价电子排布却基本相同，（n－1）dns

ⅢB～ⅦB副族：价电子数=族序数

1～101～2

[教学过程]

教 设

学教师活动 学生活动 计

环 意

节 图

前面我们学习了基态原子核外电

子排布的规律，下面我们探讨一下其

与元素周期表的关系。在必修部分我

们已经学习了有关元素周期表的知

识，今天我们在量子力学的基础上对

该部分知识进行深化，探讨一下元素[回忆]

周期表的理论依据 [回答] 1：7个横行；分别称作第1、复习元素

[板书]二、核外电子排布与元素周期2、3周期（短周期）；第4、5、6（长周期表有

联表 周期）；第7周期（不完全周期） 关知识，

想[提问]首先我们回顾一下过去所学元2：第1、2纵列，第13-17纵列，共回忆周期

回素周期表的知识：1、元素周期表有多7个纵列 表的组成

顾 少个横行？分别称作什么？ 3：第11、12纵列，第3-7纵列，共和结构

2、有多少纵列？主族占有哪些纵列？ 7个纵列；藏在第三纵列

3、副族占有哪些纵列？镧系，锕系藏4：第18纵列

在哪里？

4、零族占有哪个纵列？

[质疑过渡] 那么基态原子核外电子[自学]

排布与元素周期表中周期、族的划分[讨论]

到底有什么内在联系？ [总结]

[板书]1、核外电子排布与周期的划分 （1）原子轨道的能量与n、l有关,

[问题导引]请同学们自学鲍林近似能由于4s能级低于3d，故21——30号

级图，回答以下问题（用powerpoint元素的核外电子排布事先排在4s能

幻灯展示） 级上、后排在3d上

（1）原子轨道的能量与哪些量子数有（2）能级组：能量相近的原子轨道归

关？为什么21——30号元素的核外为一组，用线框框在一起，形成一个

电子排布事先排在4s能级上、后排在能级组

3d上？ （3）相邻能级组能量的差别较大；同

（2）一个能级组的涵义？ 一能级组的能量差别较小

（3）相邻能级组能量的差别？同一能

级组的能量？ 设疑激

探[点评] 思，引起

究[讲解] 学生探究

新[板书] （1）能级组：能量相近的原 欲望

知 子轨道归为一组，用线框框在一起，

形成一个能级组

[交流研讨]

[设疑激思]请根据1——36号元素原 通过研讨

子的电子排布，参照鲍林近似能级图，[总结回答] 加深理解

尝试分析原子中电子排布与元素周期（1）周期的划分与能级组有关，一个

表中周期划分的内在联系（用能级组对应一个周期

powerpoint幻灯展示） （2）一个能级组所容纳的最多电子数

（1） 周期的划分与什么有关？ 等于一个周期所包含的元素种数

（2） 每一个周期中所容纳的元素（3）主量子数（n）对应周期序数

种数与什么有关？ (4)每个能级组（第一能级组除外）都

（3） 周期序数与什么有关？ 是由s开始p结束（符合排布顺序）

（4） 每个能级组开始结束有什么

特点？ [领悟] 让学生在

[点评] 核外电子

探[讲解] 排布的基

究[理解] 础上深化

新 知识，能

知 用鲍林近

[回顾总结] 似能级图

1、基态原子中电子在原子轨道上的排周期划分

布顺序。 和每一个

2、明确了什么是价电子。 周期中所

难3、核外电子排布与周期的划分的内在容纳的元

点[板书] （2）周期序数=主量子数（n）联系。 素种数

阐中最大的 4、理解了能级组这一概念。

释 （3）一个能级组所容纳的最多电子数

等于一个周期所包含的元素种数。

[引领小结]同学们，通过这节课你学

到了哪些知识，掌握了哪些方法？

引[补充]视同学回答情况进行必要的补[回答]主族元素的族序数等于价电子

导充 数

小 [观察]

结 [板书]2、核外电子排布与族的划分 [探究]

[追问]在必修部分我们也学习了元素[回答]1、族的划分与价电子数目和价

周期表的主族、副族的分类，请问主电子排布密切相关

族序数与原子的最外层电子数是什么2、主族元素原子的价电子全部排布在

关系？ 最外层ns或nsnp轨道上；过渡元素

[质疑导学]请观察以下元素的价电子原子的价电子排布为（n-1）dns

排布(用powerpoint幻灯展示)，再结

联合元素周期表进行思考，讨论并回答3、主族元素原子的价电子全部排布在让学生在

想以下问题： 最外层ns或nsnp轨道上；尽管同族核外电子

质Li:2s；Na:3s；K:4s；Rb:5s 元素的电子层从上到下逐渐增加，但排布的基

疑 F:2s2p;Cl: 3s3p;Br: 4s4p;I: 价电子排布完全相同，并且主族元素础上深化

5s5p 所在族的序数等于该元素原子的价电知识，能

1、族的划分与什么相关？ 子数。 利用价电

2、主族元素原子的价电子排布与过渡4、过渡元素的价电子排布是（（n-1）子排布给

观元素原子的价电子排布有什么区别？dns;过渡元素中IIIB--VIIB的主族元

察3、同一主族元素原子的价电子排布有价电子数与族序数相同，IB、IIB最素、过渡

思什么特点？主族序数与什么有关？ 外层电子数与族序数相同，VIII族最元素进行

考 4、同一过渡元素原子的价电子排布有特殊，故同族元素的价电子数目并不分类，并

什么特点？其序数与什么有关？同族一定完全相同。 探讨同一

元素的价电子数目一定相同吗？ 5、稀有气体元素具有特殊稳定性的内族价电子

5、稀有气体元素原子具有特殊稳定性在原因是它们的最外层电子排布为排布的规

的内在原因是什么？ nsnp，这种全充满的结构决定了稀律。

一个能级组所容纳的最多电子数等

于一个周期所包含的元素种数；每个能级组

（第一能级组除外）都是由s开始p结束（符

合排布顺序），如：第2周期：8种元素，从

3——10号元素；第二能级组为2s2p，共有

4个轨道，最多容纳8个电子，故从3开始

（1和2属1s层容纳的）至10，整好8个

电子。

周期序数=主量子数（n）中最大的

1～101～

2

1111

252525

25

1～101～2

26

探6、d亚层排满的一定是主族元素吗？ 有气体元素原子具有特殊稳定性。

究[点评] 6、d亚层排满的可能是主族元素（如

新[讲解] Br）也可能是副族元素，还可能是

知 [板书]（1）主族价电子排布：在最外VIII元素亦可能是零族元素

层ns或nsnp轨道上；

族序数：等于该元素原子的价电子数

（2）过渡元素价电子排布：（n-1）d

ns;

族序数： IIIB--VIIB的价电子数与

族序数相同；

IB、IIB最外层电子数与族序数相同；

VIII族最特殊。 [理解]

[学而时习]请同学们完成下列练习[体会]

（用powerpoint幻灯展示）

1、基态原子的第五电子层只有两个电[完成练习]

子，则该原子的第四电子层中的电子[自主尝试]可尝试由学生解析几个练

数肯定为（ ） 习，教师点评后强调

Ａ ８ Ｂ １８ [讲解] 1、解析：根据电子排布规律

Ｃ ８～１８ Ｄ ８～３２ 第五层只有两个电子，则为 １Ｓ

练2、下列哪一种电子结构不是卤素的电２Ｓ２Ｐ３Ｓ３Ｐ３Ｄ４Ｓ

习子结构（ ） ４Ｐ

巩Ａ、７ Ｂ、２、７ ４Ｄ５Ｓ

固 Ｃ、 ２、８、１８ 答案：Ｃ

Ｄ、 ２、８、７ 2、解析：Ａ为N，Ｂ为F，C为Br，D

1～

101～2

为Cl，故答案为A。

２

２６２６１０２

６

０～１０２

答案：Ａ

第三课时

[教学目标

] 掌握原子半径与核外电子排布的关系，掌握原子半径的变化规律。

体验科学研究的过程和认知的规律性，在认识上和思想方法上都得到提升。

[重难点]

共价半径 金属半径 范德华半径

[板书设计]

三、核外电子排布与原子半径

1.原子半径

共价半径

金属半径

范德华半径

2.原子半径的周期性变化

主族元素：同一周期从左到右逐渐减小，同一主族从上而下逐渐增大

过渡元素：同一周期呈波浪式变化，同一族仍是从上而下递增

[教学过程]

活活动内容

动设计

名意图

称

我们知道，原子是一种客观实体，

联 它的大小对其性质有着重要的影响。[思考]

想 那么，人们常用来描述原子大小的“半[比较]

质 径”是怎么测得的？元素的原子半径

疑 与原子的核外电子排布有关吗？在元

素周期表中，原子半径的变化是否有[阅读]

规律可循？下面同学们首先阅读“原[理解]

子半径”有关知识，回答相关问题 [交流]

使学生明[板书]三、核外电子排布与原子半径 [回答]

确教材设1、原子半径

计这部分[展示问题]（用powerpoint幻灯展

内容是要示）

探讨核外（1） 原子半径的涵义是什么？

探电子排（2） 有哪些测定原子半径的方

究布、原子法？

新半径、元（3） 通常有几种原子半径？

知 素周期表[板书] （1）原子半径的涵义

三者的关（2） 测定原子半径的方法

教师活动 学生活动

系。使学几种原子半径

生明白利[讲解]

用一定的[展示]flash课件展示三种原子半径

方法，原[设疑过渡]观察图1—2—12，你发现

子半径是了什么规律？请同学们自学“原子半

可测的 径的周期性变化”这一内容，完成下

面问题（用powerpoint幻灯展示） [自主探究]

1、一般说，同一周期中，除 外，[完成问题]

随着元素序数的增大，元素的原子半[自我纠正]

径从左到右 。这是因为每增1、稀有气体元素；逐渐减小；

观加一个 ，原子核中相应增加一电子；正电荷；电子；同一层上；使学生进

察个 。由于增加的 分布电子；电子间；核电荷核；对外一步认识

思在 ，所以增加的 产生层电子的有效吸引；逐渐减小；到原子半

考 的 排斥作用小于 增加 逐渐增大；电子层；核电荷；电径的周期

导致的 作用，结果使原子；电子间 性变化是

子半径。对同主族元素的原子来说， 由于核外

探随着原子序数的逐渐增大，原子半径 电子排布

究自上而下 。这是因为 的 引起的。

新依次增加，使 增加对 所施 同时，通

知 加的影响处于次要地位， 的排2、同一周期（如第4周期）的过分析同

斥作用占了主要地位。 过渡元素，自左至右原子半径的族、同周

2、同一周期过渡元素原子半径的变减小幅度越来越小（不明显）。期不同的

化是否明显？为什么？ 这是因为增加的电子都分布在变化，对

3、什么是有效核电荷？ （n-1）d的轨道上，它对外层学生进行

[提问] 电子的排斥作用与核电荷增加辨证唯物

[点评] 带来的对电子的有效吸引作用主义教

[板书]（1）同一周期，由于有效核电大致相当。 育。引导

归荷增加，原子半径从左到右逐渐减小； 3、吸引电子的净正电荷为有效学生讨论

纳（2）同一主族，由于有效核电荷减小，核电荷 同周期，

整原子半径从上到下逐渐增大； 同主族元

理 （3）同一周期过渡元素由于有效核电 素随原子

荷增加不明显，原子半径的变化不明[理解] 序数增加

显。 [顿悟] 原子半径

[练习巩固]用powerpoint展示针对 的变化规

性练习 律。要引

1、下列元素原子半径依次增大的是 导学生总

迁（ ） 结原子半

移A、 C、N、O、F [及时巩固] 径变化与

应B、 Mg、Al、Si、S [完成练习] 核电荷数

用 C、 B、Be、Mg、Na [自主尝试]可尝试由学生解析的增加以

D、 Mg、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ 几个练习，教师点评后强调 及核外电

２、已知H分子中，两原子核距离为1、答案：Ｃ 子数的增

0.074nm,则H原子的实际半径为（ ） 解析：在周期表中，同一周期加都有

Ａ、 0.037nm 从左到右原子半径逐渐减小，同关。

Ｂ、 大于0.037nm 一主族从上到下逐渐增大。

Ｃ 小于0.037nm 2、答案：B

课Ｄ 无法确定 解析：两原子核间距要小于两个充分体现

堂[强调]有效核电荷的内涵；核间距的原子半径之和。 学生的主

小实际意义。 体地位

结 [引领总结] 同学们，通过这节课你学

到了哪些知识，掌握了哪些方法？

2