苏教版 (2019)选择性必修2专题2 原子结构与元素性质第一单元 原子核外电子的运动教案配套ppt课件

2.1原子核外电子的运动(第1课时)

一、核心素养发展目标

1.能举例说明原子结构模型发展演变的历程，认识基于实验证据建构和优化模型的思路；

2.能用轨道和能级概念描述核外电子的运动状态；

二、教学重点及难点

重点   轨道和能级；

难点   轨道和能级。

三、教学方法

讲授法、讨论法

四、教学工具

PPT

五、教学过程

【导入】化学反应的能量一般不足以引起原子核的变化，因此化学家对原子结构的研究主要集中在原子核外电子的行为上，即原子核外电子的运动状态与变化规律。与日常接触的事物大不一样，电子很小，我们不能利用研究宏观物体运动的方法对其进行研究。那么科学家又是如何认识和研究核外电子的呢？

一、人类对原子结构的认识

原子的内部世界充满着无穷的奥秘，吸引了无数的科学家去探索。

【展示】道尔顿及其原子结构模型

【讲述】19世纪初，英国科学家道尔顿总结了一些元素形成化合物时的质量比例关系，提出了近代原子学说。他认为物质由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，它们在化学变化中不可再分割。

【展示】汤姆生及其原子结构模型

【讲述】1897年，汤姆生发现原子中存在电子，并用实验方法测出电子的质量不及氢原子质量的千分之一（后进一步确定为氢原子质量的1/1836）。他推测这种粒子是均匀地嵌在云状的正电荷球体中，于是提出了“葡萄干面包式”的原子结构模型，并将这种粒子命名为电子。

电子的发现使人们认识到原子是由更小的微粒构成的，对原子结构的认识进入新的阶段。

【展示】卢瑟福及其原子结构模型

【讲述】1911年，卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现大部分α粒子直线穿过金箔，有少数发生一定的偏移，极少数反弹回来。他推测原子的内部结构并不是均匀的，而存在一个中心的核，称为原子核。

原子核带正电，电子在其周围高速运动，就像行星围绕太阳运转一样。这就是卢瑟福的“有核模型”或“行星模型”。

【展示】玻尔及其原子结构模型

【讲述】1913年，丹麦物理学家玻尔研究了氢原子的光谱后，根据量子力学的观点，大胆突破传统思想的束缚，提出了新的原子结构模型：

1、原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。

2、不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的。

3、原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。

玻尔的这一原子结构模型在当时引起了科学界的高度重视。

受普朗克量子论和爱因斯坦的光子学说的启发，玻尔吸收了卢瑟福的原子有核模型的合理成分，于1913年提出了新的原子结构假说，较好地解释了氢原子线状光谱的特征，因此获得了1922年的诺贝尔物理学奖。

玻尔认为，原子轨道的能量变化是不连续的，即量子化的。

当电子吸收了能量（如光能、热能等）后，就会从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道上。处于能量较高轨道的电子不稳定，会回到能量较低的轨道上，当电子从能量较高的轨道回到能量较低的轨道时，就会发射出光子，发出光的波长取决于两个轨道的能量之差。

【展示】氢原子电子运动图

【讲述】科学家采用统计方法来描述电子在原子核外某一区域出现的机会。电子在原子核外空间出现的机会是有规律的。

氢原子的核外电子，当处于能量最低状态时（简称基态），电子主要在原子核周围的球形区域内运动。

运动区域距离核近，电子出现的机会大；

运动区域距离核远，电子出现的机会小。

【展示】处于能量最低状态的氢原子的电子云示意图

【讲述】用小点代表电子在核外空间区域出现的机会，小点的疏密与电子在该区域内出现的机会大小成正比。小点越密，表明概率密度越大

电子云：即用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得到的图形。

【讲述】

电子云轮廓图

是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。

一般是将出现概率约为90%的空间圈出来，制作电子云的轮廓图，即原子轨道。

【展示】氢电子云轮廓图的绘制过程

二、原子核外电子的运动特征

【展示】原子核外电子排布图

【讲述】电子层（用n表示）和对应的电子层符号

【问】离核距离和能量高低有什么规律？

【生】离核距离越远，能量越高

【展示】钠原子光谱图

【问】分析钠原子光谱时发现：即便是相同的两个电子层之间发生电子跃迁，也会出现多条谱线。

对于这个现象，你会提出何种假设？

【生】同一电子层上的电子能量不同。

【讲述】实验和量子力学研究表明，处于同一电子层的原子核外电子，可以在不同类型的原子轨道上运动，其能量也不相同，故可将同一电子层进一步划分为不同的能级。

如同：学段分小学、初中、高中，又细分为不同的年级。

电子层如同学段，能级如同年级。

轨道的类型不同，能量不同，形状也不同。

人们常用小写的英文字母s、p、d、f分别表示不同形状的轨道。

【展示】s轨道图片

【讲述】1、s轨道

s轨道是球形对称的，所以s轨道只有1个轨道。所有原子的任一电子层的s电子的电子云轮廓图都是球形，只是球的半径不同。

【展示】1s、2s、3s、4s的图片

【生】同一原子的电子层序数越高，s电子云的半径越大。

【展示】p轨道图片

【讲述】2、p轨道

p电子云轮廓图是纺锤形的。每个p能级都有3个相互垂直的电子云，分别称为px、py,和pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向。

【展示】p轨道动图

p轨道在空间有x、y、z 3个伸展方向，所以p轨道包括px、py、pz 3个轨道。

p轨道是相互垂直的。

p电子云轮廓图的平均半径随电子层序数的增大而增大。

【展示】d轨道和f轨道图片

【讲述】3、d轨道和f轨道

d轨道有5个伸展方向（5个轨道）

f轨道有7个伸展方向（7个轨道）

【讲述】原子轨道表示方法：

将表示电子层的n和表示原子轨道形状的s、 p、d、f结合起来。

1s、2s、2p（2px、2py、2pz）、3d

【问】能级与原子轨道数目的关系

【生】

【问】各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数

【生】

【讲述】原子轨道能量的高低存在如下规律：

1、处于相同电子层的原子轨道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf。

2、形状相同的原子轨道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s…

3、电子层和形状均相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。

【展示】现代原子结构模型

【讲述】电子自旋：

原子核外电子的自旋可以有两种不同的状态，通常人们用向上的箭头“↑”和向下的箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。

【展示】电子自旋图片

【讲述】“电子自旋”并非真像地球绕轴自转一样，它只是代表电子的两种不同状态。

【课堂小结】师生一起回顾和总结。

一、人类对原子结构的认识

人类对原子结构的认识是循序渐进并不断发展的

二、原子核外电子的运动特征

轨道形状、各能级上的原子轨道数目、能量关系

【课堂练习】

1、下列原子轨道符号表示正确且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是(　　)

A. 1s、2p、3d  B. 1s、2s、3s  

C. 2s、2p、2d  D. 3p、3d、3f

答案：A

2、符号3px所代表的含义是(　　)

A. px轨道上有3个电子  B. 第三电子层px轨道有3个伸展方向

C. px电子云有3个伸展方向  D. 第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道

答案：D

3、下列关于电子云的叙述中不正确的是(　　)

A.电子云是用小黑点的疏密程度来表示电子在核外空间出现概率大小的图形

B.电子云实际上是电子运动形成的类似云一样的图形

C.电子云图说明离核越近,电子出现概率越大;离核越远,电子出现概率越小

D.能级类别不同,电子云的形态也不一样

答案：B