1.1.3 电子云与原子轨道 教学设计 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

课题 1.1.3电子云与原子轨道（第3课时） 课 型 新课 学情分析 学生在此前的学习中知道了原子核外电子的排布规律，掌握了能层、能级的概念，并且容易产生电子在固定轨道上运动的片面认知。因此，本节课在此基础上要帮助学生理解核外电子运动状态及特点，利用电子云模型描述电子运动状态。 教材分析 初中化学和高中化学必修课程中，已介绍了电子层、原子结构示意图、各电子层容纳的电子数等知识。在本节中，教材围绕“核外电子排布”这个核心知识点按两条线索进行编写，一是围绕核外电子排布介绍了构造原理，进而让学生掌握书写1-36号元素基态原子的核外电子排布式；二是围绕“核外电子运动状态”，引出了原子轨道，再从原子轨道的视角进一步研究核外电子排布。 本节前两个课时，通过能级的概念来体现电子运动的能量状态具有量子化的特征，并直接给出能级的概念及能级的符号，及1s、2s、2p、3s、3p、3d……这些能级的能量是不连续的，是有高低之分的，进而就有了原子的基态和激发态。有了能级概念，紧接着以光谱学事实为基础，教材直接给出构造原理，以及根据构造原理介绍了如何书写基态原子的电子排布式，并以表格形式写出一些元素基态原子的电子排布式。 本课时起将介绍核外电子的空间运动状态，先借用电子云及其轮廓图的方式，形象的引出原子轨道的概念，并把重点集中在原子轨道的“数”和“形”上，“形”仅限于s轨道和p轨道。有了原子轨道的概念后，运用原子轨道进一步研究核外电子的运动状态，从而引出了泡利原理、电子的轨道表示式、洪特规则等知识。 设计理念 借用电子云及其轮廓图的学习，引出原子轨道的相关知识。 教学目标 【教学目标】 1． 能说明微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异，建立对原子结构的模型认知。 2. 知道电子的运动状态可以通过电子云模型来描述。 3. 知道s轨道和p轨道的电子云形状及其所表示的含义。 【评价目标】 1．通过对比微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异,诊断并发展学生对核外电子运动状态的认知水平。 2．通过反向模拟s电子云轮廓图的形成过程，诊断并发展学生对电子云轮廓图的认知水平。 3．通过用橡皮泥等物品自制原子轨道模型，诊断并发展学生对原子轨道的认知水平。 教学重点 s轨道与p轨道的电子云轮廓图 教学难点 电子云的含义 教学方法 1. 对比分析法 2. 多媒体辅助法 3. 模型演示法 课前准备 实验视频、PPT、相关习题等。 教 学 过 程 教师主导活动 学生主体活动 设计意图 [设问]原子核外电子的运动状态是怎么样的呢？ [讲解]1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行，然而量子力学指出，一定空间运动状态的电子并不在玻尔假定的线性轨道上运行，而在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可以算出它们的概率密度分布。 引入本节课课题 原子核外电子的运动状态和排布规律 提出问题：为什么不同能级最多可容纳的电子数不同？ 回忆、思考 核外电子与宏观物体运动状态的差异 请问宏观物体的运动特点是什么？ 宏观物体的运动特点：位置和速度都可测，运动轨迹是可描述的。而核外电子由于质量很小，速度很快，科学研究表明，核外电子的运动位置和速度不能同时准确测定，因此无法准确描述核外电子的运动轨迹。 对比、思考 通过宏观物体的运动特点描述，对比核外电子的运动状态。 核外电子的运动状态 1926年薛定谔提出用数学方程描述核外电子的运动状态。通过量子力学计算发现：一定空间运动状态的电子并不在玻尔假设的线性轨道上运动，而是在核外空间各处都可以出现，只是出现的概率不同。 倾听，思考 了解电子运动的特点 概率密度分布图与电子云图 通过计算电子在核外空间各处出现的概率，便获得了氢原子的1s电子在原子核外出现的概率密度分布图。 根据此图你发现了哪些规律？ 1．概率密度 1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。 量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝(P表示电子在某处出现的概率；V表示该处的体积)。 离核越近的位置概率密度越大 阅读教材，试着归纳。 电子云轮廓图 绘制一个圆圈，在圆圈内随意画出90个点（注意由圆心向外点的分布越稀疏），在圆圈外随机画出10个点。 展示1s、2s、3s、4s电子的电子云轮廓图，观察图形，你发现了什么规律？ 绘制图形； 不同能层s电子的电子云形状一致，都为球形，能层越高，s电子的电子云半径越大。 通过自己动手绘制图形，体会概率密度与电子云图的联系。 p电子的电子云 展示px、py、pz的电子云，观察图形，你发现了什么？ 电子云轮廓图代表电子运动状