1.1 原子结构模型 教学设计 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第2节 原子结构与元素周期表 第1课时 基态原子的核外电子排布 【教材分析】 原子有复杂的结构，但无法让学生直接观察到，也缺乏学生所熟悉的事实作为推断的依据，因此又是教学中又一个难点。教材中通过介绍历史上原子结构模型的发展过程和典型实验，让学生体验建立模型的思想，并了解原子的构成。随着对微观世界的不断深入的研究，顺理成章地提出问题：原子核又是由什么构成的？教材中以直接呈现的方式介绍了科学研究的结果，帮助学生更深层次地认识物质的微观结构。 【教学目标】 了解有关原子结构模型的历史发展过程，初步认识原子结构的量子力学模型，掌握电子运动的能量状态具有量子化的特征，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生激发与跃迁；掌握用“电子云”对电子在空间体积里出现的概率大小进行描述，用波函数的图形对原子轨道进行形象化描述。 【教学重难点】 能级与原子轨道 【教学过程】 【板书】一. 氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 1. 原子结构模型的演变 道 尔 顿 原子论 1803 年，英国化学家道尔顿提出原子论，他认为原子是微小的不可分割的实心球体 汤姆孙“葡萄干布丁”模型 1904年，汤姆孙在发现电子的基础上提出了原子结构的“葡萄干布丁”模型，开始涉及原子内部的结构 卢瑟福核式模型 1911 年，英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的核式模型 玻尔原子结构模型 1913 年，丹麦科学家玻尔根据原子光谱实验，进一步建立起核外电子分层排布的原子结构模型 量 子 力 学模型 20 世纪20 年代中期建立的量子力学理论，使人们对原子结构有了更深刻的认识，从而产生了原子结构的量子力学模型 2. 光谱和氢原子光谱 (1)光谱：许多物质都能够吸收光或发射光，人们常常利用原子光谱仪将物质吸收的光或发射的光的频率(或波长)和强度分布记录下来得到光谱。 (2)氢原子光谱：实验证明，氢原子光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的线状光谱。 【注意】不同元素的原子光谱都是特定的，因此利用原子光谱可以辨别元素，就像“指纹辨人”一样。 3. 玻尔原子结构模型 (1)基本观点 运动轨迹 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量 能量分布 ①在不同轨道上运动的电子具有不同的能量(E)，而且能量值是不连续的，这称为能量“量子化”。 ②轨道能量依 n 值(1、2、3、…)的增大而升高，n称为量子数。对氢原子而言，电子处在n=1的轨道时能量最低，这种状态称为基态；能量高于基态能量的状态，称为激发态 电子跃迁 只有当电子从一个轨道(能量为 Ei)跃迁到另一个轨道(能量为 Ej)时，才会辐射或吸收能量。当辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录时，就形成了光谱 吸收能量时形成的光谱是吸收光谱， 释放能量时形成的光谱是发射光谱 (2)贡献 玻尔原子结构模型成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实，阐明了原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁，指出了电子所处的轨道的能量是量子化的。 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 1. 原子轨道 (1)电子层(能层) ①含义：将量子数 n 所描述的电子运动状态称为电子层。( )( ②各电子层符号、电子能量与其离核远近的关系如表所示：改艺 刘 ) n 1 2 3 4 5 6 7 对应电子层 第一层 第二层 第三层 第四层 第五层 第六层 第七层 电子层符号 K L M N O P Q 离核的平均距离 近→远 能量高低 低→高 (2)能级 （某一电子层的能级数等于该电子层序数）女 b 乡 片 ①多电子原子中，同一电子层(即 n相同)内的电子所具有的能量也可能不同，即同一个电子层还可以分成若干个能级。当n=x时，有x个能级。在每一个电子层中，能级符号的顺序是 ns、np、nd、nf…(n代表电子层)。 ②各电子层所包含的能级如表所示： n 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号 K L M N O P Q 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f … … … (3)原子轨道 （电子层为n的状态含有 个原子轨道）东 , ①含义：用来描述原子中单个电子的空间运动状态。 ②数目 能级 ns np nd nf 原子轨道数 1 3 5 7 用 表示，且相互垂直 电子层、能级、原子轨道及其最多容纳的电子数之间的关系 电子层(n) 1 2 3 4 … 电子层符号 K L M N … 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4