《3.2 原子的结构》重难点分析

一、原子的构成

介绍一些研究原子结构的科学家的资料。通过这些资料，一方面，让学生了解原子结构模型的演变历史，通过修正各种观点使刚学过的知识得以应用和巩固升华。另一方面，通过各位科学家的成就，使学生了解到科学的发展是在不断修正和补充中进行的，对学生进行人生观和价值观的教育。

年份	科学家	原子模型		主要观点
1808年	英国 科学家 道尔顿	原子论		物质世界的最小单位是原子，原子是单一的，独立的，不可被分割的，在化学变化中保持着稳定的状态，同类原子的属性也是一致的。
1904年	英国 物理学家 汤姆生	葡萄干面包原子模型		1. 电子和正电荷均匀分布在球内，整个原子是中性的。 2. 电子之间存在间隙
1911年	英国 物理学家卢瑟福	原子结构行星模型		1. 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。2.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。 3.带负电的电子在核外空间绕着核旋转
1913年	丹麦物理学家玻尔	轨道式原子模型		提出了电子具有能量。电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动，离核愈远能量愈高。
1926年	奥地利学者薛定谔	电子云模型		提出了核外电子运动是有规律的。

“原子的构成”主要是针对构成原子粒子的种类、电性、数目的研究。

1. 从构成原子的粒子种类角度来看，原子包括原子核和核外电子，原子核又包括质子和中子。

2. 从构成原子的粒子电性角度来看，质子带正电、中子不带电、原子核带正电、核外电子带负电。

3. 从构成原子的粒子数目角度来看，核电荷数=质子数=核外电子数。

“原子的构成”部分的核心知识可概括为一个树状图（如下图所示）和一组等式关系（即核电荷数=质子数=核外电子数）。

二、核外电子的分层排布

展示宏观物体运动的图片（如图奔驰的汽车），感受身边宏观物体的运动特点：① 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行时的速度、动能等；② 可以描绘它们的运动轨迹。

          奔驰的汽车

展示宏观物体运动的图片（如图行星绕太阳的运动），感受身边宏观天体的运动特点：行星环绕太阳的运动叫做公转，公转的路径叫做公转轨道。行星公转有以下几个特点：1．行星公转轨道都是一些偏心率不大的椭圆。2．行星的公转轨道面几乎在同一个平面上。3．行星都是由西向东绕太阳运行的。4．行星绕太阳公转的周期有长有短。越接近太阳的行星公转周期越短，越远离太阳的行星公转周期越长。

               行星绕太阳运动

资料展示核外电子的特殊性：① 质量小：9.1095×10^-31kg；② 运动空间小：运动的直径范围约10^-10m；③ 速度快：接近光速，约为3×10⁸m·s^-1。

请结合核外电子的特殊性，想象一下核外电子是如何运动的？以现在人力所及，能否测定电子在某一时刻运动的位置和速度？能否确定电子的运动周期等？科学家利用统计学原理，发现电子是分层运动的。展示核外电子分层排布示意图（如下图所示）。结合图示，谈一谈你想象中的核外电子是如何运动？最后，出示科学研究的结论。

           核外电子分层排布示意图

三、原子结构示意图的意义

根据原子结构示意图的意义：

1. 根据核电荷数（或核内质子数）可确定元素的种类、在元素周期表中的位置以及元素的分类。

2. 根据原子的最外层电子数可确定元素的原子在发生化学变化时，得失（或共用）电子的数目，再结合核内质子数可确定得失电子后原子的带电情况。

3. 根据原子的最外层电子数可确定该元素常见的化合价。

四、了解元素性质与核外电子，特别是最外层电子数目的关系

“元素性质与核外电子，特别是最外层电子数目的关系”，在初中阶段要分为以下五个阶段进行认识。

第一阶段：氖、氩等稀有气体不易与其他物质发生反应，化学性质比较稳定，它们的原子最外层都有8个电子（氦为2个电子），这样的结构被认为是一种相对稳定的结构。

第二阶段：金属的原子最外层电子一般都少于4个，在化学反应中易失去电子；非金属原子的最外层电子一般都多于4个，在化学反应中，易得到电子；都趋于达到相对稳定结构。

第三阶段：以金属钠与氯气反应为例，具体感知金属钠原子失电子，非金属氯原子得电子都达到相对稳定结构的过程。

第四阶段：根据原子的最外层电子数，确定该元素常见的化合价。

第五阶段：从原子结构角度深层次认识金属活动顺序。通过对钾原子、钠原子和镁原子的电子层数和最外层电子数的分析，认识“元素性质与核外电子，特别是最外层电子数目的关系”。

教学片段一 —— 应用具体形象的客观事物的图片或模型，引导学生进行感知并建构抽象概念

【任务一】① 核外电子是如何运动的？

② 说一说你想象中的核外电子是如何运动？

【收集证据】

    

              汽车奔驰             行星绕太阳运动     核外电子运动与宏观物体的运动不同

【生】交流活动，陈述自己的观点

……

【解释与结论】

原子的核外电子运动

核外电子是分层排布的。

【师】（电子有经常出现的区域，称为电子层。核外电子在不同的电子层内运动，这一现象叫做核外电子的分层排布。核外电子层最少的有1层，最多的有7层，由内向外称为第一电子层、第二电子层…，由外向内称为最外层、次外层、倒数第三层…。）

我们能不能用简明、方便的图示，把“原子的构成”和“核外电子分层排布”的结构表示出来。

           

                                                   核外电子分层排布示意图

原子结构示意图

                                氧原子结构示意图

【任务二】谈一谈，你从原子结构示意图中能获得哪些信息？

【生】各抒己见……

【任务三】观察1～18号原子结构示意图，你有什么发现？回答问题：

① 各电子层上电子数目的规律？

② 上图中哪些是金属元素，非金属元素，稀有气体元素？它们最外层电子数有什么特点？

【师生】（总结归纳）

……

五、以氯化钠为例介绍离子的形成

出示钠原子和氯原子的结构示意图，讨论要趋向稳定结构的钠和氯原子该如何变化达到稳定呢？设计一个方案。在学生可能会设计出多种形成氯化钠的方式，如①氯原子的最外层电子中的3个电子转移到钠原子的最外电子层上，使双方最外层电子数平均，分别为4；②氯原子的最外层7个电子转移到钠原子的最外层上，使双方达到稳定结构；③钠原子的最外层1个电子转移到氯原子的最外层上，使双方达到稳定结构。对于方案①，要让学生分辨生活中的平衡与化学中的稳定的区别；对于方案②、③，教师可以从学生的生活经验出发，分析发生这两种情况的难易程度。最后可通过核外电子排布的模拟磁盘活动（如下图所示），感受钠原子和氯原子失去和得到电子，形成氯化钠的过程。

       核外电子排布的模拟磁盘

通过对上述过程的分析，最终形成对“离子”、“阳离子”和“阴离子”的认知，明确离子也是构成物质的一种粒子。

 

 

 

注：1. 2007年东北华北优质课评比暨教学改革研讨会教学设计评比李燕翔老师的参赛作品

 

2013-10-31  人教网