第一課時(shí) 能層與能級(jí) 基態(tài)與激發(fā)態(tài) 原子光譜
課題： 1.1.1 能層與能級(jí) 基態(tài)與激發(fā)態(tài) 原子光譜
課時(shí)
1
授課年級(jí)
高二
課標(biāo)
要求
了解有關(guān)核外電子運(yùn)動(dòng)模型的歷史發(fā)展過(guò)程，認(rèn)識(shí)核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。知道電子運(yùn)動(dòng)的能量狀態(tài)具有量子化的特征（能量不連續(xù))，電子可以處于不同的能級(jí)，在一定條件下會(huì)發(fā)生激發(fā)與躍遷。
教材
分析
本節(jié)內(nèi)容是高中化學(xué)人教版（2019版）選擇性必修二第一章第一節(jié)《原子結(jié)構(gòu)》內(nèi)容，該內(nèi)容是高中選修課程中，研究原子結(jié)構(gòu)的起始課。因此，學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容對(duì)以后學(xué)習(xí)分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)等具有指導(dǎo)性作用；同時(shí)本節(jié)課也是承接初中化學(xué)原子結(jié)構(gòu)和必修教材中關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)的延續(xù)，所以本節(jié)課在整個(gè)高中化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)方面起到了很好的承上啟下的作用。
第一節(jié)《原子結(jié)構(gòu)》涉及能層與能級(jí)、基態(tài)與激發(fā)態(tài) 原子光譜、構(gòu)造原理與電子排布式、電子云與原子軌道、泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理，共五大方面的內(nèi)容，內(nèi)容多，并且比較抽象，為了降低難度，幫助學(xué)生更好的理解，教參將本節(jié)內(nèi)容分成4課時(shí)，逐一進(jìn)行探究
本節(jié)課時(shí)是《原子結(jié)構(gòu)》第一節(jié)的開(kāi)始課，教材在學(xué)生已有原子結(jié)構(gòu)知識(shí)的基礎(chǔ)上，直接給出核外電子的能層(即“電子層”)和能級(jí)（即“電子亞層”）兩個(gè)概念，給出每一能層有幾個(gè)能級(jí)，每個(gè)能級(jí)最多可以容納的電子數(shù)，并在能級(jí)的基礎(chǔ)上引出原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)，以及原子光譜。有了能層和能級(jí)的概念，為后續(xù)學(xué)習(xí)構(gòu)造原理，學(xué)習(xí)電子排布式的書(shū)寫(xiě)，打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，因此，本節(jié)課是整個(gè)第一節(jié)的基礎(chǔ)課，對(duì)后面的知識(shí)探究起著重要的承接作用。
本節(jié)課教材從圖表，表格出發(fā)，整節(jié)課教材中給出兩張表格，六張圖片，分別從不同角度幫助學(xué)生了解原子結(jié)構(gòu)發(fā)展史、認(rèn)識(shí)能層與能級(jí)的概念，了解光的產(chǎn)生與光譜分析的應(yīng)用。對(duì)表格的數(shù)據(jù)分析，能夠提升學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力；圖片的引用，直觀形象，能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)微觀抽象物質(zhì)的學(xué)習(xí)興趣，更好理解原子光譜的應(yīng)用方法，培養(yǎng)初步的科學(xué)探究能力。
教學(xué)
目標(biāo)
1.知道電子運(yùn)動(dòng)的能量狀態(tài)具有量子化的特征。
2.能從電子躍遷角度初步解釋原子光譜的形成，進(jìn)一步強(qiáng)化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念。
教學(xué)重、難點(diǎn)
重點(diǎn)：能級(jí)與能層的理解
難點(diǎn)：基態(tài)、激發(fā)態(tài)與原子光譜
核心
素養(yǎng)
宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)宏觀上對(duì)光的理解和感知。探究微觀中電子躍遷與光形成的關(guān)系，從而更好地理解原子光譜、能層能級(jí)與電子躍遷及光產(chǎn)生的原因。
證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過(guò)對(duì)比圖表和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，找出電子層與能層的關(guān)系。通過(guò)分析圖表，找出能級(jí)數(shù)與能層序數(shù)的關(guān)系，從而建立能層與能級(jí)的關(guān)系模型，逐步構(gòu)建模型思維。
科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：通過(guò)對(duì)原子光譜的探究，了解吸收光譜和發(fā)射光譜的區(qū)別與聯(lián)系及在發(fā)現(xiàn)新元素中的應(yīng)用，培養(yǎng)初步的科學(xué)探究能力。
科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任：通過(guò)對(duì)原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展史的探究，使學(xué)生體會(huì)到人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是一個(gè)逐步深入的過(guò)程，人類認(rèn)識(shí)原子的歷史是漫長(zhǎng)的，也是無(wú)止境的，科學(xué)理論的發(fā)展是一個(gè)逐步完善的過(guò)程。在活動(dòng)中使學(xué)生感悟科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神和進(jìn)行科學(xué)探索所具有的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探究原子結(jié)構(gòu)奧秘的積極性。
學(xué)情
分析
在初中階段，學(xué)生對(duì)原子結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了初步認(rèn)識(shí)，知道原子由原子核與核外電子構(gòu)成，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成(H除外)，整個(gè)原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，核外電子是分層排布的。
在必修階段，學(xué)生知道在含有多個(gè)電子的原子中，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，分別用n=1、2、3、4、5、6、7或K、L、M、N、O、P、Q來(lái)表示從內(nèi)到外的電子層；原子核外第n層最多能容納的電子數(shù)為2n2,無(wú)論原子有幾個(gè)電子層，一般情況下，其最外層的電子數(shù)最多只有8個(gè)(最外層為K層時(shí)，最多只有2個(gè));原子最外層有8個(gè)電子(最外層為K層時(shí)有2個(gè)電子)的結(jié)構(gòu)是相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
教學(xué)中可以充分利用學(xué)生對(duì)原子結(jié)構(gòu)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)照電子層與能層的緊密聯(lián)系，在復(fù)習(xí)和強(qiáng)化能層的基礎(chǔ)上，引入能級(jí)的教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀教材中的相關(guān)內(nèi)容，可以圍繞教材中的【思考與討論】展開(kāi)充分討論，理解能層與能級(jí)之間的關(guān)系，同時(shí)結(jié)合生活中的焰火、LED燈等發(fā)光現(xiàn)象，了解電子躍遷與原子光譜的形成。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)
環(huán)節(jié)
教學(xué)活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
環(huán)節(jié)一、
情景導(dǎo)入
創(chuàng)設(shè)生活情境
【情景創(chuàng)設(shè)】播放節(jié)日焰火視頻，展示節(jié)日的煙花光彩
【導(dǎo)入】璀璨奪目的煙花焰火給節(jié)日帶來(lái)了喜慶的氣氛，這些焰火光柱的形成與原子核外電子的躍遷有關(guān)，原子的結(jié)構(gòu)是怎樣的?焰火光是怎樣形成的，通過(guò)今天的探究，我們就能解決這個(gè)問(wèn)題。
【過(guò)渡】焰火的形成與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，在探究它的成因之前，我們先來(lái)了解一下原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展史。
【任務(wù)一】了解原子結(jié)構(gòu)發(fā)展史。
【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材P6第一自然段，總結(jié)原子結(jié)構(gòu)發(fā)展史。
【學(xué)生】通過(guò)閱讀教材，總結(jié)原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展史
【教師】評(píng)價(jià)、補(bǔ)充。
【過(guò)渡】了解了原子結(jié)構(gòu)發(fā)展史，通過(guò)過(guò)去初中和必修教材中對(duì)原子結(jié)構(gòu)的介紹，相信大家對(duì)于原子的結(jié)構(gòu)有了一定的了解，接下來(lái)，請(qǐng)大家回憶這幾個(gè)問(wèn)題？
創(chuàng)設(shè)燃放焰火情境，激發(fā)探究欲望。
環(huán)節(jié)一、
氧回顧原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和核外電子排布規(guī)律
環(huán)節(jié)二、探究能層和能級(jí)的相關(guān)內(nèi)容
環(huán)節(jié)三、探究基態(tài)和激發(fā)態(tài)及原子光譜的相關(guān)內(nèi)容
任務(wù)一、了解原子結(jié)構(gòu)發(fā)展史
任務(wù)二，
探究能層的相關(guān)知識(shí)
任務(wù)三、探究能級(jí)的相關(guān)知識(shí)
【復(fù)習(xí)提問(wèn)】1、原子的組成與結(jié)構(gòu)是怎樣的？
2、電子層的表達(dá)方法？填表
電子層數(shù)（n）
1
2
3
4
5
6
7
電子層符號(hào)
離核遠(yuǎn)近

能量高低

3、核外電子排布的一般規(guī)律？
【學(xué)生1】
【學(xué)生2】
【學(xué)生3】能量最低原理：核外電子總是先排布在能量較低的電子層里，然后由內(nèi)向外，依次
排布在能量逐漸升高的電子層
【學(xué)生4】四不超原則：
①每層最多容納電子數(shù)為2n2
②最外層不超過(guò)8個(gè)電子（K層為最外層時(shí)不超過(guò)2個(gè)電子）
③次外層不超過(guò)18個(gè)電子
④倒數(shù)第三層不超過(guò)32個(gè)電子
【教師】評(píng)價(jià)、補(bǔ)充
【過(guò)渡】通過(guò)復(fù)習(xí)，我們共同回顧了原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和核外電子的排布規(guī)律。在本節(jié)課的教材中提出一個(gè)叫“能層”的概念，能層與電子層有什么關(guān)系，請(qǐng)大家閱讀教材完成下面的任務(wù)。
【任務(wù)二】探究能層的相關(guān)知識(shí)。
【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材P6第二自然段及表格，回答以下問(wèn)題：
1、能層的定義？
2、能層的符號(hào)，從內(nèi)到依次為？
3、每個(gè)能層最多容納的電子數(shù)，從內(nèi)到外依次為？
4、能層與電子層的關(guān)系？
5、能層與電子能量的關(guān)系？
【學(xué)生1】能層的定義：核外電子按能量不同分成能層
【學(xué)生2】能層的符號(hào)，從內(nèi)到依次為：K L M N O P Q
【學(xué)生3】每個(gè)能層最多容納的電子數(shù)，從內(nèi)到外依次為：2 8 18 32 50 72 98
【學(xué)生4】能層與電子層的關(guān)系：能層相當(dāng)于必修教材中的電子層
【學(xué)生5】能層與電子能量的關(guān)系：能層越高，電子的能量越高
【教師】評(píng)價(jià)、補(bǔ)充
【小結(jié)】
【過(guò)渡】其實(shí)能層相當(dāng)于我們房子的樓層，而在每個(gè)樓層里都有樓梯，這些樓梯，在原子結(jié)構(gòu)中，我們稱其為能級(jí)。那么，什么是能級(jí)，它如何表示，它與能層有什么關(guān)系，接下來(lái)，我們來(lái)探究這方面的問(wèn)題。
【任務(wù)三】探究能級(jí)的相關(guān)知識(shí)
【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材P7第一、二自然段及下列表格，回答以下問(wèn)題：
1、能級(jí)的概念：
2、一個(gè)能層的能級(jí)數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系?一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系?
3、以s、p、d、f為符號(hào)的能級(jí)分別最多可容納多少個(gè)電子?3d、4d、5d能級(jí)所能容納的最多電子數(shù)是否相同同？
4、第五能層最多可容納多少個(gè)電子?它們分別容納在幾個(gè)能級(jí)中?各能級(jí)最多容納多少個(gè)電子?(注：本書(shū)只要求到f能級(jí)。)
【學(xué)生1】能級(jí)的概念：同一能層的電子，還被分成不同的能級(jí)
【學(xué)生2】一個(gè)能層的能級(jí)數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系：相等
【學(xué)生3】一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系: 2n2
【學(xué)生4】以s、p、d、f為符號(hào)的能級(jí)分別最多可容納多少個(gè)電子?
【學(xué)生5】3d、4d、5d能級(jí)所能容納的最多電子數(shù)是否相同同？相同
【學(xué)生6】第五能層最多可容納多少個(gè)電子? 50
【學(xué)生7】它們分別容納在幾個(gè)能級(jí)中? 5
【學(xué)生8】各能級(jí)最多容納多少個(gè)電子? s-2，p-6，d-10，f-14，另一個(gè)-18
【教師】評(píng)價(jià)、補(bǔ)充
【過(guò)渡】通過(guò)對(duì)以上問(wèn)題的解答，我們對(duì)能級(jí)有了初步的認(rèn)識(shí)，接下來(lái)，我們結(jié)合能層的知識(shí)，總結(jié)一下，能層與能級(jí)之間的常見(jiàn)規(guī)律，請(qǐng)分組討論，填寫(xiě)下列空白。
（1）能級(jí)的個(gè)數(shù) 所在能層的能層序數(shù)
（2）能級(jí)的字母代號(hào)是 ，字母前的數(shù)字代表 ，每個(gè)能級(jí)最多容納的電子數(shù)分別為 。
（3）英文字母相同的不同能級(jí)中所能容納的最多電子數(shù) 。（填“相同”或“不同”）
（4）每一能層最多容納的電子數(shù)為 。
（5）f能級(jí)的從第 能層開(kāi)始，d能級(jí)從第 能層開(kāi)始。
【學(xué)生活動(dòng)】分組討論，完成填空，到黑板前展示填寫(xiě)結(jié)果，大家共同探討
【展示討論結(jié)果】
（1）能級(jí)的個(gè)數(shù) = 所在能層的能層序數(shù)
（2）能級(jí)的字母代號(hào)是 s、p、d、f ，字母前的數(shù)字代表 能層序數(shù) ，每個(gè)能級(jí)最多容納的電子數(shù)分別為 s-2，p-6，d-10，f-14 。
（3）英文字母相同的不同能級(jí)中所能容納的最多電子數(shù)相同。（填“相同”或“不同”）
（4）每一能層最多容納的電子數(shù)為 2n2 。
（5）f能級(jí)的從第 4 能層開(kāi)始，d能級(jí)從第 3 能層開(kāi)始。
【教師】評(píng)價(jià)、補(bǔ)充
【展示圖片】介紹能層與能級(jí)的關(guān)系
通過(guò)對(duì)原子結(jié)構(gòu)發(fā)展史的探究，感悟科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神，激發(fā)學(xué)生探究原子結(jié)構(gòu)奧秘的積極性
復(fù)習(xí)提問(wèn)，有助于加深對(duì)新知的學(xué)習(xí)和理解
帶著問(wèn)題閱讀教材找答案，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力和自主解決問(wèn)題的能力
小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生共同解決問(wèn)題的能力和表達(dá)能力
任務(wù)四、
探究基態(tài)與激發(fā)態(tài)的相關(guān)知識(shí)
任務(wù)五、
探究原子光譜的相關(guān)知識(shí)
任務(wù)六、
探究原
譜的形成原因
能層與能級(jí)的關(guān)系圖：
【過(guò)渡】電子的能量隨能層數(shù)的增大而增大，那么不同能級(jí)的電子的能量又該如何判斷呢？
【講授】能級(jí)能量大小的判斷方法：
①先看能層，一般情況下，能層序數(shù)越大，能量越高；
再看同一能層各能級(jí)的能量順序?yàn)椋篍(ns)< E(np)

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第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修2

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