構造原理與電子排布式的課堂教學設計

許自慧

摘 要：為了讓學生更容易地學懂、掌握構造原理與電子排布式的書寫，對本節重點內容做了以下課堂教學設計。通過學習原子結構中的構造原理等知識，使學生感受到由現象到本質，由宏觀到微觀的奇妙之處，既培養了學生的基本知識技能，又培養了學生的情感、態度、價值觀。

關鍵詞：能層；能級；構造原理；電子排布式

高中化學選修三《物質結構與性質》中第一章原子結構與性質是在學生已具備初中原子的結構及高中化學必修知識以后，進一步選修的內容。本章第一節原子結構內容涉及了新的概念，如能層、能級、構造原理、電子排布式、基態、激發態等多個知識點，概念比較抽象不好學，而這部分知識點又是高考選修三的重要考點之一。因此經過研究與實踐，為了讓學生更容易地學懂、掌握構造原理與電子排布式的書寫，我對本節重點內容做了以下課堂教學設計。

首先對教材的地位和作用進行分析：本節內容首先是讓學生了解原子結構模型的發展歷程，及相關科學家的重要貢獻，體會人類對原子結構的認識是一個逐步深入的過程，科學理論的發展是一個逐步完善的過程。在活動中使學生感悟科學家獻身科學的精神和進行科學探索所具有的科學態度。其次，通過學習原子結構中的構造原理等知識，使學生感受到由現象到本質，由宏觀到微觀奇妙之處，既培養了學生的基本知識技能，又培養了學生的情感、態度、價值觀。

對學生情況進行分析：

學生已有知識和能力：通過初中化學的學習，學生已經會寫1-20號原子結構示意圖，知道原子核外電子是分層排布的，知道原子的最外層電子數決定了元素的化學性質。通過高中必修二的學習，學生進一步了解了原子結構的相似性和遞變性決定了元素性質的相似性和遞變性，即：元素周期律。學生已基本具備分析、對比、總結歸納的能力，同時也具備自主、合作、實驗探究能力。

學生可能遇到的困難：不理解能層與能級的區別；不理解構造原理在電子排布式的書寫中的重要作用；混淆構造原理與電子排布式中能級的書寫順序。因此，在教學中要注意分析對比、舉例說明并加強課堂練習。

設計教學目標：

知識與技能：

1.了解原子結構的構造原理，知道原子核外電子的能級分布。

2.能用電子排布式表示常見元素（1-36號）原子核外電子的排布。

過程與方法：通過查閱資料，討論交流，學會自主學習、交流合作的學習方式。通過學習過程，學會比較、分析、歸納、應用的

能力。

情感、態度、價值觀：了解科學理論的發展是一個逐步完善的過程。感悟科學家獻身科學的精神和進行科學探索所具有的科學態度。培養“從現象到本質、從微觀到宏觀、結構決定性質”的化學思想。

設計教學重點和難點：構造原理和電子排布式。

設計教學方法：問題式教學、探究式教學。

設計教學過程：重、難點的突破——構造原理：

復習提問：核外電子排布的能層符號依次為什么？（答：K

L M N O P Q）。

教師引入：同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級，就好比能層是樓層，能級是樓梯的階級。各個能層的能級符號分別是什么？答：K層1s；L層2s 2p；M層3s 3p 3d；N層4s 4p 4d 4f等，同一能層中，不同能級的能量也是不相同的。請大家根據課本第5頁能層與能級的圖表討論以下幾個

問題：

學生合作探究：

1.原子核外電子的每一個能層最多可容納的電子數與能層的序數（n）間存在什么關系？

（答：2n2）

2.不同r的能層分別有多少個能級，與能層的序數（n）間存在什么關系？（答：能級數=能層數n）

3.英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數是否相同？（答：s能級上最多容納2個電子，p能級上最多容納6個電子，d能級上最多10個，f能級上最多14個電子）

提問：多電子原子的核外電子排布遵循什么規律呢？為什么鉀原子的電子排布不是2 8 9 ，而是2 8 8 1 呢？

教師引入：科學家歸納大量的光譜事實得出如下結論：設想從氫原子開始，隨著原子核外核電荷數的遞增，原子核外每增加一個質子，原子核外便增加一個電子，這個電子大多是按課本第6頁圖1-2所示的能級順序填充的，填滿一個能級再填一個新能級。這種規律稱為“構造原理”。

板書：構造原理中能級順序為：（能量由低到高）

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6P 7s 5f 6d 7p.

簡化：數字記憶：

1 2 2 3 3 4 3 4 5 4 5 6 4 5 6 7 5 6 7

在相同的數字中，從前往后，依次表示同一能層的 spdf能級。如，4 3 4 5 4 5 6 4 5 6中的4從前往后表示的分別是：4s 4p 4d 4f能級。依次類推。

教師講解：核外電子就是按照上述構造原理（能級順序）填充電子。但書寫電子排布式時書寫順序仍按照每個能層的能級構成順序書寫。

板書：電子排布式的書寫順序（即：能級構成順序）為：

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6P 6d 6f等。

舉例：寫出下列原子核外電子排布式：氧原子、氯原子、鉀原子

氧原子：1s2 2s2 2p4，氯原子：1s2 2s2 2p6 3s2 3p5，鉀原子：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

強調：在填寫電子時一定要遵循構造原理：先填充1s能級，最多2個電子，再填2s能級，最多2個電子，再填充2p能級，最多6個電子，如果有更多的電子，再繼續填3s 3 p能級。

如：鉀原子，當填滿足1s2 2s2 2p6 3s2 3p6幾個能級后，還有一個電子，這時不能先填3d能級，而應該根據構造原理4 3 4的填充順序，先填4s能級，后填3d能級。所以鉀原子的電子排布式為：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1（由于3d及后面其他能級未填充電子，所以書寫時可以省略不寫）。所以，我們明白了鉀原子核外電子排布為2 8 8 1的原因。

練習：學生書寫1-36號元素原子的核外電子排布式。（注意：半充滿或全充滿的特殊原子24號鉻Cr和29號Cu的書寫）

師生總結：能級構成與構造原理的區別。