一、学情分析
在初中的学习中,学生已经初步了解原子结构模型的演变历史,知道原子是由原子核和核外电子构成的,知道原子核是由质子和中子构成的,初步了解质子、中子、电子的质量、电性关系;已初步了解元素和同位素的概念及同位素的应用.核外电子的排布规律和原子结构示意图的书写在教材中未涉及,但在初高中衔接教育中已进行初步讲解,学生基本可以掌握1~18号元素的原子结构示意图.
二、教材分析
本单元的编排在化学学习中起到承前启后的作用.在前两个单元中,学生已经认识到了化学世界物质的精彩纷呈,了解到了研究物质的实验方法的多样性.在这些知识的基础上,通过本单元的学习将学生从宏观的物质世界带入化学的微观世界.本单元主要介绍了原子结构模型的演变和原子的构成等内容,系统学习原子核外电子排布和元素周期表的知识.
(一)三维目标
1.知识与技能
(1)了解原子结构模型演变的历史.
(2)了解钠、镁、氧等常见元素原子的核外电子排布情况,知道它们在化学反应中通过电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实.通过氯化钠的形成了解钠跟氯气发生化学反应的本质.
2.过程与方法
(1)通过了解原子结构模型演变的历史,让学生体验科学家探索原子结构的艰难过程,认识实验、检测说、模型等科学方法对化学研究的作用.
(2)通过氯化钠形成过程的分析,以及化合物的化学式书写,让学生学会推理、归纳的方法.
3.情感、态度和价值观
从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法,并培养学生对科学探索的热爱.通过氯化钠形成过程的分析,让学生从宏观走向微观,领悟化学反应的本质.
(二)教学重点
教学重点:化学反应中原子核外电子排布的变化,化合价与得失电子数、最外层电子数的关系.
(三)教学难点
教学难点:化学反应中最外层电子的变化;化合价与得失电子数、最外层电子数的关系.
(四)教学过程
【引课】水在你的眼里是水珠、露珠,在文学家的眼里可能是晶莹剔透的水晶,那么在哲学家、化学家的眼中,这又是什么呢?千百年来,水以及其他物质究竟是由什么构成的一直困扰着我们.早在殷周时期,就产生了物质是由金、木、水、火、土组成的所谓“五行”学说.五行学说认为金、木、水、火、土可在一个永不终止的循环过程中相生相克,它们之间有着错综复杂的关系,世间万物就是由它们之间的相互作用产生的.除此之外,公元前5世纪有人曾经写下下面一段话:
感觉上,存在的是缤纷的色彩、浓郁的芬芳、深深的苦痛,但实际上,存在的是原子和空间.
【过渡】这位哲学家就是世界历史上最早提出“原子”这一名词的古希腊哲学家德谟克利特,他认为物质是由不可分割的微粒即“原子”构成的.那么,现代意义上的原子又是什么呢?
1.用古希腊哲学家的话,引出原子,别有新意
【投影】首先看到的是世界上最小的文字,它的宽度只有2 nm,它是扫描隧道显微镜下的硅晶体表面,它的原子表面书写的“中国”二字.
【讲述】这是我们借助先进的扫描隧道显微镜观察到的原子表面,那原子的内部结构又如何呢?我们再来看个世界之最,据报道,这是英国耗资3.8亿英镑、占地5个足球场的超级显微镜,能观察到原子的内部结构,此项研究正在进行中.当然科学家经其他实验研究已证实,原子是由更小的微粒构成的.显然,从2500年前的古希腊到今天,“原子”的意义已经发生了明显的变化.那么2500年来,科学家是怎样探索原子结构的呢?让我们跟随化学家们的脚步快速阅读课本的交流与讨论,并思考原子结构模型的演变经历了哪几个阶段?又有哪些科学家对此作出了卓越贡献?找到重要的科学家及他们的主要观点.
【学生】学生阅读.
【讲述】好,阅读完了,大家对人类探索原子结构的过程应该有了一个初步的了解.接下来,就让我们一起沿着科学家探索原子结构的足迹来认识原子.
2.学生阅读、了解人类探索原子结构的过程
【讲述】在近代化学史上,最早提出原子结构模型的人是道尔顿,1803年,他提出了具体的原子模型,建立了近代原子学说.那道尔顿的主要观点是什么呢?
关于道尔顿,有不得不说的经历,他出生于一个贫寒的农民家庭,只读过几年小学就在家种地,但他顽强自学、刻苦奋斗,终于学富五车.他从21岁开始,长期的工作就是观察天气.他一生记载了20万条观察记录,直到临终前的15分钟还记了一条:今日微雨.由此我们可以看到一个伟大的科学家是如何成就的——需要坚持不变的信念和养成的良好习惯.道尔顿最大的成就就是创立了原子论.
1897年,汤姆生在实验中发现了电子,并且发现电子是带负电荷的,且质量非常小.由于原子呈电中性,所以汤姆生认为原子中的正电荷是均匀地分布在整个原子中,而带负电荷的电子则镶嵌其中,正负电荷总数相等.汤姆生于1904年提出了被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型.
科学探索的脚步并没有停止,1911年英国物理学家卢瑟福在做α粒子散射实验时出现了意想不到的现象.
【投影】α粒子散射实验图片.
【提问】从这一实验现象中,你能得出什么结论?
【讲述】感悟这些历史,不得不感慨人类认识原子的历史是漫长的,也是无止境的.
【过渡】我们知道从卢瑟福的学生玻尔和奥地利物理学家薛定谔开始,他们就认为电子在核外是按一定的规律排布的.
【提问】那么电子排布需要遵循什么样的规律呢?请同学观察思考并总结.见投影.
【过渡】那么该同学叙述的是否正确呢?我们通过完成以下两个表格完成规律总结.见投影(表格略). 【练习】下列原子结构示意图中,正确的是哪个?
【讲述】我们已经知道原子核外电子排布的规律,那么该如何书写呢?为了形象、简单地表示原子的结构,通常我们用原子结构示意图形象地表示原子的核外电子排布.
如图中稳定的元素Ar以及其原子结构示意图中各个数字与符号所代表的意义.
【过渡】那原子的核外电子排布与元素的性质有何联系呢?
【投影】首先我们观察下表(表略),表中是稀有气体核外电子的排布情况,你观察到稀有气体最外层电子排布有什么特征?
【过渡】我们知道稀有气体性质稳定,很难与其他物质发生化学反应.正是因为稀有气体的最外层电子达到了2电子或8电子的稳定结构.那么当原子的最外层未达到2电子或8电子的结构时,它又会表现出什么样的性质呢?我们通过钠与氯气的反应,来观察形成氯化钠过程中原子核外电子的变化情况.
【投影】播放钠与氯气反应生成氯化钠的视频.仔细看反应三个历程中的微观变化.
【讲述】观看完毕,从宏观上我们看到钠与氯气反应生成氯化钠固体,透过现象我们看到了反应历程中的微观结构变化,请同学们解决如下几个问题.
【提问】⑴Na、Cl的原子核外电子排布有什么特点?
⑵Na、Cl在反应中表现出什么性质?
⑶在化学反应中哪部分微粒发生了变化?说明元素的性质主要取决于什么?
⑷从Na、Cl你能想到哪些类似的原子?在结构上、性质上有何特点?
3.搭建了宏观与微观的想象的桥梁
【讲述】因此不难总结,像钠、镁原子这样典型金属的最外层电子数较少的(<4),较易失电子,像氯、氧原子这样最外层电子数较多的(>4),较易得电子,从而形成稳定的电子层结构.
【板书】最外层电子与元素化学性质的关系
4.由学生总结、归纳
【过渡】镁条在氮气中也能燃烧,生成氮化镁,你能写出氮化镁的化学式吗?
【学生】学生书写.
【讲述】要正确书写物质的化学式,就必须知道元素的化合价,请同学们填写下列表格,并分析化合价与得失电子数、最外层电子数的关系.
【投影】一些元素的原子得失电子的情况
【学生】学生完成表格,并讨论化合价与得失电子数、最外层电子数的关系.
【结论】金属元素的原子失电子显正价,正化合价等于失电子数等于最外层电子数;非金属元素的原子得电子显负价, 负化合价等于得电子数等于8-最外层电子数.
【板书】正化合价等于失电子数等于最外层电子数等于得电子数等于8-最外层电子数