高一化學(xué)教案 人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)

1、第 PAGE11 頁高一化學(xué)教案 人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 通過原子結(jié)構(gòu)模型演變的學(xué)習(xí) ,了解原子結(jié)構(gòu)模型演變的歷史 ,了解科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的艱難過程。認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)、假說、模型等科學(xué)方法對(duì)化學(xué)研究的作用。體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)思維對(duì)創(chuàng)造性工作的重要作用。2.了解鈉、鎂、氯等常見元素原子的核外電子排布情況 ,知道它們?cè)诨瘜W(xué)反響過程中通過得失電子使最外層到達(dá)8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的事實(shí)。通過氧化鎂的形成了解鎂與氧氣反響的本質(zhì)。了解化合價(jià)與最外層電子的關(guān)系。3.知道化學(xué)科學(xué)的主要研究對(duì)象 ,了解化學(xué)學(xué)科開展的趨勢(shì)。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：原子結(jié)構(gòu)模型的開展演變鎂和氧氣發(fā)生化學(xué)反響的本質(zhì)難點(diǎn)：鎂和氧氣發(fā)生化

2、學(xué)的本質(zhì)三、設(shè)計(jì)思路本課設(shè)計(jì)先讓學(xué)生描繪自己的原子結(jié)構(gòu)模型 ,繼而追隨科學(xué)家的腳步 ,通過交流討論 ,逐步探討各種原子結(jié)構(gòu)模型存在的問題 ,并提出改良意見 ,讓學(xué)生主動(dòng)參與人類探索原子結(jié)構(gòu)的根本歷程 ,同時(shí)也可體會(huì)科學(xué)探索過程的艱難曲折。通過鎂和氧氣形成氧化鎂的微觀本質(zhì)的揭示 ,初步認(rèn)識(shí)化學(xué)家眼中的微觀物質(zhì)世界。四、教學(xué)過程導(dǎo)入 觀看視頻：掃描隧道顯微鏡下的一粒沙子。今天我們還將進(jìn)入更加微觀的層次 ,了解人類對(duì)于原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。你認(rèn)為我們可以通過什么樣的方法去認(rèn)識(shí)原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢?直接法和間接法 ,直接法努力的方向是觀察技術(shù)的提高和觀察工具的改良 ,而間接法那么依賴精巧的實(shí)驗(yàn)和大膽的假設(shè)。事實(shí)

3、上直到今天即使借助掃描隧道顯微鏡也無法觀察到原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ,所以在人們認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的過程中 ,實(shí)驗(yàn)和假設(shè)以及模型起了很大的作用。一、中國古代物質(zhì)觀提出問題我們通常接觸的物體 ,總是可以被分割的(折斷粉筆)。但是我們能不能無限地這樣分割下去呢?介紹?中庸?提出：語小 ,天下莫能破焉。惠施的人也說道其小無內(nèi) ,謂之小一。墨家那么提出：端 ,體之無序最前者也。在英文里 ,如今被譯成原子的Atom一詞 ,源于希臘語 ,它的字面上的意思是indivisible不可分割。第一個(gè)把Atom介紹到我國的是嚴(yán)復(fù)翻譯的?穆勒名學(xué)? ,他將其譯為莫破。二、西方原子鼻祖介紹德謨克利特認(rèn)為就像用一塊塊磚頭砌墻一樣 ,

4、物質(zhì)是由不可分割的原子構(gòu)成。道爾頓在?化學(xué)哲學(xué)的新體系?一書中指出：化學(xué)的分解和化合所能做到的 ,充其量只是使原子彼此別離和再結(jié)合起來。正如我們不可在太陽系中放進(jìn)一顆新的行星或消滅一顆現(xiàn)存的行星一樣 ,我們不可能創(chuàng)造出或消滅一個(gè)氫原子。這種觀點(diǎn)換作現(xiàn)在更有趣的說法 ,在化學(xué)反響中原子既不會(huì)產(chǎn)生 ,也不會(huì)被消滅 ,他們只是被分開 ,再重新組合 ,你鼻尖上的某個(gè)碳原子可能正是億萬年前恐龍尾巴上的呢。書中他系統(tǒng)地闡述了其原子學(xué)說。道爾頓的原子學(xué)說是建立在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)根底上的 ,成功地解釋了化學(xué)定律。當(dāng)然我們現(xiàn)在知道受當(dāng)時(shí)的科學(xué)開展水平限制 ,這個(gè)理論仍有一些不完善的地方。三、湯姆生模型介紹到了19世

5、紀(jì)末 ,由于電的發(fā)現(xiàn) ,化學(xué)家們有條件去研究物質(zhì)在通電條件下的性質(zhì)了。他們發(fā)現(xiàn)將一些氣體裝在密封的玻璃管中 ,再抽氣使之比擬稀薄 ,然后通上高壓電 ,會(huì)有一束射線從玻璃管的陰極通過氣體到達(dá)陽極 ,人們稱之為陰極射線。這種射線是什么呢?英國科學(xué)家湯姆生做了一系列實(shí)驗(yàn)：他發(fā)現(xiàn)在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下該射線會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)(這就是現(xiàn)在我們家里電視機(jī)中的電子管的工作原理);他通過研究電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)該射線的作用 ,發(fā)現(xiàn)這種射線帶負(fù)電 ,并測(cè)出了其電荷與質(zhì)量之比 ,這個(gè)比值很大;Thomson又使用了不同的電極材料、在玻璃管中充入不同的氣體 ,發(fā)現(xiàn)所得射線的電荷與質(zhì)量之比都一樣。提出問題這些電子是那兒來的呢?為什么不

6、管什么電極材料、什么氣體所得到的射線都一樣呢?其電荷與質(zhì)量之比很大又說明什么?這樣湯姆生提出了葡萄干面包模型 ,面包代表均勻分布的正電荷 ,電子那么像葡萄干一樣嵌于其中。四、盧瑟福模型介紹幾乎是在湯姆生實(shí)驗(yàn)的同時(shí) ,居里夫人以及英國科學(xué)家盧瑟福等人開始了對(duì)放射現(xiàn)象的研究。這其中對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)奉獻(xiàn)最大的是盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)。粒子帶兩個(gè)單位正電荷 ,相對(duì)質(zhì)量為4(現(xiàn)在我們知道它是氦原子核)。盧瑟福將一束粒子射向一張非常薄的金箔 ,又將涂有硫化鋅的屏幕放在其周圍 ,粒子撞在屏幕會(huì)產(chǎn)生熒光 ,通過觀察各個(gè)方向的熒光 ,盧瑟福發(fā)現(xiàn)大多數(shù)粒子穿過了金箔 ,方向幾乎沒有任何變化;但有一些粒子在穿過前方向

7、發(fā)生了偏轉(zhuǎn) ,還有大約0.1%的粒子甚至以不同角度被彈向金箔的前面。提出問題如果按照湯姆生的葡萄干面包模型 ,會(huì)這樣嗎?那該如何解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢?1.為什么會(huì)被彈回來?應(yīng)該是由于同種電荷間的斥力。2.為什么只有0.1%?只有少數(shù)粒子靠近了正電荷 ,也就是說原子內(nèi)的正電荷不可能均勻分布 ,它占據(jù)的空間必然很小 ,原子應(yīng)該有一個(gè)帶正電的核。3.粒子被彈回來了 ,核卻沒有被彈出 ,可見金原子的原子核的質(zhì)量一定很大。盧瑟福的結(jié)論：原子內(nèi)大局部是空的 ,所以大多數(shù)粒子得以穿過金箔。原子所有的正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個(gè)很小的區(qū)域 ,即原子核。盧瑟福的原子模型很像行星圍繞著太陽 ,因此當(dāng)時(shí)年僅27歲的盧瑟

8、福就和他的行星模型一起載入了化學(xué)史。五、波爾模型介紹根據(jù)經(jīng)典的電磁場(chǎng)理論 ,電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)不斷產(chǎn)生電磁波 ,從而輻射出能量 ,離核越來越近 ,最終落在原子核上。行星模型不能穩(wěn)定存在?波爾研究了氫原子的光譜 ,看著這些不連續(xù)的譜線 ,也就是特定的能量 ,他受到啟發(fā) ,意識(shí)到這是由電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 ,電子遠(yuǎn)離或者靠近原子核時(shí)應(yīng)該是跳躍式變化 ,也就是說 ,電子只能在一些特定的不連續(xù)的軌道上運(yùn)動(dòng)。舉個(gè)例子 ,你從樓梯上扔硬幣 ,它只能落在某個(gè)臺(tái)階上 ,而不會(huì)停留在兩個(gè)臺(tái)階之間。波爾認(rèn)為在能量最低的軌道 ,電子運(yùn)動(dòng)可以看成是在平地上的狀態(tài) ,這時(shí)不會(huì)釋放能量。一旦電子獲得了特定的能量 ,它就獲得了動(dòng)

9、力 ,向上攀登一個(gè)或幾個(gè)臺(tái)階 ,到達(dá)一個(gè)新的軌道。當(dāng)然 ,如果沒有了能量的補(bǔ)充 ,它又將從那個(gè)能量較高的軌道上掉落下來 ,回到較低的軌道上。同時(shí)釋放出相應(yīng)能量 ,對(duì)應(yīng)于其光譜線。而從第二個(gè)臺(tái)階下來 ,或者從第三個(gè)臺(tái)階下來放出的能量不同 ,也就對(duì)應(yīng)著一根根不同的譜線。波爾將量子理論引入原子結(jié)構(gòu) ,掃清了原子穩(wěn)定性的問題。六、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)提出問題研究原子結(jié)構(gòu)是為了更好地理解元素的性質(zhì) ,解釋化學(xué)反響的原理。比方說 ,鈉能與氯氣劇烈反響 ,生成白色的氯化鈉顆粒。為什么鈉能在氯氣中燃燒?該如何解釋該反響的原理呢?我們首先從微觀的角度來看這個(gè)反響。這個(gè)反響是如何進(jìn)行的呢?每個(gè)鈉原子一共有多少電子?為什么

10、每個(gè)鈉原子失去一個(gè)電子?每個(gè)氯原子一共有多少電子?為什么每個(gè)氯原子得到一個(gè)電子?(核外電子分層排布)(8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu))元素的化合價(jià)和什么有關(guān)?現(xiàn)在我們知道了化學(xué)反響中元素化合價(jià)的變化與電子轉(zhuǎn)移有關(guān)。大家有沒有注意原子得失電子后體積的變化?原子得電子變?yōu)殛庪x子后體積變大 ,原子失電子變成陽離子后體積變小。為什么參加反響的鈉原子和氯原子個(gè)數(shù)比是11?那么 ,如何解釋鎂和氧氣的反響呢?鎂與氯氣反響 ,生成的產(chǎn)物氯化鎂化學(xué)式應(yīng)該是怎樣的?為什么是12?七、神秘的夸克介紹其實(shí) ,人類對(duì)于原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)仍在開展。后來 ,又有科學(xué)家提出電子等微觀粒子就像光一樣 ,既是一種粒子 ,又有波的性質(zhì) ,電子等微觀粒

11、子具有波粒二象性 ,電子在核外運(yùn)動(dòng)像是一團(tuán)帶負(fù)電的云霧。而原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子又分別由夸克構(gòu)成?？煽淇撕碗娮泳褪歉玖Ｗ訂?它們會(huì)不會(huì)也是由其它更根本的粒子組成呢?為進(jìn)一步探求原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ,現(xiàn)在的科學(xué)家們又在使用著什么樣的手段呢?由于我們?nèi)匀粺o法直接觀察 ,那就只能通過打靶、轟擊來改變對(duì)象的狀態(tài) ,再分析改變后的結(jié)果 ,以了解其更微觀的結(jié)構(gòu)。其實(shí)原理仍然類似于盧瑟福的粒子轟擊原子的實(shí)驗(yàn) ,只不過盧瑟福實(shí)驗(yàn)用的粒子源是天然射線。而要想更深入地進(jìn)行研究 ,就需要速度更快、能量更高和束流更強(qiáng)的粒子 ,更快、更高、更強(qiáng)。怎樣才能獲得這樣的粒子呢?我們的旅程到底有沒有盡頭呢?第3單元 課時(shí)2認(rèn)識(shí)原子

12、核一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解原子由原子核和核外電子構(gòu)成 ,認(rèn)識(shí)原子組成的符號(hào)。2.初步了解相對(duì)原子質(zhì)量的概念 ,知道核素、質(zhì)量數(shù)、同位素的概念。3.培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析綜合能力和抽象思維能力。4.世界的物質(zhì)性、物質(zhì)的可分性的辨證唯物主義觀點(diǎn)的教育。二、教學(xué)重、難點(diǎn)原子核的組成;同位素等概念。三、設(shè)計(jì)思路本課時(shí)設(shè)計(jì)從原子相比照擬形象、具體的質(zhì)量出發(fā) ,在學(xué)生了解原子的質(zhì)量根底上 ,回憶上節(jié)課所涉及到的盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn) ,讓學(xué)生推測(cè)原子核的電性 ,并與電子比擬質(zhì)量相對(duì)大小 ,使學(xué)生主動(dòng)參與原子核的組成、性質(zhì)以及核素、同位素等概念的探討四、教學(xué)過程導(dǎo)入 我們道原子很小但有質(zhì)量 ,那么原子的質(zhì)量到底有

13、多大呢?不同的原子質(zhì)量各不相同 ,可以用現(xiàn)代科學(xué)儀器精確地測(cè)量出來。例如：一個(gè)碳原子的質(zhì)量是：0.00000000000000000000000001993kg ,即1.99310-26kg;一個(gè)氧原子的質(zhì)量是2.65710-26kg;一個(gè)鐵原子的質(zhì)量是9.28810-26kg。這樣小的數(shù)字 ,書寫、記憶和使用起來都很不方便 ,就像用噸做單位來表示一粒沙子的質(zhì)量一樣。因此 ,在國際上 ,一般不直接用原子的實(shí)際質(zhì)量 ,而采用不同原子的相對(duì)質(zhì)量相對(duì)原子質(zhì)量。板書相對(duì)原子質(zhì)量：某原子的質(zhì)量與C12原子質(zhì)量的1/12的比值。提出問題你知道C12原子指的是什么原子嗎?講解我們已經(jīng)知道原子是構(gòu)成物質(zhì)的一種

14、微粒。它是由原子核和核外電子構(gòu)成的。那原子核中又有哪些結(jié)構(gòu)和性質(zhì)呢?今天就讓我們來認(rèn)識(shí)原子核。提出問題盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子具有怎樣的結(jié)構(gòu)?板書一、原子的組成：中子原子核質(zhì)子1.原子核外電子講解絕大多數(shù)原子的原子核都是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。原子的體積已經(jīng)很小了 ,原子核在它里面 ,當(dāng)然更小。如果假設(shè)原子是一個(gè)龐大的體育場(chǎng) ,那么 ,原子核那么是位于場(chǎng)中央的一個(gè)小螞蟻。提出問題在原子中 ,質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、電子數(shù)有怎樣的關(guān)系?為什么?原子在化學(xué)反響中失去或得到電子 ,它還顯電中性嗎?此時(shí) ,它還是原子嗎?離子所帶的電荷數(shù)與離子中的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)之間有什么關(guān)系?忽略電子的質(zhì)量 ,原子的相對(duì)

15、原子質(zhì)量在數(shù)值上與原子的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)有什么關(guān)系?什么是質(zhì)量數(shù)?怎樣簡(jiǎn)潔的表達(dá)原子核的構(gòu)成?其含義是什么?講解原子核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取近似值加起來 ,所得數(shù)值便近似等于該原子的相對(duì)原子質(zhì)量 ,我們把其稱為質(zhì)量數(shù) ,用符號(hào)A表示。 X中Z表示質(zhì)子數(shù) ,X表示元素符號(hào)。如 C表示質(zhì)量數(shù)為12 ,原子核內(nèi)有6個(gè)質(zhì)子的碳原子或原子核內(nèi)有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子的碳原子。前面我們提到的作為相對(duì)原子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的C12指的就是這種原子。板書2.質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)過渡 O與O所表示的意義是否相同?同一種元素的原子具有相同的質(zhì)子數(shù) ,但中子數(shù)不一定相同。如在自然界存在著三種不同的氫原子：氕、 氘、 氚質(zhì)子數(shù) 1 1 1中子數(shù) 0 1 2核素：具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子。(原子核的組成不同)同位素：質(zhì)子數(shù)相同 ,質(zhì)量數(shù)(或中子數(shù))不同的核素之間的互稱。(學(xué)生閱讀教材33頁拓展視野)板書第二課時(shí) 認(rèn)識(shí)原子核一、