1、1第一单元 打开原子世界的大门（包括三节）一教材分析本单元作为高中化学的入门，让学生体验科学家探索真理的过程，体现了二期课改“以人为本”的思想，以新的理念为学生提供了学习化学的方法。本单元从科学家探索原子结构奥秘的历史阶段与研究过程出发，以学生发展为本，渗透了科学精神、科学态度和人文精神，改变了以往理论知识教学中只重视结论传授，而疏于科学精神培养，促进了学生的学术潜力和非学术潜力的全域发展，为培养学生的创新能力、实践精神，激发学生的学习热情打下了基础。通过初中的化学学习,同学们已经知道原子是由原子核和核外电子构成的。本节教材，就是要在已有经验的基础上继续深入地探讨原子核的结构以及核外电子的排布
2、的规律，并利用原子结构的知识解释某些元素的部分性质，使学生初步了解原子的最外层电子排布与元素的性质(得失电子能力、化合价等) 的关系。同时，通过原子结构知识的学习，为后阶段学习元素周期律、元素周期表和分子结构打下基础。本单元的模型方法和实验方法为学生学习化学、探究元素化合物的性质和结构提供了科学的学习方法。二、知识框架三、新教材的主要特点：新教材（必修）与旧教材相比，删掉了描述核外电子运动特征的电子云；降低了核外电子排布规律的要求；增加了原子结构示意图，元素的部分化学性质与原子的最外层电子排布的关系；调整了同位素在教材中出现的位置。使得它更符合知识的逻辑关系，符合学生认识规律。同时，新教材更注
3、重了让学生参与学习，提高了学生学习的主动性，更注重了学生能力的培养。本单元内容结构可以用一条主线和两条副线来概括。一条主线：从道尔顿原子论到卢瑟福行星原子模型-人们对原子结构的探索过程。两条副线：同位素概念，元素平均相对原子质量，放射性同位素及其应用。核外电子分层排布规律和核外电子运动状态的描述。四、教学目标知识与技能目标1引导学生认识原子核的结构，懂得质量数和 X 的含义，掌握构成原子的微粒间的关系；知道元A Z素、核素、同位素的涵义；掌握核电荷数、质子数、中子数、质量数之间的相互关系。2引导学生了解原子核外电子的排布规律，使他们能画出 118 号元素的原子结构示意图；了解原原子的构成原子核
4、(质子和中子)核外电子原子中各微粒之间的数量关系、电性关系和质量关系核外电子运动特 点核外电子的排布规律(原子结构示意图)核素和同位素核外电子排布与元素性质（原子得失电子能力和化合价）间的关系2子的最外层电子排布与元素的原子得、失电子能力和化合价的关系。过程与方法目标通过对构成原子的微粒间的关系和氢元素核素等问题的探讨，培养学生分析、处理数据的能力，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工。情感态度与价值观目标1、通过构成物质的基本微粒的质量、电性的认识,了解微观世界的物质性,从而进一步认识物质世界的微观本质；通过原子中存在电性不同的两种微粒的关系，认识原子是矛盾的对立统一体。2、介绍了惠施、墨
5、子、德谟克利特、道尔顿、汤姆生、伦琴、贝克勒尔和卢瑟福等几位重要思想家、科学家，他们善于思考和发现问题，积极的探精神和持之以恒、努力实践的科学态度是他们取得成功的前提条件。惠施、墨子、德谟克利特的大胆假设，道尔顿的刻苦钻研，汤姆生、伦琴、贝克勒尔和卢瑟福的反复实践，使打开原子世界的大门成为现实。使学生了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程，培养他们的科学态度和科学精神，体验科学研究的艰辛与喜悦。3、通过“化学与技术-放射性同位素与医疗”,引导学生关注化学知识在提高人类生活质量中所起的作用。4、通过“未来的能源-核聚变能”,引导他们关注与化学有关的热点问题,形成可持续发展的思想。五、教学重
6、点、难点（一）知识上重点、难点：同位素概念、元素平均相对原子质量、核外电子排布规律。（二）方法上重点、难点：培养分析、处理数据的能力,尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工。了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程。六、教学准备（一）学生准备：上网查阅， C 在考古上的应用；核素、同位素在生产和生活中的应用。搜集有关原14 6子结构模型的资料。参考网址 1.http:/ 2. http:/ 课时【板书】第一节 从葡萄干面包模型到原子结构的行星模型 （原子结构）学习目标要求1、了解原子结构的发展史。知道 19 世纪末和 20 世纪初，那些重要的科学家和那些重要的科学发现表明原子的可分性和具有
7、更复杂的结构。学习科学家的探索精神和科学态度。2、体会探索原子结构的模型方法和实验方法，不断增强科学方法意识。3、探究原子结构。了解研究性学习的一般规律。重点、难点1、模型方法和实验方法对原子结构发现的作用。2、19 世纪末和 20 世纪初，几位重要的科学家及重要的科学发现。教学过程【提问】化学变化中的最小微粒是什么?【学生回答】原子是化学变化中的最小微粒。【引出课题】这一节就从探讨原子的结构开始我们的学习。【点评】开头简洁，直截了当，由初中相关知识提出问题，过渡到原子结构的学习。1、原子结构理论发展从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过
8、多次演变，给我们多方面的启迪。3现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。【提出问题】原子是化学变化中的最小微粒。同种原子的性质和质量都相同。那么原子能不能再分？原子又是如何构成的呢?电脑提示 化学的发展简史。见附录一化学发展简史 。强调以下：1661 年，英国化学家、物理学家波义耳提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生。1771 年，法国化学家拉瓦锡建立燃烧现象的氧化学说，使近代化学取得了革命性的进展。1803 年，英国化学家、物理学
9、家道尔顿提出原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础。1869 年，俄国化学家门捷列夫发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系。化 学 简 史年代 大 事 纪 要约 50 万年前 “北京猿人”已会用火公元前 86 千年 中国(新石器时代)开始制陶器约公元前 2 千年 中国已会铸铜中国战国时期 惠施（物质是无限可分的） 、墨子（物质分割是有一定条件的）公元前四世纪 古希腊的德谟克利特提出朴素的原子论;古希腊的亚里斯多德提出“四元素”学说公元前 14087 年 中国发明了造纸术十世纪 中国(宋代) 把火药用于制造火药箭、火球等武器1661 年 英国的波义耳在怀疑派化学家一书中给
10、元素下了科学的定义1772 年、73 年 舍勒制得了氢气、氧气1777 年 法国的拉瓦锡发表燃烧概论推翻了燃素说1803 年 英国道尔顿提出原子论1811 年 意大利的阿伏加德罗提出分子假说1860 年 分子学说得到世界公认1869 年 俄国的门捷列夫提出了他的第一个周期表1895 年 德国的伦琴发现了看不见的射线X 射线。1896 年 法国的贝克勒尔发现了铀的放射性1903 年 英国的汤姆生提出了葡萄干面包原子模型1911 年 英国的卢瑟福提出原子结构的行星模型1934 年 法国的约里奥居里夫妇发现人工放射性41942 年 中国的侯德榜发明了联合制碱法1965 年 中国科学家合成出牛胰岛素,
11、是首次人工合成蛋白质1981 年 我国科学家首次人工合成完整生物活性的核糖核酸2000 年 人类基因组破译【学生思考、回答】【媒体显示】利用 Flash 动画演示卢瑟福的 粒子散射实验1.实验示意图2.现象： 【观察、思考】在教师引导下，学生思考下列问题：（1）绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，原因是什么？（2）为什么有少数 粒子却发生了较大的偏转？（3）极少数的 粒子几乎象是被金箔弹了回来，原因是什么？【讨论】学生分组讨论：根据 粒子散射的实验现象，学生提出自己的原子结构模型。并由代表发言。【归纳、小结】3、卢瑟福的原子结构行星模型5原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，位于
12、原子的中心；带负电荷的电子在原子核周围的空间做高速运动。一、原子结构模型的演变对于多电子原子，可以近似认为原子核外电子是分层排布的；在化学反应中，原子核不发生变化，但原子的最外层电子会发生变化。【点评】通过卢瑟福的 粒子散射实验的介绍, 由学生提出自己的原子结构模型，使学生实现一种科学探究的体验；了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程,培养他们的科学态度和科学精神。学会一种方法：通过粒子撞击实验，研究微观世界的规律，使人类获得了一种崭新的研究方法。认识一个规律：从实践到认识，再实践、再认识是人类认识发展的必然规律。【质疑】我们已经知道原子由原子核和核外电子构成。那么，原子核的内部结构又是
13、怎样的？电子在核外空间的运动状态又是怎样的呢?【板书】第二节 考古断代、同位素和相对原子质量学习目标要求1、理解同位素的概念，进一步掌握原子的构成。2、能根据元素中各同位素的原子百分含量，计算元素的平均相对原子质量。3、理解 C14 在考古断代中的应用。4、使学生领会物质的量、摩尔、摩尔质量、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度的基本含义。5、使学生理解物质的量、摩尔质量、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度等各物理量之间的相互关系，学会用物质的量来计量物质。6、掌握用物质的量浓度来表示溶液的组成，掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法。7、学会用物质的量进行有关化学反应的简单计算。过
14、程与方法目标： 通过引导学生对自己熟悉问题的分析，让他们学会怎样从中提炼总结出解决问题的科学方法。 通过模拟科学家解决实际问题的探究活动，让学生感受科学家在面对实际问题时，如何分析、联想、类比、迁移、概括和总结，如何建立数学模型，培养他们解决实际问题的能力。情感态度与价值观目的： 通过模拟科学家解决实际问题的探究活动，激发学生探索未知世界的兴趣，让他们享受到探究未知世界的乐趣。 通过配制一定物质的量浓度溶液的实践活动，培养学生严谨认真的科学态度和精神。教学重点、难点1.知识上重点、难点：元素的平均相对原子质量的计算、物质的量的含义和应用。2.方法上重点、难点：如何寻找、选择解决问题的途径，建立
15、数学模型。【板书】一.原子核 同位素原子核的构成，【媒体显示】原子结构示意图道尔顿原子结构模型汤姆生原子结构模型卢瑟福原子结构模型波尔原子结构模型6【学生阅读】构成原子的微粒-电子、质子和中子的基本数据：微粒 电子 质子 中子质量(kg) 9.10910 31 1.67310 27 1.67510 27相对质量 0.005484 1.007 1.008电量(C) 1.60210 19 1.60210 19 0电荷 -1 +1 0【思考、讨论并提问】请根据表中所列数据讨论:1.在原子中，质子数、核电荷数和核外电子数之间存在着什么关系？为什么？2.原子的质量主要由哪些微粒决定？3.如果忽略电子的质
16、量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对质量在数值上与原子核内的质子数和中子数有什么关系?【教师引导学生小结】1、数量关系：核内质子数核外电子数2、电性关系： 原子 核电荷数核内质子数核外电子数阳离子 核内质子数核外电子数 阴离子 核内质子数核外电子数3、质量关系：质量数（A）质子数（ Z）中子数（N）【归纳小结】如果用 X 的形式表示一个质量数为 A、质子数为 Z 的原子，那么组成原子的粒子间的关系可以表达为:A Z原子 XA Z【迁移与应用】1.在科学研究中，人们常用 Cl 符号表示某种原子，请你谈谈图中符号和数字的含义。37 17原子核核外电子中子 （A-Z）个Z 个
17、质子 Z 个72.某二价阳离子含有 10 个电子,12 个中子,求质量数。3.元素 R 的一个原子，质量数为 a ，其阴离子 Rn-有 b 个电子，求中子数。【回顾】元素的种类是由原子核内的质子数决定的。元素是具有相同质子数(核电荷数) 的同一类原子的总称。【质疑】同种元素原子的质子数相同，那么，中子数是否也相同呢?【媒体显示】三种不同的氢原子【比较】三种氢原子结构的异同。【质疑】它们是不是同一种元素？【板书】2。同位素同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素。【迁移与应用】1请你描述构成原子的各种微粒与元素、核素间的关系。【拓展与提高】1 下列各组物质中，互为同位素的是
18、A、O 2、 、O 3 、O 4 B、 H2、D 2、T 2 C、H 2O、D 2O、 T2O D、 Ca 和 Ca40 20 42 202下列说法正确的是 A、同种元素的质子数必定相同 B、不同元素原子的质量数必定不同C、原子核都是由质子和中子构成的D、凡是核外电子数相同的微粒必定属于同一元素【交流与研讨】生物体在生命存续期间保留的一种碳原子-碳-14 （ C）会在其死亡后衰变，测量考古遗址中发现14 6的遗物里碳-14 的数量，可以推断出它的存在年代。根据课本内容与网上资料：阐述 C 在考古上的应用；14 6列举同位素在生产和生活中的应用。【点评】通过上网搜集资料，然后分组讨论，让学生参与
19、学习，以达到提高学生学习的积极性，激发学生学习热情的目的。【简介】1 放射性同位素用于疾病的诊断 2 放射性同位素用于疾病的治疗 3未来的能源一一一核聚变能【点评】本节教材采用问题推进法进行教学，引导学生发现问题、提出问题以激发学生思考，然后，通过看书、研讨、交流等多种方式，寻求问题的解决，探讨问题的结果。培养解决问题的能力。【课前准备】学生课前探讨，完成下列表格：假定我们有一篓面值一元的硬币，假定每一硬币的形状、体积、质量是相同的，我们通过哪些方法或途径可以知道这篓硬币的个数？序 号 方 法 或 途 径8方法一方法二【教学过程】交流、研讨在开始今天的化学课之前，请同学们先回答我们布置的课前智
20、力游戏：假定我们有一堆面值一元的硬币，假定每一硬币的形状、体积、质量是相同的，我们通过哪些方法或途径可以知道这篓硬币的个数？ （媒体显示）序 号 方 法 或 途 径方法一方法二方法三方法四方法五方法六方法七方法八直接数数先称量出一个硬币的质量，再用硬币的总质量除以一个硬币的质量先称量出 100 个硬币的质量，用硬币的总质量除以 100 个硬币的质量，再乘以 100先测量出一个硬币的体积，再用硬币的总体积除以一个硬币的体积先称量出 100 个硬币的体积，用硬币的总体积除以 100 个硬币的体积，再乘以 100先测量出一个硬币的厚度，再将硬币垒起来，用硬币的总厚度除以一个硬币的厚度先测量出 100
21、 个硬币的厚度，再将硬币垒起来，用硬币的总厚度除以100 个硬币的厚度，然后乘以 100用模具（比如一木板上刻有许多凹槽，每一凹槽中正好卡入 10 个硬币）计量（银行常用）建立模型 我把上述方法总结为两种方法模型：直接计量直接获得硬币个数。换算通过引入中间物理量搭桥，换算出硬币个数。讲述、媒体显示模型一：直接计量 （方法一）模型二：引入中间物理量换算 （方法二方法八）引言 下面我们来研究一个化学上经常遇到的宏观物质的质量、体积与构成它的微观粒子数之间的关系问题。也就是第三节所讲述的内容。一、物质的量、阿伏伽德罗常数、摩尔、摩尔质量引言首先我们来分析 C + O2 CO 2 反应：讲述、媒体显示
22、C + O2 CO2宏观上： 12 克 32 克 44 克微观上： 1 个 C 原子 一个 O2 分子 一个 CO2 分子联想质疑 实际生产或科学实验中，碳、氧气、二氧化碳是可称量的，固体反应原料是按照一定的质量比例、气体反应原料是按照一定的体积比例投入的，但化学反应是在碳原子与氧分子之间一个一个地进行的，碳原子、氧分子以及反应生成的二氧化碳分子都是难于称量的微观粒子，如何建立起宏观物质的质量、体积和其所含微观粒子数之间的联系呢？或者说已知宏观物质的质量或体积，如何求出它所含有的微粒个数？已知微粒个数，如何求出它的质量或体积？9媒体显示宏观物质质量、体积 微粒个数思考探究 结合前面解决一堆硬币
23、有多少个的方法模型，请尽可能多地列举出知晓一定质量或体积的宏观物质中含有多少个微观粒子的方法或途径。 （以碳粉、碳原子为例说明）（媒体显示）序 号 方 法 或 途 径方法一方法二方法三方法四方法五.一个一个地数先称量出 1 个微观粒子的质量，然后再用宏观物质的质量除以 1 个微观粒子的质量，计算出微观粒子个数。先称量出由某一数目的微观粒子所组成的微粒集体的质量，然后再用宏观物质的质量除以微粒集体的质量，再乘以微粒集体所含有的微粒数,计算出碳原子个数。先测量出 1 个微观粒子的体积，然后再用宏观物质的体积除以 1 个微观粒子的体积，计算出微观粒子个数。先数出 1cm3 宏观物质所含有的微观粒子个
24、数，然后再根据宏观物质的总体积,计算出微观粒子个数。.分析评价 方法一可以看作是属于模型一的，直接计量；方法二五可以看作是属于模型二的，引入中间物理量换算。微观粒子的质量和体积都很小，我们无法用肉眼直接看见或计数，因此,我们可以否定方法一。同样的理由，我们也可以排除方法二、方法四。由于不同的微粒的体积不一定相同，我们没有1cm3 的各种宏观物质中所含微粒的个数的现成的数据，方法五不具有普遍性，如果采用方法五求一定质量物质中所含微观粒子数，我们还需要做大量的工作。但我们有现成的表示原子相对质量的相对原子量，只要我们适当确定方法三中构成微粒集体的微粒数目，使得这一微粒集体的质量是可以称量的，也许我
25、们能够找到一条具有普遍意义的解决问题的有效途径。建立模型根据方法三，我们把这一微观粒子集体所含微粒数目暂定为 NA 个，建立下列数学模型：讲述、媒体显示 物质所含微粒数 NA微 粒 集 体 的 质 量物 质 的 质 量引导点拨 如何确定这 “一定数目 NA”，这“一定数目 NA”究竟为多少比较适宜呢？国际上规定：0.012kg12C 所含碳原子数目即为 NA。这样规定有什么好处？NA 个微观粒子所形成的微粒集体的质量在几克到几百克之间，质量大小适宜，便于换算，可以称量。 有利于借助相对原子质量，确定不同种类粒子集体的质量。讲述、媒体显示我们把 0.012Kg12C 中所含碳原子个数称作“阿伏伽
26、德罗常数”即 NA，大约为6.021023。将通过方法三建立的数学模型中的 NA 用“阿伏伽德罗常数”代替，并作变形：讲述、媒体显示阿 伏 伽 德 罗 常 数物 质 所 含 微 粒 数 的 质 量阿 伏 伽 德 罗 常 数 个 微 粒物 质 的 质 量讲述我们把上述比值用一个特定的物理量物质的量表示，并规定其单位为摩尔（mol ） ，即：讲述、媒体显示物质的量(mol) 阿 伏 伽 德 罗 常 数物 质 所 含 微 粒 数 的 质 量阿 伏 伽 德 罗 常 数 个 微 粒物 质 的 质 量10讲述物质的量便是我们在建立物质的质量与其所含微粒数时所引入的新的物理量，通过它建立起了宏观物质和微观粒
27、子之间的桥梁。由上述关系式可以看出，当物质的量等于 1mol 时：物质所含微粒数阿伏伽德罗常数物质的质量阿伏伽德罗常数个微粒的质量所以：1mol 的物质中含有阿伏伽德罗常数个微粒；阿伏伽德罗常数个微粒的质量即 1mol 物质的质量。我们把 1mol 物质（即单位物质的量的物质）的质量叫做摩尔质量。因此：讲述、媒体显示物质的量(mol) n =NN A=m/M阿 伏 伽 德 罗 常 数物 质 所 含 微 粒 数 摩 尔 质 量物 质 的 质 量提问总结、概括整合 (媒体显示)在建立物质的质量和其所含微粒数的联系时，我们引入了什么新的物理量？物质的量与物质质量、物质所含微粒数之间是如何换算的？什么
28、是阿伏伽德罗常数？1mol 物质的质量如何确定？什么是摩尔质量？它与 1mol 物质的质量是否为同一概念？物质的量的含义什么？摩尔是什么？任何 1mol 物质中都含有多少个微粒？迁移、应用常规训练（略）拓展延伸：请在互联网或有关图书上查询七个国际基本物理量及其单位，这些物理量的含义分别是什么？已知国际千克原器的质量是不变的。如果我们在确定相对原子质量时，以一个碳原子质量的124 作标准，则水分子的相对分子质量为多少？18 克水中含有多少个水分子？物质的量可以用来计量原子、分子、离子、质子、中子、电子等各种微观粒子，也可计量这些微观粒子的特定组合。C 2H4(乙烯)、HCHO（甲醛） 、C 2H4O2（乙酸）三种分子的组成可以分别用下图表示物质的质量(g)物质的量(mol)微粒数（个）摩尔质量(g/mol)摩尔质量(g/mol)阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数每摩尔物质的质量，数值上等于物质的式量，单位为 g/mol12g 碳 12C 中所含碳原子的个数，大约为 6.021023以阿伏伽德罗常数个微粒所组成的微粒集体作标准，表示一定量的物质中含有多少个这样的微粒集体的物理量物质的量的单位,任何1mol 物质中都含有阿伏伽德罗常数个微粒乙烯 甲醛 乙酸表示氢原子 表示碳原子 表示氧原子
