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第一節(jié)原子課程:初中化學(xué)教材:初中化學(xué)魯教版(2024)九年級(jí)上冊(cè)章節(jié):第一節(jié)原子教材分析本內(nèi)容位于人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第三單元,是認(rèn)識(shí)物質(zhì)微觀構(gòu)成的核心章節(jié)。它銜接了宏觀物質(zhì)與微觀粒子,突出原子結(jié)構(gòu)的定量描述與模型思維,發(fā)展學(xué)生微觀探析與科學(xué)推理素養(yǎng)。教材以原子結(jié)構(gòu)探索歷程為主線,通過(guò)道爾頓、湯姆孫、盧瑟福等模型演變和實(shí)驗(yàn)證據(jù),構(gòu)建原子由原子核和電子構(gòu)成的認(rèn)知,結(jié)合圖表展示質(zhì)子、中子、電子關(guān)系及相對(duì)原子質(zhì)量計(jì)算方法。知識(shí)架構(gòu)層層遞進(jìn),呈現(xiàn)方式注重史實(shí)引導(dǎo)與圖示輔助,學(xué)習(xí)難點(diǎn)在于理解原子核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)、相對(duì)原子質(zhì)量的概念形成及離子形成過(guò)程的微觀解釋。學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)物質(zhì)由微觀粒子構(gòu)成的基本概念,對(duì)分子、原子的存在有初步認(rèn)識(shí),并了解原子是化學(xué)變化中的最小粒子,但在原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)及演變歷程方面缺乏深入理解。初中階段學(xué)生的抽象思維能力尚在發(fā)展,習(xí)慣于直觀形象的思維方式,面對(duì)“原子不可見(jiàn)卻可分”“模型不斷更替”等科學(xué)史內(nèi)容時(shí)容易產(chǎn)生困惑。本節(jié)涉及的原子結(jié)構(gòu)探索歷程,如道爾頓實(shí)心球模型、湯姆孫“葡萄干布丁”模型、盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)及其核式模型,需要學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理結(jié)論,這對(duì)邏輯推理和空間想象能力提出了較高要求。尤其在理解α粒子大角度偏轉(zhuǎn)說(shuō)明原子核存在、原子核極小但集中大部分質(zhì)量等概念時(shí),易出現(xiàn)認(rèn)知偏差。此外,相對(duì)原子質(zhì)量的定義涉及相對(duì)原子質(zhì)量=原子的實(shí)際質(zhì)量碳?12原子實(shí)際質(zhì)量的1/12教學(xué)目標(biāo)化學(xué)觀念:基于原子結(jié)構(gòu)的探索歷程,理解原子由原子核和核外電子構(gòu)成,認(rèn)識(shí)核電荷數(shù)與質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)之間的相等關(guān)系。科學(xué)思維:通過(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,運(yùn)用證據(jù)推理盧瑟福原子模型的合理性,體會(huì)模型建構(gòu)中的邏輯思維過(guò)程??茖W(xué)探究與實(shí)踐:基于提供的材料設(shè)計(jì)并制作原子結(jié)構(gòu)模型,通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐深化對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)及電子排布特征的理解??茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任:通過(guò)了解科學(xué)家建立原子模型的過(guò)程,形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度,認(rèn)同模型發(fā)展體現(xiàn)的科學(xué)進(jìn)步價(jià)值觀。重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn):通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,理解盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型的建立依據(jù)。掌握原子構(gòu)成的基本規(guī)律:核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)。教學(xué)難點(diǎn):理解原子核式結(jié)構(gòu)模型中“原子核極小但集中大部分質(zhì)量”的微觀概念。區(qū)分原子、離子的形成過(guò)程及電子得失對(duì)粒子電性的影響。課堂導(dǎo)入【教師活動(dòng)】同學(xué)們,想象一下:你手中的一滴水,小到幾乎看不見(jiàn),但它里面竟然藏著大約1021【教師活動(dòng)】1897年,科學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí),意外發(fā)現(xiàn)了一種帶負(fù)電的粒子——電子,它竟然來(lái)自原子內(nèi)部!這就像打破了“原子不可分”的鐵律。如果原子中有負(fù)電的電子,那正電在哪?原子為何整體不帶電?【教師活動(dòng)】今天,就讓我們穿越科學(xué)史,跟隨湯姆孫、盧瑟福等人的腳步,揭開(kāi)原子結(jié)構(gòu)的神秘面紗,一步步構(gòu)建屬于我們自己的原子模型!原子結(jié)構(gòu)的探索歷程與模型演變探究新知?jiǎng)?chuàng)設(shè)情景我們每天喝水,知道水是由水分子構(gòu)成的,而水分子又是由更小的氫原子和氧原子組成的。那么,原子是不是物質(zhì)的最小單位呢?它還能不能再分?從19世紀(jì)末到20世紀(jì)初,科學(xué)家們通過(guò)不斷觀察和推理,逐步揭開(kāi)了原子結(jié)構(gòu)的神秘面紗。今天,我們就沿著科學(xué)史的足跡,一起探索原子內(nèi)部的秘密。[過(guò)渡語(yǔ):]
讓我們先來(lái)看看最早人們對(duì)原子的認(rèn)識(shí)是怎樣的,以及后來(lái)是如何被新的發(fā)現(xiàn)所改變的。問(wèn)題提出基礎(chǔ)問(wèn)題:道爾頓認(rèn)為原子是什么樣的?提高問(wèn)題:湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后,為什么說(shuō)原子是可分的?拓展問(wèn)題:盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果與湯姆孫模型矛盾之處在哪里?[過(guò)渡語(yǔ):]
帶著這些問(wèn)題,我們一起來(lái)分析科學(xué)家們提出的原子模型及其依據(jù)?;顒?dòng)一:資料分析——湯姆孫如何發(fā)現(xiàn)電子并提出新模型教師引導(dǎo):如果原子真的不可再分,為什么陰極射線實(shí)驗(yàn)中會(huì)有一種帶負(fù)電的粒子出現(xiàn)?活動(dòng)要求:閱讀教材內(nèi)容,找出湯姆孫實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵現(xiàn)象與推論。學(xué)生操作:具體步驟:分析“高壓放電管陰極射線”實(shí)驗(yàn)描述,歸納電子的共性特征(如帶負(fù)電、普遍存在于不同材料中)。預(yù)期成果:理解“所有原子都含有電子”,從而得出“原子可分”的結(jié)論。教師點(diǎn)評(píng):同學(xué)們能從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā),抓住“不同材料均產(chǎn)生相同粒子”這一關(guān)鍵點(diǎn),說(shuō)明你們已經(jīng)具備了初步的科學(xué)推理能力。[過(guò)渡語(yǔ):]
既然原子中含有帶負(fù)電的電子,那整個(gè)原子為何呈電中性?這引發(fā)了怎樣的結(jié)構(gòu)猜想?活動(dòng)二:模型觀察——比較“葡萄干布丁”模型與實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)教師引導(dǎo):假如原子真的像布丁一樣均勻分布正電荷,高速α粒子穿過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)生什么?活動(dòng)要求:結(jié)合圖示,分析湯姆孫模型對(duì)α粒子行為的預(yù)期。學(xué)生操作:具體步驟:觀察圖2-1,想象α粒子穿過(guò)均勻帶正電球體的情景,討論其運(yùn)動(dòng)軌跡是否可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。預(yù)期成果:認(rèn)識(shí)到在均勻模型中,α粒子應(yīng)基本直線穿過(guò),難以解釋反彈現(xiàn)象。教師點(diǎn)評(píng):大家能夠根據(jù)模型特點(diǎn)進(jìn)行邏輯推演,體現(xiàn)了良好的空間想象與批判性思維。[過(guò)渡語(yǔ):]
然而真實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻出人意料,接下來(lái)我們來(lái)看盧瑟福團(tuán)隊(duì)的驚人發(fā)現(xiàn)。活動(dòng)三:教師演示實(shí)驗(yàn)——α粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分析演示過(guò)程:演示步驟:教師展示動(dòng)畫(huà)或示意圖(基于教材圖2-2),模擬α粒子束射向金箔后的三種典型路徑:直穿、偏轉(zhuǎn)、反彈。觀察要點(diǎn):關(guān)注絕大多數(shù)α粒子直行、少數(shù)偏轉(zhuǎn)、極少數(shù)反彈的現(xiàn)象分布。教師點(diǎn)評(píng):你們注意到“極少數(shù)反彈”這一細(xì)節(jié),并能聯(lián)想到原子內(nèi)部存在一個(gè)致密核心,這種從異?,F(xiàn)象中提取本質(zhì)的能力非常重要。[過(guò)渡語(yǔ):]
基于這些觀察,盧瑟福提出了全新的原子結(jié)構(gòu)模型。歸納總結(jié)原子是可分的,內(nèi)部含有帶負(fù)電的電子。湯姆孫提出“葡萄干布丁”模型,認(rèn)為正電荷均勻分布。盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明原子有一個(gè)帶正電、體積小、質(zhì)量大的原子核。原子由原子核和核外電子構(gòu)成,原子核由質(zhì)子和中子組成,集中了幾乎全部質(zhì)量。科學(xué)模型隨新證據(jù)不斷修正,體現(xiàn)科學(xué)發(fā)展的動(dòng)態(tài)過(guò)程。設(shè)計(jì)意圖通過(guò)化學(xué)史串聯(lián)核心概念,引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)進(jìn)行邏輯推理,在模型對(duì)比中深化對(duì)原子結(jié)構(gòu)的理解,培養(yǎng)證據(jù)意識(shí)與科學(xué)思維,體現(xiàn)知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程性和探究性。新知鞏固題目1
【題文】:人類(lèi)不同階段認(rèn)識(shí)原子的模型示意圖如圖。結(jié)合所學(xué)知識(shí)判斷下列說(shuō)法不正確的是
A.湯姆森發(fā)現(xiàn)了電子,推翻了道爾頓原子不可再分的認(rèn)識(shí)
B.科學(xué)模型的建立是一個(gè)不斷完善、不斷修正的過(guò)程
C.“α粒子轟擊金箔”實(shí)驗(yàn)中極少數(shù)α粒子發(fā)生反彈,說(shuō)明原子的質(zhì)量很小
D.人類(lèi)借助模型的建立,對(duì)原子的認(rèn)識(shí)逐漸接近本質(zhì)
【解答】:“α粒子反彈”說(shuō)明原子質(zhì)量集中于小而密的核,C錯(cuò)誤。選C。
【總結(jié)】:題目考查內(nèi)容:原子結(jié)構(gòu)探索歷程與科學(xué)模型發(fā)展。題目求解要點(diǎn):理解盧瑟福實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論,明確質(zhì)量集中在原子核。同類(lèi)型題目解題步驟:結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析模型演變邏輯,辨析因果關(guān)系。題目2
【題文】:推理是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要方法。以下類(lèi)推正確的是
A.含碳元素的物質(zhì)充分燃燒會(huì)生成CO2,所以燃燒能生成CO2的物質(zhì)一定含碳元素
B.氦原子和鎂原子的最外層電子數(shù)相同,則氦原子和鎂原子的化學(xué)性質(zhì)相似
C.MnO2能加快H2O2分解的速率,則MnO2題目考查內(nèi)容:化學(xué)推理能力,元素守恒與原子結(jié)構(gòu)。題目求解要點(diǎn):依據(jù)化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)和原子結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行邏輯推理。同類(lèi)型題目解題步驟:判斷前提與結(jié)論是否符合化學(xué)基本原理,排除以偏概全或特例誤推。原子的構(gòu)成規(guī)律與基本性質(zhì)探究新知?jiǎng)?chuàng)設(shè)情景你有沒(méi)有想過(guò),看似連續(xù)的物質(zhì)其實(shí)是由一個(gè)個(gè)微小的粒子構(gòu)成的?早在古希臘時(shí)期,人們就提出了“原子”的概念,但直到近代科學(xué)家通過(guò)不斷探索,才逐漸揭開(kāi)了原子結(jié)構(gòu)的神秘面紗。今天,我們就從一張簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)表出發(fā),像科學(xué)家一樣,探尋原子內(nèi)部的規(guī)律。[過(guò)渡語(yǔ):]
讓我們先從觀察幾種常見(jiàn)原子的數(shù)據(jù)入手,看看能否發(fā)現(xiàn)其中隱藏的規(guī)律。問(wèn)題提出基礎(chǔ)問(wèn)題:表中不同原子的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和核外電子數(shù)有什么共同點(diǎn)?提高問(wèn)題:為什么碳的三種形式中質(zhì)子數(shù)相同但中子數(shù)不同?拓展問(wèn)題:如果一個(gè)粒子的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)不相等,它還是原子嗎?[過(guò)渡語(yǔ):]
帶著這些問(wèn)題,我們進(jìn)入第一個(gè)探究活動(dòng)。活動(dòng)一:數(shù)據(jù)探究——探尋原子構(gòu)成的規(guī)律教師引導(dǎo):仔細(xì)觀察表格中的數(shù)字,你能從中找出哪些不變的關(guān)系或變化的趨勢(shì)?活動(dòng)要求:分析表中六種原子的信息,歸納質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)與核外電子數(shù)之間的關(guān)系。學(xué)生操作:具體步驟:對(duì)比氫、氧、鈉、氯以及三種碳原子的數(shù)據(jù),分別記錄每種粒子的數(shù)量,并尋找數(shù)量上的等量或差異規(guī)律。預(yù)期成果:總結(jié)出“在原子中,核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)”,并指出同種元素可有不同中子數(shù)(即同位素)。教師點(diǎn)評(píng):
同學(xué)們能從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)質(zhì)子數(shù)決定元素種類(lèi),并注意到中子數(shù)可以不同,這正是科學(xué)思維的體現(xiàn)——從現(xiàn)象中提煉本質(zhì)規(guī)律。[過(guò)渡語(yǔ):]
既然我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)部的數(shù)量關(guān)系,那它的結(jié)構(gòu)到底是怎樣的呢?讓我們來(lái)看看人類(lèi)對(duì)原子模型的認(rèn)識(shí)歷程。活動(dòng)二:模型觀察——原子結(jié)構(gòu)模型的演變教師引導(dǎo):科學(xué)家并不是一開(kāi)始就了解原子結(jié)構(gòu)的,他們是如何一步步修正模型的?活動(dòng)要求:結(jié)合圖2-3,分析每個(gè)模型的特點(diǎn)及被取代的原因。學(xué)生操作:具體步驟:依次觀察道爾頓實(shí)心球模型、湯姆孫葡萄干面包模型、盧瑟福行星模型和玻爾軌道模型,討論每個(gè)模型能解釋什么現(xiàn)象,又無(wú)法解釋什么。預(yù)期成果:理解盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了均勻分布模型,提出了核式結(jié)構(gòu);玻爾引入了電子分層排布的概念。教師點(diǎn)評(píng):
大家能夠聯(lián)系實(shí)驗(yàn)事實(shí)判斷模型合理性,說(shuō)明你們已經(jīng)開(kāi)始用證據(jù)來(lái)思考科學(xué)問(wèn)題了,這是非常重要的科學(xué)素養(yǎng)。[過(guò)渡語(yǔ):]
現(xiàn)在我們知道,原子由原子核和核外電子構(gòu)成,而原子核又由質(zhì)子和中子組成?;顒?dòng)三:資料分析——原子的基本性質(zhì)教師引導(dǎo):既然原子這么小,我們看不見(jiàn)摸不著,它是如何表現(xiàn)出宏觀性質(zhì)的呢?活動(dòng)要求:閱讀教材描述,結(jié)合生活實(shí)例理解原子的微觀特性。學(xué)生操作:具體步驟:列舉金、金剛石、石墨等由原子直接構(gòu)成的物質(zhì),分析它們的共性;回憶氣體擴(kuò)散、熱脹冷縮等現(xiàn)象,思考原子運(yùn)動(dòng)與間隔的存在證據(jù)。預(yù)期成果:歸納出原子具有質(zhì)量小、體積小、不斷運(yùn)動(dòng)、有間隔、存在相互作用等基本性質(zhì)。教師點(diǎn)評(píng):
能將抽象的微觀粒子與熟悉的宏觀現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái),說(shuō)明你們已經(jīng)初步建立了微觀世界的想象力。歸納總結(jié)在原子中,核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)同種元素的原子質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)可能不同(如同位素12C、13C原子由原子核(質(zhì)子和中子)和核外電子構(gòu)成,原子核位于中心,電子繞核運(yùn)動(dòng)原子雖小,但仍具有質(zhì)量和體積,且在不斷運(yùn)動(dòng),粒子間有間隔和相互作用科學(xué)模型是基于證據(jù)不斷修正和發(fā)展的,如原子模型的演變過(guò)程設(shè)計(jì)意圖通過(guò)數(shù)據(jù)觀察、模型分析和性質(zhì)歸納三個(gè)層次遞進(jìn)的探究活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生從具體事實(shí)出發(fā),逐步構(gòu)建對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)知體系,注重培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng),同時(shí)激發(fā)科學(xué)探究的興趣。新知鞏固題目1
【題文】:下列說(shuō)法正確的是()
A.中和反應(yīng)生成鹽和水,則生成鹽和水的反應(yīng)一定是中和反應(yīng)
B.分子、原子都是不帶電的粒子,但是不帶電的粒子不一定是分子、原子
C.堿性溶液能使紫色石蕊溶液變藍(lán),則能使紫色石蕊溶液變藍(lán)的一定是堿溶液
D.為促進(jìn)植物生長(zhǎng),增加農(nóng)作物的產(chǎn)量,應(yīng)該大量施用化肥
【解答】:分子、原子不帶電,但中子也不帶電,故B正確;A、C逆命題不成立;D應(yīng)合理施肥。選B。
【總結(jié)】:題目考查內(nèi)容:基本概念辨析,包括中和反應(yīng)、粒子電性、溶液性質(zhì)、化肥使用。題目求解要點(diǎn):判斷邏輯是否可逆,識(shí)別反例。同類(lèi)型題目解題步驟:明確概念定義→分析選項(xiàng)是否擴(kuò)大或逆推→舉反例排除。題目2
【題文】:下列說(shuō)法正確的是()
A.1個(gè)鎂離子和1個(gè)鎂原子的質(zhì)量幾乎相等
B.所有原子都由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成
C.原子得失電子變?yōu)殡x子,電子層數(shù)一定發(fā)生變化
D.鋁離子的核外電子排布和氖原子相同,所以鋁元素位于第二周期
【解答】:電子質(zhì)量極小,離子與原子質(zhì)量幾乎相等;氫無(wú)中子,B錯(cuò);Na?電子層數(shù)不變,C錯(cuò);Al3?與Ne電子排布相同,但Al在第三周期,D錯(cuò)。選A。
【總結(jié)】:題目考查內(nèi)容:原子與離子的結(jié)構(gòu)關(guān)系、質(zhì)量分布、電子層變化、周期位置判斷。題目求解要點(diǎn):掌握原子與離子的質(zhì)量主要集中在原子核;注意特例(如氫無(wú)中子)。同類(lèi)型題目解題步驟:分析粒子構(gòu)成→考慮常見(jiàn)例外→結(jié)合電子排布與周期表位置綜合判斷。計(jì)量原子的質(zhì)量探究新知?jiǎng)?chuàng)設(shè)情景同學(xué)們,想象一下:如果要用千克來(lái)描述一粒沙子的質(zhì)量,數(shù)字會(huì)非常小,寫(xiě)起來(lái)麻煩,算起來(lái)更困難。同樣,原子的質(zhì)量極其微小,比如一個(gè)氫原子只有約2.657×10?27kg,這樣的數(shù)值在化學(xué)研究中極不方便??茖W(xué)家們?yōu)榱私鉀Q這個(gè)問(wèn)題,發(fā)明了一種更科學(xué)、更簡(jiǎn)潔的計(jì)量方式——相對(duì)原子質(zhì)量。它就像我們用“厘米[過(guò)渡語(yǔ):]
那么,這種“相對(duì)”的質(zhì)量是怎么來(lái)的?它的基準(zhǔn)又是什么?問(wèn)題提出基礎(chǔ)問(wèn)題:為什么不能直接用千克來(lái)表示原子的質(zhì)量?提高問(wèn)題:什么是“相對(duì)原子質(zhì)量”的基準(zhǔn)?為什么選碳-12原子?拓展問(wèn)題:如果某原子的相對(duì)原子質(zhì)量是24,這表示它的實(shí)際質(zhì)量是碳-12原子質(zhì)量的幾倍?[過(guò)渡語(yǔ):]
接下來(lái),讓我們通過(guò)分析數(shù)據(jù),揭開(kāi)相對(duì)原子質(zhì)量背后的科學(xué)邏輯。活動(dòng)一:數(shù)據(jù)探究——認(rèn)識(shí)相對(duì)原子質(zhì)量的意義教師引導(dǎo):觀察氫和鐵原子的實(shí)際質(zhì)量數(shù)值,你覺(jué)得這些數(shù)字在使用時(shí)有哪些不便?活動(dòng)要求:對(duì)比實(shí)際質(zhì)量與相對(duì)原子質(zhì)量,理解“相對(duì)”的意義。學(xué)生操作:具體步驟:閱讀教材中氫、鐵原子的實(shí)際質(zhì)量數(shù)據(jù),結(jié)合表2-1查找它們的相對(duì)原子質(zhì)量。預(yù)期成果:能說(shuō)出實(shí)際質(zhì)量數(shù)值過(guò)小帶來(lái)的運(yùn)算困難,并指出相對(duì)原子質(zhì)量更簡(jiǎn)潔、便于比較。教師點(diǎn)評(píng):大家注意到實(shí)際質(zhì)量涉及負(fù)指數(shù)運(yùn)算,不利于日常計(jì)算,而相對(duì)原子質(zhì)量以整數(shù)為主,極大簡(jiǎn)化了化學(xué)計(jì)算過(guò)程。[過(guò)渡語(yǔ):]
既然相對(duì)原子質(zhì)量這么方便,它是如何被確定下來(lái)的呢?活動(dòng)二:模型觀察——理解碳-12基準(zhǔn)的科學(xué)選擇教師引導(dǎo):為什么科學(xué)家不選氫或氧作標(biāo)準(zhǔn),而偏偏選擇碳-12原子的十二分之一作為基準(zhǔn)?活動(dòng)要求:結(jié)合碳-12的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相對(duì)原子質(zhì)量定義,思考其合理性。學(xué)生操作:具體步驟:查看教材注釋①,了解碳-12含有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子;分析公式:
相對(duì)原子質(zhì)量預(yù)期成果:理解碳-12質(zhì)量適中、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,且能與其他元素形成良好比例關(guān)系。教師點(diǎn)評(píng):碳-12作為基準(zhǔn),不僅因其穩(wěn)定性高,還因?yàn)樗茏尨蠖鄶?shù)元素的相對(duì)原子質(zhì)量接近整數(shù),便于記憶和應(yīng)用。[過(guò)渡語(yǔ):]
現(xiàn)在我們已經(jīng)知道標(biāo)準(zhǔn)從何而來(lái),那具體數(shù)值又是怎么得出來(lái)的呢?活動(dòng)三:資料分析——解讀常見(jiàn)元素的相對(duì)原子質(zhì)量教師引導(dǎo):觀察表2-1中的數(shù)據(jù),你發(fā)現(xiàn)哪些元素的相對(duì)原子質(zhì)量是整數(shù)?哪個(gè)例外?活動(dòng)要求:識(shí)別氯的特殊性,理解“四舍五入”與真實(shí)值的關(guān)系。學(xué)生操作:具體步驟:瀏覽表格,找出所有相對(duì)原子質(zhì)量為整數(shù)的元素,特別關(guān)注氯(Cl)的35.5。預(yù)期成果:意識(shí)到多數(shù)數(shù)值經(jīng)四舍五入處理,氯因存在同位素而取平均值。教師點(diǎn)評(píng):你們發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵點(diǎn)——氯的相對(duì)原子質(zhì)量不是整數(shù),是因?yàn)樽匀唤缰写嬖诙喾N氯原子,需按豐度加權(quán)平均,體現(xiàn)科學(xué)的精確性。歸納總結(jié)相對(duì)原子質(zhì)量是以碳-12原子質(zhì)量的1/12為基準(zhǔn)計(jì)算出的比值,無(wú)單位。使用相對(duì)原子質(zhì)量可避免極小數(shù)值,便于化學(xué)計(jì)算與比較。大多數(shù)元素的相對(duì)原子質(zhì)量取整數(shù)(如H=1,O=16),但氯為35.5,反映其同位素組成。碳-12被選為基準(zhǔn),因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、質(zhì)量適中,利于統(tǒng)一計(jì)量。實(shí)際原子質(zhì)量極小,書(shū)寫(xiě)和運(yùn)算不便,必須借助“相對(duì)”概念簡(jiǎn)化表達(dá)。設(shè)計(jì)意圖通過(guò)生活類(lèi)比和數(shù)據(jù)探究,引導(dǎo)學(xué)生理解相對(duì)原子質(zhì)量的必要性和科學(xué)性,突出碳-12基準(zhǔn)的選擇邏輯,強(qiáng)化對(duì)“科學(xué)計(jì)量”思想的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析與抽象思維能力。新知鞏固題目1
【題文】:安陽(yáng)殷墟出土的甲骨文上涂有朱砂。朱砂中硫元素、汞元素在元素周期表中的信息如圖。下列說(shuō)法正確的是
A.硫和汞都是非金屬元素
B.Hg2+的核外電子數(shù)為82
C.硫原子和汞原子的本質(zhì)區(qū)別是質(zhì)子數(shù)不同
D.等質(zhì)量汞、硫中,汞含有的原子數(shù)目更多
【解答】:原子種類(lèi)由質(zhì)子數(shù)決定;Hg是金屬元素,Hg2+電子數(shù)為題目考查內(nèi)容:元素周期表信息、原子結(jié)構(gòu)、離子電子數(shù)、原子數(shù)目比較。題目求解要點(diǎn):掌握元素分類(lèi)、離子電子數(shù)計(jì)算、原子數(shù)目與相對(duì)原子質(zhì)量成反比。同類(lèi)型題目解題步驟:①識(shí)別元素類(lèi)別;②根據(jù)離子電荷算電子數(shù);③利用n=題目2
【題文】:已知某碳原子的實(shí)際質(zhì)量為m
kg,一個(gè)碳-12原子的質(zhì)量為1.993×10?26
kg,則該碳原子的相對(duì)原子質(zhì)量表達(dá)式為
A.m1.993×10?26
B.m1.993×10?26×112題目考查內(nèi)容:相對(duì)原子質(zhì)量定義與計(jì)算。題目求解要點(diǎn):掌握相對(duì)原子質(zhì)量公式,正確代入基準(zhǔn)值。同類(lèi)型題目解題步驟:①寫(xiě)出定義式;②代入實(shí)際質(zhì)量與碳-12的1/12質(zhì)量;③化簡(jiǎn)表達(dá)式。原子與離子、分子探究新知?jiǎng)?chuàng)設(shè)情景同學(xué)們,你們有沒(méi)有想過(guò),我們每天吃的食鹽(NaCl)是怎么從鈉和氯這兩種活潑的元素變成穩(wěn)定化合物的?其實(shí),在微觀世界中,原子并不是一成不變的。它們可以通過(guò)“贈(zèng)送”或“[過(guò)渡語(yǔ):]問(wèn)題提出基礎(chǔ)問(wèn)題:原子是如何構(gòu)成物質(zhì)的?為什么有的物質(zhì)由離子構(gòu)成,而有的由分子構(gòu)成?提高問(wèn)題:金屬原子和非金屬原子在化學(xué)反應(yīng)中為什么會(huì)表現(xiàn)出不同的電子行為?拓展問(wèn)題:如果原子核在化學(xué)反應(yīng)中不變,那是什么決定了新物質(zhì)的形成?[過(guò)渡語(yǔ):]探究活動(dòng)活動(dòng)一:觀察原子結(jié)構(gòu)示意圖,探究電子排布規(guī)律[模型觀察]教師引導(dǎo):請(qǐng)大家仔細(xì)觀察表2-2中的原子結(jié)構(gòu)示意圖,你能發(fā)現(xiàn)不同原子最外層電子數(shù)有什么特點(diǎn)嗎?活動(dòng)要求:對(duì)比碳、氧、鈉、氯等原子的電子層結(jié)構(gòu),歸納最外層電子數(shù)與元素類(lèi)別的關(guān)系。學(xué)生操作:具體步驟:閱讀教材表2-2,記錄碳、氧、鈉、鎂、氯五種原子的質(zhì)子數(shù)和各層電子數(shù),重點(diǎn)分析最外層電子數(shù)。預(yù)期成果:總結(jié)出金屬原子最外層電子數(shù)一般小于4,非金屬一般大于等于4。教師點(diǎn)評(píng):同學(xué)們通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)了電子排布的規(guī)律,這正是理解化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的關(guān)鍵一步——最外層電子數(shù)決定了原子的“性格”。[過(guò)渡語(yǔ):]活動(dòng)二:分析氯化鈉形成過(guò)程,理解離子的生成[資料分析]教師引導(dǎo):鈉是一種遇水劇烈反應(yīng)的金屬,氯氣有毒且活潑,但它們結(jié)合后卻成了安全可食用的食鹽,這是怎么做到的?活動(dòng)要求:結(jié)合圖2-4,分析鈉原子和氯原子在反應(yīng)中電子的變化情況。學(xué)生操作:具體步驟:觀察圖2-4中鈉原子失去電子、氯原子得到電子的過(guò)程,寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的粒子變化(Na→Na預(yù)期成果:說(shuō)明離子是原子得失電子后形成的帶電粒子,帶相反電荷的離子通過(guò)靜電作用結(jié)合成化合物。教師點(diǎn)評(píng):你們準(zhǔn)確抓住了離子形成的本質(zhì)——電子轉(zhuǎn)移。這種“電子交換”讓活潑原子變成了穩(wěn)定結(jié)構(gòu),形成了新物質(zhì)。[過(guò)渡語(yǔ):]活動(dòng)三:比較分子與離子的形成方式[數(shù)據(jù)探究]教師引導(dǎo):同樣是原子結(jié)合,為什么氯化鈉是由離子構(gòu)成的,而水(H2活動(dòng)要求:對(duì)比氫與氯形成HCl、氧與氫形成H2O的方式,與鈉和氯形成學(xué)生操作:具體步驟:從教材中提取HCl和H2預(yù)期成果:得出結(jié)論:有些原子通過(guò)共用電子直接形成分子,不經(jīng)過(guò)離子階段。教師點(diǎn)評(píng):你們發(fā)現(xiàn)了兩種不同的成鍵路徑——一種是“電子轉(zhuǎn)移”形成離子,另一種是“電子共享”形成分子,這是物質(zhì)多樣性的根源之一。歸納總結(jié)原子通過(guò)得失電子形成陽(yáng)離子(如Na+)或陰離子(如Cl?),離子通過(guò)靜電作用構(gòu)成離子化合物(如原子也可以通過(guò)共用電子對(duì)直接結(jié)合成分子(如H2O、H最外層電子數(shù)決定原子在化學(xué)反應(yīng)中的行為:金屬易失電子,非金屬易得電子或共用電子。原子、分子、離子都是構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒,不同微粒導(dǎo)致物質(zhì)性質(zhì)差異。在化學(xué)反應(yīng)中,原子核不變,變化的是核外電子。(注:此圖為夸克模型示意圖,拓展視野用,不做深入講解)設(shè)計(jì)意圖通過(guò)生活實(shí)例引入,引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度理解物質(zhì)構(gòu)成的多樣性;借助模型觀察與資料分析,層層遞進(jìn)地建構(gòu)原子→離子→分子的認(rèn)知鏈條,突出電子排布的核心地位,兼顧基礎(chǔ)與拓展,促進(jìn)科學(xué)思維發(fā)展。新知鞏固題目1
【題文】:下列說(shuō)法正確的是()
A.中和反應(yīng)生成鹽和水,則生成鹽和水的反應(yīng)一定是中和反應(yīng)
B.分子、原子都是不帶電的粒子,但是不帶電的粒子不一定是分子、原子
C.堿性溶液能使紫色石蕊溶液變藍(lán),則能使紫色石蕊溶液變藍(lán)的一定是堿溶液
D.為促進(jìn)植物生長(zhǎng),增加農(nóng)作物的產(chǎn)量,應(yīng)該大量施用化肥【解答】:中和反應(yīng)特指酸與堿反應(yīng),生成鹽和水的不一定是中和反應(yīng),如金屬氧化物與酸反應(yīng);堿性溶液包括堿和某些鹽溶液,故C錯(cuò);大量施用化肥會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu),D錯(cuò);中子也不帶電,B正確?!究偨Y(jié)】:題目考查內(nèi)容:基本概念辨析(中和反應(yīng)、粒子電性、溶液性質(zhì)、化肥使用)。題目求解要點(diǎn):理解中和反應(yīng)定義、堿性溶液范圍、微觀粒子電性及農(nóng)業(yè)常識(shí)。同類(lèi)型題目解題步驟:逐項(xiàng)分析概念內(nèi)涵與外延,排除以偏概全或擴(kuò)大范圍的選項(xiàng)。題目2
【題文】:科學(xué)家運(yùn)用了構(gòu)建模型的方法探索原子的結(jié)構(gòu)。下列對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型演變過(guò)程的認(rèn)識(shí),不正確的是()
A.道爾頓認(rèn)為原子是不可再分的實(shí)心球,是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子
B.湯姆孫等人在原子中發(fā)現(xiàn)了電子,推翻了道爾頓實(shí)心球模型
C.盧瑟福等人通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子中帶正電荷部分的體積很小
D.盧瑟福核式模型是最完善的原子結(jié)構(gòu)模型,不會(huì)被替代【解答】:盧瑟福模型雖提出原子核式結(jié)構(gòu),但無(wú)法解釋電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律,后被玻爾模型和量子力學(xué)模型發(fā)展,D錯(cuò)誤,符合題意?!究偨Y(jié)】:題目考查內(nèi)容:原子結(jié)構(gòu)模型的歷史演變。題目求解要點(diǎn):掌握各模型提出背景及局限性,明確科學(xué)模型具有階段性。同類(lèi)型題目解題步驟:梳理模型發(fā)展順序,結(jié)合實(shí)驗(yàn)依據(jù)判斷正誤,注意“最完善”“不會(huì)被替代”等絕對(duì)化表述通常錯(cuò)誤。課堂練習(xí)第1題【題文】X、Y、Z、W四種元素的質(zhì)子數(shù)如圖所示,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A.元素X、Y化學(xué)性質(zhì)相似B.四種元素中Z、W是非金屬元素C.Z原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)均為2D.W在化學(xué)反應(yīng)中容易得到電子【答案】C第2題【題文】推理是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要方法,必須嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)。下列推理正確的是A.離子都是帶電的微觀粒子,帶電的微觀粒子不一定是離子B.同種元素的原子具有相同的質(zhì)子數(shù),所以具有相同質(zhì)子數(shù)的微觀粒子屬于同種元素C.分子可以分成原子,分子體積一定比原子大D.化學(xué)變化中原子不發(fā)生改變,所以原子不發(fā)生改變的變化是化學(xué)變化【答案】A第3題【題文】一場(chǎng)魔術(shù)中,兩位科學(xué)家表演了一個(gè)變聲實(shí)驗(yàn),他們分別吸入了兩種神秘的氣體。其中一位聲音變得非常尖銳,另外一名聲音非常低沉。后科學(xué)家就此揭秘:這兩種氣體是氦氣與六氟化硫;出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是兩種氣體與空氣的密度相差較大。音調(diào)由氣體振動(dòng)的頻率決定,密度小的氣體振動(dòng)的快,密度大的氣體振動(dòng)的慢,所以吸入的氣體密度不同,發(fā)出聲音的音調(diào)就不同,于是便有了上述現(xiàn)象。結(jié)合材料分析,下列說(shuō)法不正確的是
①氦氣與六氟化硫兩種氣體可用作變聲實(shí)驗(yàn)說(shuō)明兩種氣體具有的物理性質(zhì)之一是無(wú)毒性。
②氯氣的毒性不是很強(qiáng),而且氯氣的密度與空氣密度相差較大,振動(dòng)產(chǎn)生的頻率會(huì)較低,因此氯氣也可用作該變聲實(shí)驗(yàn)
③氦氣的化學(xué)式是He2,六氟化硫的化學(xué)式是6FS
④雖然構(gòu)成兩種氣體的微粒不同,但是它們的性質(zhì)相同
⑤科學(xué)家吸入的這兩種氣體一定不是純凈物,其中一定都含有少量氧氣,否則會(huì)窒息死亡。
A.①②④B.④⑤⑥C.①②③D.①②③④⑤【答案】D板書(shū)設(shè)計(jì)原子結(jié)構(gòu)的探索與模型演變1.原子可分性原子由原子核(質(zhì)子+中子)和電子構(gòu)成→核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)2.模型演變道爾頓→湯姆孫→盧瑟?!淇四P?;實(shí)驗(yàn)證據(jù)推動(dòng)模型更新3.相對(duì)原子質(zhì)量相對(duì)原子質(zhì)量4.微粒轉(zhuǎn)化原子?離子(得失電子),原子→分子(共價(jià)結(jié)合)教學(xué)反思本節(jié)課圍繞原子結(jié)構(gòu)的探索歷程展開(kāi),通過(guò)道爾頓、湯姆孫、盧瑟福等科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)與模型演變,引導(dǎo)學(xué)生理解原子的構(gòu)成及微觀粒子的基本性質(zhì),并初步認(rèn)識(shí)相對(duì)原子質(zhì)量與離子形成過(guò)程。教學(xué)目標(biāo)基本達(dá)成,學(xué)生能說(shuō)出原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展脈絡(luò),理解核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)等核心規(guī)律。成功之處在于借助α粒子散射實(shí)驗(yàn)和模型制作活動(dòng),增強(qiáng)了學(xué)生的直觀體驗(yàn)與科學(xué)推理能力。但仍存在部分學(xué)生對(duì)“電子分層排布”“離子形成機(jī)制”等抽象概念理解困難的問(wèn)題,動(dòng)手建模時(shí)也出現(xiàn)重形式輕科學(xué)性的情況。建議后續(xù)教學(xué)中增加動(dòng)態(tài)模擬動(dòng)畫(huà)輔助微觀概念理解,并在模型制作前增設(shè)小組討論環(huán)節(jié),明確各結(jié)構(gòu)部件的科學(xué)含義,提升建模的準(zhǔn)確性與思維深度。課堂總結(jié)原子結(jié)構(gòu)的探索與構(gòu)成原子由原子核(質(zhì)子+中子)和核外電子構(gòu)成,核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)相對(duì)原子質(zhì)量以12C質(zhì)量的1/12為基準(zhǔn):原子可通過(guò)得失電子形成離子:Na?e物質(zhì)由原子、分子或離子構(gòu)成,如H2O拓展遷移學(xué)科內(nèi)綜合拓展:從原子結(jié)構(gòu)看元素周期表的排布規(guī)律同學(xué)們,你們有沒(méi)有注意到元素周期表中元素的排列并不是隨意的?其實(shí),這與我們學(xué)過(guò)的原子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。例如,同一周期的元素,它們的原子核外電子層數(shù)相同;而同一族的元素,最外層電子數(shù)相同,因此化學(xué)性質(zhì)相似。比如鈉(Na)和鉀(K),它們
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