内容正文:
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
课程标准
核心素养目标
1.了解有关核外电子运动模型的历史发展过程,认识核外电子的运动特点。
2.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续),电子可以处于不同的能级,在一定条件下会发生激发与跃迁。
知道核外电子按能量不同分层排布,从能层、能级角度认识原子核外电子的排布。(宏观辨识与微观探析)
知道电子运动的能量状态具有量子化的特征,能从电子跃迁角度初步解释原子光谱的形成,进一步强化“结构决定性质”的观念。(证据推理与模型认知)
[对应学生用书P1]
知识点一
能层与能级
1.能层
(1)核外电子按能量不同分成能层,电子的能层由内向外排序,其序号、符号及所能容纳的最多电子数如下表:
能层
一
二
三
四
五
六
七
符号
K
L
M
N
O
P
Q
最多
电子数
2
8
18
32
50
72
98
(2)电子的能量与能层的关系
能层越高,电子的能量越高,能量的高低顺序为E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)。
2.能级
(1)同一能层的电子,还被分成不同能级。能级的符号和所能容纳的最多电子数如下表:
(2)存在关系
①任一能层的能级总是从s能级开始,能级数等于该能层序数,即第一能层只有1个能级(1s),第二能层有2个能级(2s和2p),第三能层有3个能级(3s、3p和3d),其余依次类推。
②能级的字母代号总是s、p、d、f……排序的,字母前的数字是它们所处的能层序数,它们可容纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1,3,5,7…的2倍。
(3)电子的能量与能级的关系
多电子原子中,同一能层各能级的能量顺序为E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……
①一个能层的能级数等于能层序数(n);
②一个能层最多容纳的电子数为2n2(n为能层序数);
③s、p、d、f能级最多容纳的电子数分别为2、6、10、14;
④能级符号(s、p、d、f)相同时,最多容纳电子数相同,与能级所在能层序数无关。例如,3d、4d、5d能级最多容纳电子数均为10。
知识点二
基态与激发态 原子光谱
1.基态与激发态
(1)概念
①处于最低能量状态的原子叫做基态原子。基态原子吸收能量,它的电子会跃迁到较高能级,变为激发态原子。
②电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时,将释放能量。光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式。
(2)生活中的电子跃迁现象
在日常生活中,焰火、霓虹灯光、激光、萤光、LED灯光……都与原子核外电子跃迁释放能量有关。
2.原子光谱
(1)概念
不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。
(2)应用
在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。
[对应学生用书P2]
探究一 能层与能级
►情境探究
氧(O)和硅(Si)是地壳中含量最多的两种元素,其原子核外电子数分别为8、14,原子结构示意图如下:
[问题设计]
1.氧原子核外包括哪些能层?氧原子核外电子可能占据哪些能级?
提示:K层、L层;1s、2s、2p。
2.硅原子核外电子占据的最高能层符号是什么?硅原子核外电子可能占据哪些能级?
提示:M;1s、2s、2p、3s、3p。
►归纳拓展
►对点训练
1.(2022·湖北武汉高二期末)下列有关能层与能级的说法不正确的是( )
A.核外电子按能量不同由内向外分成七个不同能层
B.一般情况,能层序数越大,电子的能量越高
C.任一能层的能级总是从s能级开始,至f能级结束
D.多电子原子中,同一能层各能级的能量顺序为E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……
C 解析:核外电子按能量不同,由内向外分为七个不同能层,排序分别为K、L、M、N、O、P、Q,A正确;一般情况,能层序数越大,离核越远,电子的能量越高,B正确;任一能层的能级总是从s能级开始,并非至f能级结束,如第一能层只有1s能级,C错误;多电子原子中,同一能层各能级的能量按ns、np、nd、nf的顺序逐渐增大,D正确。
2.(原创题)下列各能层中仅包含ns能级和np能级的是( )
A.K层 B.L层 C.M层 D.N层
B 解析:各能层中包含能级数目等于该能层序数,且每一个能层都是从ns能级开始,故第二能层(L层)只包含ns能级和np能级。
探究二 基态、激发态与原子光谱
►情境探究
2022年2月4日晚,北京冬奥会在国家体育场开幕。开幕式上,闪耀国家体育场夜空的焰火表演再次惊艳全世界,整