1.1.1 能层与能级、基态与激发态、构造原理-2023-2024学年高二化学必备【考点·题型】讲与练（人教版2019选择性必修2）

1.1.1 能层与能级、基态与激发态、构造原理 学 习 目 标 1.通过认识原子结构与核外电子的排布，理解能层与能级的关系，理解核外电子的排布规律。 2.理解基态与激发态的含义与关系，能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。 3.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并能根据思维模型熟练书写1～36号元素的电子排布式。 考点梳理 1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出构造原理，开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。1925年以后，玻尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”，理清了核外电子的可能状态，复杂的原子光谱得以诠释。1936年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理。 一、能层与能级 1．能层 (1)核外电子按能量不同分成能层并用符号K、L、M、N、O、P、Q…表示。 (2)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)定义：根据多电子原子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。 (2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、np、nd、nf等。 (3)能层、能级与最多容纳的电子数 由上表可知： ①能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3个能级。 ② s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。 ③原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在的关系是2n2。 【注】 (1)不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层数的递增而增大。 (2)在相同能层各能级能量由低到高的顺序是ns<np<nd<nf。 (3)不同能层中同一能级，能层数越大，能量越高。例如：1s<2s<3s<4s…… 二、基态与激发态　原子光谱 1．基态原子与激发态原子 (1)基态原子：处于最低能量状态的原子。 (2)激发态原子：基态原子吸收能量，电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。 (3)基态、激发态相互间转化的能量变化 基态原子激发态原子。 2．光谱 (1)光谱的成因及分类 (2)光谱分析：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。 【注】 (1)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；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。 (2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。 (3)一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 电子跃迁的形式 (1)电子吸收能量→从低能级跃迁至较高能级→吸收光谱。 (2)电子从高能级跃迁到低能级→释放能量→发射光谱。 拓展应用 ①霓虹灯发光原理：充有氖气的霓虹灯能发出红光，产生这一现象的原因是通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，且处在能量较高的能级上的电子会很快地以光的形式释放能量而跃迁到能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。 ②焰色试验中产生的焰色是电子跃迁的结果，焰色的产生与消失是物理变化，该过程中可能伴随化学变化。焰色发生的过程：基态原子激发态原子能量较低的激发态或基态原子。 ③光谱分析法鉴定元素的原因 一种元素有一种原子光谱，一种原子光谱对应着一种元素，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)，所以，可以用光谱分析法鉴定元素。 三、构造原理与电子排布式 1．构造原理 随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布遵循下列顺序： 即电子所排的能级顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……。 2．电子排布式 (1)电子排布式中能级符号右上角的数字表示该能级的电子数。如：Al原子电子排布式中各符号、数字的意义为 (2)写出下列原子或离子的电子排布式： ①8O：1s22s22p4； ②19K：1s22s22p63s23p64s1；可简写为[Ar]4s1； ③17Cl：1s22s22p63s23p5；可简写为[Ne]3s23p5； ④16S2－：1s22s22p63s23p6。 【注】①电子排布式书写时，电子填入按能级顺序，但最终按能层顺序排列。 ②24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 29Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 1．基态原子的核外电子排布 (1)绝大多数元素的原子核外电子的排布顺序遵循构造原理。 (2)“能级交错”现象：当出现d轨道时，电子按ns、(n－1)d、np的顺序在原子轨道上排布；当出现f轨道时，电子按ns、(n－2)f、(n－1)d、np的顺序在原子轨道上排布。从