1.1 原子结构(第1课时)课件-2024-2025学年高二化学单元教学设计（人教版2019选择性必修2）

1.1 原子结构 第1课时：能层与能级 基态与激发态 原子光谱 1.了解原子的认知历史和科学史观。 2.理解能层与能级的概念及其区别，能从能层能级的角度了解原子结构特点。 3.了解原子的基态和激发态。了解原子光谱，能说明原子光谱在研究物质结构中的作用。 学习目标 我们美丽的烟花是用什么原理制作的？这和我们今天学习的原子结构有什么关系呢？ 新课导入 “葡萄干布丁”模型（汤姆生1904） 电子分布在均匀的同样多的正电荷连续体内 实心球模型（道尔顿1803） 原子是坚实不可再分的 1 2 3 4 电子云模型（薛定谔1926） 电子只能用概率大小来描述在某处出现的可能性 5 不同时期的原子结构模型 任务一：原子结构的探索历史 人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，对原子结构的认知也是如此。从最开始的推测，经过一代又一代的科学家，一步一个脚印，慢慢才有了我们现在的原子结构模型。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展…… 想一想还有什么学过的理论是在不断发展的？ 思考与讨论 5 对原子，有： 核电荷数(Z)= 质子数= 核外电子数= 原子序数 对离子，有： 质子数= 核外电子数±电荷数 【回顾】我们都学过哪些有关原子结构的知识呢？ 任务二：能级、能层 质量数(A) = 质子数(Z) + 中子数(N) 回顾 核外电子排布的特点 （1）核外电子排布时分层排布 电子层（n） 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号 K L M N O P Q 电子能量与离核远近的关系   回顾 核外电子排布的特点 （2）原子核外电子排布规律 ①核外电子优先排离原子核最近、能量最低的电子层，再依次排能量较高的电子层； ②第n电子层最多排2n2个电子； ③最外层最多排8个电子（第一电子层作为最外层时最多只能排2个电子），次外层最多只能排18个电子，倒数第三层最多只能排32个电子。 1. 能层 含义 符号 多电子原子的核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。 2.能级 能级符号按照s、p、d、f……排序，任一能层的能级总是从s开始，能级个数=能层序数，例如，1s、2s、2p等。 含义 符号 多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同。还可以把一个能层分为不同能级。 （1）能层： 每层容纳的电子数不超过2n2（n为能层序数） （2）能级： s→1个轨道→2个电子 p→3个轨道→6个电子 d→5个轨道→10个电子 f→7个轨道→14个电子 3. 容纳电子数的规律 （3）能级的符号和所能容纳的最多电子数 3.容纳电子数的规律 12 4. 能量规律 （1）不同能层： 能层越高,电子的能量越高。 能量的高低顺序:E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)。 （2）不同能级： 同一能层各能级的能量顺序：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)…… （3）同一能级： 同一能层同一能级的能量顺序：E(npx)＝E(npy)＝E(npz)。 4. 能量规律 能量对比示意图 课堂练习1:下列说法正确的是 ( ) A．原子核外的每个能层最多可容纳的电子数为n2 B．能级就是电子层 C．基态K原子的最高能级符号为3s D．不同电子层中的s能级的能量高低相同 C 课堂练习2:下列能级符号书写错误的是（ )。 A. B. C. D. B 课堂练习 任务三：基态与激发态 原子光谱 思考问题： 电子只能在固定的能层、能级、轨道运动吗？ 1.基态与激发态 原子 基态原子（稳定） 激发态原子（不稳定） 处于最低能量 处于较高能量 基态原子 激发态原子 吸收能量 释放能量 能量较高 能量最低 激发态原子不稳定，易 能量变为基态原子，其能量可转化为 。 释放 光 1.基态与激发态 特别提醒： ①电子的跃迁是物理变化（只改变了能量），而原子得失电子时发生的是化学变化。 ②一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如基态碳原子为1s22s22p2 ，激发态碳原子就可为1s22s12p3（电子总数不变）。 ③激发态原子不稳定，易回落到较低能量的激发态或基态原子，该过程释放能量。 光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式之一。 （1）概念： 2.原子光谱 不同元素的原子，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发射光谱或吸收光谱，总称原子光谱。 Li、He、Hg发射光谱 Li、He、Hg吸收光谱 （2）发射光谱与吸收光谱对比 Li He Hg Li He Hg 2.原子光谱 大家观察同一元素的吸收和发射光谱可以发现什么规律？ 发射光谱:暗背景、亮线 吸收光谱:亮背景、暗线 频率相同,线状不连续。 思考与讨论 钠原子中处于n=4的状态上的核外电子跃迁到n=3的状态，会产生多条谱线，为什么？ 同一能层的不同电子所具有的能量存在差异 21 （3）原子光谱的应用 2.原子光谱 ①发现新元素 如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。 1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。 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。 2.原子光谱 ②检验元素 不同元素的焰色试验 光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。 2.原子光谱 ③生产生活 烟火 霓虹灯 焰色试验 1.电子跃迁的能量变化与可见光现象 因为能量越低越稳定，所以激发态原子与基态原子相比更不稳定,电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低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之一。霓虹灯光、激光、焰火等可见光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。 2.金属元素的焰色的成因 金属原子中,核外电子按一定轨道顺序排列,轨道离核越远,能量越高。灼(燃)烧时,电子获得能量,能量较低的电子发生跃迁,从基态变为激发态。随即电子又从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态,其多余的能量以特定波长的光的形式释放出去，从而形成不同的焰色。 课堂练习3：下列现象和应用与电子跃迁无关的是( ) A.激光 B.焰色试验 C.燃烧放热 D.霓虹灯 C 课堂练习4：电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取(　) A．电子的运动轨迹图像 B．原子的吸收光谱 C．电子体积大小的图像 D．原子的发射光谱 B 课堂练习 二、 能层与能级 课堂小结 一、 原子结构发展史 能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 … 符号 K L M N O P Q … 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … … … 最多容纳电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … … 8 18 32 50 … … 2n2 离核远近 由近到远 不同能层能量 逐渐增大 同一能层各能级的能量 逐渐增大 三、基态与激发态 原子光谱 课堂小结 基态原子 激发态原子 电子吸收光能 电子放出光能 吸收光谱 发射光谱 课堂巩固 1．下列有关原子核外电子的说法错误的是（ ） A．在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动 B．电子总是尽可能地先从内层排起，当一层充满后再填充下一层 C．每个电子层作为最外层时，最多可容纳8个电子 D．离原子核近的电子能量低，离原子核远的电子能量高 C 2．下列各组多电子原子的原子轨道能量比较不正确的是( ) A．4s＞3d B．4px＞3pz C．4p＞3p D．2s＜2p A 3．下列说法正确的是( ) A．3s2表示3s能级有2个轨道 B．p能级的能量一定比s能级的能量高 C．在离核越近区域内运动的电子，能量越低 D．1个原子轨道里，最少要容纳2个电子 C 课堂巩固 Lavf58.46.101 $$