1.1 原子结构 第1课时 课件 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 原子结构 ——课时1 能层与能级　原子光谱　 第一章 原子结构与性质 核心素养发展目标 通过认识原子结构与核外电子排布理解能层与能级的关系。 通过核外电子能量不同分析，理解激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。 知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理，发展“证据推理与模型认知”学科核心素养。认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理。 知道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。 能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异，发展“宏观辨识与微观探析”学科核心素养。 原子是化学变化中最小的粒子,化学反应的实质是原子的重新组合。1. 构成原子的粒子有哪些？它们怎样构成原子的？请画出钠原子原子结构示意图，谈谈你对原子结构的认识。 核电荷数= 核内质子数= 核外电子数 质量数(A) = 质子数(Z) + 中子数(N) 知识回顾 2. 原子中哪种微粒带正电，带负电或不带电呢？他们之间有没有数量关系? 原子 原子核 核外电子(-) Z 质子(+) Z 中子(不带电） N 离核远近：近 远 能量高低：低 高 3. 核外电子运动特点和排布规律是什么？ 核外电子是_______排布的； 离核较近的电子，能量_______； 离核较远的电子，能量_______。 分层 较低 较高 最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个） 次外层电子数最多不超过18个； 倒数第三层不超过32个。 知识回顾 玻尔模型 电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。 能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为_______ 。 根据核外电子的 不同，将核外电子分为不同的能层(电子层)。 能层序号一、二、三、四、五、六、七……分别 用 、 、 、 、 、 、 ……表示， 能量 K L M N O P Q E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) 1)含义： 2)序号及符号： (N) (M) (L) (K) 原子核 一 二 三 四 不是真实存在的，只是为了研究方便假设的 电子层 1.能层:电子层（shell） ①每层容纳的电子数不超过2n2; ②最外层电子数不超过8(K层为最外层时，电子数不超过2); ③次外层电子数不超过18(K层为次外层时，电子数不超过2); ④倒数第三层电子数不超过32. 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。 一、能层与能级 3)能量关系： 4)数量规律： 1803年 道尔顿 1904年 1911年 1913年 1926～1935年 汤姆孙 卢瑟福 波尔 薛定谔 提出原子 确认电子 实心球模型 葡萄干面包模型 行星式模型 分层模型 现代电子云模型 提出电子分层运动 提出电子没有确定轨道 确认原子核 发现质子 预测中子 人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。 能层序号 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 一(K) 二(L) 三(M) 四(N) E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) 核外电子按能量不同分成能层(就是电子层shell)。电子的能层由内向外排序。同一能层的电子的能量一定相同吗？ 不是真实存在的，只是为了研究方便假设的 电子层 在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把能层(楼层)分成不同的能级(阶梯) 2n2 n 肆 FOUR 核外电子有什么运动特点和排布规律？ 玻尔模型 电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。 所谓能层，就是电子层。 1、划分依据： 2、能层序数： 3、符号表示： 4、能量关系： 核外电子按能量不同分成能层， 分别1、2、3、4、5、6、7 分别用K、L、M、N、O、P、Q 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)。 N层 M层 L层 K层 同一能层各能级能量越来越高 能级 能量越来越高 能层 能层是楼层 能级是楼层的阶梯 E(ns)＜ E(np)＜ E(nd)＜ E(nf)…… 1.任一能层的能级总的从哪个能级开始？他们之间的能量大小如何？一个能层的能级数与能层序数(n)间存在什么关系？ 能级数=能层序数(n) 2.以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子？3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数是否相同？ 在每一能层中，能级符号的顺序是：ns、 np、nd、nf…… (n代表能层) 任一能层的能级总的从s能级开始 能层、能级与最多容纳的电子数 能层(n) 一 二 三 四 五 符号 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …… 最多 电子数 1x2 1x2 3x2 1x2 3x2 5x2 1x2 3x2 5x2 7x2 1x2 3x2 …… 2 8 18 32 …… 表示能层序数 表示能级符号 表示每个能级最多容纳电子数 2n2 2.以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子？3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数是否相同？ 以s、p、d、f为符号的能级可容纳的最多电子数依次为1，3，5，7的2倍。 2、6、10、14 相同 相同能级所能容纳的最多电子数相同，例：3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数都是10。 能 级 5s 5p 5d 5f 5? 总数 最多 电子数 3.第五能层最多可以容纳多少个电子？分别容纳在哪些能级中？各能级最多容纳多少个电子？（本书只要求到f能级。） 相同能层 ns＜np＜nd＜nf 符号相同的能级 1s ＜ 2s ＜ 3s ＜ 4s 不同能级 不同能层 2px= 2py= 2pz 同一能层不同能级之间，能量高低有何关系? 不同能层相同能级之间,能量高低有何关系? 第五能层最多可容纳50个电子；5个能级； 各能级最多容纳电子数分别为2,6,10,14,18个。 1 3 5 7 9 2 6 10 14 18 50 对比分析 1s 2s 2p 3s 3p 3d 能级 能层 K层 L层 M层 能量 低 高 ··· 离核越远，能量越高 (1)< (2)< (3)> (4)> (5) < < 1.比较下列能层或能级中电子的能量高低关系 (1)E(2s) _____E(4s) (2)E(3p) _____E(3d) (3)E(5d) _____ E(4d) (4)E(3s) _____ E(2p) (5)E(K) _____ E(L) _____ E(M) 例3、若n＝3，以下能级符号错误的是( ) A、np B、nf C、nd D、ns 例2、下列有关认识中正确的是( ) A、在同一能层不同能级上的电子，其能量肯定不同 B、各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束 C、各能层含有的能级数为n-1 D、各能层含有的电子数为2n2 B A 多电子原子中： 1、E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q) 2、E(ns)＜ E(np)＜ E(nd)＜ E(nf)…… 3、能级数=能层序数(n) 4、以s、p、d、f为符号的能级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。 5、一个能层最多可容纳电子数=2n2。 1)2d表示L层上的d能级(　　) 2)同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小(　　) 3)4s、4p、4d、4f能量的高低顺序为E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f) ( 　 ) 4)原子核外电子按能量不同分为不同的能层，同一能层又按能量不同分为不同的能级。（ ） 5)能层离核越近能量越低。（ ) 6)同一能层的电子能量一定相同。( ) 7)同一原子中，同一能层同一能级的电子能量一定相同。( ) 8)第 能层最多能容纳的电子数为 ，所以钠原子的第三能层填有18个电子（ ） × √ √ × √ × × √ 判断正误 焰火 霓虹灯光 激光 荧光 LED灯光 在日常生活中，我们看到的许多可见光，如焰火……霓虹红为什么能发出五颜六色的光？（从原子中核外电子能量变化的角度去认识光产生的原因。） ——它们都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 1.基态原子: 2.激发态原子: (不稳定) 处于最低能量的原子 (稳定) 基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级, 变为激发态原子。 激发态原子 基态原子 电子释放光能 1.电子的跃迁是 （未发生电子转移），而原子得失电子时发生的是 。 2.一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如基态碳原子表示1s22s22p2 ，1s22s12p3为 。 3.激发态原子不稳定，易 能量变为基态原子，其能量可转化为 。 物理变化 化学变化 激发态碳原子 释放 可见光 K L M 激发态氢原子 K L M 基态氢原子 不稳定 稳定 释放能量 电子跃迁 光能 光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式。 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 原子光谱: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。 对比分析 Li、He、Hg发射光谱 Li、He、Hg吸收光谱 部分元素的发射光谱和吸收光谱 1.同一元素发射光谱和吸收光谱有啥特点、区别和联系？ 特征:暗背景, 亮线, 线状不连续 特征:亮背景, 暗线, 线状不连续 吸收光谱：彩底黑线 发射光谱：黑底彩线 2.为什么不同元素原子具有不同的特征光谱？ 不同原子的能级结构不同，发出的谱线的特征不同 同种元素发射光谱中的彩色亮线与吸收光谱中的暗线处于相同位置。 请同学们解释钾与钠产生焰色及焰色不同的原因。 钾和钠的原子结构不同，能级结构不同，电子跃迁时能量的变化不同，则放出的光的波长不同，所以产生焰色也就不同。 当碱金属及化合物在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但是处于能量较高的的轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式释放，而释放的光的波长在可见光范围内，因而能使火焰呈现颜色。 激发态 基态 灼 烧 焰色试验 发射光谱 1.当镁原子由1s22s22p63s2 →1s22s22p63p2时，以下说法正确的是（ ） A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量 B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量 C．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量 D．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸收能量 A 2.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 应用1 发现新元素 应用2 检验元素 不同元素的焰色试验 光谱分析仪 原子光谱有什么应用？ 例4、下列现象和应用与跃迁无关的是( ) A、激光 B、焰色试验 C、燃烧放热 D、霓虹灯 C $$