1.1.1 原子结构 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　 第1课时 能层和能级 基态与激发态 原子光谱 人教版选择性必修2 学习目标 1、了解原子核外电子排布特点，认识能层与能级，进一步增强证据推理意识。 2、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宏观物体运动特点的差异，建立对原子结构的模型认知。 重点：核外电子的运动状态、能层与能级关系 难点：基态、激发态与原子光谱；电子排布式。 重难点 情境引入——原子结构的发现史 【复习回顾】 1.原子结构： 原子 原子核 核外电子(-) 质子(+) 中子(不带电） 2.请写出钠原子结构示意图，结合钠原子结构示意图，回顾核外电子排布的规律： 1.对于多电子原子而言，核外电子是分层排布的，且总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。 2.原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。 3.原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个)。 4.次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。 2.核外电子排布的规律： 思：阅读课本6-8页回答以下问题 1.什么是能层与能级？符号分别是？ 2.一个能层的能级数与能层序数(n)间存在什么关系？一个能层最多可容纳的电子数与能层序数(n)间存在什么关系？ 3.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能级所容纳的最多电子数是否相同？ 4.第五能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中？各能级最多容纳多少个电子？(注：高于f 的能级不用符号表示。) 5、什么是基态原子 ？激发态原子？原子光谱？光谱分析？ 6、可见光怎么产生的？ 一、能层与能级 1.能层：在多电子原子中，核外电子能量不同，按照核外电子的能量不同分成能层。 （强调电子的能量差异） 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 最多容纳电子数 2 8 18 32 50 72 98 ②注：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)， 即 离核越近的能层具有的能量越低。 ➼类似于电子层 ①能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数如下 ➽2n2 一个能层最多可容纳的电子数与能层序数(n)间存在什么关系 ? 2.能级：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。 能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p … 可以把能层看作楼层，那么能级是楼层的阶级 ①能级分为：s、p、d、f... 能级符号为：ns、np、nd、nf .......（n代表能层） ②能层、能级以及最多容纳电子数关系 注：ns中n ≥1 ；np中n ≥2； nd中n ≥ 3；nf中n ≥4 结论1：能级数量等于该能层序数，且每一能层的能级总是从s能级开始， 结论2：每一能层中，能级符号排列顺序为 ：ns、np、nd、nf... n代表能层序数 一个能层的能级数与能层序数(n)间存在什么关系？ 能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p … 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 … 最多电子数 2 8 18 32 … 1×2 3×2 5×2 7×2 结论3：以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍 能层、能级以及最多容纳电子数关系： 思考与讨论 1.3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数是否相同？ 2.第五能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中？各能级最多容纳多少个电子？ 相同 50个电子 5个能级 2 6 10 14 18 3.各能级的能量大小该如何判断？ 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 3.能层与能级关系： 根据上图该如何比较能级的能量大小？ ①先看能层，一般情况下，能层序数越大，能量越高； 再看同一能层各能级的能量顺序为：E(ns)< E(np)<E(nd)< E(nf) … ②不同能层中的同一能级，能层序数越大，能量越高。 例如：E(1s)< E(2s)<E(3s) 4.能级能量大小的判断方法 E(2p)< E(3p)<E(4p) E(3d)< E(4d)<E(5d) (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)s能级的能量一定比p能级的能量低(　　) (4)各能级最多可容纳的电子数按s、p、d、f……的顺序依次为自然数中的 奇数序列1、3、5、7……的2倍(　　) (5)4s、4p、4d、4f能级的能量的高低顺序为 E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)(　　) （6原子核外的某一能层最多能容纳的电子数目为18，则该能层是M能层 × √ × × √ 课堂练习——正误判断 √ 二、基态与激发态 原子光谱 1.基态与激发态：处于最低能量状态的原子叫做基态原子。(稳定) 2.激发态原子：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。 (不稳定) 最低能量 吸收 释放 较高 (稳定) (不稳定) 上述过程均属于电子跃迁。 例： 1s2 2s2 2p6 1s2 2s22p5 3s1 吸收能量， 释放能量， （基态，稳定） （激发态，不稳定） 光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。 节日燃放的焰火与电子跃迁有关 激光笔 LED灯装饰的建筑夜景 在日常生活中，我们看到的许多可见光，如火、霓虹灯光、激光、荧光、ED灯光……都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 3. 电子的跃迁 ①电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，无新物质生成。 ② 电子跃迁：从基态→激发态 和激发态→较低能量的激发态乃至基态两类。 ③电子跃迁一般发生在能量相近的能级间发生电子跃迁。 ④光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一 4.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 光 5.光谱分析：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。 氢原子光谱测定示意图和氢原子的光谱图 金属元素的原子在灼(燃)烧时,电子获得能量发生跃迁,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,便以光(辐射)的形式释放能量, 由于不同原子具有不同的结构，能级各不相同，因此电子跃迁时发射（或吸收）光的波长（频率）也不相同,形成不同的焰色。 【思考】焰色试验中, 一些金属元素呈现不同焰色的原因是什么? 焰色试验是电子跃迁的结果，焰色反应发生的过程： 课后小任务 课堂小结 自从1803年英国化学家、物理学家道尔顿提出了原子学说，人类对原子结构的认识就不断深入、发展，并通过实验事实不断完善对原子结构的认识。下列关于原子结构模型的说法中，正确的是(　　) A．道尔顿的原子结构模型将原子看作实心球，故不能解释任何问题 B．汤姆孙“葡萄干布丁”原子结构模型成功解释了原子中的正负粒子是可以稳定共存的 C．卢瑟福核式原子结构模型指出了原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系 D．玻尔电子分层排布原子结构模型引入了量子化的概念，能够成功解释所有的原子光谱 典例1． 【答案】C　 课堂练习 下列有关说法正确的是(　　) A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7 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 典例2． 【答案】A　 课堂练习 下列有关电子层和能级的叙述中正确的是(　　) A．M电子层有s、p共2个能级,最多能容纳8个电子 B．3d能级最多容纳5个电子，3f能级最多容纳7个电子 C．无论哪一电子层的s能级最多容纳的电子数均为2 D．每个电子层都有s、p能级，但不一定有d能级 典例3． 【答案】C　 课堂练习 对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是(　　) A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 典例4． 【答案】A　 课堂练习 Lavf58.20.100 $$