1.1.1原子结构 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第一章 原子结构与性质 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 人教版选修第二册 揭示目标 1.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。 2.通过核外电子能量不同分析、理解基态与激发态的含义与关系。 3.能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。 学习目标 2 原子结构探索历程 1869年 俄国化学家门捷列夫 发现了元素周期律 1920年 丹麦化学家，玻尔提出构造原理： 从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序。 玻尔的壳层落实为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能状态，复杂的原子光谱得以诠释 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理论 1936年 3 课前回顾 原子结构 原子 原子核 核外电子(-) 质子(+) 中子(不带电） 核电荷数（z）=核内质子数=核外电子数 质量数（A） = 质子数（Z） + 中子数（N） 钠的原子结构示意图 课前回顾 电子排布的规律： (1)能量最低原理： 核外电子总是先排布在能量较低的电子层里，然后由内向外，依次排布在能量逐渐升高的电子层； (2)四个不超过： ①每层最多容纳电子数为2n2； ②最外层不超过8个电子（或2） ③次外层不超过18个电子； ④倒数第三层不超过32个电子。 一、能层和能级 电子只能在原子核外 具有特定能量的“壳层”中运动。 1.能层： （1）定义：根据能量不同，将核外电子分为不同的能层，即电子层。 玻尔原子模型 一、能层和能级 电子的能层由内向外排序，共有七层， 符号依次为K、L、M、N、O、P、Q。 （2）能层表示方法： 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 第n层最多可容纳的电子数为 。 2n2 （3）能量规律： 能层越高，电子的能量越高 E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) 一、能层和能级 2.能级： （1）含义： 根据多电子原子的同一能层电子的能量不同，划分为不同的能级。 一、能层和能级 1.任一能层的能级总是从s开始。且能级数=能层序数。 2.分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示。 3. s、p、d、f 能级可容纳的最多电子数分别为2、6、10、14，依次为奇数数列1、3、5、7的二倍。 （3）表示方法： 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 … (2)能级的符号和所能容纳的最多电子数 【例】：K层中只有1个能级（1s），L层中有2个能级(2s、2p)， M层中有3个能级(3s、3p、3d)，N层中有4个能级(4s、4p、4d、4f)..... 一、能层和能级 一、能层和能级 能层、能级与最多容纳的电子数 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 …… …… …… …… 可容纳最大电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… …… …… …… 2 8 18 32 …… …… …… 2n2 能级能量大小的判断方法： 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) ③不同原子的同一能层的同一能级的能量大小也不同， 例如Ar的1s能级的能量≠S的1s能级的能量。 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？ 思考与讨论 1、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？ 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? (1)能层就是电子层，包含不同的能级 (2)能层越高，离原子核越远 (3)ns、np、nd最多容纳的电子数均为2 (4)每一能层均包含s、p、d、f能级 (5)4s、4p、4d、4f能级的能量的高低顺序为E(4s)<E(4p)<E(4d)<E(4f) √ × √ × √ 当堂检测 1．若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是 A．E(3s)>E(2s)>E(1s) B．E(3s)>E(3p)>E(3d) C．E(4f)>E(4s)>E(4d) D．E(5s)>E(4s)>E(5f) A 当堂检测 2.已知n为能层序数,下列有关认识正确的是 (　　) A.各能层含有的电子数均为2n2 B.各能层含有的能级数均为n-1 C.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束 D.各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍 D 当堂检测 3.以下能级符号正确的是（ ） A. 6s B. 2d C. 3f D. 7p 4. 若n=3，以下能级符号错误的是（ ） A．np B．nf C．nd D．ns B 5.下列各电子能层中，不包含 d 能级的是 （ ） A. N能层 B. M能层 C. L能层 D. K能层 CD AD 当堂检测 6.比较各能层或能级中电子能量大小： (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)。 < < > > < < 当堂检测 二、基态与激发态 原子光谱 1.基态原子与激发态原子 基态原子：处于最低能量状态的原子。 激发基态原子：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。 K L M 吸收能量 激发态 基态 较低激发态 释放能量 不稳定 二、基态与激发态 原子光谱 2.基态、激发态相互间转化的能量变化 吸收 能量 释放 能量 光 (主要形式) 基态原子 激发态原子 电子跃迁 ---是物理变化（未发生电子转移） 焰火、激光、霓虹灯…… 二、基态与激发态 原子光谱 一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 如1s22s22p2 表示基态碳原子，1s22s12p3为激发态碳原子（电子数不变）。 生活中，我们看到的许多可见光，都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 焰火 激光 LED灯光 霓虹灯光 焰色反应 二、基态与激发态 原子光谱 3.原子光谱 （1）定义： 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。 锂、氦、汞的吸收光谱 锂、氦、汞的发射光谱 暗色背景的明亮谱线 明亮背景的暗色谱线 同一种元素原子的吸收光谱和发射光谱呈现一种互补的状态。 二、基态与激发态 原子光谱 3.原子光谱 （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。 二、基态与激发态 原子光谱 3.原子光谱 (3)原子光谱的应用 ①发现新元素：如铯(1860年)和铷(1861年)，其光谱图中有特征的 蓝光和红光。 又如1868年科学家们通过分析太阳光谱的分析发现了稀有气体氦，又称“太阳元素”。 二、基态与激发态 原子光谱 3.原子光谱 (3)原子光谱的应用 ②检验元素 ----焰色试验 二、基态与激发态 原子光谱 3.原子光谱 (3)原子光谱的应用 ③生产生活中光现象 烟花 激光 LED灯 荧光 霓虹灯 二、基态与激发态 原子光谱 分析霓虹灯发光的原理： 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回能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。 当堂检测 1.正误判断： （1）焰色试验实质上是一种吸收光谱。 （2）光辐射是电子跃迁释放能量的重要形式之一。 （3）霓虹灯、激光、荧光都与电子跃迁吸收能量有关。 （4）激发态原子能量更高，更易失电子，还原性更强。 × √ × √ 当堂检测 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 当堂检测 3.关于光谱分析，下列说法错误的（ ） A、光谱分析的依据是每种元素都有其独特的特征谱线 B、光谱分析不能用连续光谱 C、光谱分析既可以用发射谱也可以用吸收光谱 D、分析月亮的光谱可得知月球的化学组成 D 当堂检测 9.请分析当H原子处于激发态电子排布式为2P1时，其可形成 条发射光谱。 ３ 2p→2s、2p→1s、2s→1s 感谢聆听 每天进步一点点，每天努力不止一点点。 $$