1.1.1原子结构 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件围绕“结构决定性质”这一核心观念，系统构建了原子结构、能层能级、电子排布与原子光谱之间的逻辑链条，从生活现象引入，通过历史脉络梳理和科学探究活动层层推进，形成清晰的学习支架，帮助学生建立微观粒子与宏观性质的关联思维。 其亮点在于深度融合化学观念、科学思维与科学探究，以“电子跃迁产生光谱”为例，引导学生从吸收光谱到发射光谱的对比分析，培养证据推理与模型建构能力，同时借助夫琅禾费线发现史激发科学兴趣，体现科学态度与责任。教师可借此提升课堂深度，学生则能在真实情境中理解抽象概念，实现知识内化与素养进阶。

【引言 】 -----世上万物，神奇莫测 1、原子的组成与结构决定性质：铁易生锈、钠易与一些物质反应。 -----第一章原子结构与性质 2、分子的组成与结构决定性质： 对氨基苯磺酰胺（磺胺药）和对氨基苯甲酸 21世纪化学的重要课题：模拟生物体中酶的结构创造具有酶的性质的物质。 -----第二章分子结构与性质 3、晶体的组成与结构决定性质：金刚石和石墨 方解石和霰石 -----第三章晶体结构与性质 分子结构 原子结构 晶体结构 结构 性质 决定 第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 第1课时 能级与能层 原子光谱 原子结构探索历程 道尔顿 实心球 1803 汤姆孙“葡萄干面包”原子模型 1904 卢瑟福“行星式”原子模型 1911 玻尔“量子化轨道”原子模型 1913 1926-1935年“现代电子云”原子模型 3 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表 1920年 玻尔：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 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 基 础 解 释 5年 后 电子在原子核外具有特定能量的“壳层”中高速运动 4 旧知回顾 Q1：核外电子是怎样排布的？有什么规律呢？ 原子是由原子核和核外电子组成 核外电子是分层排布的; 离核越远的电子,能量越高。 （1）先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，由里往外 （2）每一层最多容纳电子数：2n2个 （3）最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个） （4）次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解 核外电子的排布规律:（一低四不超） 5 任务一　认识能层与能级 1.能层（shell）（电子层） 在多电子的原子里核外电子的能量是不同的，根据核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层 能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数： 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K　  L　  M　  N　  O P Q 最多电子数 2=2×12 8=2×22　  18=2×32 32=2×42　  50=2×52 72=2×62 98=2×72 电子的能层由内向外排序,其序号、符号以及所能容纳的最多电子数如下: 能层序数分别用K、L、M、N、O、P、Q表示。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)。 6 任务一　认识能层与能级 2.能级（电子亚层） 在多电子的原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,据此把它们分为不同的能级（也叫电子亚层）（同一个能层中电子的能量相同的电子亚层） 。分别用字母s、p、d、f等表示。 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 … 能级数=能层序数 7 任务一　认识能层与能级 能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 能级(l) ······ 最多容纳的电子数 ······ 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 8 18 32 2n2 能层越高，电子的能量越高 即电子层 8 任务一　认识能层与能级 1.一个能层能级数与能层的序数(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？ 3.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？ 各能级最多能容纳多少个电子？ （注：高于f的能级不用符号表示。） （2n2 ） （能级个数＝能层序数n） 【思考与讨论】 2 6 10 14 （1、3、5、7……的2倍） 相同 50 s、p、d、f……等五个能级 2 6 10 14 18 9 任务一　认识能层与能级 【特别提醒】 ①任一能层的能级数等于该能层的序数，依次用 ns、np、nd、nf 等表示 ④不同能层中，能级的能量高低是 1s<2s<3s<4s…. 2p<3p<4p… ③不同能层中，符号相同的能级中容纳的最多电子数相同 ②以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的的最多电子数 依次为2、6、10、14 （1、3、5、7……的2倍。） ⑤在同一能层中，能级的能量高低是 ns<np<nd<nf…… 10 随堂练习 1.判断正误 (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)（ ） × × √ 2.若n＝3，以下能级符号错误的是（ ） A.np B.nf C.nd D.ns B 3.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 A 4.下列表示正确且最多容纳的电子数按照由少到 多的顺序排列的是（ ） A 11 任务二　基态与激发态 吸收能量 释放能量 原子 基态原子 激发态原子 处于最低能量 处于较高能量 特别提醒 电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移） Q2：日常生活中，看到的发光现象与原子结构有关，到底有什么关系？ 12 任务三　原子光谱 K L M N L M 基态 K L M N 激发态 K L M N K L N M 电子从基态或较低能量的激发态跃迁到较高能量的激发态，吸收光源中某些波长的光，形成吸收光谱 吸收能量 电子跃迁 释放能量 电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，释放某些波长的光，形成发射光谱 电子跃迁 光 K L M N 原子光谱的产生 光是电子跃迁释放能量的重要形式 13 任务三　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。 发射光谱 吸收光谱 特征:暗背景,亮线, 线状不连续 特征:亮背景，暗线，线状不连续 同一元素发射光谱中的彩色亮线和吸收光谱中的暗线处于同位置；不同原子具有不同的特征谱线 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。 14 1814年，德国物理学家夫琅禾费（J.Fraunhofer，1787-1826）发明了分光镜并用来观察太阳光，发现在太阳光谱中有570多条黑线(现知几千条)，后人称之为夫琅禾费线。 1859年，德国科学家本生（R.W.Bunsen，1811-1899）和基尔霍夫（G.R.Kirchhoff，1824-1887）发明了光谱仪，证实了夫琅禾费线实质上是原子的吸收光谱，并一一找到对应的元素。例如，被夫琅禾费标记为D的双线源自钠（如图1-6），后人称为钠双线。然 而，原子光谱为什么是离散的谱线而不是连续的呢？丹麦科学家玻尔破解了这个百年之谜。 1913年，玻尔创造性地假设，被束缚在原子核外的电子的能量是量子化的，只能取一定数值，称为定态，而原子光谱的谱线是不同定态的电子发生跃迁产生的，因而是离散的而不是连续的谱线。1925年，德国科学家洪特解释了复杂光谱，得出了过渡元素（包括铬和铜等）的光谱学基态原子的电子排布，为构造原理的确立奠定了基础。 离散的谱线 科学史话 任务三　原子光谱 2.应用： He 氦 （1）发现新元素 16 任务三　原子光谱 2.应用： （2）检验元素 不同元素的焰色试验 17 任务三　原子光谱 2.应用： 烟火 （3）生产生活 Q2：霓虹灯发光的原理是什么？ 霓虹灯 18 任务三　原子光谱 2.应用： 霓虹灯 提示：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。 19 随堂练习 下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图_______是原子由基态转化为激发态时的吸收光谱，图_______是原子由激发态转化为基态时的发射光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。 ①③⑤ ②④⑥ 20 小结 一、 能层与能级 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 8 18 32 50 二、基态与激发态 原子光谱 基态原子 激发态原子 吸收能量 释放能量 发射光谱 吸收光谱 能量较高 能量最低 21 课堂检测　 1.判断正误 (1)光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一（ ） (2)霓虹灯光、激光、萤光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关（ ） (3)产生激光的前提是原子要处于激发态（ ） (4)电子跃迁时只吸收能量（ ） (5)同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量（ ） (6)激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性（ ） √ × √ × √ × 2.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 课堂检测　 3.(1)已知短周期元素A、B，A元素原子的最外层电子数为m，次外层电子数为n；B元素原子的M层(有电子)电子数为m－n－1，L层电子数为m＋n＋2，则A为____(填元素符号，下同)，B为_____。 C Na (2)已知X元素原子的L层比Y元素原子的L层少3个电子，Y元素原子的核外电子总数比X元素原子的多5，则X、Y分别为___、____。 N Mg 4.下列有关能层和能级的叙述中正确的是（ ） A.M能层有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.无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2 D.任一能层都有s、p能级，但不一定有d能级 C $