1.1 原子结构模型（同步讲义）化学鲁科版选择性必修2

教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 第1章 原子结构与元素性质 第1节 原子结构模型 教习目标 1.了解原子结构模型的诞生及人类认识原子结构的历程。 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成，了解基态和激发态。 3..理解描述原子核外电子运动状态的四个量子数的含义，学会用四个量子数描述原子核外电子的运动状态。 4.知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述，能说明微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异，建立对原子结构的模型认知。 重点和难点 重点：核外电子的运动状态，电子云与原子轨道。 难点：电子云与原子轨道。 ◆知识点一 原子结构模型的演变 1.原子结构模型的演变 时间或年代 原子结构模型 科学家及模型 1803年 道尔顿 1904年 “葡萄干布丁”模型  1911年 卢瑟福 1913年 核外电子分层排布的原子结构模型  20世纪20 年代中期 即学即练 1.如图所示的原子结构模型依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆孙、玻尔的观点的是（　　） A.（1）（2）（3）（4） B.（2）（1）（3）（4） C.（1）（3）（2）（4） D.（1）（3）（4）（2） ◆知识点二 氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 1.氢原子光谱 （1）光谱的概念：利用 将物质 或 的频率（或波长）和强度分布记录下来的谱线。 （2）光谱形成原因：核外电子在不同轨道间 时，会辐射或吸收能量。 （3）氢原子光谱特点 氢原子光谱是由具有 的谱线组成的 光谱。 2.玻尔原子结构模型 （1）基本观点 运动 轨迹 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕 运动，并且 能量 能量 分布 ①在不同轨道上运动的电子具有不同的能量（E），而且能量值是不连续（ ）的。②轨道能量依n值（n称为 ，取值1、2、3、…）的增大而 。③对氢原子而言，电子处在n=1的轨道时能量最低，这种状态称为 ；能量高于基态能量的状态，称为 电子 跃迁 电子在能量不同的轨道之间跃迁时，辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，就形成了 （2）吸收光谱与发射光谱 （3）氢原子光谱形成原因 根据玻尔模型，电子所处的轨道的能量是 的，轨道间的能量差也是确定的，根据公式hν=|Ej-Ei|计算得到的光的频率ν只能是 的，此时形成的是具有特征波长的线状光谱。 （4）贡献 ①成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。 ②阐明了原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁，指出了电子所处的轨道的能量是 的。 即学即练 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.下列说法正确的是 （　　） A.氢原子光谱是元素的所有光谱中最复杂的光谱之一 B.“量子化”就是不连续的意思，微观粒子运动均有此特点 C.玻尔理论不但成功地解释了氢原子光谱，而且还推广到其他原子光谱 D.所有原子中都含有质子、中子、电子三种微粒 ◆知识点三 原子轨道 1.电子层 （1）含义：量子数 所描述的电子运动状态。 （2）表示方法 n的取值 1 2 3 4 5 6 7 符号 离核远近 能量高低 2.能级 （1）多电子原子中，同一个电子层（即n相同）内的电子所具有的能量也可能不同，即同一个电子层还可以分成若干个能级，分别用符号 等表示。 （2）在同一个电子层中按能量由低到高的顺序为E（ns）<E（np）<E（nd）<E（nf）…… 在无外磁场时，处于同一能级的电子的空间运动状态的 相同。 注意：在没有特别说明的情况下，本书中所描述的核外电子运动状态均为不存在外磁场的情况。 3.原子轨道 （1）概念：原子中单个电子的空间运动状态。 （2）n值所对应的能级和原子轨道的情况 n（电子层） 符号 能级 原子轨道 原子轨道数目 1 K 2 L 3 M 4 N …… …… 结论：第n电子层上有 个能级，有 个原子轨道。 4.自旋状态 处于同一原子轨道上的电子自旋状态只能有两种，分别用符号 表示。 即学即练 1.正误判断 （1）不同电子层的s能级中电子的能量完全相同 （　　） （2）第三电子层有s、p共两个能级 （　　） （3）当电子层数n=2时，有2s、2px、2py、2pz四个原子轨道 （　　） （4）各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7 （　　） （5）处于s能级的电子能量一定比处于p能级的电子能量低 （　　） 2.下列各能层不包含d能级的是 （　　） A.L B.M C.N D.O ◆知识点四 原子轨道的图形描述与电子云图 1.原子轨道的图形描述 （1）对象：原子中单个电子的 。 （2）意义：表示原子轨道的 。 （3）形状：s轨道呈 ，具有球对称性；p轨道在空间的分布特点是分别相对于x、y、z轴对称，呈哑铃形（∞）。如图： 2.电子在核外的空间分布 （1）原子核外电子的运动特点 与对宏观物体运动的描述不同，对于质量非常小、运行速度极快且运动空间极小的微观粒子（如电子，其质量仅为9.1×10-31 kg）而言，人们不可能同时准确地测定它的 和 ，但能通过对波函数进行数学处理计算出电子在某个地方出现的 。 （2）电子云图 ①概念：描述电子在核外空间某处单位体积内的 分布的图形。 ②含义：用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在原子核外某处单位体积内出现 的大小。 ③电子云图的形状及分布特点：s能级的电子概率分布呈球形，离核越近，单位体积内电子出现的概率越大，离核越远，单位体积内电子出现的概率越小；p能级的电子概率分布呈哑铃形，有 种空间取向。 电子处在1s及2p轨道上的电子云图分别如图1、图2所示： ④意义：电子云不仅表示电子在核外空间某处单位体积内出现的概率，同时说明量子力学中轨道的含义与玻尔轨道的含义完全不同，它既不是圆周轨道，也不是其他经典意义上的固定轨迹。 即学即练 1.正误判断 （1）1s、2px、2py、2pz轨道都具有球对称性 （　　） （2）s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈 （　　） （3）电子云图中每个小点表示一个电子 （　　） （4）钠原子的1s、2s、3s电子云半径相同 （　　） （5）电子云是用小点的疏密程度来表示电子在核外空间某处单位体积内出现概率大小的图形 （　　） 2.下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是 （　　） A.s轨道呈球形，随电子层序数的增加，s轨道数也增加 B.p轨道呈哑铃形，p轨道电子绕核做“∞”形运动 C.电子云是笼罩在原子核外的云雾 D.电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小 　3.下列说法正确的是 （　　） ①原子中处于第三电子层的电子跃迁到第二电子层时会辐射能量 ②M电子层可以有s、p、d、f能级 ③3pz表示有3个pz轨道 ④在一个原子中，不可能出现运动状态完全相同的2个电子 ⑤2s电子云有两个空间取向 A.①②③ B.①④ C.②⑤ D.③④⑤ 一、氢原子光谱和玻尔原子结构模型 1、氢原子光谱 氢原子光谱实验表明:氢原子在一般情况下并不辐射电磁波;氢原子光谱不是连续光谱，而是线状光谱。 电子在不同轨道上运动时能量不同，且能量值是不连续的，氢原子的电子从一个能级跃迁到另一个能级时，吸收或释放一定的能量，就会吸收或释放具有一定频率的光，并被光谱分析仪记录下来，得到线状光谱。 2、玻尔原子结构模型 （1）内容归纳 ①原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁; ②电子所处的轨道的能量是量子化的; ③电子跃迁吸收(或放出)的能量也是量子化的。 （2）局限性:玻尔理论中只引入一个量子数n，只能解释氢原子光谱是线状光谱。无法解释多电子原子光谱的复杂现象及其在外磁场存在的谱线分裂现象，需要引入更多的量子数。 3、光谱分类 实践应用 1、原子光谱是线状光谱，是由不连续的谱线组成的，这表明 (　　) A.在原子中只有某些电子能够跃迁产生光谱 B.原子中的电子可以处于某些特定的能量状态，即电子的能量是量子化的 C.原子发射的光是单色光 D.白光可以由多种单色光组成 2、1913年，丹麦科学家玻尔第一次认识到氢原子光谱是氢原子的电子跃迁产生的。玻尔的原子结构理论，一个很大的成就是(　　) A.证明了原子核外电子在圆形轨道上运动 B.提出了原子核是可以进一步细分的 C.解决了氢原子光谱和原子能级之间的关系 D.应用了量子力学理论中的概念和方法 3、玻尔理论不能解释(　　) A.氢原子光谱为线状光谱 B.在一给定的稳定轨道上，运动的核外电子不辐射能量 C.氢原子的可见光区谱线 D.在有外加磁场时氢原子光谱有多条谱线 二、基态和激发态 1.光(辐射)是电子释放能量的重要形式，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量。日常生活中看到的灯光、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.电子在不同能级中的跃迁均属于电子跃迁，可由高能量的能级跃迁至低能量的能级，也可以由低能量的能级跃迁至高能量的能级。 3.光谱与光谱分析 光谱:不同元素的原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电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 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。 发射光谱形成示意图 　吸收光谱形成示意图 4.基态、激发态与光谱的联系 当基态原子的电子吸收能量，电子会跃迁到能量较高的轨道上，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态，将释放能量。 光是电子释放能量的重要形式之一。在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光，还包括燃放的焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。 实践应用 1、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.电子由激发态向较低能量的激发态或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 2、以下现象与核外电子跃迁有关的是(　　) ①霓虹灯发出有色光　②棱镜分光　③激光器产生激光　④石油蒸馏　⑤凸透镜聚光　⑥燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　⑦日光灯通电发光　⑧冷却结晶 A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧ C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦ 3、下列关于同一原子中的基态和激发态说法中，正确的是(　　) A.基态时的能量比激发态时高 B.激发态时比较稳定 C.由基态转化为激发态过程中吸收能量 D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 考点一　基态、激发态与光谱 【例1】同一原子的基态和激发态相比较，正确的是 （　　） ①基态时的能量比激发态时高　②基态时比较稳定　③基态时的能量比激发态时低　④激发态时比较稳定 A.①② B.②③ C.①④ D.③④ 【变式1-1】氢原子核外只有一个电子，当氢原子的这个电子处于怎样的状态时是基态 （　　） A.n=1 B.n=2 C.n=3 D.n=4 【变式1-2】下列叙述不正确的是 （　　） A.原子的核外电子处于能量最低的状态称为基态 B.原子的核外电子吸收能量而高于基态能量的状态称为激发态 C.焰色是电子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道时产生的 D.原子的核外电子由能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，辐射的能量可能以光的形式表现出来 【变式1-3】原子光谱是线状光谱，是由不连续的谱线组成的，这表明 （　　） A.在原子中只有某些电子能够跃迁产生光谱 B.原子中的电子可以处于某些特定的能量状态，即电子所处轨道的能量是量子化的 C.原子发射的光是单色光 D.白光可以由多种单色光组成 【变式1-4】氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，下列对此现象的描述正确的是 （　　） A.形成发射光谱，物理变化 B.形成发射光谱，化学变化 C.形成吸收光谱，物理变化 D.形成吸收光谱，化学变化 【变式1-5】下列有关光谱的说法不正确的是 （　　） A.原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光，这也是原子光谱产生的原因 B.电子由能量较低轨道跃迁至能量较高轨道时，可通过光谱仪直接摄取原子的发射光谱 C.燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关 D.通过光谱分析可以鉴定某些元素 考点二 电子层与能级 【例2】下列说法正确的是 （　　） A.同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 B.同一原子中，2p上的电子较3p上的电子离核远 C.能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动 D.各电子层含有的能级数为n（n为电子层序数） 【变式2-1】下列能级符号不正确的是 （　　） A.6s B.2d C.3p D.4f 【变式2-2】下列电子层中，原子轨道的数目为4的是 （　　） A.K层 B.L层 C.M层 D.N层 【变式2-3】下列叙述正确的是 （　　） A.能级就是电子层 B.对于确定的n值，其原子轨道数为n2（n表示电子层） C.基态K原子的最高能级为3s D.不同电子层中的s能级的能量高低相同 【变式2-4】实验证据推动了人类对原子结构认识的不断深化。下列可以较好地解释“钠原子中处于n=6的状态上的核外电子跃迁到n=3的状态，会产生多条谱线（如图）”的原子结构模型是 （　　） A.“葡萄干布丁”模型 B.卢瑟福核式模型 C.玻尔模型 D.量子力学模型 考点三 原子轨道与电子云 【例3】下列有关核外电子运动状态的说法正确的是 （　　） A.电子自旋就是电子绕轴“自转” B.原子轨道可用来描述核外电子的运动状态 C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着电子层序数的增加，p能级原子轨道数也在增多 D.原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹 【变式3-1】下列叙述正确的是 （　　） A.s、p、d能级所具有的原子轨道数分别为1、5、7 B.各电子层的能级数等于该电子层可容纳电子数 C.同是s能级，在不同的电子层中所含原子轨道数是不相同的 D.3s电子形成的电子云图半径大于1s电子的电子云图 【变式3-2】下列各组多电子原子的原子轨道能量高低比较中，错误的是 （　　） A.2s<2p B.3px<3py C.3s<3d D.4s>2s 【变式3-3】图1和图2分别是1s电子的电子云图和原子轨道图。下列有关说法正确的是 （　　） A.图1中的每个小点表示1个电子 B.图2 表示1s电子只能在球体内出现 C.图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴 D.图1中的小点表示电子在核外所处的位置 【变式3-4】下列说法正确的是 （　　） A.各电子层的能级都是从s能级开始到f能级结束 B.3p与2p的原子轨道都是哑铃形 C.p轨道电子能量一定比s轨道电子能量高 D.电子云表示的是电子在原子核外空间的运动轨道 基础达标 1.下列实验事实与原子结构模型建立的关系正确的是 （　　） A.阴极射线实验发现电子：道尔顿原子结构模型 B.α粒子散射实验发现原子核：卢瑟福原子结构模型 C.氢原子光谱发现电子分层排布：卢瑟福原子结构模型 D.α粒子散射实验发现电子：汤姆孙原子结构模型 2.吸收光谱和发射光谱统称为原子光谱。下列说法错误的是 （　　） A.同一种元素原子的吸收光谱和发射光谱的特征谱线相同 B.霓虹灯光与原子核外电子发生跃迁释放能量有关 C.光谱仪可以摄取元素的吸收光谱和发射光谱 D.目前发现的元素都是通过原子光谱发现的 3.下列关于基态与激发态的说法正确的是 （ ） A. 基态原子的能量一定比激发态原子的能量低 B. 激发态原子的电子都处于高能级 C. 基态原子吸收能量后一定能变成激发态原子 D. 激发态原子失去能量后一定能回到基态 4.化学让生活更加美好，下列现象与原子核外电子跃迁释放能量无关的是 （　　） A.棱镜分光 B.节日燃放的烟花 C.日光灯通电发光 D.璀璨的霓虹灯 5.下列关于原子结构的说法正确的是 A．电子由3d能级跃迁至5s能级，可通过光谱仪摄取原子的发射光谱 B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强 C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 D．日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 6.下列有关原子轨道的叙述正确的是 （　　） A.氢原子的2s轨道能量较3p轨道高 B.锂原子的2s与5s轨道皆为球形 C.形状相同的原子轨道，其电子能量一定相同 D.任一电子层都有s、p能级，但不一定有d能级 7.下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是 （　　） A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 B.s轨道呈圆形，有无数条对称轴 C.p能级原子轨道上的电子有三种自旋状态 D.p能级原子轨道与s能级原子轨道的平均半径都随电子层序数的增大而增大 8.对于钠原子的第二电子层的p轨道2px、2py、2pz间的差异，下列说法正确的是 （　　） A.电子云形状不同 B.原子轨道的对称类型不同 C.电子的能量不同 D.电子云空间取向不同 9.观察2pz轨道电子云示意图（如图所示），下列说法错误的是 （　　） A.2pz轨道上的电子在空间某处单位体积内出现的概率分布关于z轴对称 B.点密集的地方表明电子出现的概率大 C.电子先沿z轴正半轴运动，然后沿其负半轴运动 D.2pz轨道的形状为两个椭圆球 综合应用 10.下列是不同时期的原子结构模型，按提出时间的先后顺序排列正确的是 （　　） ①玻尔原子结构模型　②“葡萄干布丁”模型　③量子力学模型　④道尔顿原子论　⑤核式模型 A.①③②⑤④ B.④②③①⑤ C.④②⑤①③ D.⑤④②①③ 11.回答下列问题： （1）日光等白光经棱镜折射后产生的是　　　　光谱。原子光谱是　　　　光谱。  （2）吸收光谱是由　　　　的电子跃迁为　　　　的电子产生的，此过程中电子　　　　能量；发射光谱是由　　　的电子跃迁为　　　　　的电子产生的，此过程中电子　　　　能量。  12.（1）可正确表示原子轨道的是　　　　（填字母）。  A.2s B.2d C.3px D.3f （2）如图是s能级、p能级的原子轨道图，试回答问题： ①s能级的原子轨道呈　　　形，每个s能级有　　　　个原子轨道；p能级的原子轨道分别关于x、y、z轴　　　　，每个p能级有　　　　个原子轨道。  ②s能级原子轨道、p能级原子轨道的半径与　　　　有关，　　　　越大，原子轨道半径越大。  13.（1）已知A原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，则基态A原子中，电子占据的最高电子层符号为　　　　，该电子层含有的能级数为　　　，该电子层含有　　　　个原子轨道。  （2）钴属于价格比较昂贵的金属，其原子结构示意图为。若核外电子在进入原子轨道时优先进入能量低的原子轨道，后进入能量高的原子轨道，且每个原子轨道上最多容纳2个电子，预测n=3和n=4的电子层上各能级上的电子数目分别是多少？并指明理由。 电子层数 预测各能级上的电子数目 预测依据 3 s p d 4 s 2 p d f 拓展培优 14.当原子的电子由激发态跃迁至基态时，会将多余的能量以光的形式释出，这种现象为电子跃迁的一种。氢原子在下列量子数n之间的电子跃迁，所产生光谱的波长最短的是 （　　） A.n=4→n=2 B.n=3→n=1 C.n=4→n=3 D.n=3→n=2 15．回答下列问题： （1）基态原子___________，电子跃迁到___________，变为激发态原子； （2）电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将___________； （3）___________是电子跃迁释放能量的重要形式之一； （4）日光等白光经棱镜折射后产生的是___________光谱。原子光谱是___________光谱； （5）吸收光谱是___________的电子跃迁为___________的电子产生的，此过程中电子___________能量；发射光谱是___________的电子跃迁为___________的电子产生的，此过程中电子___________能量； （6）1861年德国人基尔霍夫(G.R Kirchhoff)和本生(R.W.Bunsen)研究锂云母的某谱时，发现在深红区有一新线从而发现了铷元素他们研究的是___________； （7）含有钾元素的盐的焰色试验为___________色。许多金属盐都可以发生焰色试验其原因是___________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 第1章 原子结构与元素性质 第1节 原子结构模型 教习目标 1.了解原子结构模型的诞生及人类认识原子结构的历程。 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成，了解基态和激发态。 3..理解描述原子核外电子运动状态的四个量子数的含义，学会用四个量子数描述原子核外电子的运动状态。 4.知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述，能说明微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异，建立对原子结构的模型认知。 重点和难点 重点：核外电子的运动状态，电子云与原子轨道。 难点：电子云与原子轨道。 ◆知识点一 原子结构模型的演变 1.原子结构模型的演变 时间或年代 原子结构模型 科学家及模型 1803年 道尔顿原子论 1904年 汤姆孙“葡萄干布丁”模型  1911年 卢瑟福核式模型 1913年 玻尔核外电子分层排布的原子结构模型  20世纪20 年代中期 量子力学模型 即学即练 1.如图所示的原子结构模型依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆孙、玻尔的观点的是（　　） A.（1）（2）（3）（4） B.（2）（1）（3）（4） C.（1）（3）（2）（4） D.（1）（3）（4）（2） 【答案】B 【解析】卢瑟福提出了原子结构的核式模型；道尔顿认为原子是一个实心的球体；汤姆孙发现了电子，并提出了原子结构的“葡萄干布丁”模型；玻尔在卢瑟福核式模型的基础上建立起核外电子分层排布的原子结构模型，B项符合题意。 ◆知识点二 氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 1.氢原子光谱 （1）光谱的概念：利用原子光谱仪将物质吸收的光或发射的光的频率（或波长）和强度分布记录下来的谱线。 （2）光谱形成原因：核外电子在不同轨道间跃迁时，会辐射或吸收能量。 （3）氢原子光谱特点 氢原子光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的线状光谱。 2.玻尔原子结构模型 （1）基本观点 运动 轨迹 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量 能量 分布 ①在不同轨道上运动的电子具有不同的能量（E），而且能量值是不连续（能量“量子化”）的。②轨道能量依n值（n称为量子数，取值1、2、3、…）的增大而升高。③对氢原子而言，电子处在n=1的轨道时能量最低，这种状态称为基态；能量高于基态能量的状态，称为激发态 电子 跃迁 电子在能量不同的轨道之间跃迁时，辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，就形成了光谱 （2）吸收光谱与发射光谱 （3）氢原子光谱形成原因 根据玻尔模型，电子所处的轨道的能量是量子化的，轨道间的能量差也是确定的，根据公式hν=|Ej-Ei|计算得到的光的频率ν只能是不连续的，此时形成的是具有特征波长的线状光谱。 （4）贡献 ①成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。 ②阐明了原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁，指出了电子所处的轨道的能量是量子化的。 即学即练 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 （ ） 【答案】（1）√；（2）×；（3）√；（4）×；（5）√；（6）× 【解析】（1）电子从高能级跃迁到低能级时，以光（辐射）的形式释放能量，所以光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式之一，该说法正确。 （2）霓虹灯光、激光、萤光都与原子核外电子跃迁有关，是电子跃迁释放能量的过程，而不是吸收能量，该说法错误。 （3）产生激光的前提是原子要处于激发态，当大量处于激发态的原子向低能级跃迁时，会产生激光，该说法正确。 （4）电子跃迁时既可以吸收能量从低能级跃迁到高能级，也可以释放能量从高能级跃迁到低能级，该说法错误。 （5）基态是原子的最低能量状态，激发态是原子吸收能量后所处的较高能量状态，所以同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量，该说法正确。 （6）激发态原子的能量较高，但不一定极易失去电子，其还原性强弱与多种因素有关，该说法错误。 2.下列说法正确的是 （　　） A.氢原子光谱是元素的所有光谱中最复杂的光谱之一 B.“量子化”就是不连续的意思，微观粒子运动均有此特点 C.玻尔理论不但成功地解释了氢原子光谱，而且还推广到其他原子光谱 D.所有原子中都含有质子、中子、电子三种微粒 【答案】B 【解析】氢原子光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱，故A错误；玻尔理论具有局限性，只是解释了氢原子光谱，但对解释多电子原子的光谱却遇到困难，故C错误。 ◆知识点三 原子轨道 1.电子层 （1）含义：量子数 n所描述的电子运动状态。 （2）表示方法 n的取值 1 2 3 4 5 6 7 符号 K L M N O P Q 离核远近 能量高低 2.能级 （1）多电子原子中，同一个电子层（即n相同）内的电子所具有的能量也可能不同，即同一个电子层还可以分成若干个能级，分别用符号s、p、d、f等表示。 （2）在同一个电子层中按能量由低到高的顺序为E（ns）<E（np）<E（nd）<E（nf）…… 在无外磁场时，处于同一能级的电子的空间运动状态的能量相同。 注意：在没有特别说明的情况下，本书中所描述的核外电子运动状态均为不存在外磁场的情况。 3.原子轨道 （1）概念：原子中单个电子的空间运动状态。 （2）n值所对应的能级和原子轨道的情况 n（电子层） 符号 能级 原子轨道 原子轨道数目 1 K 1s 1s 1=12 2 L 2s 2s 1+3=22 2p 2px、2py、2pz 3 M 3s 3s 1+3+5=32 3p 3px、3py、3pz 3d 3d（含5个原子轨道） 4 N 4s 4s 1+3+5+7=42 4p 4px、4py、4pz 4d 4d（含5个原子轨道） 4f 4f（含7个原子轨道） …… …… …… …… …… 结论：第n电子层上有 n个能级，有 n2个原子轨道。 4.自旋状态 处于同一原子轨道上的电子自旋状态只能有两种，分别用符号“↑”和“↓”表示。 即学即练 1.正误判断 （1）不同电子层的s能级中电子的能量完全相同 （　　） （2）第三电子层有s、p共两个能级 （　　） （3）当电子层数n=2时，有2s、2px、2py、2pz四个原子轨道 （　　） （4）各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7 （　　） （5）处于s能级的电子能量一定比处于p能级的电子能量低 （　　） 【答案】（1）×　（2）×　（3）√　（4）√　（5）× 2.下列各能层不包含d能级的是 （　　） A.L B.M C.N D.O 【答案】A 【解析】从第三能层开始，出现d能级，K能层只有s能级，L能层只有s、p能级，都不包含d能级，答案选A。 ◆知识点四 原子轨道的图形描述与电子云图 1.原子轨道的图形描述 （1）对象：原子中单个电子的空间运动状态。 （2）意义：表示原子轨道的空间分布。 （3）形状：s轨道呈球形，具有球对称性；p轨道在空间的分布特点是分别相对于x、y、z轴对称，呈哑铃形（∞）。如图： 2.电子在核外的空间分布 （1）原子核外电子的运动特点 与对宏观物体运动的描述不同，对于质量非常小、运行速度极快且运动空间极小的微观粒子（如电子，其质量仅为9.1×10-31 kg）而言，人们不可能同时准确地测定它的位置和速度，但能通过对波函数进行数学处理计算出电子在某个地方出现的概率。 （2）电子云图 ①概念：描述电子在核外空间某处单位体积内的概率分布的图形。 ②含义：用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在原子核外某处单位体积内出现概率的大小。 ③电子云图的形状及分布特点：s能级的电子概率分布呈球形，离核越近，单位体积内电子出现的概率越大，离核越远，单位体积内电子出现的概率越小；p能级的电子概率分布呈哑铃形，有3种空间取向。 电子处在1s及2p轨道上的电子云图分别如图1、图2所示： ④意义：电子云不仅表示电子在核外空间某处单位体积内出现的概率，同时说明量子力学中轨道的含义与玻尔轨道的含义完全不同，它既不是圆周轨道，也不是其他经典意义上的固定轨迹。 即学即练 1.正误判断 （1）1s、2px、2py、2pz轨道都具有球对称性 （　　） （2）s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈 （　　） （3）电子云图中每个小点表示一个电子 （　　） （4）钠原子的1s、2s、3s电子云半径相同 （　　） （5）电子云是用小点的疏密程度来表示电子在核外空间某处单位体积内出现概率大小的图形 （　　） 【答案】（1）×　（2）×　（3）×　（4）×　（5）√ 【解析】s轨道为球形，p轨道为“∞”形，并不是说s轨道上的电子绕核做圆周运动，p轨道上的电子绕核做“∞”形运动。 2.下列有关原子轨道和电子云的说法正确的是 （　　） A.s轨道呈球形，随电子层序数的增加，s轨道数也增加 B.p轨道呈哑铃形，p轨道电子绕核做“∞”形运动 C.电子云是笼罩在原子核外的云雾 D.电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小 【答案】D 【解析】　任何电子层的s能级都只有1个原子轨道，与电子层序数的大小无关，故A错误；电子在p轨道上绕核高速运动，不是做“∞”形运动，故B错误；电子云不是笼罩在原子核外的云雾，是表示电子出现的概率，小点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的概率大小，故C错误、D正确。 3.下列说法正确的是 （　　） ①原子中处于第三电子层的电子跃迁到第二电子层时会辐射能量 ②M电子层可以有s、p、d、f能级 ③3pz表示有3个pz轨道 ④在一个原子中，不可能出现运动状态完全相同的2个电子 ⑤2s电子云有两个空间取向 A.①②③ B.①④ C.②⑤ D.③④⑤ 【答案】B 【解析】原子中处于第三电子层的电子跃迁到第二电子层是由能量较高的电子层跃迁到能量较低的电子层，会放出能量，①正确；M电子层有s、p、d 3个能级，没有f能级，②错误；3pz表示第三电子层的pz轨道，③错误；同一能级的同一轨道上的电子自旋状态不同，即在一个原子中，不可能出现运动状态完全相同的2个电子，④正确；2s电子云呈球形对称，⑤错误。 一、氢原子光谱和玻尔原子结构模型 1、氢原子光谱 氢原子光谱实验表明:氢原子在一般情况下并不辐射电磁波;氢原子光谱不是连续光谱,而是线状光谱。 电子在不同轨道上运动时能量不同,且能量值是不连续的,氢原子的电子从一个能级跃迁到另一个能级时,吸收或释放一定的能量,就会吸收或释放具有一定频率的光,并被光谱分析仪记录下来,得到线状光谱。 2、玻尔原子结构模型 （1）内容归纳 ①原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁; ②电子所处的轨道的能量是量子化的; ③电子跃迁吸收(或放出)的能量也是量子化的。 （2）局限性:玻尔理论中只引入一个量子数n,只能解释氢原子光谱是线状光谱。无法解释多电子原子光谱的复杂现象及其在外磁场存在的谱线分裂现象,需要引入更多的量子数。 3、光谱分类 实践应用 1、原子光谱是线状光谱,是由不连续的谱线组成的,这表明 (　　) A.在原子中只有某些电子能够跃迁产生光谱 B.原子中的电子可以处于某些特定的能量状态,即电子的能量是量子化的 C.原子发射的光是单色光 D.白光可以由多种单色光组成 【答案】B 【解析】光谱分为连续光谱和线状光谱,无论是单色光还是白光,都是连续光谱,原子光谱是线状光谱,也就是由具有特定频率的光形成的谱线。原子光谱之所以产生这种特定的谱线,是由于电子的能量是量子化的,电子跃迁的始态和终态的能量差也是量子化的。 2、1913年,丹麦科学家玻尔第一次认识到氢原子光谱是氢原子的电子跃迁产生的。玻尔的原子结构理论,一个很大的成就是(　　) A.证明了原子核外电子在圆形轨道上运动 B.提出了原子核是可以进一步细分的 C.解决了氢原子光谱和原子能级之间的关系 D.应用了量子力学理论中的概念和方法 【答案】D 【解析】玻尔提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型,成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的原因,为后来人们用更多的量子数来标记核外电子的运动状态,来解释复杂的原子光谱提供了可以借鉴的方法,D项符合题意。 3、玻尔理论不能解释(　　) A.氢原子光谱为线状光谱 B.在一给定的稳定轨道上,运动的核外电子不辐射能量 C.氢原子的可见光区谱线 D.在有外加磁场时氢原子光谱有多条谱线 【答案】D 【解析】玻尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光谱为线状光谱的事实提出的,在有外加磁场时氢原子有多条谱线,玻尔的原子结构模型已无法解释这一现象,必须借助量子力学加以解释。 二、基态和激发态 1.光(辐射)是电子释放能量的重要形式,电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时,将以光的形式释放能量。日常生活中看到的灯光、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.电子在不同能级中的跃迁均属于电子跃迁,可由高能量的能级跃迁至低能量的能级,也可以由低能量的能级跃迁至高能量的能级。 3.光谱与光谱分析 光谱:不同元素的原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电子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。 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。 发射光谱形成示意图 　吸收光谱形成示意图 4.基态、激发态与光谱的联系 当基态原子的电子吸收能量,电子会跃迁到能量较高的轨道上,变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态,将释放能量。 光是电子释放能量的重要形式之一。在日常生活中,我们看到的许多可见光,如灯光、霓虹灯光、激光,还包括燃放的焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。 实践应用 1、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.电子由激发态向较低能量的激发态或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 【答案】A 【解析】霓虹灯发红光是因为电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级,能量较高能级上的电子会跃迁回能量较低的能级而以光的形式释放能量。 解题引导：解答本题注意两点:（1）发光是释放能量的一种形式;（2）原子的能量:基态<激发态。 2、以下现象与核外电子跃迁有关的是(　　) ①霓虹灯发出有色光　②棱镜分光　③激光器产生激光　④石油蒸馏　⑤凸透镜聚光　⑥燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　⑦日光灯通电发光　⑧冷却结晶 A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧ C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦ 【答案】A 【解析】电子跃迁本质上是组成物质的粒子(原子、离子或分子)中电子的一种能量变化。根据能量守恒原理,粒子的外层电子从低能级跃迁到高能级的过程中会吸收能量;从高能级跃迁到低能级则会释放能量。能量大小为两个能级能量之差的绝对值。①③⑥⑦与核外电子跃迁有关。 3、下列关于同一原子中的基态和激发态说法中,正确的是(　　) A.基态时的能量比激发态时高 B.激发态时比较稳定 C.由基态转化为激发态过程中吸收能量 D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 【答案】C 【解析】激发态时能量较高,较不稳定,A、B两项错误。电子从较低能量的基态跃迁到较高能量的激发态时,也会产生原子光谱,D项错误。 考点一　基态、激发态与光谱 【例1】同一原子的基态和激发态相比较，正确的是 （　　） ①基态时的能量比激发态时高　②基态时比较稳定　③基态时的能量比激发态时低　④激发态时比较稳定 A.①② B.②③ C.①④ D.③④ 【答案】B 【解析】对于同一原子，基态时比较稳定，基态时的能量比激发态时低，②③正确，①④错误。 【变式1-1】氢原子核外只有一个电子，当氢原子的这个电子处于怎样的状态时是基态 （　　） A.n=1 B.n=2 C.n=3 D.n=4 【答案】A 【解析】对氢原子而言，电子处于n=1的轨道时能量最低，称为基态，能量高于基态能量的状态称为激发态。 【变式1-2】下列叙述不正确的是 （　　） A.原子的核外电子处于能量最低的状态称为基态 B.原子的核外电子吸收能量而高于基态能量的状态称为激发态 C.焰色是电子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道时产生的 D.原子的核外电子由能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，辐射的能量可能以光的形式表现出来 【答案】C 【解析】基态原子是处于最低能量状态的原子，A正确；焰色是电子从激发态的能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时产生的，C错误；原子的核外电子由能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，会放出能量，发光是释放能量的主要形式之一，D正确。 【变式1-3】原子光谱是线状光谱，是由不连续的谱线组成的，这表明 （　　） A.在原子中只有某些电子能够跃迁产生光谱 B.原子中的电子可以处于某些特定的能量状态，即电子所处轨道的能量是量子化的 C.原子发射的光是单色光 D.白光可以由多种单色光组成 【答案】B 【解析】光谱分为连续光谱和线状光谱，无论是单色光还是白光，都是连续光谱，原子光谱是线状光谱，也就是由具有特定频率的光形成的谱线。原子光谱之所以产生这种特定的谱线，是由于电子的能量是量子化的，电子跃迁吸收或释放的能量也是量子化的。 【变式1-4】氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，下列对此现象的描述正确的是 （　　） A.形成发射光谱，物理变化 B.形成发射光谱，化学变化 C.形成吸收光谱，物理变化 D.形成吸收光谱，化学变化 【答案】A 【解析】氯化钠在灼烧时，电子吸收能量由能量较低的轨道向能量较高的轨道跃迁，电子再从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，多余的能量以光的形式释放出来，发出黄色的光，形成的是发射光谱，该过程是物理变化。 【变式1-5】下列有关光谱的说法不正确的是 （　　） A.原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光，这也是原子光谱产生的原因 B.电子由能量较低轨道跃迁至能量较高轨道时，可通过光谱仪直接摄取原子的发射光谱 C.燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关 D.通过光谱分析可以鉴定某些元素 【答案】B 【解析】不同元素的原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，A正确；电子由能量较低轨道跃迁至能量较高轨道时，要吸收能量，光谱仪摄取到的是吸收光谱，B错误；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，D正确。 考点二 电子层与能级 【例2】下列说法正确的是 （　　） A.同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 B.同一原子中，2p上的电子较3p上的电子离核远 C.能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动 D.各电子层含有的能级数为n（n为电子层序数） 【答案】D 【解析】同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐增大，故A错误；3p上的电子能量大于2p上的电子能量，故同一原子中，2p上的电子较3p上的电子离核近，故B错误；能量高的电子在离核远的区域运动，能量低的电子在离核近的区域运动，故C错误；各电子层含有的能级数与其电子层数相等为n（n代表电子层序数），故D正确。 【变式2-1】下列能级符号不正确的是 （　　） A.6s B.2d C.3p D.4f 【答案】B 【解析】每一电子层都有s能级，A项正确；第二电子层含有2s、2p两个能级，不存在2d能级，B项错误；第三电子层含有3s、3p、3d三个能级，故存在3p能级，C项正确；第四电子层含有4s、4p、4d、4f四个能级，故存在4f能级，D项正确。 【变式2-2】下列电子层中，原子轨道的数目为4的是 （　　） A.K层 B.L层 C.M层 D.N层 【答案】B 【解析】电子层为n时，原子轨道数为n2，故可知原子轨道数目为4的是L层，B正确。 【变式2-3】下列叙述正确的是 （　　） A.能级就是电子层 B.对于确定的n值，其原子轨道数为n2（n表示电子层） C.基态K原子的最高能级为3s D.不同电子层中的s能级的能量高低相同 【答案】B 【解析】同一电子层可分为若干个能级，A项错误；对于确定的n值，其原子轨道数为n2，B项正确；基态K原子的核外电子占据的最高能级为4s，C项错误；不同电子层中的s能级的能量随电子层序数的增大而升高，D项错误。 【变式2-4】实验证据推动了人类对原子结构认识的不断深化。下列可以较好地解释“钠原子中处于n=6的状态上的核外电子跃迁到n=3的状态，会产生多条谱线（如图）”的原子结构模型是 （　　） A.“葡萄干布丁”模型 B.卢瑟福核式模型 C.玻尔模型 D.量子力学模型 【答案】D 【解析】汤姆孙根据实验发现了电子，而且原子呈电中性，据此提出原子的“葡萄干布丁”模型，A不符合题意；卢瑟福提出原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是α粒子散射实验，B不符合题意；玻尔的原子模型中电子轨道和原子的能量都是量子化的，是建立在三个基本假设的基础上的理论，C不符合题意；原子结构的量子力学模型在处理核外电子量子化特性及波粒二象性提供主要论据和重要结论，可以较好地解释“钠原子中处于n=6的状态上的核外电子跃迁到n=3的状态会产生多条谱线”，D符合题意。 考点三 原子轨道与电子云 【例3】下列有关核外电子运动状态的说法正确的是 （　　） A.电子自旋就是电子绕轴“自转” B.原子轨道可用来描述核外电子的运动状态 C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着电子层序数的增加，p能级原子轨道数也在增多 D.原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹 【答案】B 【解析】所有的p能级都含有3个轨道，所以随着电子层序数的增加，p能级原子轨道数不变，C错误；原子轨道可用来描述原子中单个电子的空间运动状态，而不是核外电子运动的轨迹，B正确、D错误。 【变式3-1】下列叙述正确的是 （　　） A.s、p、d能级所具有的原子轨道数分别为1、5、7 B.各电子层的能级数等于该电子层可容纳电子数 C.同是s能级，在不同的电子层中所含原子轨道数是不相同的 D.3s电子形成的电子云图半径大于1s电子的电子云图 【答案】D 【解析】不同类型的原子轨道数按s、p、d的顺序依次为1、3、5，A错误；s能级的原子轨道数为1，则不同的能层所含的s能级的原子轨道数是相同的，C错误。 【变式3-2】下列各组多电子原子的原子轨道能量高低比较中，错误的是 （　　） A.2s<2p B.3px<3py C.3s<3d D.4s>2s 【答案】B 【解析】同一电子层的同一能级上各原子轨道的能量相同，3px=3py，B错误。 【变式3-3】图1和图2分别是1s电子的电子云图和原子轨道图。下列有关说法正确的是 （　　） A.图1中的每个小点表示1个电子 B.图2 表示1s电子只能在球体内出现 C.图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴 D.图1中的小点表示电子在核外所处的位置 【答案】C 【变式3-4】下列说法正确的是 （　　） A.各电子层的能级都是从s能级开始到f能级结束 B.3p与2p的原子轨道都是哑铃形 C.p轨道电子能量一定比s轨道电子能量高 D.电子云表示的是电子在原子核外空间的运动轨道 【答案】B 【解析】不同电子层的p轨道的形状和数目相同，则3p轨道和2p轨道都呈哑铃形，故B正确；电子能量与电子层和能级有关，电子离核越远能量越高，则p轨道电子的能量不一定高于s轨道电子的能量，如能量：2p小于3s，故C错误；电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小，电子在原子核外的运动是无规则的，则电子云不能表示电子在原子核外空间的运动轨道，故D错误。 基础达标 1.下列实验事实与原子结构模型建立的关系正确的是 （　　） A.阴极射线实验发现电子：道尔顿原子结构模型 B.α粒子散射实验发现原子核：卢瑟福原子结构模型 C.氢原子光谱发现电子分层排布：卢瑟福原子结构模型 D.α粒子散射实验发现电子：汤姆孙原子结构模型 【答案】B 【解析】汤姆孙通过阴极射线实验发现电子，故A错误；卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的核式模型，故B正确；玻尔为了解释氢原子光谱，提出了核外电子分层排布的原子结构模型，即玻尔原子结构模型，故C错误；汤姆孙发现电子，提出“葡萄干布丁”模型，故D错误。 2.吸收光谱和发射光谱统称为原子光谱。下列说法错误的是 （　　） A.同一种元素原子的吸收光谱和发射光谱的特征谱线相同 B.霓虹灯光与原子核外电子发生跃迁释放能量有关 C.光谱仪可以摄取元素的吸收光谱和发射光谱 D.目前发现的元素都是通过原子光谱发现的 【答案】D 【解析】不同元素的原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的电子的吸收光谱或发射光谱，同一种元素原子的吸收光谱和发射光谱的特征谱线相同，故A、C正确；电子跃迁本质上是组成物质的粒子中电子的一种能量变化，霓虹灯光与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，故B正确；每种元素都有自己的特征谱线，在历史上许多元素是通过原子光谱发现的，如铯和铷，但目前发现的元素并非都是通过原子光谱发现的，故D错误。 3.下列关于基态与激发态的说法正确的是 （ ） A. 基态原子的能量一定比激发态原子的能量低 B. 激发态原子的电子都处于高能级 C. 基态原子吸收能量后一定能变成激发态原子 D. 激发态原子失去能量后一定能回到基态 【答案】A 【解析】基态是原子的最低能量状态，所以基态原子的能量一定比激发态原子的能量低，A 正确；激发态原子是部分电子跃迁到较高能级，不是所有电子都处于高能级，B 错误；基态原子吸收能量后不一定能变成激发态原子，可能能量不足以使电子跃迁，C 错误；激发态原子失去能量后不一定能直接回到基态，可能先跃迁到较低的激发态，D 错误。答案选 A。 4.化学让生活更加美好，下列现象与原子核外电子跃迁释放能量无关的是 （　　） A.棱镜分光 B.节日燃放的烟花 C.日光灯通电发光 D.璀璨的霓虹灯 【答案】A 【解析】棱镜分光是根据不同波长的光发生折射时角度不同将光束分散，与电子跃迁无关，A符合题意。 5.下列关于原子结构的说法正确的是 A．电子由3d能级跃迁至5s能级，可通过光谱仪摄取原子的发射光谱 B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强 C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 D．日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 【答案】B 【解析】A．由于E3d<E4p，电子由3d能级跃迁至4p能级时，需要吸收能量，通过光谱仪摄取到的是原子的吸收光谱，A错误；B．同一原子中，不能能层但相同能级上的电子，从低能层到高能层电子能量依次增强，则2p、3p、4p电子的能量依次增强，B正确；C．原子光谱有发射光谱和吸收光谱两种，电子由激发态跃迁到基态时产生发射光谱，由基态跃迁到激发态时产生吸收光谱，C错误；D．日常生活中我们看到的许多可见光，如焰火、LED灯、激光，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D错误； 故选B。 6.下列有关原子轨道的叙述正确的是 （　　） A.氢原子的2s轨道能量较3p轨道高 B.锂原子的2s与5s轨道皆为球形 C.形状相同的原子轨道，其电子能量一定相同 D.任一电子层都有s、p能级，但不一定有d能级 【答案】B 【解析】H原子的 2s 轨道能量低于 3p 轨道，A错误；所有的s轨道电子云图都是球形，所以锂原子的 2s与 5s轨道皆为球形，B正确。 7.下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是 （　　） A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 B.s轨道呈圆形，有无数条对称轴 C.p能级原子轨道上的电子有三种自旋状态 D.p能级原子轨道与s能级原子轨道的平均半径都随电子层序数的增大而增大 【答案】D 【解析】电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，A错误；s能级原子轨道呈球形，而不是圆形，B错误；电子层序数越大，电子离原子核越远，所以电子层序数越大，p、s轨道上的电子距离原子核越远，原子轨道的半径越大，D正确。 8.对于钠原子的第二电子层的p轨道2px、2py、2pz间的差异，下列说法正确的是 （　　） A.电子云形状不同 B.原子轨道的对称类型不同 C.电子的能量不同 D.电子云空间取向不同 【答案】D 【解析】2px、2py、2pz的电子云、原子轨道都是哑铃形的，都是轴对称图形，A、B项错误；2px、2py、2pz所表示的是同一能级中的三个不同的原子轨道，其能量相同，C项错误；2px、2py、2pz的电子云在空间取向上不同，D项正确。 9.观察2pz轨道电子云示意图（如图所示），下列说法错误的是 （　　） A.2pz轨道上的电子在空间某处单位体积内出现的概率分布关于z轴对称 B.点密集的地方表明电子出现的概率大 C.电子先沿z轴正半轴运动，然后沿其负半轴运动 D.2pz轨道的形状为两个椭圆球 【答案】C 【解析】在图中，电子在空间某处单位体积内出现的概率分布关于z轴对称，A正确；电子云并不是电子的真实运动轨迹，C错误；2pz轨道电子云形状为两个椭圆球，D正确。 综合应用 10.下列是不同时期的原子结构模型，按提出时间的先后顺序排列正确的是 （　　） ①玻尔原子结构模型　②“葡萄干布丁”模型　③量子力学模型　④道尔顿原子论　⑤核式模型 A.①③②⑤④ B.④②③①⑤ C.④②⑤①③ D.⑤④②①③ 【答案】C 【解析】①玻尔原子结构模型于1913年提出；②“葡萄干布丁”模型是由汤姆孙于1904年提出的；③量子力学模型于20世纪20年代中期提出；④道尔顿原子论于1803年提出；⑤核式模型由卢瑟福于1911年提出；故按提出时间的先后顺序排列正确的是④②⑤①③。 11.回答下列问题： （1）日光等白光经棱镜折射后产生的是　　　　光谱。原子光谱是　　　　光谱。  （2）吸收光谱是由　　　　的电子跃迁为　　　　的电子产生的，此过程中电子　　　　能量；发射光谱是由　　　的电子跃迁为　　　　　的电子产生的，此过程中电子　　　　能量。  【答案】（1）连续　线状　（2）基态　激发态　吸收　激发态　基态　释放 【解析】（1）日光形成的光谱为连续光谱；原子光谱是由不连续特征谱线组成的，都是线状光谱。 12.（1）可正确表示原子轨道的是　　　　（填字母）。  A.2s B.2d C.3px D.3f （2）如图是s能级、p能级的原子轨道图，试回答问题： ①s能级的原子轨道呈　　　形，每个s能级有　　　　个原子轨道；p能级的原子轨道分别关于x、y、z轴　　　　，每个p能级有　　　　个原子轨道。  ②s能级原子轨道、p能级原子轨道的半径与　　　　有关，　　　　越大，原子轨道半径越大。  【答案】（1）AC　（2）①球　1　对称　3　②电子层数　电子层数 【解析】（1）L层包括s、p能级，M层包括s、p、d能级，所以L层不存在2d轨道，M层不存在3f轨道，故选A、C。 （2）s轨道在三维空间分布呈球形，p轨道空间分布分别关于x、y、z轴对称，原子轨道的半径与电子层数有关，并随电子层数的增大而增大。 13.（1）已知A原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，则基态A原子中，电子占据的最高电子层符号为　　　　，该电子层含有的能级数为　　　，该电子层含有　　　　个原子轨道。  （2）钴属于价格比较昂贵的金属，其原子结构示意图为。若核外电子在进入原子轨道时优先进入能量低的原子轨道，后进入能量高的原子轨道，且每个原子轨道上最多容纳2个电子，预测n=3和n=4的电子层上各能级上的电子数目分别是多少？并指明理由。 电子层数 预测各能级上的电子数目 预测依据 3 s p d 4 s 2 p d f 【答案】（1）L　2　4 （2） 电子层数 预测各能级上的电子数目 预测依据 3 s 2 由于同一电子层上的原子轨道的能量为ns<np<nd<nf p 6 d 7 4 s 2 p 0 d 0 f 0 【解析】（1）A原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，则A原子为C原子，核外有6个电子，基态C原子核外电子共占据2个电子层，电子占据的最高电子层为L层，L层含有的能级数为2。s能级有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，所以L电子层共有4个原子轨道。（2）由于同一电子层上的能量为ns<np<nd<nf，而核外电子在进入原子轨道时优先进入能量低的原子轨道后进入能量高的原子轨道。 拓展培优 14.当原子的电子由激发态跃迁至基态时，会将多余的能量以光的形式释出，这种现象为电子跃迁的一种。氢原子在下列量子数n之间的电子跃迁，所产生光谱的波长最短的是 （　　） A.n=4→n=2 B.n=3→n=1 C.n=4→n=3 D.n=3→n=2 【答案】B 【解析】跃迁过程中，能量变化越小，波长越长，能量变化越大，波长越短；对应的量子数数值越大，相同量子数差值具有的能量越小，n和n相隔数值越大，能量越大。A项，n=4→n=2间隔2个量子数；B项，n=3→n=1间隔2个量子数；C项，n=4→n=3间隔1个量子数；D项，n=3→n=2间隔1个量子数；根据分析，B的波长最短。 15．回答下列问题： （1）基态原子___________，电子跃迁到___________，变为激发态原子； （2）电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将___________； （3）___________是电子跃迁释放能量的重要形式之一； （4）日光等白光经棱镜折射后产生的是___________光谱。原子光谱是___________光谱； （5）吸收光谱是___________的电子跃迁为___________的电子产生的，此过程中电子___________能量；发射光谱是___________的电子跃迁为___________的电子产生的，此过程中电子___________能量； （6）1861年德国人基尔霍夫(G.R Kirchhoff)和本生(R.W.Bunsen)研究锂云母的某谱时，发现在深红区有一新线从而发现了铷元素他们研究的是___________； （7）含有钾元素的盐的焰色试验为___________色。许多金属盐都可以发生焰色试验其原因是___________。 【答案】（1） 吸收能量     较高能级 （2）释放能量 （3）光(辐射) （4）连续 线状 （5）基态 激发态 吸收 激发态 基态 释放 （6）原子光谱 （7）紫 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量 【解析】（4）日光经棱镜折射后形成的光谱为连续光谱；原子光谱是由不连续特征谱线组成的，都是线状光谱；（5）吸收光谱是基态原子的电子吸收能量跃迁到高能级轨道时产生的；而发射光谱是高能级轨道的电子跃迁到低能级轨道过程中释放能量产生的；（7）1861年德国人基尔霍夫研究原子光谱时发现了铷；（7）金属原(离)子核外电子吸收能量由基态跃迁到激发态，激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量。而钾原子释放的能量波长较短，以紫光的形式释放。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $