1.1.1 能层与能级 原子光谱 课件-2025-2026学年高二化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦原子结构与性质，核心涵盖原子结构模型演变史、能层与能级、基态与激发态及原子光谱。课堂导入通过复习原子构成旧知，结合道尔顿到薛定谔的模型演变史，搭建新旧知识联系的学习支架。 其特色在于以科学思维为引领，通过模型演变史的“思考讨论”引导学生总结猜想、建构模型等科学方法，体现模型认知与证据推理；能层能级用表格清晰呈现，结合典例剖析强化物质结构观念；原子光谱部分联系焰火、霓虹灯等生活实例，通过探究微观跃迁与宏观现象的关系，培养科学探究能力。学生能深化微观理解，激发兴趣，教师可借助清晰逻辑与丰富案例提升教学效率。

新人教版 化学 选必2 第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构 第1讲 能层与能级 原子光谱 1.通过认识原子结构及核外电子排布，知道原子核外电子的能层、能级及电子排布规律 2.了解电子跃迁与原子光谱相关内容，结合生活实例理解光谱产生的微观机制。 教学目标 02 能层与能级 03 基态与激发态 原子光谱 01 原子结构模型的演变史 CONTENTS 目录 新课导入 01 原子结构模型的演变史 问题：原子由什么微粒构成？这些微粒带电吗？微粒数目有什么关系？ 原子核 核外电子 原子 质子(Z) 中子(N) X A Z 质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N) 决定元素的种类 决定原子的种类 最外层电子数决定元素的化学性质 原子的构成 化学变化中 的最小微粒 b n± 原子序数=核电荷数＝质子数=核外电子数 复习旧知 新课导入 一、原子结构模型的演变 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 提出原子不可再分 确认电子均匀分布 实心球模型 葡萄干面包模型 行星模型 波尔模型 现代电子云模型 提出电子分层运动 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。 ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ ➖ + + + + + + + + + + + Q：根据上述模型演变史，思考人类认识原子结构用了哪些科学思维方法？ 模型图示 1803道尔顿 实心球模型 1904汤姆孙 葡萄干面包模型 1911卢瑟福 行星模型 1913年波尔模型 建模依据 “定比定律”“倍比定律”等实验 阴极射线实验 α粒子散射实验 氢原子的光谱实验 模型内容 原子是不可分割的实心小球 电子均匀分布在正电荷连续体中 原子由原子核和核外电子组成 电子分层运动 模型局限 不能解释α粒子散射实验现象 不能解释阴极射线偏转现象 ？ 猜想 建构模型 矛盾 不矛盾 继续使用 证据推理 模型认知 ？ 思考讨论 02 能层与能级 一、能层 能层（电子层） 一(K) 二(L) 三(M) 四(N) 核外电子按能量不同分成能层。 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 能量(E) 8 低 → 高 2 18 32 50 72 98 “国王”开始，“王后”结束 一、能层 能层（电子层） 一(K) 二(L) 三(M) 四(N) 核外电子按能量不同分成能层。 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 能量(E) 8 低 → 高 2 18 32 50 72 98 离核越远，能层序数↑，能量↑ E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) (1) 填充顺序 原子核外电子总是尽先由里向外排列 (2) 填充数目 第n层最多能最多容纳2n2个e-；最外层最多容纳8个e-(K层为2个)；次外层最多能容纳18个e-，倒数第三层最多容纳32个e- (3) 能量 Q1：电子在原子核外是分层排布的，以钠的原子结构示意图为例，这三层上的电子能量有什么不同？ Na的原子结构示意图 离核距离↑，电子能量↑ Q2：不同能层的电子能量不同，在同一层上的电子的能量是否一定相同呢，例如第2层的8个电子能量是否相同？ 同一能层的电子的能量可能不同，又将能层分成不同的能级 (电子亚层) 钠 +11 2 8 1 思考讨论 二、能级 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，据此把它们分为能级 (1) 填充顺序 任一能层的能级都是从 s 能级开始，依次称s、p、d、f、g能级…… 能层符号 K L M N O ... 能级符号 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 5g ... 最多容纳电子数 能级 ... 能层 2 8 18 32 50 ... 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 (3) 能量 能级数=能层序数 能级符号前面用数字表示能层序数 2 6 10 14 18 (2) 填充数目 s、p、d、f能级最多可容纳电子数依次为奇数等差数列1、3、5、7...的2倍 同能层不同能级 E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf) 同能级不同能层 E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s) 1. 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） 50 s、p、d、f、g 2、6、10、14、18 2.下列不符合事实的是（ ） A、4s B、2p C、3d D、3f D 3.下列各能层不包含d能级的是（ ） A、O能层 B、P能层 C、M能层 D、K能层 D 4.某一能层上nd能级最多能容纳的电子数为（ ） A、6 B、10 C、14 D、15 B 典例剖析 02 基态与激发态 原子光谱 一、基态与激发态 如： 1s2 2s2 基态Be 吸收能量 1s2 2s12p1 激发态Be 释放能量 电子的跃迁是物理变化 原子的得失是化学变化 思考:电子的能量和所在能级是否就一成不变的呢？ 原子核外的电子会在不同能级之间跃迁，跃迁需要吸收或释放能量hv=E1-E2 焰火 霓虹灯光 激光 荧光 LED灯光 光是电子跃迁释放能量的重要形式之一 Q：你知道生活中有哪些与电子跃迁有关的现象吗？原因又是什么呢？ 思考讨论 二、原子光谱 1.光谱成因 光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。 每一次跃迁的能量以光的形式产生一条分立的谱线，被记录下来，就形成了原子光谱。 光是一种电磁波，不同波长的光具有不同能量 2.光谱概念 按照一定能量次序排列的光带 可见光光谱：可以被人眼观察到的光带 紫外光光谱 红外光光谱 不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，人们常常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得到光谱。 3.原子光谱 Q1：根据卢瑟福的行星模型，原子光谱应该是什么光谱？能否合理解释原子内部的结构呢？ 连续的光谱 行星模型 行星模型的局限：不能解释原子稳定性和原子线状光谱 思考讨论 Q2：根据玻尔的玻尔模型，原子光谱应该是什么光谱？ 波尔模型 1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出构造原理，即从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序，由此开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。 不连续的线状光谱 玻尔在卢瑟福核式模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型 波尔模型的局限：不能解释原子精细结构多电子原子光谱 思考讨论 二、原子光谱 4.原子光谱分类 吸收光谱 发射光谱 Li、He、Hg发射光谱 特征:暗背景、亮线；线状不连续 Li He Hg Li、He、Hg吸收光谱 特征:亮背景、暗线；线状不连续 Li He Hg 特点：同一原子发射光谱中的亮线和吸收光谱中的暗线的位置对应相同； 不同原子具有不同的特征谱线 Q3：为什么发射光谱中的彩色亮线与吸收光谱中的暗线恰好处于完全相同的位置？ 相同元素的原子，电子在两个能级之间的跃迁往返时，经历了两个恰好相反的过程，过程中也就必然吸收或放出同样多的能量，对应的光的波长相同。故在吸收光谱和发射光谱相同位置一定出现线状谱。 思考讨论 Q4：为什么可以通过金属的焰色试验确定金属元素？ 金属原子中，核外电子按一定轨道顺序排列，轨道离核越远，能量越高。 焰色反应是电子跃迁释放能量的结果，焰色反应发生的过程： 灼(燃)烧 光能 思考讨论 二、原子光谱 5.应用 依据：不同元素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，专业上称为光谱分析 光谱分析仪 锂、氦、汞的发射光谱 锂、氦、汞的吸收光谱 (1) 鉴定元素 不同元素的焰色试验 二、原子光谱 4.应用 许多元素是通过原子光谱发现的 (2) 发现新元素 He 氦 如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的蓝光和红光。 1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。 二、原子光谱 5.应用 (3) 生活中的光现象解释 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，将释放能量。光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式。 Q1：焰色试验属于吸收光谱还是发射光谱？ 焰色试验的原理是核外基态电子吸收能量后变成为较高能级的激发态，然后跃迁至较低能级的激发态乃至基态时，以光的形式释放能量，属于发射光，是发射光谱 Q2：试分析充有氖气的霓虹灯能发出红光的原理 通电 光能 该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段 典例剖析 1.下列说法不正确的是(　　) A.焰色试验是化学变化 B.在现代化学中，常利用光谱分析法来鉴定元素 C.同一原子处于激发态时的能量一定高于处于基态时的能量 D.焰色试验中观察到的特殊焰色是金属原子中的电子从激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时产生的光的颜色 A 典例剖析 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 典例剖析 原子结构 能层与能级 基态与激发态 原子光谱 能层 能级 基态原子 激发态原子 原子光谱 原子结构模型的演变 吸收光谱 发射光谱 应用 课堂总结 1.下列关于能层和能级的说法错误的是(　　) A.每个能层中的能级数都等于该能层序数 B.原子核外每个能层容纳的电子数都是n(n表示能层序数) C.d 能级最多能容纳10个电子 D.任一能层的能级总是从s能级开始 B 课堂练习 2.下列说法正确的是(　　) A.同一原子中1s、2s、3s电子能量逐渐减小 B.同一原子中2p、3p、4p能级可容纳的最多电子数依次增多 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.各能层最多能容纳的电子数是2n2 D 课堂练习 3.以下能级符号正确的是( ) A.3f B.2d C.4s D.2f C 4.第N能层所含能级数、最多容纳电子数分别为( ) A.3、18 B.4、24 C.5、32 D.4、32 D 5.下列能级符号表示正确且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是( ) A.1s、2p、3d B.1s、2s、3s C.2s、2p、2d D.3p、3d、3f A 课堂练习 6.下列说法正确的是(　　) A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因 B.同一原子处于激发态时比处于基态时稳定 C.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 D.电子只有从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 A 课堂练习 7.下列关于同一原子中基态和激发态的说法中，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 8.当碳原子核外一个电子由2s能级跃迁到2p能级时，下列说法正确的是（ ） A.碳原子由基态变为激发态 B.碳原子由激发态变为基态 C.该过程将产生发射光谱 D.碳原子要向外界环境释放能量 C A 课堂练习 9.对充有氖气的霓虹灯管通电后，灯管发出红色光，产生这一现象的主要原因（　　） A. 在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 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. 电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 D 课堂练习 10.以下现象与核外电子的跃迁有关的是 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 A 课堂练习 新人教版 化学 选必2 第一章 原子结构与性质 谢谢观看 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $