1.1.1 能层 能级 基态与激发态 原子光谱【教学评一体化】同步教学课件 2025-2026学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修二

该高中化学课件聚焦原子结构第1课时，核心知识点涵盖能层与能级、基态与激发态及原子光谱。课堂以Na原子结构示意图导入，回顾原子组成后提出核外电子分层排布的实验依据，搭建从宏观原子结构到微观电子运动特征的认知支架。 其亮点在于融合生活现象（霓虹灯、激光）与科学探究，通过光谱分类、电子跃迁模型建构培养科学思维，用表格清晰呈现能层能级与电子数关系。既帮助学生建立微观粒子运动的量子化观念，又为教师提供逻辑严谨的教学资源，提升教学效率。

第一章 原子结构与性质 容山中学 化学科组 第一节 原子结构 第1课时 能层与能级 原子光谱 主讲人： 目 录 CONTENTS 1 2 能层与能级 基态与激发态 原子光谱 学习目标 1.认识核外电子的运动特点。 2.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征，电子在一定条件下会发生激发与跃迁。 3.知道原子光谱形成的原因，能论证核外电子运动的能量特点。 新课导入 钠 请以Na原子为例，谈谈你对原子结构的认识 思考：核外电子分层排布的实验依据是什么？ 钠的原子结构示意图 原子的组成和结构 原子 核外电子 → 带负电 原子核 质子 中子 → 带正电 → 不带电 不带电 决定元素化性的主要因素： 最外层电子数 决定元素的化学性质的最主要因素是——原子的最外层电子数。因此在化学学习中，我们会特别关注核外电子的运动规律和排布方式。利用原子结构示意图能形象地表示原子结构的特点、特别是核外电子的排布。对于Na原子：核外电子按照离核由近到远，分为三层，分别填充2、8、1个电子。既然我们不能直接观察原子结构，那么，提出核外电子在电子层”分层排布“的实验依据是什么？——原子光谱 任务一 研究原子结构的方法——原子光谱 一些生活中的光现象 霓虹灯 激光 1. 光谱 光谱就是通过棱镜或光栅的分光作用，将一束复色光分解成各种波长的单色光，按照波长或频率大小顺序排列起来形成的光带。即按照一定能量次序排列的光带。 任务一 研究原子结构的方法——原子光谱 光谱 —— 按照一定能量次序排列的光带。 Q：氢原子光谱在可见光区，为什么只有4条谱线？这4条谱线又是如何产生的？现在一起分析其原因。对于我们熟悉的宏观物体，其运动和能量特点——可以借由小球在滑梯的斜坡上的运动来理解。 任务二 认识能层与能级 宏观物体的运动和能量特点：小球在滑梯的斜坡上运动 位置和能量是连续的 外加能量时，小球会吸收能量，从斜坡的底部上升。外加能量的大小，决定了小球上升的高度。（提供给小球的能量不同，就会使小球处于不同的高度。） 位于高处的小球不稳定，会落回地面，此时放出能量。由于小球从不同的位置落下，并且这些位置和对应的能量是连续的，所以释放的能量也应该是连续的。 任务二 认识能层与能级 微观电子的运动和能量特点：小球在滑梯右侧的梯子上(不同台阶间)运动 位置和能量是不连续的 核外电子运动能量具有量子化的特点 什么样的运动才会释放特定数值的能量？——滑梯右侧的梯子，物体只能在梯子特定台阶上稳定存在，而在各级台阶上，物体所处的位置和具有的能量，是有间隔的、不连续的。 因此，物体从高处的台阶落到低处台阶时，释放出的能量是不连续的，只能是某个特定数值，并且，物体从不同高度的台阶下落，释放的能量不同。微观世界中电子运动也具有这种能量量子化的特点，所以原子光谱中就会出现不连续的不同谱线。 任务二 认识能层与能级 1、基态原子 K L M N 2、激发态 K L M N 能量 能量 K L M N 光 K L M N 不稳定 吸收能量 电子跃迁 释放能量 一、原子光谱的产生 处于最低能量状态的原子 处于较高能量的原子 什么样的运动才会释放特定数值的能量？——滑梯右侧的梯子，物体只能在梯子特定台阶上稳定存在，而在各级台阶上，物体所处的位置和具有的能量，是有间隔的、不连续的。 因此，物体从高处的台阶落到低处台阶时，释放出的能量是不连续的，只能是某个特定数值，并且，物体从不同高度的台阶下落，释放的能量不同。微观世界中电子运动也具有这种能量量子化的特点，所以原子光谱中就会出现不连续的不同谱线。 任务三 基态与激发态　原子光谱 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 电子跃迁 吸收光谱 发射光谱 任务三 基态与激发态　原子光谱 在现代化学中，常利用原子光谱上的 来鉴定元素，称为光谱分析。 特征谱线 光谱分析仪 不同原子的电子发生跃迁时可以吸收不同的光，也可以发射不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子的吸收光谱和发射光谱。 锂、氦、汞的发射光谱 锂、氦、汞的吸收光谱 各种原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱 3、原子光谱 特征: 暗背景，亮谱线，不连续 特征: 亮背景，暗谱线，不连续 任务三 基态与激发态　原子光谱 焰火 霓虹灯光 激光 荧光 LED灯光 生活中：与电子跃迁有关的现象 任务二 认识能层与能级 4、原子光谱的应用 He 氦 （1）发现新元素 （2）检验元素 不同元素的焰色试验 （3）生产生活 烟火 霓虹灯 什么样的运动才会释放特定数值的能量？——滑梯右侧的梯子，物体只能在梯子特定台阶上稳定存在，而在各级台阶上，物体所处的位置和具有的能量，是有间隔的、不连续的。 因此，物体从高处的台阶落到低处台阶时，释放出的能量是不连续的，只能是某个特定数值，并且，物体从不同高度的台阶下落，释放的能量不同。微观世界中电子运动也具有这种能量量子化的特点，所以原子光谱中就会出现不连续的不同谱线。 学习评价 【典例1】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. 缓慢氧化放热 D. 霓虹灯 【典例2】元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的（ ） A. 红外光谱 B. 质谱 C. 原子光谱 D. 核磁共振谱 【典例3】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 C C A 任务二 认识能层与能级 丹麦科学家玻尔提出了构造原理，认为电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。 玻尔模型 5年后，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。 【问题】核外电子有什么运动特点和排布规律？ 原子结构理论的发展 “原子”一词源自古希腊语“ATOM”，是不可再分的意思。 能量 量子化 任务二 认识能层与能级 能量的高低顺序为____________________________________________。 能量关系： 能层序号一、二、三、四、五、六、七……分别用 、 、 、 、 、 、 …表示，其中每层所容纳的电子数最多为 个 序号及符号： 根据核外电子的 不同，将核外电子分为不同的能层(电子层) 含义： 能量 K L M N O P Q 2n2 E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) 不是真实存在的，只是为了研究方便假设的 能层 (L) (K) 原子核 (M) (N) 电子层 能层越高，电子的能量越高 四 三 二 一 【问题】同一能层里的e－能量一样大吗？ 任务二 认识能层与能级 分别用相应能层的序数和字母 等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、 、 、nf 等。 根据多电子原子的同一能层的电子的 也可能不同，将它们分为不同能级。 能量 s、p、d、f np nd 含义： 表示方法： 能级 任务二 认识能层与能级 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 …… …… …… …… 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… …… …… …… 2 8 18 32 …… …… …… 2n2 原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是 (n为能层的序数) 能级 s、p、d、f 各能级可容纳的最多电子数分别为___ 、 ___ 、 ___、 ___的2倍 1 3 5 7 能层序数______该能层所包含的能级数，如第三能层有____个能级 等于 2n2 3 任务二 认识能层与能级 各能级最多容纳的电子数为： 5s能级 2×1=2 5p能级 2×3=6 5d能级 2×5=10 5f能级 2×7=14 5g能级 2×9=18 总计50个电子。 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？ 任务二 认识能层与能级 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； ②再看同一能层各能级的能量顺序为：E(ns) < E(np) < E(nd) < E(nf) … ③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 学习评价 1．下列能层或能级符号不正确的是（ ） A．M B．4s C．3p D．2d D 2．以下能级符号正确的是（ ） ①6s　②2d　③3f　④7p A．①② B．②③ C．③④ D．①④ D 3．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 学习评价 4. 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 课堂小结 能层与能级 基态与 激发态 含义 表示方法 能量关系 基态原子与激发态原子 基态、激发态相互间转化的能量变化 生活中：与电子跃迁有关的现象 光谱的成因及分类 应用 原子光谱 能层、能级与最多容纳的电子数 第一节 原子的结构与性质 第1课时 拓展延伸 $