1.1.1能层与能级、原子光谱 课件-2025-2026学年人教版高二上学期化学选择性必修二

该高中化学课件聚焦原子结构的能层与能级、基态与激发态，从原子概念的历史演变切入，通过“电子如何排布”的问题引导，结合表格梳理能层符号、电子数规律及能级关系，搭建从宏观现象到微观结构的学习支架。 其亮点在于融合化学观念与科学思维，通过生活实例（焰火、霓虹灯）阐释电子跃迁，结合原子光谱发现新元素培养科学态度，采用表格对比、思考讨论等方法，帮助学生建立结构决定性质的认知，教师可借助实例提升教学直观性与学生探究兴趣。

第一节 原子结构 第一课时 能层与能级 基态与激发态 第一章 原子结构与性质 “原子”一词源自古希腊语“ATOM”，是不可再分的意思。古希腊哲学家假想原子是世间万物最小的微粒。19世纪初，英国人道尔顿创立了近代原子学说，假设原子是化学元素中的最小粒子，每一种元素有一种原子。20世纪初，人们终于认识到原子不是最小的粒子，而且有复杂的结构。对原子结构的认识为元素周期律找到了理论根据。原子的基本性质，如原子半径、电离能和电负性等都与原子结构密切相关，因而也呈现周期性。 原子来源 2 思考： 电子在核外空间是如何排布的，遵循什么规律？ 原子核 电子层 原子核外电子总是尽先由里向外(能量由低到高)排列 电子层 能层 1.含义：核外电子按能量不同分成能层。 2.电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及能容纳的最多电子数 能层 一 二 三 四 五 六 七 n 符号 K L M N O P Q ----- 最多电子数 2 8 18 32 50 72 98 2n2 3.数量规律: ①每一层最多容纳的电子数：2n2个。 ②最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。 ③次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。 一、能层 4.能量规律: ①原子核外电子总是尽可能先排布在能量较低的能层上，然后由内向外依次排布在能量逐渐升高的能层。 ②能层越高，电子的能量越高。 ③能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) 能层 一 二 三 四 五 六 七 n 符号 K L M N O P Q ----- 最多电子数 2 8 18 32 50 72 98 2n2 1.含义：多电子原子同一能层电子的能量不同，分为不同的能级。 2.表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f 等表示。 二、能级 能层与能级的关系 二者的区别 3.能级的符号和所能容纳的最多电子数 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 … (1)一个能层的能级数与能层序数(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？各能级多少个电子？ 思考与讨论 相等 2 6 10 14 相等，都为10个 5个 50个 5s 、 5p 、 5d 、 5f、 另一个 2 6 10 14 18 思考与讨论第3个问题，感觉难，只要求到f,为什么还会出现g？意图是什么，新教材中的 8 生活中与光有关的现象 焰火 霓虹灯光 激光 荧光 LED灯光 是怎么形成的？ 与电子跃迁有关 三、基态与激发态 1.基态原子 处于最低能量状态的原子 基态原子吸收能量，电子跃迁到较高能级，变为激发态原子。 (稳定) (不稳定) 2.激发态原子 激发态 K L M N 能量 基态 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。 特别提醒： ①电子跃迁是物理变化（未发生电子转移），而原子得失电子发生的是化学变化。 ②一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 ③激发态原子不稳定，易释放能量变为基态原子。 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。 四、原子光谱 2. 连续光谱与线状光谱 有时间可以把图片中的文字写成文字版的 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 光是电子跃迁释放能量的重要形式 3. 吸收光谱与发射光谱 14 为什么氢原子光谱是四条不连续的光带 测量方法简介 发射光谱 吸收光谱 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。 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。 hv=E1-E0，λ=c/v 波长相同，那么形成的发射光谱与吸收光谱有什么联系呢？ Li HeHg Li HeHg Li、He、Hg发射光谱 Li、He、Hg吸收光谱 电子从高能级释放能量跃迁到低能级 电子从低能级吸收能量跃迁到高能级 观察发射光谱与吸收光谱，总结二者的特征 特征:暗背景、亮线；线状不连续 特征:亮背景、暗线；线状不连续 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 Li HeHg Li HeHg Li、He、Hg发射光谱 Li、He、Hg吸收光谱 4.原子光谱：不同原子的电子发生跃迁时可以吸收或释放不同的光，用光谱仪可以摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱。总称原子光谱。 依据：不同元素具有不同的特征谱线 光谱分析仪 锂、氦、汞的发射光谱 锂、氦、汞的吸收光谱 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 原子光谱的应用 发现元素 生活中的电子跃迁现象 1.焰色试验的原理与应用 金属元素原子中的电子吸收能量后从基态跃迁到激发态，当电子从高能级跃迁回低能级时释放特定波长的光，如钠的焰色为黄色、钾为紫色、铜为绿色。 2.霓虹灯光与激光的产生 霓虹灯通过气体放电使电子跃迁，氖气发红色光、氩气发蓝色光；激光是原子受激辐射产生的定向强光，与电子在特定能级间的跃迁密切相关。 3.荧光与LED灯光的微观机制 荧光物质吸收紫外线后电子跃迁，释放可见光；LED灯中半导体材料的电子在导带与价带间跃迁释放能量，转化为不同颜色的光。 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 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 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 课 堂 练 习 (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)各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束(　　) (4)4s、4p、4d、4f能量的高低顺序为E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)(　　) (5)各能层含有的能级数为 n－1(　　) (6)各能层含有的电子数为 2n2(　　) (7)在同一能层不同能级上的电子，其能量肯定不同(　　) 4.判断正误 5.下列说法不正确的是(　　) A. 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 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. 焰色试验是化学变化 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 本节课到此结束 $