1.1.1能层与能级 原子光谱+课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦原子结构（能层与能级）、基态与激发态及原子光谱，通过复习原子构成旧知，结合道尔顿到玻尔的原子结构模型演变史导入新课，搭建从已知到未知的学习支架。 其亮点在于以科学思维方法（发现问题→证据推理→假设→证实/证伪）贯穿模型演变，通过思考讨论（能层能级关系）、典例剖析（焰色试验、霓虹灯原理）培养科学探究能力，结合原子光谱在元素鉴定、生活现象中的应用，强化化学观念与社会责任。学生能深化理解，教师可提升教学效率。

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 教学目标 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.能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。 3.能从基态和激发态说明核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 学习目标 复习旧知 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： 原子结构模型的演变 一、原子结构模型的演变 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？ 发现问题 收集证据 进行推理 形成假设 结合新证据，进行推理 对假设证实或证伪 结论 卢瑟福原子结构模型的局限性 事实：原子发射线状光谱 事实：原子是稳定的 波尔的原子结构模型（1913年） 能层与能级 含有多个电子的原子，电子分在能量不同的区域内运动，是分层排布的，离核越远的电子能量越高。 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。 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 阅读教材“能层与能级”内容并思考讨论 (1)一个能层的能级数与能层序数（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？各能级最多容纳多少个电子？（注：高于f的能级不用符号表示) 阅读教材“能层与能级”内容并思考讨论 (1)一个能层的能级数与能层序数（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？ 一个能层的能级数与能层序数(n)相等 一个能层最多可容纳的电子数为2n2个 阅读教材“能层与能级”内容并思考讨论 (2)以s,p,d,f为符号的能级最多可容纳多少电子？ 以s、p、d、f为符号的能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的2倍，分别为2、6、10、14个。 相同 3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数是否相同？ 阅读教材“能层与能级”内容并思考讨论 （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？各能级最多容纳多少个电子？（注：高于f的能级不用符号表示) 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…… 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) 能层与能级的组成关系：楼层与楼梯阶梯 例：“4f”的含义是什么？ 表示第4能层的f能级 三、基态与激发态 三、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 二、原子光谱 不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，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。 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 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 思考讨论 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。 光谱分析 每一种元素都有自己的特征谱线。利用光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 二、原子光谱 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 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 (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。 思考讨论 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？ 典例剖析 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 课堂总结 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 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $