第1章 第1节 第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱-【优学精讲】2024-2025学年高中化学选择性必修2教用Word(人教版)

第一节　原子结构 第1课时　能层与能级　基态与激发态　原子光谱 【学习目标】　1.了解有关核外电子运动模型的发展历程，认识核外电子的运动特点。　2.通过认识原子结构与核外电子排布理解能层与能级的关系。　3.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征，理解基态与激发态的含义与关系，能从电子跃迁的角度初步解释原子光谱的形成。 知识点一　能层与能级 1．核外电子运动模型的发展历程 (1)1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出____________，开启了用原子结构解释____________的篇章。 (2)1925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。 (3)1936年，德国科学家马德隆发表了以__________________事实为依据的完整的__________________。 2．能层 (1)划分依据：核外电子按____________不同分成能层。 (2)能层序号、符号以及所能容纳的最多电子数 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 __ __ __ __ __ __ __ 最多电子数 __ __ __ __ __ __ __ (3)能量关系 能层越高，电子的能量____________，能量的高低顺序为___________________________________________________。 3．能级 (1)含义：根据多电子原子的同一能层电子的____________不同，将它们分为不同能级。 (2)表示方法 ①任一能层的能级总是从s能级开始。 ②每一能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f……组合在一起来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序为E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)……能级的字母代号总是按s、p、d、f……排序的。 (3)能级数＝该能层序数，即第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)…… (4)s、p、d、f……各能级能容纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1，3，5，7…的2倍。 (5)能层、能级及所能容纳的最多电子数 能层 K L M N O 能级 ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ 5s 5p …… 最多 电子数 ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ 2 6 …… 　(1)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)第四能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中？ 提示：(1)一个能层最多可容纳的电子数等于能层序数(n)的平方的2倍(即2n2)。 (2)第四能层最多可容纳2×42＝32个电子，它们分别容纳在4个能级中。 [答案自填] 构造原理　元素周期律　原子光谱　构造原理　能量　K　L　M　N O　P　Q　2　8　18　32　50　72　98　越高　E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)　能量　1s　2s 2p　3s　3p　3d　4s　4p　4d 4f　2　2　6　2　6　10　2　6 10　14 (1)多电子原子中，每个电子的能量都不相同　(　　) (2)3f表示M层上的f能级(　　) (3)s能级的能量一定比p能级的能量低(　　) (4)M层有s、p、d 3个能级，最多能容纳18个电子(　　) (5)任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数不一定等于该能层序数(　　) (6)能级4s、4p、4d、4f的能量高低顺序为E(4s)<E(4p)<E(4d)<E(4f)(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× (6)√ 各能级之间能量大小关系 (1)不同能层中同一能级，能层序数越大，能量越高。 (2)同一能层中各能级之间的能量大小关系是ns＜np＜nd＜nf…… 1．(教材习题改编)下列各能层中包含f能级的是(　　) A．K　　　　　　　　　 B．L C．M D．N 解析：选D。各能层中含有的能级数等于能层序数。A.K能层中只含有1s能级，故A不符合题意；B.L能层中含有2s、2p能级，故B不符合题意；C.M能层中含有3s、3p、3d能级，故C不符合题意；D.N能层含有4s、4p、4d、4f能级，故D符合题意。 2．碘是人体中的重要元素，人体缺碘易患甲状腺肿大。请回答下列问题： (1)碘在元素周期表中的位置是_________________________________________________________。 (2)碘原子有________个能层，分别为______________(用相应的符号表示)。 (3)碘原子最外层有________个电子，这些电子占有________个能级，各个能级所容纳的电子数分别为________。 解析：(2)碘原子有5个能层，分别是K、L、M、N、O。(3)碘是第ⅦA族元素，碘原子最外层有7个电子，这些电子占有2个能级，分别是5s、5p，所容纳的电子数分别为2、5。 答案：(1)第五周期第ⅦA族　(2)5　K、L、M、N、O (3)7　2　2、5 3．比较各能层或能级中电子能量大小： (1)E(2s)________E(4s)； (2)E(3p)________E(3d)；　 (3)E(5d)________E(4d)； (4)E(3s)________E(2p)；　 (5)E(K)________E(L)________E(M)。 解析：不同能层的能量按K、L、M、N、O、P、Q的顺序依次升高；同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f……的顺序依次升高。 答案：(1)<　(2)<　(3)>　(4)>　(5)<　< 知识点二　基态与激发态　原子光谱 1．基态原子与激发态原子 光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式。如焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光……都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 2．原子光谱 (1)成因及分类 不同元素原子的电子发生____________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____________或____________，总称原子光谱。 (2)光谱分析 一种元素有一种原子光谱，一种原子光谱对应着一种元素。在现代化学中，常利用________________上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 　(1)充有氖气的霓虹灯能发出红光的原因是什么？ (2)金属元素的焰色属于吸收光谱还是发射光谱？进行焰色试验时不同金属元素产生不同火焰颜色的原因是什么？ 提示：(1)霓虹灯通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，且处在能量较高的能级上的电子会很快以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。 (2)金属元素的焰色属于发射光谱。当金属或其盐在火焰上灼烧时，金属原子或离子中的电子吸收能量，从能量较低的能级跃迁到能量较高的能级，但处于能量较高能级上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的能级，这时就将多余的能量以光的形式释放出来。而释放出来的光的波长在可见光范围内(波长为400～760 nm)，因而能使火焰呈现出颜色。不同金属元素的原子或离子的结构不同，电子跃迁时能量变化不同，放出的光的波长不同，所呈现的焰色也就不同。 [答案自填] 最低能量　较高能量　较高 吸收　释放　跃迁　吸收光谱　发射光谱 吸收　吸收　释放　发射 　原子光谱 (1)电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态时，将释放能量(　　) (2)霓虹灯光、激光、荧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)电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)× 1．下列现象或应用与电子跃迁无关的是(　　) A．激光 B．石墨导电 C．霓虹灯光 D．原子光谱 解析：选B。石墨是层状结构，石墨导电是层间电子的自由移动，与电子跃迁无关。 2．电子由3p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 解析：选B。能量：E(3p)＜E(4p)，故电子由3p能级跃迁至4p能级时，需要吸收能量，形成吸收光谱。 3．下列说法正确的是(　　) A．自然界中所有的原子都是处于基态的 B．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量 C.无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量 D．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：B 1．下列现象或应用与基态钠原子的电子跃迁无关的是(　　) A．NaCl的焰色试验　　 B．熔融NaCl导电 C．钠的原子光谱 D．高压钠灯 解析：选B。熔融NaCl导电，是因为存在自由移动的离子，与电子跃迁无关。 2．(教材习题改编)以下能级符号正确的是(　　) ①6s　　　　　②2d ③3f　　　　④7p A．①②　　 B．②③ C．③④　　 D．①④ 解析：选D。能级数与能层序数(n)相同，当n＝2时，只有2s、2p能级，不会出现d能级，而当n＝3时也不会出现3f能级。 3．若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序正确的是(　　) 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) 解析：选A。B项，应为E(3d)>E(3p)>E(3s)；C项，应为E(4f)>E(4d)>E(4s)；D项，应为E(5f)>E(5s)>E(4s)。 4．某元素原子的核外有三个能层，第三能层有4个电子，该原子核内的质子数为(　　) A．14　　B．15 C．16　　D．17 解析：选A。某元素原子核外共有三个能层，第一能层只有1s能级，可容纳2个电子；第二能层有2s、2p两个能级，可容纳8个电子；第三能层有4个电子，所以该原子核外有14个电子，原子中核内质子数等于核外电子数，故该原子核内的质子数为14。 5．(1)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________。 (2)下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图________是原子由基态转化为激发态时的光谱，图________是原子由激发态转化为基态时的光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请将同种元素的吸收光谱和发射光谱连线。 答案：(1)原子光谱　(2)①③⑤　②④⑥　①—⑥；③—④；⑤—② 学科网（北京）股份有限公司 $