第一章 第一节 第1课时 能层与能级 基态与激发态-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

第一节 原子结构 第1课时 能层与能级 基态与激发态 [学习目标]　1.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。　2.通过核外电子能量不同分析、理解基态与激发态的含义与关系。　3.能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。 任务一　能层与能级 一、原子结构模型的演变 1.1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期表。 2.19世纪初，道尔顿提出了近代原子学说。 3.1913年，丹麦科学家玻尔提出了氢原子模型。 4.1920年，丹麦科学家玻尔提出了构造原理。 5.1925年，丹麦科学家玻尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能状态。 6.1936年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理。 二、能层与能级 1.能层：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子可分成不同的能层，能层越高，电子的能量越高，能层符号依次为K、L、M、N、O、P、Q等，各能层最多容纳的电子数为2n2个。 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 最多电子数 2 8 18 32 50 72 98 2.能级：同一能层的电子，又被分成不同能级，如s、p、d、f等，不同能级的能量不同，且各能级可容纳的电子数也不同，s能级最多容纳2个电子，p能级最多容纳6个电子，d能级最多容纳10个电子，f能级最多容纳14个电子。 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 … [交流研讨]　(1)K、M层各含有哪些能级？是如何确定的？ 提示：K层只含有1s能级；M层含有3s、3p、3d三种能级。能层能级数等于能层序数：第一能层含有一种能级，第三能层含有三种能级；再根据任一能层的能级总是从s能级开始，依次从s、p、d、f……中选取能级种数。 (2)能级符号2d存在吗？说明理由。 提示：不存在。因为第二能层只含有两个能级：2s和2p。 1.判断正误 (1)在同一能层不同能级上的电子，其能量肯定不同。 提示：√。 (2)各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束。 提示：×，因为各能层的能级都是从s能级开始，但不都是至f能级结束，如L能层只有2s、2p两个能级，M能层只有3s、3p、3d三个能级。 (3)各能层含有的能级数为n－1。 提示：×，因为各能层含有的能级数与能层序数相同。 (4)各能层含有的电子数为2n2。 提示：×，因为各能层最多容纳电子数为2n2。 (5)同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小。 提示：×，因为英文字母相同的不同能级，能层越高，能级上的电子的能量越高。 (6)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。 提示：×，因为同一原子中，不同能层的p能级的轨道数相等，都为3。 学生用书⬇第2页 2.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)。 答案：(1)＜　(2)＜　(3)＞　(4)＞　(5)＜　＜ 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。 3.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)碘原子的结构示意图为　　　　　　　　　　，最外电子层有　　　　个电子，这些电子容纳在　　　个能级中，各个能级所容纳的电子数分别为　　　　　　　。 答案：(1)第五周期第ⅦA族　(2)5　K、L、M、N、O (3)　7　2　2、5 解析：(3)根据核外电子排布规律可知碘原子的结构示意图为，最外层有7个电子，这些电子容纳在2个能级中，分别是5s、5p。 任务二　基态与激发态　原子光谱 一、基态原子与激发态原子 1.基态原子：处于最低能量状态的原子叫基态原子。 2.激发态原子：基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。激发态原子不稳定，会再跃迁回基态，释放出光能等能量。 二、原子光谱 1.原子光谱：不同元素的原子，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。 2.原子光谱特征：发射光谱为亮线、暗背景；吸收光谱为暗线、亮背景。 3.原子光谱的应用 光谱分析：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。 (1)发现新元素：许多元素是通过原子光谱发现的，如铯(1860年)和铷(1861年)，其光谱图中有特征的蓝光和红光。又如1868年科学家们通过分析太阳光谱发现了稀有气体氦。 (2)检验元素：焰色试验中产生的焰色是电子跃迁的结果，焰色的产生与消失是物理变化，该过程中可能伴随化学变化。 (3)生产生活中，焰火、霓虹灯光、激光等都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 [交流研讨]　(1)美丽的焰火跟原子结构有何关系？焰色试验中钠、钾、铜的火焰分别是什么颜色？ (2)电子跃迁是如何完成的？是物理变化还是化学变化？ (3)金属元素的焰色试验利用的是原子的吸收光谱还是发射光谱？ 提示：(1)美丽的焰火与原子核外电子发生跃迁有关，金属原子吸收能量从基态跃迁到激发态后，电子从高能级轨道跃迁回到低能级轨道时，将能量以光能的形式释放出来；焰色试验中钠、钾、铜的火焰分别为黄色、紫色(透过蓝色钴玻璃)和绿色。 (2)电子跃迁是通过吸收能量或者释放能量来完成的；电子的跃迁是物理变化，而原子得失电子时发生的是化学变化。一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如从2p能级跃迁到3s能级。 (3)光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式，焰色试验利用的是原子的发射光谱。 1.判断正误 (1)光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一。 提示：√。 (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。 提示：×，霓虹灯光、激光、荧光都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 (3)产生激光的前提是原子要处于激发态。 提示：√。 (4)电子跃迁时只吸收能量。 提示：×，电子跃迁时可能吸收能量也可能释放能量。 (5)基态原子变为激发态原子会吸收能量，得到吸收光谱。 提示：√。 (6)利用光谱仪只能测得原子的发射光谱。 提示：×，利用光谱仪可测得各种元素原子的吸收光谱和发射光谱。 学生用书⬇第3页 2.基态与激发态 (1)基态原子：处于　　　　　　状态的原子。 (2)基态原子　　　　　　，电子跃迁到　　　　，变为激发态原子。 (3)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　　　　　　。 (4)　　　　　　是电子跃迁释放能量的重要形式之一。 答案：(1)最低能量　(2)吸收能量　较高能级 (3)释放能量　(4)光(辐射) 1.在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是(　　) A.最易失去的电子能量最高 B.离核最远的电子能量最高 C.p能级电子能量一定高于s能级电子能量 D.在离核最近的区域内运动的电子能量最低 答案：C 解析：一般情况下，能层序数越大，能量越高。离核最远的，最易失去的电子都是处在能层序数大的位置，所以能量高；离核近的电子处在能层序数小的位置，所以能量低，故A、B、D都正确。p能级与s能级如果处在同一能层，p能级电子能量一定高于s能级电子能量，若不在同一能层，p能级电子能量不一定高于s能级电子能量，C项错误。 2.下列关于电子层与能级的说法中正确的是(　　) A.原子核外电子的每个电子层最多可容纳的电子数为n2 B.任一电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该电子层序数 C.同是s能级，在不同的电子层中所能容纳的最多电子数是不相同的 D.能级能量4s＞4d 答案：B 解析：A项，每一电子层最多可容纳的电子数为2n2；C项，只要是s能级，不论哪一电子层，所能容纳的电子数都为2；D项，能级能量4d＞4s；故选B。 3.下列关于电子层与原子轨道的说法中，正确的是(　　) A.不同的电子层中的s原子轨道的能量相同 B.原子核外每一个电子层最多可容纳的电子数为n2 C.每种类型的原子轨道里最多容纳的电子数与原子轨道数目相等 D.任一电子层中所含有的原子轨道类型数等于该电子层序数 答案：D 解析：不同电子层中的s原子轨道的能量不同，电子层序数越大，能量越高，A错误；每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2，B错误；每种类型的原子轨道里最多容纳的电子数是原子轨道数目的2倍，C错误；任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，即原子轨道类型数目等于该电子层序数，D正确。 4.(1)已知短周期元素A、B，A元素原子的最外层电子数为m，次外层电子数为n；B元素原子的M层(有电子)电子数为m－n－1，L层电子数为m＋n＋2，则A为　　　　(填元素符号，下同)，B为　　　　　　　。 (2)已知X元素原子的L层比Y元素原子的L层少3个电子，Y元素原子的核外电子总数比X元素原子的多5，则X、Y分别为　　　　、　　　　。 答案：(1)C　Na　(2)N　Mg 解析：(1)短周期元素的原子最多有三个能层(K、L、M)，则A元素原子的次外层只可能为K层或L层，n只可能是2或8，又因为B元素原子的L层电子数为m＋n＋2，而L层最多容纳8个电子，所以n只可能等于2。由m＋n＋2＝8，得m＝4。故A元素原子的核外电子排布情况为K层2个电子，L层4个电子，则A为C；B元素原子的核外电子排布情况为K层2个电子，L层8个电子，M层1个电子，则B为Na。(2)根据题意，Y元素原子的核外电子总数比X元素原子的多5，而Y元素原子的L层电子只比X元素原子的多3个，故Y元素原子的最外层不是L层，而是M层，根据核外电子排布规律可知，其L层为次外层时只能排8个电子，则X元素原子的L层有5个电子，其原子核外电子数为2＋5＝7，故X为N；Y元素原子核外电子数为7＋5＝12，故Y为Mg。 学科网（北京）股份有限公司 $