第1章 第1节 第1课时 能层与能级 基态与激发态-【新课程学案】2026-2027学年高中化学选择性必修第二册教师用书word（人教版 双选版）

本讲义聚焦高中化学“原子结构”核心内容，系统梳理能层按能量划分及能级细分规律，构建基态与激发态的能量关系认知，衔接原子光谱的成因及应用，形成从宏观能层到微观电子运动状态的递进学习支架。 资料通过正误判断、情境选择题等多维训练，培养学生基于事实的科学思维与证据推理能力，结合焰火、霓虹灯等生活实例深化原子光谱理解，助力科学探究与实践。课中辅助教师突破重难点，课后帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

第一章|原子结构与性质 第一节　原子结构 学习目标 重点难点 1.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征。 2.了解原子核外电子排布的构造原理,能写出1~36号元素基态原子的电子排布式。 3.知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述,能说明微观粒子运动状态与宏观物体运动特点的差异。 4.认识基态原子中核外电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则,能写出1~36号元素基态原子的轨道表示式。 重 点 根据构造原理写出1~36号元素的基态原子的电子式;核外电子的运动状态,电子云与原子轨道;泡利原理和洪特规则。 难 点 基态、激发态与原子光谱;电子与原子轨道。 第1课时　能层与能级　基态与激发态 新知探究(一)——能层与能级 1.原子结构的研究 2.能层 (1)划分依据:核外电子按能量不同分成能层。 (2)能层排序:电子的能层由内向外排序。 (3)能层序号、符号以及所能容纳的最多电子数关系: 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 (4)能量关系:能层越高,电子的能量越高,各能层电子能量的高低顺序为E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)。 3.能级 同一能层的电子,能量也可能不同,还被分成不同能级。能级的符号和所能容纳的最多电子数关系如下: 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 …… 　结合上表内容归纳总结: (1)同一能层、能级排列:任一能层的能级总是从ns能级开始(n为能层序数),总是按ns、np、nd、nf……排序的,能级数等于该能层序数。 (2)可容纳的最多电子数:各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7…的2倍,每一能层可容纳的最多电子数为2n2。 (3)能层与能级的能量关系: [题点多维训练] 1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)每一能层都有s能级 (√) (2)3d能级代表M层的d能级 (√) (3)s能级的能量一定比p能级的能量高 (×) (4)N层可容纳的最多电子数为18 (×) 2.以下能级符号不正确的是 (　　) A.6s　　　　　　　　　 B.4d C.3f D.7p 解析:选C　能层分不同的能级,各能层都有s能级,从第二能层开始有p能级,从第三能层开始有d能级,从第四能层有f能级,所以C错误。 3.第三能层所含的能级数为 (　　) A.18 B.3 C.8 D.2 解析:选B　能层含有的能级数等于能层序数,第三能层有3个能级(3s、3p和3d)。 4.下列有关认识正确的是 (　　) A.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7 B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束 C.各能层含有的能级数为n-1 D.各能层含有的电子数为2n2 解析:选A　各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7,A正确;各能层的能级都是从s能级开始,每个能层上能级个数与能层数相等,所以有的能层不含f能级,如第一能层只有1s能级,B错误;各能层含有的能级数与其能层数相等为n,C错误;各能层含有的电子数最多为2n2,但最外层不能超过8个电子,次外层不能超过18个电子,倒数第三层不能超过32个电子,D错误。 新知探究(二)——基态与激发态　原子光谱 1.基态与激发态 基态原子 处于最低能量状态的原子 激发态 原子 基态原子吸收能量,它的电子会跃迁到较高能级,变为激发态原子。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 2.原子光谱 (1)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吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。 (2)原子光谱的成因及分类 [微点拨]　光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、LED灯光等都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 (3)光谱分析的应用:在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。 [题点多维训练] 1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)同一原子,基态原子比激发态原子稳定 (√) (2)同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量 (√) (3)霓虹灯发光是由于电子从基态跃迁到激发态而产生的 (×) (4)电子从基态跃迁到激发态时能产生发射光谱 (×) (5)某些金属元素的特殊焰色是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的 (×) (6)发光材料发光是由于电子由基态跃迁到激发态时以光的形式释放能量 (×) (7)由基态变为激发态是化学变化 (×) 2.许多金属盐都可以发生焰色试验,其原因是激发态的电子从能量高的轨道跃迁到能量低的轨道时,能量以一定的波长(可见光区域)光的形式释放。下列现象和应用与电子跃迁无关的是 (　　) A.激光　B.石墨导电　C.霓虹灯　D.原子光谱 解析:选B　激光、原子光谱、霓虹灯是原子的发射光谱,与原子核外电子发生跃迁有关,石墨导电是电子的自由移动,与电子跃迁无关。 3.氯化钠在灼烧过程中,发出黄色的光,下列对此现象的描述正确的是 (　　) A.发射光谱,物理变化 B.发射光谱,化学变化 C.吸收光谱,物理变化 D.吸收光谱,化学变化 解析:选A　氯化钠在灼烧过程中,发出黄色的光,是由于处于激发态的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,会以光的形式释放能量,是发射光谱,该过程没有新物质生成,属于物理变化,A正确。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1.下列能层不包含d能级的是 (　　) A.O能层 B.N能层 C.M能层 D.K能层 解析:选D　多电子的原子中,同一能层的电子可分为不同的能级,K能层只有s能级,L能层有s、p能级,从M能层开始有d能级。 2.下列能级符号中,错误的是 (　　) A.3s B.3p C.3d D.2d 解析:选D　第二能层只有2个能级,分别为2s和2p,不存在2d。 3.第四能层上4d能级最多容纳的电子数是 (　　) A.6 B.10 C.14 D.18 解析:选B 　s、p、d、f能级最多容纳的电子数依次是1、3、5、7的2倍,即d能级最多容纳的电子数是5×2=10。 4.下列有关M能层的说法正确的是 (　　) A.表示第二能层 B.最多能容纳8个电子 C.表示第三能层 D.至少含有s、p、d、f四个能级 解析:选C　M能层表示第三能层,含有s、p、d三个能级,A和D项均错误,C项正确;M能层最多能容纳18个电子,B错误。 5.下列说法正确的是 (　　) A.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 B.同一原子中,2p上的电子较3p上的电子离核远 C.能量高的电子在离核近的区域运动,能量低的电子在离核远的区域运动 D.各能层含有的能级数为n(n为能层序数) 解析:选D　同一能级,能层越大,能级上电子的能量越大,所以同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐增大,故A错误;同一原子中,2p上的电子在第二能层,3p上的电子在第三能层,所以3p上的电子离核更远,故B错误;能量高的电子在离核远的区域运动,能量低的电子在离核近的区域运动,故C错误;各能层含有的能级数与其能层数相等,即第n能层含有n个能级,如第一能层能级数为1,故D正确。 6.第N能层所含能级数、原子轨道数和最多容纳电子数分别为 (　　) A.3、32、2×32 B.4、42、2×32 C.5、42、5×32 D.4、42、2×42 解析:选D　第N能层为第4层,含有的轨道能级分别为s、p、d、f,共有16个轨道,每一个轨道可容纳2个电子,可以最多容纳32个电子。 7.下列图中所发生的现象与电子跃迁无关的是 (　　) A.节日里燃放的焰火 B.五彩的霓虹广告灯 C.蜡烛燃烧 D.平面镜成像 解析:选D　平面镜成像是光线反射的结果,与电子跃迁无关;节日里燃放的焰火、五彩的霓虹广告灯、蜡烛燃烧是原子的发射光谱,与原子核外电子发生跃迁有关。 8.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.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 B.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应 C.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 D.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 解析:选C　光是电子释放能量的一种重要形式,霓虹灯发光过程中没有新物质生成,A错误;霓虹灯发光过程属于物理变化,没有发生化学反应,B错误;由于处于激发态的氖原子不稳定,则电子由激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时,多余的能量以光的形式释放出来,光的波长对应一定的颜色,C正确,D错误。 9.下列有关能层和能级的叙述中正确的是 (　　) A.M能层有s、p共2个能级,最多能容纳8个电子 B.3d能级最多容纳5个电子,3f能级最多容纳7个电子 C.无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2 D.任一能层都有s、p能级,但不一定有d能级 解析:选C 　A项,M能层有s、p、d共3个能级,最多容纳18个电子;B项,3d能级最多容纳10个电子,从N能层开始有f能级,f能级最多容纳14个电子,不存在3f能级;C项,每个能层都从s能级开始,且s能级最多容纳2个电子;D项,K能层只有s能级,不含有p能级。 10.下列说法不正确的是 (　　) A.p能级的能量一定比s能级的能量高 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其处于基态时的能量 D.焰色试验中观察到的特殊焰色是金属原子的电子从激发态跃迁到基态时产生的光的颜色 解析:选A　2p能级的能量小于3s能级的,A项错误;不同元素的特征谱线不同,故可以利用光谱分析法来鉴定元素,B项正确;基态是原子能量最低时的状态,C项正确;焰色试验中观察到的特殊焰色是金属原子的电子从激发态跃迁到基态时产生的光的颜色,D项正确。 二、非选择题 11.(10分)硒是人体中的重要元素,请回答下列问题: (1)硒在元素周期表中的位置是　　　　　　　　。  (2)硒原子有　　　　个能层,分别为　　　　　　(用相应的符号表示)。  (3)硒原子的结构示意图为　　　　　　　　　　,最外电子层有　　　　个电子。  解析:(2)能层即为电子层,一共4个,分别是K、L、M、N。(3)根据核外电子排布规律可知硒原子的结构示意图为,最外层有6个电子。 答案:(1)第四周期第ⅥA族　(2)4　K、L、M、N (3)　6 12.(12分)(1)用符号填写能层所含能级种类: K层:　　　　　　　;L层:　　　　　　　　;  M层:　　　　　　　;N层:　　　　　　　　。  (2)用数字填写能级所能容纳的最多电子数目: s:　 　　;p:　 　　;d:　 　　;f:　　 　。  (3)比较下列能级的能量高低(填“<”“=”或“>”)。 ①E(4s)　　　E(3s)　　　E(2s)　　　E(1s);  ②E(4f)　　　E(4d)　　　E(4p)　　　E(4s)。  解析:(1)各能层含有的能级数与能层序数相等,故K层:1s;L层:2s、2p;M层:3s、3p、3d;N层:4s、4p、4d、4f。(3)在原子核外电子排布中,各能级能量高低顺序为①相同能级的原子轨道,能层序数越大,轨道能量越高,则E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s);②相同能层而不同能级的能量高低顺序为E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……;所以E(4f)>E(4d)>E(4p)>E(4s)。 答案:(1)1s　2s、2p　3s、3p、3d　4s、4p、4d、4f　(2)2　6　10　14 (3)①>　>　>　②>　>　> 13.(12分)1814年,德国物理学家夫琅禾费发明了分光镜并用来观察太阳光,发现在太阳光谱中有570多条黑线,后人称之为夫琅禾费线。1859年,德国科学家本生和基尔霍夫发明了光谱仪,证实了夫琅禾费线的实质,并一一找到对应的元素。 (1)光照使催化剂的电子被激发。该过程形成的原子光谱为　　　　(填“吸收”或“发射”)光谱。  (2)钙或钙盐的焰色为砖红色,该光谱属于　　　　(填“吸收”或“发射”)光谱。  (3)将某原子的一个2s电子激发进入2p能级参与形成化学键,该过程形成的原子光谱为　　　　(填“吸收”或“发射”)光谱。  (4)Ge原子的电子发生跃迁时会吸收或发出不同的光,可用光谱分析仪获得　　　　(填“连续”或“离散”)的谱线,鉴定Ge元素的存在。  (5)用原子光谱分析法可以确定元素种类。Ge元素的光谱不可能是　　　　。  A.发射光谱 B.吸收光谱 C.离散的线光谱 D.连续光谱 (6)太阳能电池材料的很多金属元素在灼烧时会产生特殊的火焰颜色,产生这种现象是因为基态原子变为激发态原子后,电子再跃迁到　　　　　 (填“较高”或“较低”)能级状态时释放能量。  (7)火星本身不发光,其红色的外观源于表层土壤中丰富的铁元素及反射的太阳光。将火星反射的光线穿过棱镜色散,得到的光谱属于　　　　　　(填“吸收”或“发射”)光谱。  答案:(1)吸收　(2)发射　(3)吸收　(4)离散　(5)D　(6)较低　(7)吸收 14.(10分)下表给出了五种元素的相关信息,其中A、B、C、D为短周期元素。 元素 相关信息 A 在常温、常压下,其单质是气体,随着人类对环境的认识和要求的提高,它将成为备受青睐的清洁燃料 B 工业上通过分离液态空气获得其单质,其某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障 C 植物生长三要素之一,它能形成多种氧化物,其中一种是早期医疗中使用的麻醉剂 D 室温下其单质呈粉末状固体,加热易熔化。该单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰 E 它是人体不可缺少的微量元素,其单质也是日常生产和生活中不可缺少的金属原材料,常用于制造桥梁、楼房等 根据上述信息填空: (1)B元素的基态原子含有　　　　个能层,其中第二能层中含有的能级有　　　　　　;画出D的原子结构示意图　　　　　　　　。  (2)C与A形成的某一化合物能和C与B形成的另一无色化合物(这两种化合物分子中原子个数比皆为1∶2)一起用作火箭助推剂,写出两者发生反应生成无毒物质的化学方程式: 　。  (3)某矿藏主要含D、E两种元素组成的化合物,它在空气中高温条件下生成一种刺激性气体和一种红色氧化物,试写出化学方程式: 　。  解析:(1)氢气是一种清洁燃料,所以A为氢元素;臭氧对紫外线有吸收作用,是保护地球地表环境的重要屏障,所以B为氧元素,其基态原子含有K层与L层2个能层,L层为第二能层,有s、p两个能级(即2s和2p);氮、磷、钾是植物生长三要素,N2O俗名“笑气”,是早期医疗中使用的麻醉剂,所以C为氮元素;单质硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,所以D为硫元素;日常生产和生活中最常用的金属是铁、铜和铝,其中只有铁是人体不可缺少的微量元素,所以E为铁元素。(2)氮和氢形成的原子个数比为1∶2的化合物为N2H4,氮和氧形成的原子个数比为1∶2的化合物有NO2和N2O4,其中N2O4是无色气体,NO2是红棕色气体,N2H4和N2O4反应生成无毒的N2和H2O。(3)我国主要以黄铁矿(其主要成分是FeS2)为原料制备硫酸,其第一阶段的主要反应是煅烧黄铁矿,反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。 答案:(1)2　2s和2p　 (2)2N2H4+N2O43N2+4H2O (3)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 学科网（北京）股份有限公司 $