01-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】2026-2027学年高中化学选择性必修二同步教参（人教版·不定项）

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 自主预习 新知构建 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①_ _ _ _ _ _ _ _ ，开启了用原子结构解释②_ _ _ _ _ _ _ _ 的篇章。 （2）1925年，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③_ _ _ _ _ _ _ _ 事实为依据的完整的④_ _ _ _ _ _ _ _ 。 2.能层 （1） 划分依据：核外电子按⑤_ _ _ _ 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如下： 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 ⑥_ _ _ _ _ _ ⑦_ _ _ _ _ _ ⑧_ _ _ _ _ _ ⑨_ _ _ _ ⑩_ _ _ _ ⑪_ _ _ _ ⑫_ _ _ _ 最多电子数 ⑬_ _ _ _ ⑭_ _ _ _ ⑮_ _ _ _ ⑯_ _ _ _ ⑰_ _ _ _ ⑱_ _ _ _ ⑲_ _ _ _ （3） 能量关系 能层越高，电子的能量⑳_ _ _ _ ，能量的高低顺序为㉑_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 【答案】（1） 构造原理；元素周期律 （3） 原子光谱；构造原理 （1） 能量 （2） ；；；；；；；2；8；18；32；50；72；98 （3） 越高； 3．能级 （1）多电子原子中同一能层电子的能量也有高低，所以将同一能层又分为不同的能级。 （2） 表示方法 ①任一能层的能级总是从㉒_ _ _ _ 能级开始。 ②能级数该能层序数，即第一能层只有1个能级，第二能层有2个能级和，第三能层有3个能级、和 ③每一能级用相应能层的序数和字母、、、 组合在一起来表示,如能层的能级按能量由低到高的顺序为 能级的字母代号总是按、、、 排序的。 【答案】（2） 学思用1．以 能级为例，不同能层的 能级之间的能量有何关系？ （3）、、、 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, 的2倍。 （4） 能层、能级及所能容纳的最多电子数如下： 能层 能级 ㉓_ _ _ _ _ _ ㉔_ _ _ _ _ _ ㉕_ _ _ _ _ _ ㉖_ _ _ _ _ _ ㉗_ _ _ _ _ _ ㉘_ _ _ _ _ _ ㉙_ _ _ _ _ _ ㉚_ _ _ _ _ _ ㉛_ _ _ _ _ _ ㉜_ _ _ _ _ _ …… 最多电子数 ㉝_ _ _ _ ㉞_ _ _ _ ㉟_ _ _ _ ㊱_ _ _ _ ㊲_ _ _ _ ㊳_ _ _ _ ㊴_ _ _ _ ㊵_ _ _ _ ㊶_ _ _ _ ㊷_ _ _ _ 2 6 …… 【答案】学思用1 不同能层的能级的能量关系： （4） ；；；；；；；；；；2；2；6；2；6；10；2；6；10；14 学思用2． （1） 以、、、为符号的能级分别最多可容纳多少个电子？、、能级所能容纳的最多电子数是否相同？ （2） 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？ 【答案】（1） 最多容纳的电子数：能级为2，能级为6，能级为10，能级为14；、、能级所能容纳的最多电子数相同。 （2） 第五能层最多容纳50个电子；它们分别容纳在5个能级中。 自我诊断 （1） 多电子原子中，每个电子的能量都不相同 （ ） （2） 表示层上的能级（ ） （3） 能级的能量一定比能级的能量低（ ） （4） 层有、、个能级，最多能容纳18个电子（ ） （5） 任一能层的能级总是从能级开始，而且能级数不一定等于该能层序数（ ） （6） 、、、能级的能量高低顺序为（ ） 【答案】（1） × （2） × （3） × （4） √ （5） × （6） √ 【解析】 （1） 多电子原子中，同一能层中同一能级上的电子能量相同 （2） 层上只有3个能级、和 （3） 同一能层中，能级的能量一定比能级的能量低，但不同能层中，能级的能量不一定比能级的能量低，如 （5） 任一能层的能级数一定等于该能层序数 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 迁移应用 对点训练 1．[（2025·泉州高二统考）]下列各能层中不包含能级的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】选。各能层中，能级数等于能层序数。能层中含有 能级，无 能级，故 符合题意；能层中含有、能级，故 不符合题意；能层中含有、、能级，故 不符合题意；能层中含有、、、能级，故 不符合题意。 2．某一能层上能级最多可容纳的电子数为 （ ） A. 6 B. 10 C. 14 D. 15 【答案】B 【解析】选。能级按照、、、 的顺序，最多可容纳的电子数依次为1,3，5， 的2倍，所以 能级最多可容纳的电子数为。 3．若以表示某能级的能量，下列能量大小顺序正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】选。项，应为；项，应为；项，应为。 4．下列关于能层和能级的认识正确的是（ ） A. 各能层含有的电子数为 B. 各能层的能级都是从能级开始至能级结束 C. 各能层含有的能级数为 D. 无论哪一个能层的能级，最多容纳的电子数均为2 【答案】D 【解析】选。各能层最多含有的电子数为，但原子最外层电子数不能超过 层为最外层时，不能超过2)，次外层电子数不能超过18，倒数第三层电子数不能超过32，错误；各能层的能级都是从 能级开始，每个能层上能级个数与能层序数相等，为，所以各能层的能级不都是至 能级结束，、错误；能级最多容纳的电子数均为2，正确。 知识点二 基态与激发态 原子光谱 自主预习 新知构建 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、灯光……都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 【答案】最低能量； 较高能量； 较高； 吸收； 释放 2．原子光谱 （1） 成因及分类 不同元素原子的电子发生⑥  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⑦  或⑧  ，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⑬_ _ _ _ _ _ _ _ 上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 【答案】（1） 跃迁；吸收光谱；发射光谱；吸收；吸收；释放；发射 （2） 原子光谱 学思用． （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颜色火焰的原因是什么？ 【答案】（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），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。 自我诊断 （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） 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） × 【解析】 （2） 激光、荧光都与原子核外电子跃迁释放能量有关 （4） 电子由基态跃迁到激发态和由激发态跃迁到基态均会产生原子光谱 迁移应用 对点训练 1．同一原子的基态和激发态相比较，正确的是 （ ） A. 基态时的能量比激发态时的高 B. 基态时释放能量成为激发态 C. 基态时的能量比激发态时的低 D. 激发态时比较稳定 【答案】C 【解析】选。对同一原子来说，基态时的能量比激发态时的低，基态时比较稳定。 2．烟花又称花炮、焰火，常用于典礼或表演中。下列对烟花燃放的过程叙述错误的是（ ） A. 与电子的跃迁有关 B. 该过程中吸收能量 C. 焰色试验属于物理变化 D. 该过程中金属原子可能由激发态转化为基态 【答案】B 【解析】选。烟花燃放的过程是释放能量的过程，项错误。 3．电子由能级跃迁至能级时，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 【答案】B 【解析】选。能量：，故电子由 能级跃迁至 能级时，需要吸收能量，形成吸收光谱。 课堂检测 巩固落实 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. 同一个能层上的不同能级，能量大小不同 C. 层电子的能量比层电子的能量低 D. 在离核最近的区域内运动的电子能量最低 【答案】C 【解析】选。能量越高的电子在离核越远的区域内运动，也就越容易失去，故 正确；在第 层中不同能级的能量大小顺序为 ，同一个能层上的不同能级，能量大小不同，故 正确；能层越高，电子的能量越高，能量高低顺序，故 错误；在离核最近的区域内运动的电子能量最低，故 正确。 2．（教材习题改编）以下能级符号正确的是（ ） A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ 【答案】D 【解析】选。能级数与能层序数 相同，当 时，只有、能级，不会出现 能级，而当 时，不会出现 能级。 3．下列有关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. 含有、、、四个能级 【答案】C 【解析】选。能层表示第三能层，含有、、三个能级，、错误，正确；能层最多能容纳 18 个电子，错误。 4．当碳原子核外一个电子由能级跃迁到能级时，下列说法正确的是（ ） A. 碳原子由基态变为激发态 B. 碳原子由激发态变为基态 C. 该过程将产生发射光谱 D. 碳原子要向外界环境释放能量 【答案】A 【解析】选。当碳原子核外一个电子由 能级跃迁到 能级时，碳原子由基态变为激发态，吸收能量，产生吸收光谱。 5． （1） 吸收光谱是_ _ _ _ 的电子跃迁为_ _ _ _ _ _ 的电子产生的，此过程中电子_ _ _ _ 能量；发射光谱是_ _ _ _ _ _ 的电子跃迁为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的电子产生的，此过程中电子_ _ _ _ 能量。 （2） 1861年德国人基尔霍夫和本生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_ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 含有钾元素的盐的焰色为_ _ _ _ 色。许多金属盐都可以发生焰色试验，其原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 【答案】（1） 基态；激发态；吸收；激发态；较低能量的激发态乃至基态；释放 （2） 原子光谱 （3） 紫；激发态的电子从能量较高的能级跃迁到能量较低的能级时，以一定波长（可见光区域）光的形式释放能量 学科网（北京）股份有限公司 $