1.1.1能層與能級(jí)基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜（導(dǎo)學(xué)案）高二化學(xué)（人教版2019選修第二冊(cè)）

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第一課時(shí)能層與能級(jí)基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解能層與電子層的聯(lián)系2.理解能級(jí)的概念、符號(hào)、個(gè)數(shù)，及與能層之間的關(guān)系；能夠正確判斷不同能級(jí)中電子的能量大小3.知道基態(tài)、激發(fā)態(tài)的含義及兩者之間的關(guān)系，從而理解電子躍遷的不同方式；能夠運(yùn)用電子躍遷解釋光的形成及生活中的光現(xiàn)象4.了解原子光譜的定義、分類、形成及應(yīng)用；了解光譜分析的定義【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】能級(jí)與能層的關(guān)系；不同能級(jí)中電子的能量大小的判斷【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】基態(tài)、激發(fā)態(tài)的相互關(guān)系，光譜分析的原理和應(yīng)用【課前預(yù)習(xí)】舊知回顧：1.原子的組成與結(jié)構(gòu)？【答案要點(diǎn)】2.電子層的表達(dá)方法？填表電子層數(shù)（n）1234567電子層符號(hào)KLMNOPQ離核遠(yuǎn)近近遠(yuǎn)能量高低低高3.核外電子排布的一般規(guī)律？（提示：一低四不超原則）一低：能量最低原理：核外電子總是先排布在能量較低的電子層里，然后由內(nèi)向外，依次排布在能量逐漸升高的電子層四不超：1.每層最多容納電子數(shù)為2n22.最外層不超過8個(gè)電子（K層為最外層時(shí)不超過2個(gè)電子）3.次外層不超過18個(gè)電子4.倒數(shù)第三層不超過32個(gè)電子新知預(yù)習(xí)：能級(jí)能量大小的判斷方法：1.先看能層，一般情況下，能層序數(shù)越大，能量越高；再看同一能層各能級(jí)的能量順序?yàn)椋篍(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……2.不同能層中同一能級(jí)，能層序數(shù)越大，能量越高。例如：E(1s)<E(2s)<E(3s)3.不同原子同一能層，同一能級(jí)的能量大小不同。例如：Ar的1s能級(jí)的能量≠S的1s能級(jí)的能量【課中探究】情景導(dǎo)入：璀璨奪目的煙花焰火給節(jié)日帶來了喜慶的氣氛，這些焰火光柱的形成與原子核外電子的躍遷有關(guān)，原子的結(jié)構(gòu)是怎樣的?焰火光是怎樣形成的，通過今天的探究，我們就能解決這個(gè)問題。一、能層與能級(jí)任務(wù)一、閱讀教材P6第二自然段及表格，回答以下問題：1.能層的定義？核外電子按能量不同分成能層2.能層的符號(hào)，從內(nèi)到依次為？KLMNOPQ3.每個(gè)能層最多容納的電子數(shù)，從內(nèi)到外依次為？2818325072984.能層與電子層的關(guān)系？能層相當(dāng)于必修教材中的電子層5.能層與電子能量的關(guān)系？能層越高，電子的能量越高任務(wù)二、閱讀教材P7第一、二自然段及表格，回答以下問題：1.能級(jí)的概念：同一能層的電子，還被分成不同的能級(jí)2.一個(gè)能層的能級(jí)數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系?相等一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系?2n23.以s、p、d、f為符號(hào)的能級(jí)分別最多可容納多少個(gè)電子?3d、4d、5d能級(jí)所能容納的最多電子數(shù)是否相同同？相同4.第五能層最多可容納多少個(gè)電子?50它們分別容納在幾個(gè)能級(jí)中?5各能級(jí)最多容納多少個(gè)電子?(注：本書只要求到f能級(jí)。)s2，p6，d10，f14，另一個(gè)18活動(dòng)一、填寫下列能層與能級(jí)之間的常見規(guī)律1.能級(jí)的個(gè)數(shù)=所在能層的能層序數(shù)2.能級(jí)的字母代號(hào)是s、p、d、f，字母前的數(shù)字代表能層序數(shù)，每個(gè)能級(jí)最多容納的電子數(shù)分別為s2，p6，d10，f14。3.英文字母相同的不同能級(jí)中所能容納的最多電子數(shù)相同。（填“相同”或“不同”）4.每一能層最多容納的電子數(shù)為2n2。5.f能級(jí)的從第4能層開始，d能級(jí)從第3能層開始。知識(shí)點(diǎn)一：【對(duì)應(yīng)練習(xí)】1.在L能層中，能級(jí)數(shù)目為（）A.1B.2C.8D.3 【答案】B【解析】根據(jù)能級(jí)的個(gè)數(shù)=所在能層的能層序數(shù)，L能層是第二能層,能層數(shù)為2,所以能級(jí)數(shù)也為2。B項(xiàng)正確。2.符號(hào)為M的能層所含的能級(jí)有（）A.2種B.3種C.8種D.18種【答案】B【解析】根據(jù)能級(jí)的個(gè)數(shù)=所在能層的能層序數(shù)，M能層是第三能層,能層數(shù)為3,所以能級(jí)數(shù)也為3。B項(xiàng)正確。知識(shí)點(diǎn)二：【對(duì)應(yīng)練習(xí)】1.(不定項(xiàng))下列能級(jí)符號(hào)不正確的是（）A.4sB.5pC.2dD.3f【答案】CD【解析】s能級(jí)從第1能層開始,p能級(jí)從第2能層開始,d能級(jí)從第3能層開始,f能級(jí)從第4能層開始。因此,不存在2d和3f能級(jí)。CD項(xiàng)不正確。2.某一能層上nd能級(jí)最多所能容納的電子數(shù)為()A.6B.10C.14D.15【答案】B【解析】以s、p、d、f……排序的各能級(jí)可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7…的兩倍，故B正確。B項(xiàng)正確3.下列能級(jí)符號(hào)表示正確且最多容納的電子數(shù)按照從少到多的順序排列的是（）A.1s、2p、3dB.1s、2s、3sC.2s、2p、2dD.3p、3d、3f【答案】A【解析】A中，s能級(jí)最多容納電子數(shù)為2個(gè)，2p能級(jí)最多容納電子數(shù)為6個(gè)，3d能級(jí)最多容納電子數(shù)為10個(gè)，故A項(xiàng)正確;B中的s能級(jí)最多容納電子數(shù)為兩個(gè)，所以B中三個(gè)s能級(jí)都是容納兩個(gè)電子；C中沒有2d能級(jí)。D中沒有3f能級(jí)。A項(xiàng)正確。知識(shí)點(diǎn)三：【對(duì)應(yīng)練習(xí)】1.在基態(tài)多電子原子中，關(guān)于核外電子能量的敘述錯(cuò)誤的是（）A.最易失去的電子能量最高B.離核最遠(yuǎn)的電子能量最高C.p能級(jí)電子能量一定高于s能級(jí)電子能量D.在離核最近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量最低【答案】C【解析】一般情況下，能層序數(shù)越大，能量越高。離核最遠(yuǎn)的，最易失去的電子都是處在能層序數(shù)大的位置，所以能量高；離核近的電子處在能層序數(shù)小的位置，所以能量低，故ABD都正確。p能級(jí)與s能級(jí)如果處在同一能層，p能級(jí)電子能量一定高于s能級(jí)電子能量，若不在同一能層，p能級(jí)電子能量不一定高于s能級(jí)電子能量，C項(xiàng)不正確。2.下列敘述正確的是（）A.能級(jí)就是電子層B.每個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)是2n2C.同一能層中的不同能級(jí)的能量高低相同D.不同能層中的s能級(jí)的能量高低相同【答案】B【解析】能層是電子層，對(duì)于同一能層里能量不同的電子，又將其分為不同的能級(jí)，故A錯(cuò)誤；每個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)是2n2,故B正確；同一能層里不同能級(jí)，能量按照s、p、d、f的順序升高，故C錯(cuò)誤；不同能層中的s能級(jí)的能量不同，能層越大，s能級(jí)的能量越高，例如：E(1s)<E(2s)<E(3s)……,故D錯(cuò)誤。B項(xiàng)正確。二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜任務(wù)一、閱讀教材P7第三、四自然段，回答以下問題：1.基態(tài)原子的定義？處于最低能量狀態(tài)的原子叫做基態(tài)原子2.激發(fā)態(tài)原子的定義？基態(tài)原子吸收能量，它的電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子3.基態(tài)與激發(fā)態(tài)的關(guān)系？4.電子躍遷的形式，有哪幾種？電子可以從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，吸收能量；相反也可以從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)，釋放能量。5.電子躍遷和原子得失電子是物理變化還是化學(xué)變化？電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移),而原子得失電子發(fā)生的是化學(xué)變化。6.電子躍遷釋放能量的重要形式，列舉生活中的實(shí)例？光；焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光任務(wù)二、閱讀教材P8第一自然段和圖14，回答以下問題：1.原子光譜的定義？不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜2.原子光譜的分類？吸收光譜：明亮背景的暗色譜線發(fā)射光譜：暗色背景的明亮譜線3.原子光譜的應(yīng)用？鑒定元素，發(fā)現(xiàn)新元素4.光譜分析的定義？在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析活動(dòng)一、探究原子光譜的形成原因（提示：結(jié)合基態(tài)、激發(fā)態(tài)、電子躍遷等知識(shí)，探究吸收光譜和發(fā)射光譜的形成原因，可以用圖示的方式表示出來）【對(duì)應(yīng)練習(xí)】1.下列現(xiàn)象和應(yīng)用與電子躍遷無關(guān)的是（）A.激光B.焰色試驗(yàn)C.緩慢氧化放熱D.霓虹燈【答案】C【解析】電子躍遷本質(zhì)上是組成物質(zhì)的粒子(原子、離子或分子)中電子的一種能量變化，如激光、焰色試驗(yàn)、霓虹燈都與電子躍遷有關(guān)。激光與電子躍遷有關(guān)，故A錯(cuò)誤；當(dāng)堿金屬及其鹽在火焰上灼燒時(shí)，原子中的電子吸收了能量，從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道，但處于能量高軌道上的電子是不穩(wěn)定的，很快躍遷回能量較低的軌道，這時(shí)就將多余的能量以光的形式放出，因而能使火焰呈現(xiàn)顏色，與電子躍遷有關(guān)，故B錯(cuò)誤；緩慢氧化放熱是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，與電子躍遷無關(guān)，故C正確；霓虹燈的各色的光是原子核外電子發(fā)生能級(jí)躍遷的結(jié)果，與電子躍遷有關(guān)，故D錯(cuò)誤。2.元素“氦、銣、銫”等是用下列哪種科學(xué)方法發(fā)現(xiàn)的()A.紅外光譜B.質(zhì)譜C.原子光譜D.核磁共振譜【答案】C【解析】原子光譜是用來發(fā)現(xiàn)新元素和鑒定元素種類的。3.對(duì)充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是（）A.電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以光的形式釋放能量B.電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光線C.氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D.在電流的作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)【答案】A【解析】在電流作用下，基態(tài)氖原子的電子吸收能量躍遷到較高能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，這一過程要吸收能量，不會(huì)發(fā)出紅色光；而電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)，將釋放能量，從而產(chǎn)生紅光，A項(xiàng)正確。4.電子由3d能級(jí)躍遷至4p能級(jí)時(shí)，可通過光譜儀直接攝?。ǎ〢.電子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖像B.原子的吸收光譜C.電子體積大小的圖像D.原子的發(fā)射光譜【答案】B【解析】能量E(3d)<E(4p),故電子由3d能級(jí)躍遷到4p能級(jí)時(shí)，要吸收能量，形成吸收光譜?！菊n后鞏固】1.（易）下列各能層中不包含p能級(jí)的是（）A.NB.MC.LD.K【答案】D【解析】K能層只有s能級(jí)，故D正確。2.（易）以下能級(jí)符號(hào)正確的是（）A.6sB.2dC.3fD.1p【答案】A【解析】s能級(jí)從第一層開始，p能級(jí)從第二層開始，d能級(jí)從第三層開始，f能級(jí)從第四層開始，故A正確。3.（易）下列能級(jí)中可容納電子最多的是（）A.6sB.4pC.3dD.4f【答案】D【解析】s、p、d、f各能級(jí)可容納的電子數(shù)依次為2、6、10、14,所以D中4f能級(jí)可容納的電子最多。4.(易)下圖中所發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無關(guān)的是（）【答案】D【解析】平面鏡成像是光線反射的結(jié)果，與電子躍遷無關(guān)；電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)，能釋放能量，光是電子躍遷釋放能量的重要形式之一，霓虹燈廣告、燃燒蠟燭、燃放的焰火都與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)。故D正確。5.（易）某原子中的電子由在K層上運(yùn)動(dòng)變?yōu)樵贛層上運(yùn)動(dòng)，將()A.吸收能量B.釋放能量C.能量不變D.無法判斷【答案】A?！窘馕觥慷嚯娮釉拥暮送怆娮拥哪芰渴遣煌?，離核越近能量越低，所以K層上電子的能量小于M層上電子的能量，所以電子由在K層上運(yùn)動(dòng)變?yōu)樵贛層上運(yùn)動(dòng)，電子的能量會(huì)升高，因此，需要吸收能量。故A正確。6.（易）下列有關(guān)原子光譜的說法中不正確的是（）A.原子中的電子在躍遷時(shí)會(huì)發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射),這也是原子光譜產(chǎn)生的原因B.原子光譜只有發(fā)射光譜C.通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素D.通過光譜分析可以鑒定某些元素【答案】B【解析】B.原子光譜既有發(fā)射光譜，也有吸收光譜，選項(xiàng)B不正確。7.（中）下列有關(guān)認(rèn)識(shí)正確的是（）A.各能層的能級(jí)數(shù)按順序分別為1、2、3、4……B.各能層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始至f能級(jí)結(jié)束C.各能層含有的能級(jí)數(shù)為n1D.各能層含有的電子數(shù)為2n2【答案】A【解析】各能層的能級(jí)數(shù)按順序分別為1、2、3、4…,A項(xiàng)正確；各能層的能級(jí)總是從s能級(jí)開始，而且能級(jí)數(shù)等于該能層序數(shù)，因此第一能層只有s能級(jí)，第二能層有s、p能級(jí)，依次類推，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由B項(xiàng)分析可知，各能層含有的能級(jí)數(shù)為n,C項(xiàng)錯(cuò)誤；各能層含有的電子數(shù)最多為2n2,可以不排滿，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.（中）下列有關(guān)基態(tài)、激發(fā)態(tài)及原子光譜的敘述中，不正確的是（）A激發(fā)態(tài)原子的能量不一定比基態(tài)原子的能量高B.電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生原子光譜C.歷史上很多種元素是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的D.基態(tài)原子的電子獲得一定能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，而激發(fā)態(tài)原子變?yōu)榛鶓B(tài)原子則要放出能量【答案】B【解析】A對(duì)，同一元素的原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)的能量一定高于基態(tài)時(shí)的能量，但不同種元素原子則不一定。B錯(cuò)，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，或從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)都有能量變化，都能產(chǎn)生原子光譜。D對(duì)，基態(tài)原子獲得一定能量，電子由低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，而激發(fā)態(tài)原子中處于較高能級(jí)的電子躍遷到較低能級(jí)，放出能量，變?yōu)榛鶓B(tài)原子。9.（中）下列說法不正確的是（）A